2015學年高一物理課時訓練：第10節(jié)《能量守恒定律與能源》.doc

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第十節(jié)　能量守恒定律與能源 1．能量守恒定律 (1)導致能量守恒定律最后確立的兩類重要事實是：確認了__________的不可能性和發(fā)現 了各種____________之間的相互聯系和轉化． (2)內容：能量既不會憑空________，也不會憑空________，它只能從一種形式________ 為另一種形式，或者從一個物體________到別的物體，在轉化或轉移的過程中，能量的 總量____________，這就是能量守恒定律． 2．能源和能量耗散 (1)人類對能源的利用大致經歷了三個時期，即________時期、________時期、________ 時期．自工業(yè)革命以來，______和________成為人類的主要能源． (2)____________和____________已經成為關系到人類社會能否持續(xù)發(fā)展的大問題． (3)燃料燃燒時，一旦把自己的熱量釋放出去，就不會再次________聚集起來供人類重新 利用．電池中的化學能轉化為電能，電能又通過燈泡轉化為內能和光能，熱和光被其他 物質吸收之后變成周圍環(huán)境的內能，我們無法把這些內能收集起來重新利用，這種現象 叫做能量的耗散． (4)能量耗散表明，在能源的利用過程中，即在能量的轉化過程中，能量在數量上____， 但在可利用的品質上________了，從便于利用的變成________________的了．這是能源 危機的深層次的含意，也是“自然界的能量雖然守恒，但還是要節(jié)約能源”的根本原因． (5)能量的耗散從能量轉化的角度反映出自然界中宏觀過程的____________． 【概念規(guī)律練】 知識點一　能量守恒定律 1．關于能量守恒定律，下列說法錯誤的是(　　) A．能量能從一種形式轉化為另一種形式，但不能從一個物體轉移到另一物體 B．能量的形式多種多樣，它們之間可以相互轉化 C．一個物體能量增加了，必然伴隨著別的物體能量減少 D．能量守恒定律說明了能量既不會憑空產生也不會憑空消失 2．下列說法正確的是(　　) A．隨著科技的發(fā)展，永動機是可以制成的 B．太陽照射到地球上的光能轉化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空間的能量都消 失了 C．“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量守恒定律，因而是不可能的 D．有種“全自動”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻能一直走動，說明 能量可以憑空產生 3．歷史上曾有許多人試圖發(fā)明一種機器，它可以不消耗能量而連續(xù)不斷地對外做功，或 者消耗少量能量而做大量的功．如圖1所示為一種永動機的設計模型．人們把這種設想 中的不消耗能量的機器叫做第一類永動機．這樣的機器能制造出來嗎？請你談談你的看 法． 圖1 知識點二　能量耗散 4．關于“能量耗散”的下列說法中，正確的是(　　) A．能量在轉化過程中，有一部分能量轉化為內能，我們無法把這些內能收集起來重新 利用，這種現象叫做能量的耗散 B．能量在轉化過程中變少的現象叫能量的耗散 C．能量耗散表明，在能源的利用過程中，即在能量的轉化過程中，能量的數量并未減 少，但在可利用的品質上降低了，從便于利用的變成不便于利用的了，而自然界的能量 是守恒的 D．能量耗散表明，各種能量在不轉化時是守恒的，但在轉化時是不守恒的 5．下列說法正確的是(　　) A．某種形式的能減少，一定存在其他形式能的增加 B．因為能量守恒，所以“能源危機”是不可能的 C．能量耗散表明，在能源的利用過程中，能量在數量上并未減少，但在可利用的品質 上降低了 D．能源的利用受能量耗散的制約，所以能源的利用是有條件的，也是有代價的 【方法技巧練】 應用能量守恒定律解題的方法 6．水從20 m高處落下，如果水的重力勢能的20%用來使水的溫度升高，則水落下后的 溫度將升高多少？(g取10 m/s2) 7．某地平均風速為5 m/s，已知空氣密度是1.2 kg/m3，有一風車，它的車葉轉動時可形 成半徑為12 m的圓面．如果這個風車能將圓面內10%的氣流動能轉變?yōu)殡娔?，則該風 車帶動的發(fā)電機功率是多大  1．關于功和能，下列說法中正確的是(　　) A．功和能的單位相同，物理意義也相同 B．物體未對外做功，這個物體就不具有能量 C．物體對外做功多，這個物體具有的能量就多 D．功和能不能相互轉化，是不同的兩個物理量 2．有關功和能，下列說法正確的是(　　) A．力對物體做了多少功，物體就具有多少能 B．物體具有多少能，就一定能做多少功 C．物體做了多少功，就有多少能量消失 D．能量從一種形式轉化為另一種形式時，可以用功來量度能量轉化的多少 3．下列關于能量守恒定律的認識正確的是(　　) A．某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加 B．某個物體的能減少，必然有其他物體的能增加 C．不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機器——永動機不可能制成 D．石子從空中落下，最后停止在地面上，說明機械能消失了 4．有人設想在夏天用電冰箱來降低房間的溫度．他的辦法是：關好房間的門窗然后打開 冰箱的所有門讓冰箱運轉，且不考慮房間內外熱量的傳遞，則開機后，室內的溫度將 (　　) A．逐漸有所升高 B．保持不變 C．開機時降低，停機時又升高 D．開機時升高，停機時降低 5．行駛中的汽車制動后滑行一段距離，最后停下；流星在夜空中墜落并發(fā)出明亮的火焰； 降落傘在空中勻速下降；條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線圈，線圈中產生電流．上述 不同現象中所包含的相同的物理過程是(　　) A．物體克服阻力做功 B．物體的動能轉化為其他形式的能量 C．物體的勢能轉化為其他形式的能量 D．物體的機械能轉化為其他形式的能量 6. 圖2 一質量均勻且不可伸長的繩索，重為G，A、B兩端固定在天花板上，如圖2所示．今 在最低點C施加一豎直向下的力將繩緩慢拉至D點，在此過程中，繩索AB的重心位置 (　　) A．逐漸升高 B．逐漸降低 C．先降低后升高 D．始終不變 7．如圖3所示， 圖3 輕質彈簧長為L，豎直固定在地面上，質量為m的小球，在離地面高度為H處，由靜止 開始下落，正好落在彈簧上，使彈簧的最大壓縮量為x.在下落過程中，小球受到的空氣 阻力為F阻，則彈簧在最短時具有的彈性勢能為(　　) A．(mg－F阻)(H－L＋x) B．mg(H－L＋x)－F阻(H－L) C．mgH－F阻(H－L) D．mg(L－x)＋F阻(H－L＋x) 8．如圖4所示， 圖4 在抗洪救災中，一架直升機通過繩索用恒力F豎直向上拉起一個漂在水面上的木箱，使 其由水面開始加速上升到某一高度，若考慮空氣阻力而不考慮空氣浮力，則在此過程中， 以下說法正確的有(　　) A．力F所做的功減去克服阻力所做的功等于木箱重力勢能的增量 B．木箱克服重力所做的功等于木箱重力勢能的增量 C．力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于木箱動能的增量 D．力F和阻力的合力所做的功等于木箱機械能的增量 9. 圖5 如圖5所示，一塊長木板B放在光滑的水平面上，在B上放一物體A，現以恒定的外力 拉B，由于A、B間摩擦力的作用，A將在B上滑動，以地面為參照物，A、B都向前 移動一段距離．在此過程中(　　) A．外力F做的功等于A和B動能的增量 B．B對A的摩擦力所做的功，等于A的動能增量 C．A對B的摩擦力所做的功，等于B對A的摩擦力所做的功 D．外力F對B做的功等于B的動能的增量與B克服摩擦力所做的功之和 10．一顆子彈以某一水平速度擊中了靜止在光滑水平面上的木塊，并從中穿出．關于這 一過程，下列說法正確的是(　　) A．子彈減少的機械能等于木塊增加的機械能 B．子彈和木塊組成的系統機械能的損失量等于系統產生的熱量 C．子彈減少的機械能等于木塊增加的動能與木塊增加的內能之和 D．子彈減少的動能等于木塊增加的動能與子彈和木塊增加的內能之和 11．水平傳送帶以速度v勻速轉動， 圖6 一質量為m的小木塊A由靜止輕放在傳送帶上，若小木塊與傳送帶間的動摩擦因數為μ， 如圖6所示，在小木塊與傳送帶相對靜止時，轉化為內能的能量為(　　) A．mv2 B．2mv2 C.mv2 D.mv2 題　號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答　案 12. 圖7 如圖7所示，在光滑的水平面上，有一質量為M的長木塊以一定的初速度向右勻速運動， 將質量為m的小鐵塊無初速度地輕放到木塊右端．小鐵塊與木塊間的動摩擦因數為μ， 當小鐵塊在木塊上相對木塊滑動L時與木塊保持相對靜止，此時長木塊對地位移為l.求 這個過程中： (1)小鐵塊增加的動能； (2)木塊減少的動能； (3)系統機械能的減少量； (4)系統產生的熱量． 第10節(jié)　能量守恒定律與能源 課前預習練 1．(1)永動機　自然現象　(2)產生　消失　轉化　轉移　保持不變 2．(1)柴薪　煤炭　石油　煤　石油　(2)能源短缺　環(huán)境惡化　(3)自動　(4)沒有減少　降低　不便于利用　(5)方向性 課堂探究練 1．A　[能量可以在不同物體之間轉移也可以轉化，但能的總量保持不變．] 2．C　[永動機是指不消耗能量，而可以大量對外做功的裝置，歷史上曾出現過各式各樣的所謂永動機的發(fā)明，結果都以失敗告終，原因就是違背了能量守恒定律．人類只能發(fā)現規(guī)律、利用規(guī)律．違背規(guī)律行事，即使以后科技再發(fā)達，也要受自然規(guī)律的制約，所以永動機是永遠不可能制成的，A錯． 太陽輻射大量的能量，地球只吸收了極小的一部分，就形成了風云雨雪，使萬物生長，但輻射到星際空間的能量也沒有消失，一定是轉化成了別的能量，B錯． 馬和其他動物，包括人要運動，必須消耗能量，動物的能量來源是食物中儲存的生物質能，C對． 所謂“全自動”手表其內部還是有能量轉化裝置的，一般是一個擺錘，當人戴著手表活動時，使擺錘不停擺動，給游絲彈簧補充能量，才會維持手表的走動，D錯．] 3．永動機是不可能制成的，因為它違背了能量守恒定律，機器只能轉化能量，不能創(chuàng)造和消滅能量．實驗證明，一切永動機的設想和制造都以失敗而告終． 4．AC 5．ACD　[本題考查對能量守恒定律及能量耗散的理解，能量只能轉化或轉移，在轉化或轉移過程中總量不變；能量耗散表明能量在數量上并未減少，只是在可利用的品質上降低了．] 6．9.510－3 C 解析　質量為m的水從高h處落下，使水的溫度升高了Δt，水的比熱容為c，由能量守恒定律有：mgh20%＝cmΔt，代入數據，解得Δt＝9.510－3 C. 7．3.4 kW 解析　在Δt時間內作用于風車的氣流質量 m＝πr2vΔtρ 這些氣流的動能為mv2， 轉變成的電能E＝mv210% 所以風車帶動的發(fā)電機功率為 P＝＝πr2ρv310% 代入數據得P＝3.4 kW. 方法總結　用能量守恒定律解題的一般步驟 (1)首先分析系統的能量，弄清哪種形式的能量在增加，哪種形式的能量在減少． (2)分別列出減少的能量和增加的能量． (3)根據能量守恒定律列方程ΔE減＝ΔE增求解． 課后鞏固練 1．D　2.D 3．ABC 4．A　[壓縮機電機有電流流過，會產生熱量，即消耗電能，產生了內能，且房間與外界沒有能量交換，所以房內溫度會升高，A正確．] 5．AD　[四個現象中物體運動過程中都受到阻力，汽車主要是制動阻力，流星、降落傘是空氣阻力，條形磁鐵下落受磁場阻力，因而物體都克服阻力做功，A對；四個物體運動過程中，汽車是動能轉化成了內能，流星、降落傘、條形磁鐵是重力勢能轉化成其他形式的能，總之是機械能轉化為其他形式的能，D對．] 點撥　本題考查綜合分析能力，從若干不同的現象中分析找出相同的規(guī)律，正確分析理解四種現象中的能量及能量間的相互轉化是解決問題的關鍵． 6．A　[當用力將繩上某點C拉到D時，外力在不斷做功，而物體的動能不增加．因此外力做的功必定轉化為物體的重力勢能．重力勢能增加了，則說明物體的重心升高了，外力不斷地做功，重心就會不斷地升高，正確選項為A.] 點撥　重心位置不好判斷，可以從重力做功與重力勢能的關系判斷重力勢能的變化從而推出重心的位置變化． 7．A　[設物體克服彈力做功為W彈，則對物體應用動能定理得(mg－F阻)(H－L＋x)－W彈＝ΔEk＝0，所以，W彈＝(mg－F阻)(H－L＋x)，即為彈簧在最短時具有的彈性勢能．] 8．BCD　[木箱運動過程中，有力F、重力、阻力三個力對木箱做功，合力做功決定著物體動能的改變量，C正確；重力做功決定著重力勢能的改變量，B正確，A錯誤；除重力做功以外，其他力做功的代數和等于物體機械能的改變量，D正確．] 9．BD　[A物體所受的合外力等于B對A的摩擦力，對A物體運用動能定理，則有B對A的摩擦力所做的功等于 A的動能增量，即B對．A對B的摩擦力與B對A的摩擦力是一對作用力與反作用力，大小相等，方向相反，但是由于A在B上滑動，A、B對地的位移不等，故二者做功不等，C錯．對B應用動能定理，WF－WFf＝ΔEkB，即WF＝ΔEkB＋WFf就是外力F對B做的功，等于B的動能增量與B克服摩擦力所做的功之和，D對．由上述討論知B克服摩擦力所做的功與A的動能增量(等于B對A的摩擦力所做的功)不等，故A錯．] 10．BD　[由能量守恒定律可知對子彈來講，減少的機械能一是用于增加木塊動能，二是用于增加木塊和子彈的內能，D對．對子彈和木塊來講減少的機械能只用來增加它們的內能，B對，A、C錯．] 11．D　[相對滑動時木塊的加速度a＝μg，從放上至相對靜止所用時間t＝＝.此過程中傳送帶對地的位移x1＝vt＝.木塊對地位移為x2＝t＝.摩擦力對木塊做的功等于木塊動能的增加，E1＝W1＝μmgx2＝mv2.傳送帶克服摩擦力做的功W2＝μmgx1＝mv2.此過程中傳送帶克服摩擦力做功將傳送帶能量轉化為木塊的動能及內能，由能量守恒定律，內能為ΔE＝W2－W1＝μmg(x1－x2)＝mv2，故D正確．] 12．見解析 解析　畫出這一過程兩物體的位移示意圖，如圖所示． (1)小鐵塊與長木塊相對靜止時的速度為v，則根據動能定理有μmg(l－L)＝mv2－0，其中(l－L)為小鐵塊相對地面的位移，從上式可看出ΔEkm＝μmg(l－L)． 說明摩擦力對小鐵塊做的正功等于小鐵塊動能的增量． (2)摩擦力對長木塊做負功，根據功能關系ΔEkM＝－μmgl，即木塊減少的動能等于其克服摩擦力做的功，為μmgl. (3)系統機械能的減少量等于木塊減小的動能減去小鐵塊增加的動能ΔE＝μmgl－μmg(l－L)＝μmgL (4)m、M間相對滑動的位移為L，根據能量守恒定律，知Q＝μmgL，即摩擦力對系統做的總功等于系統產生的熱量．