高中物理能量守恒定律与能源同步练习5新人教版必修2通用

能量守恒定律与能源 5分钟训练(预习类训练，可用于课前)1.能量既不会_，也不会_，它只会从一种形式_为其他形式，或者从一个物体_到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的_保持不变.这个规律叫做能量守恒定律.能量守恒定律是自然界中最_、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式.答案：消灭 创生 转化 转移 总量 普遍2.在能源的利用过程中，即在能量_的过程中，能量在数值上并未_，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变为_的了.这是能源危机更深层次的含意，也是“自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源”的根本原因.答案：转化 减少 不便于利用3.能量的耗散是从能量的转化的角度反映出自然界中宏观过程的_，能源的利用受这种_的制约，所以能源的利用是有_的，也是有代价的.答案：方向性 方向性 条件4.试说明下列现象中能量转化的情况.其中有的现象，你可能对过程的具体情况不太清楚，但是你起码能说出：起初是什么形式的能量，最后又转化成什么形式的能量.（1）在水平公路上行驶的汽车，发动机熄火之后，速度越来越小，最后停止_.（2）在阻尼振动中，单摆的振幅越来越小，最后停下来_.（3）你用力蹬自行车上一个斜坡_.（4）植物的光合作用_.（5）用太阳能电池作动力的电动汽车在赛车场上奔驰_.（6）用柴油机带动发电机发电，供给电动水泵抽水，把水从低处抽到高处. _.解析及答案：（1）机械能转化为内能.（2）机械能转化为内能.（3）化学能转化为机械能和内能.（4）太阳能转化为化学能.（5）太阳能转化为电能，然后电能再转化为机械能和内能.（6）化学能转化为电能，然后电能转化为机械能10分钟训练(强化类训练，可用于课中)1.关于能的转化与守恒定律，下列说法错误的是（ ）A.能量能从一种形式转化为另一种形式，但不能从一个物体转移到另一物体B.能量的形式多种多样，它们之间可以相互转化C.一个物体能量增加了，必然伴随着别的物体的能量减少了D.因为能量守恒，所以“能源危机”是不可能的答案：AD2.一个物体沿粗糙斜面匀速滑下，则下列说法正确的是（ ）A.物体机械能不变，内能也不变B.物体机械能减少，内能不变C.物体机械能减少，内能增加，机械能与内能总量减少D.物体机械能减少，内能增加，机械能与内能总量不变答案：D3.人身体在最佳状态下，只能把人体化学能的25转化为有用的机械能.假如一位质量为60 kg的登山运动员恰好具有这样的转化效率，若他平均每小时登高500 m，那么，他在5 h内共消耗的化学能为_.(g取10 m/s2)解析：设运动员克服重力做功的功率为P1，则P1=(t1=1 h)，则人体消耗化学能的功率P2= (为转化效率).因此P2=，运动员在5 h内共消耗的化学能E=P2t2= J=6106 J.答案：6106 J4.一质量为2 kg的物块从离地80 m高处由静止下落，测得落地速度为30 m/s，求下落过程中产生的内能.（g取10 m/s2）解析：这里，内能显然无法直接计算，但是下落过程中减少的机械能变成了内能.根据能量守恒，产生的内能为：E=mgh-mv2=21080-2302 J=700 J.答案：700 J5.一个多世纪以来，人类能源消耗急剧增长，如图5-10-1所示.图5-10-1(1)看图后，说说你最担心的问题；(2)要解决你最担心的问题，一方面谈谈在日常生活中你应该怎么做(至少说出两点)，另一方面谈谈你有什么设想(谈一点即可).解析及答案： (1)只要说出关于能源危机或环境保护方面的问题即可；(2)日常生活中只要说出节约能源(如电能、水能、天然气、煤、柴)，说出开发新能源、提高燃料的利用率、提高各种耗能设备效率等方面的想法即可(如：集中供热；进一步开发水能、风能、核能、太阳能；利用锅炉的余热；将化学能直接转化为电能，减少能量多次转化中的损失).6.列车在机车牵引下在平直的轨道上做匀速直线运动，有哪些力对列车做功?哪些能之间发生转化?如果列车在平直的轨道上加速运动，情况又如何?解析及答案：牵引力对列车做正功，摩擦力等阻力对列车做负功；燃料的化学能转化为内能；加速运动与匀速运动相比较，做功情况相同，但加速运动牵引力做的正功大于阻力做的功，燃料的化学能转化为列车的动能和内能.30分钟训练(巩固类训练，可用于课后)1.以下哪些过程遵守能的转化和守恒定律（ ）A.自由落体运动B.弹丸击中沙袋C.炮弹爆炸D.子弹击中木块答案：ABCD2.足球运动员用力将静止的足球踢出，足球沿地面滚动了一段距离而停止.那么，下列关于功和能的分析中，正确的是（ ）A.踢球过程中，人对足球的作用力做正功，足球的动能增加B.踢球过程中，足球没有明显位移，人对足球的作用力没有做功C.足球滚动过程中，地面阻力对足球做负功，足球的动能转化成了内能D.整个过程中，所有功的代数和为零，足球的动能前后都为零，运动员消耗的体内的化学能消失了答案：AC3.行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降.上述不同现象所包含的相同的物理过程是（ ）A.物体克服阻力做功B.物体的动能转化为其他形式的能量C.物体的势能转化为其他形式的能量D.物体的机械能转化为其他形式的能量答案：AD4.如图5-10-2所示，ABCD是个盆式容器，盆内侧壁与盆底BC的连接都是一段与BC相切的圆弧，BC为水平的，其距离d=0.50 m.盆边缘的高度为h=0.30 m.在A处放一个质量为m的小物块并让其从静止开始下滑.已知盆内侧壁是光滑的，而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数为=0.10.小物块在盆内来回滑动，最后停下来，则停的地点到B的距离为（ ）图5-10-2A.0.50 m B.0.25 m C.0.10 m D.0解析：小物块在盆内侧壁滑动无机械能损失，而在盆底滑动时，滑动摩擦力做功，使机械能转化为内能，即mgs=mgh，解得s=3 m=6d，所以它应在B点停止.答案：D5.二氧化碳对长波辐射有强烈的吸收作用，行星表面发出的长波辐射到大气以后被二氧化碳截获，最后使大气升温.大气中的二氧化碳像暖房的玻璃一样，只准太阳的热辐射进来，却不让室内的长波热辐射出去，大气中的二氧化碳的这种效应叫温室效应.这是目前科学界对地球气候变暖进行分析的一种观点，根据这种观点，以下说法成立的是（ ）A.在地球形成的早期，火山活动频繁，排出大量的二氧化碳，当时地球的气温很高B.经过漫长的年代，地壳的岩石和气体二氧化碳发生化学反应，导致二氧化碳减少，地球上出现了生命C.由于工业的发展和人类的活动，导致二氧化碳在空气中的含量增大，地球上的气温正在升高D.现在地球正在变暖的原因是工业用电和生活用电的急剧增加，使电能和其他形式的能转化为内能解析：本题的观点是二氧化碳的温室效应.地球形成的早期，地壳不如现在牢固，地球不如现在稳定，火山活动频繁，符合地质的发展规律.由于火山的喷发，排出大量的二氧化碳，这是必然的现象，进而导致当时地球的气温很高.由于多种原因，其中包括岩石中的矿物成分与水、氧气、二氧化碳发生化学反应，使地球上的岩石进一步分化，最后形成土壤，二氧化碳减少，形成了生命适合生存的条件.由于工业的发展和人类的活动，大量地使用常规能源，导致二氧化碳在空气中的含量增大，地球上的气温正在升高.生活用电和工业用电是电能向其他形式能的转化，会产生热.四个选项说法都正确，但就温室效应这一观点而言A、B、C是正确的.答案：ABC6.如图5-10-3所示，一固定的楔形木块，其斜面的倾角为=30，另一边与地面垂直，顶上有一定滑轮，一柔软的细线跨过定滑轮，两端分别与物块A和B连接，A的质量为4m，B的质量为m.开始时将B按在地上不动，然后放开手，让A沿斜面下滑而B上升.物块A与斜面间无摩擦.设当A沿斜面下滑s距离后，细线突然断了.求物块B上升的最大高度.图5-10-3解析：本题是恒力作用的情形，可以采用隔离法，用牛顿定律求解，也可以利用机械能守恒求解.现在我们直接根据普遍的能量守恒定律求解.物块A下滑时，减少的重力势能有三个去处：使自己的动能增加，使物块B的动能、重力势能都增加.细线断后，物体B做竖直上抛运动.细线断时，A、B的速度大小相同，设为v，B上升的高度为h1=s，由能量守恒得：4mgssin=4mv2+mv2+mgs设物体B在细线断后还能再上升h2，单独对物体B上升h2的这一段用能量守恒得：mv2=mgh2联立以上两式可得：h2= s，所以物体B上升的最大高度为：h=h1+h2= s.答案：s7.如图5-10-4所示，质量为m的子弹，以速度v1水平射入放在水平光滑桌面上质量为M的木块中，子弹未穿出木块.设子弹和木块的共同速度为v2，木块的位移为s2，子弹的位移为s1，子弹对木块的位移为s，子弹与木块间的相互作用力为f.求在此过程中，系统增加的内能Q.图5-10-4解析：对子弹，f为阻力，做负功，有：fs1=mv12-mv22对木块，f为动力，做正功，有：fs2=Mv22由得fs1-fs2=mv12- (M+m)v22式说明，系统内一对滑动摩擦力总是做负功，而机械能的减少通过做功转化为物体的内能.即Q=Ek，又因为s1-s2=s，所以Q=fs.答案：系统增加的内能等于mv12- (M+m)v22或f(s1-s2)8.关于潮汐，古人云：“潮者，据朝来也；汐者，言夕至也.”如图5-10-5所示是利用潮汐发电的示意图.左方为陆地和海湾，中间为水坝，其下有通道，水经通道可带动发电机.潮汐时，水进入海湾，待内外水面高度相同，堵住通道，潮落至最低点时放水发电.待内外水面高度相同，再堵住通道，直到下次涨潮至最高点，又进水发电.设海湾面积为5.0107 m2，高潮与低潮间高度差为3.0 m，则一天内水流的平均功率为多少千瓦?(一天两潮)图5-10-5解析：在发电的过程中，水的重力做功将重力势能转化为电能，重力的位移只考虑流进和流出海湾海水重心的变化.由于海面广阔，进入海湾的水可认为其重心在海面上，进入海湾后的水的重心在其几何中心.这部分水的质量为m=hS=1.51011 kg，这部分水的重心相对低潮时上升的高度为h.在发电的过程中，水的重力做功将重力势能转化为电能和动能.一天内海水两进两出，水流功率为P= W=108 W=105 kW.实际上由于各种损失，发电功率仅为水流的平均功率的1025.能源是人类生存和发展的重要支撑因素.海洋蕴藏着极丰富的能源，如潮汐能、波浪能、温差能、盐度差能、海流能等，海洋能源亟待人类去开发.潮汐发电是海洋能开发较早的一种，我国潮汐能源约1.1108 kW，开发利用潮汐能技术也在不断提高.答案：105 kW9.电机带动水平传送带以速度v匀速传动，一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上，若小木块与传送带之间的动摩擦因数为，如图5-10-6所示，当小木块与传送带相对静止时，求：图5-10-6(1)小木块的位移；(2)传送带转过的路程；(3)小木块获得的动能；(4)摩擦过程产生的摩擦热；(5)电机带动传送带匀速转动输出的总能量.解析：木块刚放上时速度为零，必然受到传送带的动摩擦力作用做匀加速直线运动，达到与传送带共速后不再相互滑动，整个过程中木块获得一定的能量，系统要产生摩擦热.对小木块，相对滑动时，由ma=mg得加速度a=g，由v=at得，达相对静止所用时间t=.（1）小木块的位移s1=.(2)传送带始终匀速运动，路程s2=vt=.(3)对小木块获得的动能Ek=mv2这一问也可用动能定理解：mgs1=Ek，故Ek=mv2.（4）产生的摩擦热Q=mg(s2-s1)= mv2注意，这儿凑巧了Q=Ek，但不是所有的问题都这样.(5)由能的转化与守恒定律得，电机输出的总能量转化为小木块的动能与摩擦热，所以E总=Ek+Q=mv2.答案：（1）s1=（2）s2=vt=（3）Ek=mv2（4）Q=mg(s2-s1)= mv2(5)mv210.(2020高考上海卷，19)如图5-10-7所示，某人乘雪橇从山坡经A点滑至B点.接着沿水平路面滑到C点停止，人与雪橇的总质量为70 kg.表中记录了沿坡滑下过程中的有关数据，则根据图表中的数据解决下列问题：位置ABC速度（m/s）2.012.00时刻（s）0410图5-10-7(1)人与雪橇从A到B的过程中，损失的机械能为多少?(2)设人与雪橇在BC段所受阻力恒定，求阻力大小(g=10 m/s2)解析：（1）从A到B的过程中，人与雪橇损失的机械能为E=mgh+mva2-mvb2=(701020+702.02-7012.02) J=9 100 J.（2）人与雪橇在BC段做减速运动的加速度a= m/s2=-2 m/s2.根据牛顿第二定律f=ma=70(-2) N=-140 N.答案：（1）9 100 J （2）-140 N