《能源与可持续发展》同步练习1.doc

4.3-4.4 能量的转化与守恒 能源与可持续发展1(多选)(2013白云中学期中)下列说法中正确的是()A重力做功不引起物体机械能的变化B重力做功大小等于重力势能的变化的大小 C除重力和弹簧的弹力外，其他力对物体做的总功等于物体机械能的增加D外力对物体做功的代数和等于物体机械能的增量【解析】只有重力做功情形下，物体机械能守恒，故A项中说法正确；根据功能关系知，B项说法也正确；除重力和弹簧的弹力外，如果其他力做功不为零，则做的功等于物体机械能增量，即C项说法正确，而D项说法错误【答案】ABC2(多选)(2013大连高一检测)下列过程中，可能发生的是()A某工作物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有引起其他变化B打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发进去，恢复原状C利用其他手段，使低温物体的温度更低，高温物体的温度更高 D将两瓶不同液体混合，不会自发地各自分开【解析】根据能量转化的方向性可知，机械能可以完全转化为内能，但内能不能够完全转化成机械能而不引起其他变化，内能完全转化为机械能需要借助其他条件，引起其他变化，选项A错误；高压密闭容器内气体可以自由地溢出变为低压气体，但低压气体要变为高压气体，再返回到容器内需要外力作用才能完成，选项B错误；利用空调和冰箱，通过消耗电能可以使物体的温度变得更低，利用电炉可以使物体的温度变得更高选项C正确；两瓶不同液体混合，分子间扩散，但扩散过程不可逆，选项D正确【答案】CD3(多选)(2013开封高一检测)在最近几年的夏季家电市场上出现一个新宠“变频空调”，据专家介绍变频空调比定频的要节能，因为定频空调开机时就等同于汽车启动时，很耗能，是正常运行的5至7倍空调在工作时达到设定温度就停机，等温度高了再继续启动这样会频繁启动，耗电多，而变频空调启动时有一个由低到高的过程，而运行过程中自动变速来保持室内温度，从开机到关机中间不停机而是达到设定温度后就降到最小功率运行，所以比较省电阅读上述介绍后，探究以下说法中合理的是()A变频空调节能，运行中仍遵守能量守恒定律B变频空调运行中做功少，转化能量多C变频空调在同样工作条件下运行效率高，省电D变频空调和定频空调做同样功时，消耗同样电能【解析】自然界的一切过程都遵守能量守恒定律，A对功是能量转化的量度，做同样功，消耗同样电能，B错，D对由变频空调的工作特点可知省电的原理是效率高，C对【答案】ACD4(2013杭州高一检测)某中学“STS”小组对开发和利用水资源进行研究，同学们认为在放自来水时，水的机械能没有得到利用而白白浪费于是他们在老师的指导下经过研制，在水龙头处安装了一只小型水轮发电机，当放水时水的机械能转化为电能设小型水轮发电机的效率为40 %，水塔内的水面高于水龙头10 m，且保持不变当水龙头放出一吨水时，小型水轮发电机所产生的电能为()A4 000 J B98 000 JC588 000 J D392 00 J【解析】一吨水从高为10 m的水塔内落下，Emgh40 %1 0009.810 J3.92104 J因此选项D正确，其他选项均错【答案】D5(多选)图4342010年上海世博会举行了盛大的烟花晚会，如图434所示，燃放礼花弹时，要先将礼花弹放入竖直的炮筒中，然后点燃发射部分，通过火药剧烈燃烧产生高压燃气，将礼花弹由筒底射向空中若礼花弹在由筒底发至筒口的过程中，克服重力做功为W1，克服炮筒阻力及空气阻力做功为W2，高压燃气对礼花弹做功为W3，则礼花弹在筒中运动的过程中(设它的质量不变)()A动能变化量为W3W2W1 B动能变化量为W1W2W3C机械能增加量为W3W2W1D机械能增加量为W3W2【解析】动能变化量取决于合力做功，即重力、阻力、推动力做功的代数和，所以动能变化量为W3W2W1，A项正确，B项错误；机械能增加量取决于除重力和弹力外的其他力做的功，所以机械能增加量为W3W2，C项错误，D项正确【答案】AD6(多选)汽车沿一段坡面向下行驶，通过刹车使速度逐渐减小，在刹车过程中()A重力势能减小 B动能增加C重力做负功 D机械能不守恒【解析】汽车沿坡面向下运动，重力做正功，重力势能减小，故A对、C错；由于速度逐渐减小，由Ekmv2知，动能减小，B错；由于动能、重力势能都减小，故机械能是减小的，D项正确【答案】AD7(多选)图435(2010山东理综)如图435所示，倾角30的粗糙面固定在地面上，长为l，质量为m，粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端水平用细线将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面(此时物块未到达地面)，在此过程中()A物块的机械能逐渐增加B软绳重力势能共减少mglC物块重力势能的减少等于软绳摩擦力所做的功D软绳重力势能的减少小于其动能增加与克服摩擦力所做功之和【解析】选物块为研究对象，细线对物块做负功，物块机械能减小，A错误；物块由静止释放后向下运动，到软绳刚好全部离开斜面，软绳的重心下降了l，软绳重力势能共减少了 mgl，所以B正确；根据功和能的关系，细线对软绳做的功与软绳重力势能的减少等于其动能增加与克服摩擦力所做功之和，所以D正确，C错误故选B、D.【答案】BD 8(多选)图436(2013厦门高一检测)如图436所示，木块静止在光滑水平桌面上，一子弹水平射入木块的深度为d时，子弹与木块相对静止，在子弹入射的过程中，木块沿桌面移动的距离为L，木块对子弹的平均阻力为f，那么在这一过程中正确的是()A木块的机械能增量为fLB子弹的机械能减少量为fLC系统的机械能减少量为fdD系统的机械能减少量为f(Ld)【解析】对木块由动能定理得fLMv2，即木块的机械能增量为fL，A正确；对子弹由动能定理得f(Ld)mv2mv，即子弹的机械能减少量为f(ld)，B错误；由以上两式相加得，系统减少的动能为mv(Mm)v2fd，故C正确，D错误【答案】AC9.图437太阳能是21世纪重点发展的能源之一太阳能汽车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动汽车的一种新型汽车如图437所示的是一辆太阳能实验车，车上太阳能电池接受太阳能的面板的有效面积为S8 m2，太阳光照射到电池板每平方米面积上的辐射功率为P01 kW.在晴朗天气，电池对着太阳时产生的电压为U120 V，并对车上的电动机提供10 A的电流 试问：(1)该太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少？(2)如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为80 %，则汽车在水平路面上以6 m/s的速度匀速行驶时，电动机提供的牵引力是多大？【解析】(1)对于太阳能电池有：P有用P电IU10120 W1 200 W.P总P0S1 0008 W8 000 W，故转化效率115 %. (2)对于电动机有：F N160 N【答案】(1)15 %(2)160 N10(2013深圳高一检测)如图438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涨潮时，水进入海湾，待内外水面高度相同，堵住通道，如图甲潮落至最低时放水发电，如图乙待内外水面高度相同，再堵住通道，直至下次涨潮到最高点，又放水发电，如图丙设海湾面积为S5.0108m2，高潮与低潮间高度差为h3.0m，求一天内水流的平均功率(g取10 m/s2)甲 乙丙图438【解析】潮汐发电的实质就是将海水的重力势能转化为电能每次涨潮时流进海湾(落潮时流出海湾)的海水的质量为mVSh1.01035.01083 kg1.51012kg.其重心的高度变化为hh/21.5 m.一天内海水两进两出，故水流功率为P W1.0109 W即P1 000 MW.【答案】1 000 MW图43911如图439所示，传送带与水平面之间的夹角为30，其上A、B两点间的距离为x5 m，传送带在电动机的带动下以v1 m/s的速度匀速运动，现将一质量为m10 kg的小物体(可视为质点)轻放在传送带的A点，已知小物体与传送带之间的动摩擦因数为，在传送带将小物体从A点传送到B点的过程中，(g取10 m/s2)求：(1)传送带对小物体做的功(2)因摩擦产生热量Q(3)电动机做的功【解析】(1)根据牛顿第二定律知，mgcos mgsin ma可得ag2.5 m/s当物体的速度为1 m/s时，位移为s0.2 m即物体匀速运动了4.8 m由功能关系可得WEkEp255 J.(2)电动机做功使小物体机械能增加，同时小物体与传送带间因摩擦产生热量Q，而由vat，得t0.4 s相对位移为svts0.2 m摩擦生热Qmgscos 15 J(3)由能量守恒定律得W总WQ270 J【答案】(1)255 J(2)15 J(3)270 J12(2012重庆理综)如图4310所示为一种摆式摩擦因数测量仪，可测量轮胎与地面间动摩擦因数，其主要部件有：底部固定有轮胎橡胶片的摆锤和连接摆锤的轻质细杆摆锤的质量为m，细杆可绕轴O在竖直平面内自由转动，摆锤重心到O点距离为L.测量时，测量仪固定于水平地面，将摆锤从与O等高的位置处静止释放摆锤到最低点附近时，橡胶片紧压地面擦过一小段距离s(sL)，之后继续摆至与竖直方向成角的最高位置若摆锤对地面的压力可视为大小为F的恒力，重力加速度为g，求：图4310(1)摆锤在上述过程中损失的机械能；(2)在上述过程中摩擦力对摆锤所做的功；(3)橡胶片与地面之间的