《能量守恒定律与能源》-习题集.docx

泛动课堂教学模式：助推翻转课堂，引领泛动学习能量守恒定律与能源习题集基础训练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。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。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。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。5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6消耗石油、煤炭给环境带来的主要问题是（）A运输过程中的泄露B机械运转过程中的噪音C燃烧时消耗的氧气D燃烧时产生的二氧化碳7使用高硫煤对环境带来的危害主要是（）A运输过程中的泄露B燃烧后产生的大量煤渣C燃烧时产生的强光D燃烧时产生的二氧化碳8下列哪些现象属于能量的耗散（）A利用水流能发电产生电能B电能在灯泡中变成光能C电池的化学能变成电能D火炉把屋子烤暖9在一个绝热的房间内，有一电冰箱，电冰箱正常工作时把箱门打开，则（）A房间内的温度下降B房间内的温度上升C房间内的温度不变D无法判断房间内的温度有无变化10下列能源中，哪些属于不污染环境，且比较经济的新能源（）A太阳能 B核能 C风能 D地热能11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？【答案】1消灭；创生；转化；转移；总量；普遍2转化；减少；不便于利用3方向性；方向性；条件4（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5ABCD6D7D8DB9B10ACD 11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。提高训练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2一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3一颗子弹水平射入置于光滑水平面上的木块A并留在A中，A、B用一根弹性良好的弹簧连在一起，如图所示，则在子弹从开始射入木块A并压缩弹簧的整个过程中，对子弹、两木块和弹簧组成的系统（）A系统机械能守恒B系统机械能不守恒C仅对A、B系统，机械能守恒D无法判断4有人设想在夏天用电冰箱来降低房间的温度。他的办法是：关好房间的门窗，然后打开冰箱的所有门，让冰箱运转，且不考虑室内外热量的传递，则开机后，室内的温度将（）A逐渐升高B保持不变C开机时降低，停机时又升高D开机时升高，停机时又降低5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60kg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500m，那么，他在5h内共消耗的化学能为。（g取10m/s2）6一质量为2kg的物块从离地80m高处由静止下落，测得落地速度为30m/s，求下落过程中产生的内能。（g取10m/s2）7一个多世纪以来，人类能源消耗急剧增长，如图所示。（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）。8将一个小滑块放在如图所示的凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿斜面运动了一段距离。若已知在此过程中，拉力F所做的功的大小（绝对值）为A，斜面对滑块的作用力所做的功的大小为B，重力做功的大小为C，空气阻力做功的大小为D。当用这些量表达时，小滑块的动能的改变（指末态动能减去初态动能）等于，滑块的重力势能的改变等于；滑块机械能（指动能与重力势能之和）的改变等于。9如图所示，水平传送带的速度v=3m/s，两轮的圆心距离s=4.5m，现将m=1kg的小物体轻放到左轮正上方的传送带上，物体与传送带间的动摩擦因数为=0.15，电动机带动传送带将物体从左轮运送到右轮正上方时，电动机消耗的电能是多少？10粮食储存仓常常需要利用倾斜的传送带将装满粮食的麻袋运送到高处，如图所示。已知传送带长度为15m，与水平面的夹角为30，在电动机的带动下，传送带以0.3m/s的恒定速率向斜上方运送麻袋，电动机的最大输出机械功率为10kW，传送装置本身消耗的功率为4.0kW，设每个麻袋的总质量为90kg，且在将麻袋放在传送带上时麻袋具有与传送带相同的速度，取g=10m/s2。（1）麻袋被传送带从最底端运送到顶端的过程中，传送带对每个麻袋做的功为多少？（2）该传送带每分钟最多能运送多少个麻袋？【答案】1AD2D3B【解析】此题分为两个过程，一是子弹射入木块A中，二是弹簧被压缩，这两个过程并非独立，而是同时发生的。当子弹射入木块A中时，子弹受摩擦力的作用，与木块A发生相对运动，摩擦生热，机械能有损失，转化为内能。当子弹相对A静止以后，木块A、B与弹簧组成的系统机械能守恒，内部有动能与弹性势能的转化，所以选B。4A【解析】冰箱内、外热传递不能改变室温，冰箱运转，一部分电能转化为内能，使室温升高。56106J【解析】设运动员克服重力做功的功率为P1，则P1=（t1=1h），则人体消耗化学能的功率P2=（为转化效率）。因此P2=，运动员在5h内共消耗的化学能：E=P2t2=J=6106J。6700J【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=21080-2302J=700J。7（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）。8A-B+C-D；-C；A-B-D【解析】根据动能定理，动能的改变等于合外力做功的代数和，其中做负功的有空气阻力，斜面对滑块的作用力（因弹力不做功，实际上为摩擦阻力做的功），因此Ek=A-B+C-D；重力势能的减少等于重力做的功，因此Ep=-C；滑块机械能的改变等于重力之外的其他力做的功，因此E=A-B-D。99J【解析】物体在相对滑动过程中，在摩擦力作用下做匀加速运动，则：相对滑动的时间：物体相对地面的位移：摩擦力对物体做的功：物体与传送带间的相对位移：L=vt-s1=3m相对滑动过程中产生的热量：W2=mgL=4.5J由功能关系得电动机消耗的电能为：E=W1W2=9J。10（1）6.75103J；（2）53【解析】（1）根据功能关系，传送带对每个麻袋做的功等于麻袋机械能的增量，故：W=E=mgh=6.75103J。（2）传送带每分钟对麻袋做的功为：W总=（P-P）t=（1.0104W-4.0103W）60s=3.6105J麻袋个数：。拓展训练1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2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3如图所示，容器A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定。A、B的底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界隔热。原先A中水面比B中的高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡。在这个过程中（）A大气压力对水做功，水的内能增加B水克服大气压力做功，水的内能减少C大气压力对水不做功，水的内能不变D大气压力对水不做功，水的内能增加4如图所示，倾角=30的粗糙斜面固定在地面上，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，其上端与斜面顶端齐平。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了C物块重力势能的减少等于软绳克服摩擦力所做的功D软绳重力势能的减少小于其动能的增加与克服摩擦力所做功之和5如图所示，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=0.50m。盆边缘的高度为h=0.30m。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（）A0.50m B0.25m C0.10m D06二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7如图所示，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。8如图所示，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。9关于潮汐，古人云：“潮者，据朝来也；汐者，言夕至也。”如图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5.0107m2，高潮与低潮间高度差为3.0m，则一天内水流的平均功率为多少千瓦？（一天两潮）10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，如图所示，当小木块与传送带相对静止时，求：（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。11如图所示，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70kg。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（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=10m/s2）【答案】1AC2AD3D【解析】整个过程中，大气压对水不做功。由于重心的降低，重力势能减小，而水和器壁有摩擦，内能增加，即重力势能转化为内能。4BD【解析】由于绳子拉力对物体做负功，物块的机械能逐渐减小，选项A错；选斜面顶端为零势能点，则软绳在斜面上的重力势能为，软绳在刚离开斜面时的重力势能为，因此软绳重力势能共减少了，选项B对；由于物块所受重力与软绳所受摩擦力大小不等，因此两力做功大小不相等，选项C错；以软绳为研究对象，由动能定理得WG+WF-Wf=Ek，得WG=Ek+Wf-WF，由功能关系知选项D对。5D【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=3m=6d，所以它应在B点停止。6ABC【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。71.2s【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=0.2s，所以物体B上升的最大高度为：h=h1+h2=1.2s。8系统增加的内能等于mv12-（M+m）v22或f（s1-s2）【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。9105kW【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=1.51011kg，这部分水的重心相对低潮时上升的高度为0.5h。在发电的过程中，水的重力