2019-2020学年高中物理 第四章 机械能和能源 第6节 能源的开发与利用练习（含解析）教科版必修2

能源的开发与利用(多选)关于能源的利用，下列说法中正确的是( )a由于我国煤和石油的储量十分丰富，所以太阳能和核能的开发并不十分重要b能源的利用过程，实质上是能的转化和传递过程c现在人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气d煤、石油和天然气的化学能在利用中不会对环境造成污染解析：选bc煤、石油和天然气是由古代的动植物的遗体在长期地质变迁中形成的在利用这些能源时会产生大量的二氧化碳和甲烷，易产生温室效应对环境造成污染，d选项错误；目前人类使用的能源主要仍是煤、石油和天然气燃料燃烧时，将化学能转化为内能，内能又可转化为机械能和电能人类在生产和生活中需要各种形式的能，我们可以根据需要把能源所含的能量转化成多种形式，以供利用，所以能源的利用过程，实质上是能的转化和传递的过程，故b、c正确；我国的煤和石油尽管储量丰富，但终究有限，且利用后不能再生，所以开发和利用新能源，特别是核能和太阳能是解决能源问题的出路故a错误2(多选)下列关于功和机械能的说法，正确的是( )a在有阻力作用的情况下，物体重力势能的减少不等于重力对物体所做的功b合力对物体所做的功等于物体动能的改变量c物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能，其大小与势能零点的选取有关d运动物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量解析：选bc任何情况下，重力势能的减少总等于重力对物体做的功，a错误；由动能定理知b项正确；根据重力势能的产生可知，重力势能是物体与地球之间的相互作用能，势能的大小与势能零点的选取有关，c项正确；只有在机械能守恒或其他外力做功为0时，运动物体动能的减少量才等于其重力势能的增加量，d错误(多选)如图所示，一固定斜面倾角为30，一质量为m的小物块自斜面底端以一定的初速度，沿斜面向上做匀减速运动，加速度的大小等于重力加速度的大小g若物块上升的最大高度为h，则此过程中，物块的( )a动能损失了2mgh b动能损失了mghc机械能损失了mgh d机械能损失了mgh解析：选ac运动过程中有摩擦力做功，考虑动能定理和功能关系物块以大小为g的加速度沿斜面向上做匀减速运动，运动过程中f合mg，由受力分析知摩擦力fmg，当上升高度为h时，位移s2h，由动能定理得ek2mgh；由功能关系知ewfmgsmgh，选项a、c正确(多选)水平传送带匀速运动，速度大小为v，现将一小工件放到传送带上设小工件初速度为零，当它在传送带上滑动一段距离后速度达到v而与传送带保持相对静止设小工件质量为m，它与传送带间的动摩擦因数为，则在小工件相对传送带滑动的过程中( )a滑动摩擦力对小工件做的功为mv2b小工件的机械能增量为mv2c小工件相对于传送带滑动的路程大小为d传送带对小工件做功为零解析：选abc小工件相对传送带滑动的过程中，受到的合外力就是传送带对它施加的摩擦力，根据动能定理可知，摩擦力做的功等于小工件增加的动能，小工件的初速度为零，末速度为v，其动能增加为mv2，则小工件受到的滑动摩擦力对小工件做的功为mv2，选项a正确，而选项d错误；根据功能关系知，除了重力和弹力以外的其他力所做的功等于小工件机械能的改变量，选项b正确；由动能定理可得mgs1mv2，则s1，s1是小工件相对地面的位移，该过程中，传送带相对地面的位移为s2vtv2s1，则小工件相对于传送带的位移为ss2s1，选项c正确5物体以60 j的初动能从a点出发沿一斜面向上运动，当它到达某一高度时，动能损失了50 j，而机械能损失了10 j，则该物体返回a点时动能为多少？解析：由a点上升到某一点动能损失ek150 j，机械能损失e110 j由此可知由此点上升到最高点动能损失ek210 j设机械能损失为e2，则有可知e22 j全程机械能损失为(102)2 j24 j该物体返回a点时动能为(6024)j36 j答案：36 j课时作业学生用书p121(单独成册)一、单项选择题太阳是人类的“能源之母”，下述关于太阳能的说法中错误的是( )a三大常规能源都是太阳能的产物b光合作用是太阳能转换为化学能c光驱动机械手表是太阳能先转换为电能，再转换为机械能d自然界的风能、水能、潮汐能也都来自于太阳能解析：选d常规能源是指煤、石油及天然气，在其地质形成过程中累积了太阳能，因此其能量来自于太阳；光合作用使太阳能转换为化学能储存在植物之中；光驱动手表内装有太阳能电池，先将太阳能转换为电能再转换为指针转动的机械能；自然界的风能、水能与太阳能有关，而潮汐能是由引力作用产生的应选d2飞船返回时高速进入大气层后，受到空气阻力的作用，接近地面时，减速伞打开，在距地面几米处，制动发动机点火制动，飞船迅速减速，安全着陆下列说法正确的是( )a制动发动机点火制动后，飞船的重力势能减少，动能减小b制动发动机工作时，由于化学能转化为机械能，飞船的机械能增加c重力始终对飞船做正功，使飞船的机械能增加d重力对飞船做正功，阻力对飞船做负功，飞船的机械能不变解析：选a制动发动机点火制动后，飞船迅速减速下落，动能、重力势能均变小，机械能减小，a正确，b错误；飞船进入大气层后，空气阻力做负功，机械能一定减小，故c、d均错误3一物块从如图所示的弧形轨道上的a点由静止开始滑下，由于轨道不光滑，它仅能滑到b点由b点返回后，仅能滑到c点，已知a、b高度差为h1，b、c高度差为h2，则下列关系正确的是( )ah1h2 bh1h2 dh1、h2大小关系不确定解析：选c由能的转化和守恒定律可知，物块由a到b的过程中重力势能减少mgh1，全部用于克服摩擦力做功，即wfabmgh1，同理：wfbcmgh2，又随着小滑块最大高度的降低，运动过程中的同位置处滑块对轨道的压力变小，必有wfabwfbc，所以mgh1mgh2，得：h1h2，c项正确4如图所示，轻质弹簧长为l，竖直固定在地面上，质量为m的小球，在离地面高度为h处，由静止开始下落，正好落在弹簧上，使弹簧的最大压缩量为x在下落过程中，小球受到的空气阻力为f阻，则弹簧在最短时，具有的弹性势能为( )a(mgf阻)(hlx)bmg(hlx)f阻(hl)cmghf阻(hl)dmg(lx)f阻(hlx)解析：选a设物体克服弹力做功为w弹，则对物体应用动能定理得(mgf阻)(hlx)w弹ek0，所以，w弹(mgf阻)(hlx)，即为弹簧具有的弹性势能二、多项选择题5将质量为m的小球在距地面高度为h处抛出，抛出时的速度大小为v0，小球落到地面时的速度大小为2v0若小球受到的空气阻力不能忽略，则对于小球下落的整个过程，下面说法中正确的是( )a小球克服空气阻力做的功小于mghb重力对小球做的功等于mghc合外力对小球做的功小于mvd合外力对小球做的功等于mv解析：选ab由题意可知小球落地的速度比抛出时大，即从抛出到落地过程中动能变大了，由动能定理w合ek0，则w合0，即重力所做的功大于空气阻力所做的功，而这个过程中重力对小球做的功为wgmgh，所以a、b选项正确从抛出到落地过程中，合外力做的功等于小球动能的变化量w合ekm(2v)mvmvmv，故c、d选项均不正确如图所示，小球从a点以初速度v0沿粗糙斜面向上运动，到达最高点b后返回a，c为ab的中点下列说法中正确的是( )a小球从a出发到返回a的过程中，位移为零，外力做功为零b小球从a到c过程与从c到b过程，减少的动能相等c小球从a到c过程与从c到b过程，速度的变化量相等d小球从a到c过程与从c到b过程，损失的机械能相等解析：选bd小球从a出发到返回a的过程中，重力做功为零，摩擦力做负功，a错误；小球从a到c过程与从c到b过程中，合外力做功相等，动能的变化量相等，但速度的变化量不等，b正确，c错误；小球从a到c过程与从c到b过程，损失的机械能等于克服摩擦力做的功，而克服摩擦力做的功相等，故d正确7如图所示，卷扬机的绳索通过定滑轮用力f拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移动，在移动过程中，下列说法正确的是( )af对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和bf对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和c木箱克服重力做功等于木箱增加的重力势能df对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力所做的功之和解析：选cd克服重力做的功等于物体重力势能的增加epwg，c正确由动能定理：wgwfwfmv2，wfmv2wgwfekepwf，a、b错误，d正确8如图所示，一轻绳通过无摩擦的小定滑轮o与小球b连接，另一端与套在光滑竖直杆上的小物块a连接，杆两端固定且足够长，物块a从图示位置由静止释放后，先沿杆向上运动设某时刻物块a运动的速度大小为va，小球b运动的速度大小为vb，轻绳与杆的夹角为则( )avavbcos bvbvacos c小球b减少的重力势能等于物块a增加的动能d当物块a上升到与滑轮等高时，它的机械能最大解析：选bdb的速度等于a沿绳方向的分速度vbvacos ，a错，b对下落中b球减少的重力势能等于a球增加的重力势能与a、b增加的动能之和，c错a上升到与滑轮等高时，b速度为0，b减少的机械能最多，由能量守恒知a机械能最大，d对9如图所示，水平桌面上的轻质弹簧一端固定，另一端与小物块相连弹簧处于自然长度时物块位于o点(图中未标出)物块的质量为m，aba，物块与桌面间的动摩擦因数为现用水平向右的力将物块从o点拉至a点，拉力做的功为w撤去拉力后物块由静止向左运动，经o点到达b点时速度为零重力加速度为g则上述过程中( )a物块在a点时，弹簧的弹性势能等于wmga b物块在b点时，弹簧的弹性势能小于wmgac经o点时，物块的动能小于wmga d物块动能最大时弹簧的弹性势能小于物块在b点时弹簧的弹性势能解析：选bc由于有摩擦，o点不在ab的中点，而是在ab中点的左侧(如图所示)由题知aba，oa，ob根据功能关系，物块在a点时，弹簧的弹性势能epwmgoawmga，选项a错误；物块在b点时，弹簧的弹性势能epepmgawmgoamgawmga，选项b正确；物块在o点的动能ekepmgoaw2mgoawmga，选项c正确；物块动能最大时，弹簧的弹力kxmg，此时物块处于m点(如图所示)，若bm光滑，则物块能运动至m点速度为零，则omom，由于存在摩擦，obom，故物块动能最大时弹簧的弹性势能大于物块在b点时弹簧的弹性势能，选项d错误三、非选择题如图所示，质量为m的自行车特技运动员从b点由静止出发，经bc圆弧，从c点竖直冲出，完成空翻，完成空翻的时间为t由b到c的过程中，克服摩擦力做功为w空气阻力忽略不计，重力加速度为g，试求：自行车运动员从b到c至少做多少功？解析：自行车由c点冲出后做竖直上抛运动上升高度等于下降高度hgt上、下时间相等t上t下由功能关系知，在从b到c再到d的过程中，自行车运动员做的功w人应当等于他克服摩擦力做的功w与增加的重力势能之和，w人wmgh联立式得w人wmghwmg2t2答案：wmg2t211轻质弹簧原长为2l，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为5m的物体由静止释放，当弹簧被压缩到最短时，弹簧长度为l现将该弹簧水平放置，一端固定在a点，另一端与物块p接触但不连接ab是长度为5l的水平轨道，b端与半径为l的光滑半圆轨道bcd相切，半圆的直径bd竖直，如图所示物块p与ab间的动摩擦因数05用外力推动物块p，将弹簧压缩至长度l，然后放开，p开始沿轨道运动重力加速度大小为g(1)若p的质量为m，求p到达b点时速度的大小，以及它离开圆轨道后落回到ab上的位置与b点之间的距离；(2)若p能滑上圆轨道，且仍能沿圆轨道滑下，求p的质量的取值范围解析：(1)依题意，当弹簧竖直放置，长度被压缩至l时，质量为5m的物体的动能为零，其重力势能转化为弹簧的弹性势能由机械能守恒定律，弹簧长度为l时的弹性势能ep5mgl设p的质量为m，到达b点时的速度大小为vb，由能量守恒定律得epmvmg4l联立式，取mm并代入题给数据得vb若p能沿圆轨道运动到d点，其到达