2024-2025学年高中物理第7章机械能守恒定律第10节能量守恒定律与能源课时分层训练新人教版必修2

PAGEPAGE1第10节能量守恒定律与能源课时分层训练「基础达标练」1．下列说法中正确的是()A．能就是功，功就是能B．做功越多，物体的能量就越大C．外力对物体不做功，这个物体就没有能量D．能量转化的多少可以用做功来量度解析：选D功和能是两个不同的概念，选项A错误；做功的多少只是说明能量转化的多少，而不能说明能量的多少，选项B错误；外力做功与否不能说明物体能量的有无，选项C错误；功是能量转化的量度，选项D正确．2．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．火炉把屋子烤暖解析：选D能量耗散主要指其他形式的能量最终转化为环境的内能后，不能再被收集起来重新利用，故选项D正确．3．下列说法正确的是()A．随着科技的发展，永动机是可以制成的B．太阳照耀到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照耀到宇宙空间的能量都消逝了C．“既要马儿跑，又不让马儿吃草”违反了能量守恒定律，因而是不行能的D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能始终走动，说明能量可以凭空产生解析：选C永动机违反了能量守恒定律，所以永动机是恒久不行能制成的，选项A错误；太阳辐射大量的能量，但辐射到宇宙空间的能量并没有消逝，而是转化成了其他形式的能量，选项B错误；马和其他动物，包括人的运动，必需消耗能量，动物的能量来源是食物中储存的生物质能，选项C正确；所谓“全自动”手表，其内部是有能量转扮装置的，一般是一个摆锤，当人戴着手表活动时，使摆锤不停摇摆，给游丝(弹簧)补充能量，才会维持手表的走动，假如把这种表放在桌面上静置几天，它也是会停的，选项D错误．4.下列关于力做功与对应能量改变的说法正确的是()A．合力做正功，机械能增加B．合力做正功，物体的动能肯定增加C．摩擦力做功，物体的机械能肯定削减D．合力做负功，重力势能肯定削减解析：选B除重力外其余力做的功等于物体机械能的改变量，除重力外其余力做正功，物体的机械能增加，故A、C错误；由动能定理，可知合力做功是动能改变的量度，合力做正功，物体的动能肯定增加，重力势能的改变是看重力是否做功，故B正确，D错误．5．(多选)行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最终停下；流星在夜空中坠落并发出光明的火焰；着陆伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流．上述不同现象中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解析：选AD这四个现象中物体运动过程中都受到阻力作用，汽车主要受摩擦阻力，流星、着陆伞受空气阻力，条形磁铁下落受磁场阻力，因而物体都克服阻力做功，A正确；四个物体的运动过程中，汽车是动能转化成了内能，流星、着陆伞、条形磁铁是重力势能转化成其他形式的能，总之机械能转化成了其他形式的能，D正确．6．(多选)在最近几年的空调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5～7倍．空调在工作时达到设定温度就停机，等温度高了再接着启动．这样的频繁启动，耗电多，而变频空调启动时有一个由低到高的过程，而运行过程是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．变频空调整能，运行中不遵守能量守恒定律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．变频空调与定频空调做同样功时，消耗同样电能解析：选CD自然界的一切过程都遵守能量守恒定律，A错误；功是能量转化的量度，做同样功，消耗同样电能，B错误，D正确；由变频空调的工作特点可知省电的原理是效率高，C正确．7．质量为M的物体其初动能为100J，从倾角为θ的足够长的斜面上的A点向上匀减速滑行，到达斜面上的B点时物体动能削减了80J，机械能削减了32J，若μ＜tanθ，则当物体回到A点时具有的动能为()A．60J B．20JC．50J D．40J解析：选B机械能的削减量即为物体克服摩擦力所做的功，当物体上滑到最高点时动能削减了100J，按比例计算，机械能削减了eq\f(100,80)×32J＝40J，因物体沿斜面上滑和下滑过程中克服摩擦力做的功相等，由能量守恒定律可知物体回到A点时，具有的动能为100J－2×40J＝20J．故选项B正确．8．如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相切，半圆形导轨的半径为R.一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧，当它经过B点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的8倍，之后向上运动恰能到达最高点C，C、O、B三点在同一竖直线上(不计空气阻力)．试求：(1)物体到达B点时的速度大小；(2)物体在A点时弹簧的弹性势能；(3)物体从B点运动至C点的过程中产生的内能．解析：(1)设物体在B点的速度为vB，所受的轨道的支持力为FN，物体在B点受到重力和支持力，由牛顿其次定律有：FN－mg＝meq\f(v\o\al(B,2),R)，依据题意得FN＝8mg联立解得vB＝eq\r(7gR).(2)由能量守恒定律可知：物体在A点时弹簧的弹性势能Ep＝eq\f(1,2)mveq\o\al(B,2)＝eq\f(7,2)mgR.(3)设物体在C点的速度为vC，由题意可得：mg＝meq\f(v\o\al(C,2),R)物体由B点运动到C点的过程中，由能量守恒定律知产生的内能Q＝eq\f(1,2)mveq\o\al(B,2)－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)mv\o\al(C,2)＋2mgR))解得Q＝mgR.答案：(1)eq\r(7gR)(2)eq\f(7,2)mgR(3)mgR「实力提升练」9．如图所示，质量为M、长度为L的木板静止在光滑的水平面上，质量为m的小物块(可视为质点)放在木板上最左端，现用一水平恒力F作用在小物块上，使物块从静止起先做匀加速直线运动．已知物块和木板之间的摩擦力为Ff.当物块滑到木板的最右端时，木板运动的距离为x.则在此过程中()A．物块到达木板最右端时具有的动能为(F－Ff)LB．物块到达木板最右端时，木板具有的动能为FfLC．物块和木板增加的内能为FfLD．物块和木板增加的机械能为Fx解析：选C物块m在运动过程中受到两个力F和Ff作用，而物块相对于地面的位移为L＋x，由动能定理得出A项错误；而对木板M在水平方向上受到的力只有Ff，且木板在Ff的作用下位移为x，由动能定理得出B项错误；系统增加的内能等于滑动摩擦力乘以相对位移，C项正确；而物块m和木块M增加的机械能为(F－Ff)(L＋x)＋Ffx，D项错误．10．(多选)如图所示，倾角θ＝30°的粗糙斜面固定在地面上，长为l、质量为m、粗细匀称、质量分布匀称的软绳置于斜面上，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．物块的机械能渐渐增加B．软绳重力势能共削减了eq\f(1,4)mglC．物块重力势能的削减等于软绳克服摩擦力所做的功D．软绳重力势能的削减小于其动能的增加与克服摩擦力所做功之和解析：选BD物块克服绳的拉力做功，其机械能削减，故A错误；软绳重力势能削减量ΔE＝mg·eq\f(l,2)－mg·eq\f(l,2)sinθ＝eq\f(1,4)mgl，故B正确；由功能关系知，细线拉力对软绳所做的功和软绳重力势能的削减之和等于其动能的增加与克服摩擦力所做功之和，故C错误，D正确．11．如图所示，一个粗细匀称的U形管内装有同种液体，液体质量为m.在管口右端用盖板A密闭，两边液面高度差为h，U形管内液体的总长度为4h，先拿去盖板，液体起先运动，由于管壁的阻力作用，最终管内液体停止运动，则该过程中产生的内能为()A.eq\f(1,16)mgh B．eq\f(1,8)mghC.eq\f(1,4)mgh D．eq\f(1,2)mgh解析：选A去掉右侧盖板之后，液体向左侧流淌，最终两侧液面相平，液体的重力势能削减，削减的重力势能转化为内能．如图所示，最终状态可等效为右侧eq\f(1,2)h的液柱移到左侧管中，即增加的内能等于该液柱削减的重力势能，则Q＝eq\f(1,8)mg·eq\f(1,2)h＝eq\f(1,16)mgh，故A选项正确．12．如图所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止起先自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力．已知AP＝2R，重力加速度为g，则小球从P到B的运动过程中()A．重力做功2mgRB．机械能削减mgRC．合外力做功mgRD．克服摩擦力做功eq\f(1,2)mgR解析：选D一个小球在A点正上方由静止释放，通过B点时恰好对轨道没有压力，此时小球的重力供应向心力，即mg＝eq\f(mv2,R)，得v2＝gR，小球从P到B的过程中，重力做功W＝mgR，A错误；减小的机械能ΔE＝mgR－eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mgR，B错误；合外力做功W合＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mgR，C错误；由动能定理得：mgR－Wf＝eq\f(1,2)mv2－0，所以Wf＝eq\f(1,2)mgR，D正确．13．风力发电是一种环保的电能获得方式．图为某风力发电机外观图，现设计的每台风力发电机的功率为40kW.试验测得风的动能转化为电能的效率约为20%，空气的密度是1.29kg/m3，当地水平风速约为10m/s.求风力发电机的叶片长度约为多少时才能满意设计要求？解析：设叶片长度为r，则叶片转动的面积S＝πr2.取时间t内作用到面积为S的叶片上的空气流为探讨对象，如图所示．这部分空气流的质量m＝ρV＝ρ·Svt，空气流的动能Ek＝eq\f(1,2)mv2，电功率P＝eq\f(Ek×20%,t)＝eq\f(1,10)ρπr2v3，得r＝eq\r(\f(10P,ρπv3))≈9.94m.答案：9.94m14．如图所示，在光滑水平地面上放置质量M＝2kg的长木板，木板上表面与固定的光滑弧面相切．一质量m＝1kg的小滑块自弧面上高h处由静止自由滑下，在木板上滑行t＝1s后，滑块和木块以共同速度v＝1m/s匀速运动，g取10m/s2.求：(1)滑块与木块间的摩擦力大小Ff；(2)滑块下滑的高度h；(3)滑块与木板相对滑动过程中产生的热量Q.解析：(1)对木板：Ff＝Ma1由运动学公式，有v＝a1t解得Ff＝2N.(2)对滑块：－Ff＝ma2设滑块滑上木板时