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2019-2020年高中物理 7.10《能量守恒定律與能源》課時(shí)作業(yè) 新人教版必修2 基礎(chǔ)達(dá)標(biāo) 1．下列物理過程，物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式?jīng)]有發(fā)生變化的是(　　) A．哈雷彗星繞太陽(yáng)做變速橢圓運(yùn)動(dòng) B．冰塊沿光滑斜面下滑 C．氫氣球勻速上升 D．熱水瓶瓶塞向上跳起 【解析】　因?yàn)锳、B為機(jī)械運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，始終在機(jī)械能的范疇內(nèi)．C和D都有內(nèi)能和機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)化． 【答案】　AB 2. 市面上出售一種裝有太陽(yáng)能電扇的帽子(如圖所示)．在陽(yáng)光的照射下，小電扇快速轉(zhuǎn)動(dòng)，能給炎熱的夏季帶來一絲涼爽．該裝置的能量轉(zhuǎn)化情況是(　　) A．太陽(yáng)能→電能→機(jī)械能 B．太陽(yáng)能→機(jī)械能→電能 C．電能→太陽(yáng)能→機(jī)械能 D．機(jī)械能→太陽(yáng)能→電能 【解析】　電池板中太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，小電動(dòng)機(jī)中電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能． 【答案】　A 3．我國(guó)居民有在房前種樹的習(xí)慣，夏天大樹長(zhǎng)出茂密的葉子，為人們擋住炎炎烈日，冬天樹葉又會(huì)全部掉光，使溫暖的陽(yáng)光進(jìn)入層內(nèi)，可以起到冬暖夏涼的作用，被人們稱為天然空調(diào)．炎熱的夏天，我們?cè)诮?jīng)過有樹的地方時(shí)，也會(huì)感到很明顯的涼意．關(guān)于樹木周圍比較涼爽的現(xiàn)象，下列說法正確的是(　　) A．樹木把大部分太陽(yáng)光反射出去，使地面溫度降低 B．樹木吸收太陽(yáng)能，使自己溫度升高，周圍溫度降低 C．樹木吸收太陽(yáng)能，將太陽(yáng)光的能量轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，使環(huán)境溫度降低 D．白天樹木將熱量存起來，晚上再將熱量放出來，所以白天在樹林里感到?jīng)鏊砩细械綗? 【解析】　樹木進(jìn)行光合作用，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成樹木生長(zhǎng)所需的化學(xué)能，因此能使環(huán)境溫度降低，并不是將能量反射或使自己溫度升高，故正確答案為C. 【答案】　C 4．電動(dòng)車所需能量由它所攜帶的蓄電池供給．下圖為某類電動(dòng)車與汽油車性能的比較．通常車用電動(dòng)機(jī)的質(zhì)量是汽油機(jī)的4倍或5倍．為促進(jìn)電動(dòng)車的推廣使用，在技術(shù)上主要應(yīng)對(duì)電動(dòng)車的________、________等部件加以改進(jìn)． 給電動(dòng)車蓄電池充電的能量實(shí)際上來自于發(fā)電站，一般發(fā)電站燃燒燃料所釋放出來的能量?jī)H30%轉(zhuǎn)化為電能，在向用戶輸送及充電過程中又損失了20%，這意味著使用電動(dòng)車時(shí)能量轉(zhuǎn)化的總效率約為________%. 【解析】　從圖中可以看出電動(dòng)車每千克蓄能物質(zhì)所儲(chǔ)存的能量和充一次電能行駛的距離均遠(yuǎn)小于汽油車，因此應(yīng)對(duì)蓄電池加以改進(jìn)，另外電動(dòng)車的效率也不是很高，所以也可對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行改進(jìn)． 設(shè)發(fā)電站消耗的能量為E0，電動(dòng)車輸出的機(jī)械能為E，由題意可知使用電動(dòng)車時(shí)能量轉(zhuǎn)化的總效率為 η＝100%＝＝16.8%. 【答案】　蓄電池　電動(dòng)機(jī)　16.8 5．如圖所示，一個(gè)粗細(xì)均勻的U形管內(nèi)裝有同種液體，液體質(zhì)量為m.在管口右端用蓋板A密閉，兩邊液面高度差為h，U形管內(nèi)液體的總長(zhǎng)度為4h，現(xiàn)拿去蓋板，液體開始運(yùn)動(dòng)，由于液體的管壁的阻力作用，最終管內(nèi)液體停止運(yùn)動(dòng)，則該過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為(　　) A.mgh B.mgh C.mgh D.mgh 【解析】　拿去蓋板后管中液體開始運(yùn)動(dòng)，但由于管壁阻力的作用，最終U形管中左右兩邊液面相平，在此過程中管中液體減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能． 當(dāng)左右兩管液面等高時(shí)，可簡(jiǎn)化為把右管中長(zhǎng)度為的液柱移到左管，此過程減少的重力勢(shì)能 ΔEp＝＝mgh，故A選項(xiàng)正確． 【答案】　A 6．一臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，每秒有2.0 m3的水流過水輪機(jī)，若河壩水位高度差是20 m，則水每秒對(duì)水輪機(jī)最多能做多少功？若有40%的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，問發(fā)電機(jī)的輸出功率為多大？ 【解析】　若使水對(duì)水輪機(jī)做的功最多，則把水的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)給水輪機(jī)，則每秒對(duì)水輪機(jī)做功為W＝mgh＝ρVgh＝10321020 J＝4105 J；有40%的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，由P＝又得發(fā)電機(jī)的功率P＝＝＝1.6105 W. 【答案】　4105 J　1.6105 W 7．一小物體以Ek1＝100 J的初動(dòng)能滑上斜面，當(dāng)動(dòng)能減少ΔEk＝80 J時(shí)，機(jī)械能減少E＝32 J，則當(dāng)物體滑回原出發(fā)點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為多少？ 【解析】　設(shè)斜面傾角為θ，滑動(dòng)摩擦力為F，動(dòng)能減少80 J時(shí)位移為l1，根據(jù)功能關(guān)系動(dòng)能減少量等于合外力做的功，即 ΔEk＝(mgsinθ＋F)l1① 機(jī)械能減少量等于除重力以外的力(此題中即為F)所做的功，即 E＝Fl1② 設(shè)物體從斜面底端到最高點(diǎn)位移為l2 則動(dòng)能的減少量為100 J，即 Ek1＝(mgsinθ＋F)l2③ 設(shè)機(jī)械能的減少量為WF，即為上滑過程中滑動(dòng)摩擦力所做的總功有 WF＝Fl2④ 綜合①②③④有＝，所以WF＝40 J. 上滑及下滑過程中滑動(dòng)摩擦力都做負(fù)功，且數(shù)值相等，所以一個(gè)往返摩擦力做負(fù)功總和為WF總＝2WF＝80 J. 物體回到原出發(fā)點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為Ek2，由動(dòng)能定理WF總＝Ek1－Ek2得Ek2＝20 J. 【答案】　20 J 能力提升 1. 如圖所示，電梯質(zhì)量為M，地板上放置一質(zhì)量為m的物體．鋼索拉電梯由靜止開始向上加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)上升高度為H時(shí)，速度達(dá)到v，則(　　) A．地板對(duì)物體的支持力做的功等于mv2 B．地板對(duì)物體的支持力做的功等于mgH C．鋼索的拉力做的功等于Mv2＋MgH D．合力對(duì)電梯M做的功等于Mv2 【解析】　對(duì)物體和電梯組成的系統(tǒng)應(yīng)用動(dòng)能定理可得：W拉－(M＋m)gH＝(M＋m)v2，拉力做功為W拉＝(M＋m)v2＋(M＋m)gH，所以C不正確；由動(dòng)能定理得，合力對(duì)電梯做的功為Mv2，選項(xiàng)D正確；由功能關(guān)系得，地板對(duì)物體的支持力做的功為mv2＋mgH，所以A、B均不正確． 【答案】　D 2. 構(gòu)建和諧、節(jié)約型社會(huì)的思想深得民心，也體現(xiàn)在生活的方方面面．自動(dòng)充電式電動(dòng)車就是很好的一例：將電動(dòng)車的前輪裝有發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)與蓄電池連接，當(dāng)電動(dòng)車滑行時(shí)，就可以向蓄電池充電，將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能儲(chǔ)存起來．現(xiàn)有某人騎車以500 J的初動(dòng)能在粗糙的水平面上滑行，第一次關(guān)閉充電裝置，讓車自由滑行，其動(dòng)能隨位移的變化關(guān)系如圖線①所示；第二次啟動(dòng)充電裝置，其動(dòng)能隨位移的變化關(guān)系如圖線②所示，則(　　) A．電動(dòng)車受到的摩擦阻力為50 N B．電動(dòng)車受到的摩擦阻力為83 N C．第二次啟動(dòng)充電裝置，向蓄電池所充的電能是200 J D．第二次啟動(dòng)充電裝置，向蓄電池所充的電能是300 J 【解析】　當(dāng)關(guān)閉充電裝置，讓車自由滑行時(shí)，自行車的動(dòng)能全部用來克服摩擦力做功，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，有Ek＝fs1，解得f＝50 N；當(dāng)啟動(dòng)充電裝置滑行時(shí)，自行車的動(dòng)能一部分克服摩擦力做功，另一部分轉(zhuǎn)化為蓄電池的電能，根據(jù)能量守恒有Ek＝fs2＋E電，故E電＝Ek－fs2＝200 J. 【答案】　AC 3. 如圖所示，滑塊由靜止開始沿曲面下滑，滑到B點(diǎn)時(shí)，速度恰好等于零；如果滑塊從B點(diǎn)以速度v沿曲面下滑返回A點(diǎn)時(shí)，速度恰好也等于零，設(shè)滑塊從A到B和從B到A平均摩擦力大小相等，則A、B兩點(diǎn)的高度差等于(　　) A．0 B. C. D. 【解析】　由能量守恒和轉(zhuǎn)化定律可知：由A到B有mgh＝Q，從B到A有mv2－mgh＝Q，聯(lián)立解得h＝. 【答案】　C 4. 如圖所示，M是一個(gè)有半圓形軌道的物體，固定在地面上，軌道位于豎直平面內(nèi)，a、b兩點(diǎn)等高，金屬塊P從H高處自由下落，滑過M從b處豎直上升，到達(dá)最大高度處，當(dāng)它再次落下滑過軌道最低點(diǎn)后(　　) A．恰能到達(dá)a點(diǎn) B．能沖出a點(diǎn) C．不能到達(dá)a點(diǎn) D．無法確定 【解析】　設(shè)金屬塊質(zhì)量為m，第一次滑過M時(shí)克服摩擦力做功Wf，第二次滑過M時(shí)克服摩擦力做功Wf′，第二次經(jīng)a點(diǎn)時(shí)速度為va，則由動(dòng)能定理，對(duì)兩個(gè)過程列出表達(dá)式分別為 第一次：mg－Wf＝0， 第二次：mg－Wf′＝mv. 由于第一次經(jīng)過M時(shí)金屬塊的速率較大，由向心力的來源可知，金屬塊對(duì)M的壓力較大，從而Wf>Wf′，所以va>0，即能從a點(diǎn)滑出，B選項(xiàng)正確． 【答案】　B 5．某地平均風(fēng)速為5 m/s，已知空氣密度是1.2 kg/m3，有一風(fēng)車，它的車葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可形成半徑為12 m的圓面．如果這個(gè)風(fēng)車能將圓面內(nèi)10%的氣流動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，則該風(fēng)車帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)功率是多大？ 【解析】　在Δt時(shí)間內(nèi)作用于風(fēng)車的氣流質(zhì)量 m＝πr2vΔtρ 這些氣流的動(dòng)能為mv2 轉(zhuǎn)化成的電能E＝mv210% 所以風(fēng)車帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的功率為 P＝＝πr2ρv310% 代入數(shù)據(jù)得P＝3.4 kW. 【答案】　3.4 kW 6. 如圖，MNP為豎直面內(nèi)一固定軌道，其圓弧段MN與水平段NP相切于N，P端固定一豎直擋板．M相對(duì)于N的高度為h，NP長(zhǎng)度為s.一木塊自M端從靜止開始沿軌道下滑，與擋板發(fā)生一次完全彈性碰撞后(即木塊與擋板碰撞前后動(dòng)能不變)停止在水平軌道上某處．若在MN段的摩擦可忽略不計(jì)，物塊與NP段軌道間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，求物塊停止的地方與N點(diǎn)距離的可能值． 【解析】　根據(jù)功能原理，在物塊從開始下滑到靜止的過程中，物塊重力勢(shì)能減小的數(shù)值ΔEp與物塊克服摩擦力所做功的數(shù)值W相等，即 ΔEp＝W① 設(shè)物塊質(zhì)量為m，在水平滑道上滑行的總路程為s′，則ΔEp＝mgh② W＝μmgs′③ 設(shè)物塊在水平軌道上停止的地方與N點(diǎn)的距離為d.若物塊在與P碰撞后，在到達(dá)圓弧形軌道前停止，則s′＝2s－d④ 聯(lián)立①②③④式得d＝2s－⑤ 此結(jié)果在≤2s時(shí)有效．若>2s，則物塊與P碰撞后，可再一次滑上圓弧形軌道，滑下后在水平軌道上停止，此時(shí)有s′＝2s＋d⑥ 聯(lián)立①②③⑥式得d＝－2s. 【答案】　物塊停止的位置距N的距離可能為2s－或－2s