PAGEPAGE1第10節(jié)能量守恒定律與能源課時分層訓練「基礎達標練」1．下列說法中正確的是()A．能就是功，功就是能B．做功越多，物體的能量就越大C．外力對物體不做功，這個物體就沒有能量D．能量轉化的多少可以用做功來量度解析：選D功和能是兩個不同的概念，選項A錯誤；做功的多少只是說明能量轉化的多少，而不能說明能量的多少，選項B錯誤；外力做功與否不能說明物體能量的有無，選項C錯誤；功是能量轉化的量度，選項D正確．2．下列哪些現象屬于能量的耗散()A．利用水流能發(fā)電產生電能B．電能在燈泡中變成光能C．電池的化學能變成電能D．火爐把屋子烤暖解析：選D能量耗散主要指其他形式的能量最終轉化為環(huán)境的內能后，不能再被收集起來重新利用，故選項D正確．3．下列說法正確的是()A．隨著科技的發(fā)展，永動機是可以制成的B．太陽照耀到地球上的光能轉化成了其他形式的能量，但照耀到宇宙空間的能量都消逝了C．“既要馬兒跑，又不讓馬兒吃草”違反了能量守恒定律，因而是不行能的D．有種“全自動”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻能始終走動，說明能量可以憑空產生解析：選C永動機違反了能量守恒定律，所以永動機是恒久不行能制成的，選項A錯誤；太陽輻射大量的能量，但輻射到宇宙空間的能量并沒有消逝，而是轉化成了其他形式的能量，選項B錯誤；馬和其他動物，包括人的運動，必需消耗能量，動物的能量來源是食物中儲存的生物質能，選項C正確；所謂“全自動”手表，其內部是有能量轉扮裝置的，一般是一個擺錘，當人戴著手表活動時，使擺錘不停搖擺，給游絲(彈簧)補充能量，才會維持手表的走動，假如把這種表放在桌面上靜置幾天，它也是會停的，選項D錯誤．4.下列關于力做功與對應能量改變的說法正確的是()A．合力做正功，機械能增加B．合力做正功，物體的動能肯定增加C．摩擦力做功，物體的機械能肯定削減D．合力做負功，重力勢能肯定削減解析：選B除重力外其余力做的功等于物體機械能的改變量，除重力外其余力做正功，物體的機械能增加，故A、C錯誤；由動能定理，可知合力做功是動能改變的量度，合力做正功，物體的動能肯定增加，重力勢能的改變是看重力是否做功，故B正確，D錯誤．5．(多選)行駛中的汽車制動后滑行一段距離，最終停下；流星在夜空中墜落并發(fā)出光明的火焰；著陸傘在空中勻速下降；條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線圈，線圈中產生電流．上述不同現象中所包含的相同的物理過程是()A．物體克服阻力做功B．物體的動能轉化為其他形式的能量C．物體的勢能轉化為其他形式的能量D．物體的機械能轉化為其他形式的能量解析：選AD這四個現象中物體運動過程中都受到阻力作用，汽車主要受摩擦阻力，流星、著陸傘受空氣阻力，條形磁鐵下落受磁場阻力，因而物體都克服阻力做功，A正確；四個物體的運動過程中，汽車是動能轉化成了內能，流星、著陸傘、條形磁鐵是重力勢能轉化成其他形式的能，總之機械能轉化成了其他形式的能，D正確．6．(多選)在最近幾年的空調市場上出現一個新寵——變頻空調，據專家介紹變頻空調比定頻的要節(jié)能，因為定頻空調開機時就等同于汽車啟動時，很耗能，是正常運行的5～7倍．空調在工作時達到設定溫度就停機，等溫度高了再接著啟動．這樣的頻繁啟動，耗電多，而變頻空調啟動時有一個由低到高的過程，而運行過程是自動變速來保持室內溫度，從開機到關機中間不停機．而是達到設定溫度后就降到最小功率運行，所以比較省電．閱讀上述介紹后，探究以下說法中合理的是()A．變頻空調整能，運行中不遵守能量守恒定律B．變頻空調運行中做功少，轉化能量多C．變頻空調在同樣工作條件下運行效率高，省電D．變頻空調與定頻空調做同樣功時，消耗同樣電能解析：選CD自然界的一切過程都遵守能量守恒定律，A錯誤；功是能量轉化的量度，做同樣功，消耗同樣電能，B錯誤，D正確；由變頻空調的工作特點可知省電的原理是效率高，C正確．7．質量為M的物體其初動能為100J，從傾角為θ的足夠長的斜面上的A點向上勻減速滑行，到達斜面上的B點時物體動能削減了80J，機械能削減了32J，若μ＜tanθ，則當物體回到A點時具有的動能為()A．60J B．20JC．50J D．40J解析：選B機械能的削減量即為物體克服摩擦力所做的功，當物體上滑到最高點時動能削減了100J，按比例計算，機械能削減了eq\f(100,80)×32J＝40J，因物體沿斜面上滑和下滑過程中克服摩擦力做的功相等，由能量守恒定律可知物體回到A點時，具有的動能為100J－2×40J＝20J．故選項B正確．8．如圖所示，光滑水平面AB與豎直面內的半圓形導軌在B點相切，半圓形導軌的半徑為R.一個質量為m的物體將彈簧壓縮至A點后由靜止釋放，在彈力作用下物體獲得某一向右的速度后脫離彈簧，當它經過B點進入導軌的瞬間對軌道的壓力為其重力的8倍，之后向上運動恰能到達最高點C，C、O、B三點在同一豎直線上(不計空氣阻力)．試求：(1)物體到達B點時的速度大小；(2)物體在A點時彈簧的彈性勢能；(3)物體從B點運動至C點的過程中產生的內能．解析：(1)設物體在B點的速度為vB，所受的軌道的支持力為FN，物體在B點受到重力和支持力，由牛頓其次定律有：FN－mg＝meq\f(v\o\al(B,2),R)，依據題意得FN＝8mg聯立解得vB＝eq\r(7gR).(2)由能量守恒定律可知：物體在A點時彈簧的彈性勢能Ep＝eq\f(1,2)mveq\o\al(B,2)＝eq\f(7,2)mgR.(3)設物體在C點的速度為vC，由題意可得：mg＝meq\f(v\o\al(C,2),R)物體由B點運動到C點的過程中，由能量守恒定律知產生的內能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「實力提升練」9．如圖所示，質量為M、長度為L的木板靜止在光滑的水平面上，質量為m的小物塊(可視為質點)放在木板上最左端，現用一水平恒力F作用在小物塊上，使物塊從靜止起先做勻加速直線運動．已知物塊和木板之間的摩擦力為Ff.當物塊滑到木板的最右端時，木板運動的距離為x.則在此過程中()A．物塊到達木板最右端時具有的動能為(F－Ff)LB．物塊到達木板最右端時，木板具有的動能為FfLC．物塊和木板增加的內能為FfLD．物塊和木板增加的機械能為Fx解析：選C物塊m在運動過程中受到兩個力F和Ff作用，而物塊相對于地面的位移為L＋x，由動能定理得出A項錯誤；而對木板M在水平方向上受到的力只有Ff，且木板在Ff的作用下位移為x，由動能定理得出B項錯誤；系統(tǒng)增加的內能等于滑動摩擦力乘以相對位移，C項正確；而物塊m和木塊M增加的機械能為(F－Ff)(L＋x)＋Ffx，D項錯誤．10．(多選)如圖所示，傾角θ＝30°的粗糙斜面固定在地面上，長為l、質量為m、粗細勻稱、質量分布勻稱的軟繩置于斜面上，其上端與斜面頂端齊平．用細線將物塊與軟繩連接，物塊由靜止釋放后向下運動，直到軟繩剛好全部離開斜面(此時物塊未到達地面)，在此過程中()A．物塊的機械能漸漸增加B．軟繩重力勢能共削減了eq\f(1,4)mglC．物塊重力勢能的削減等于軟繩克服摩擦力所做的功D．軟繩重力勢能的削減小于其動能的增加與克服摩擦力所做功之和解析：選BD物塊克服繩的拉力做功，其機械能削減，故A錯誤；軟繩重力勢能削減量ΔE＝mg·eq\f(l,2)－mg·eq\f(l,2)sinθ＝eq\f(1,4)mgl，故B正確；由功能關系知，細線拉力對軟繩所做的功和軟繩重力勢能的削減之和等于其動能的增加與克服摩擦力所做功之和，故C錯誤，D正確．11．如圖所示，一個粗細勻稱的U形管內裝有同種液體，液體質量為m.在管口右端用蓋板A密閉，兩邊液面高度差為h，U形管內液體的總長度為4h，先拿去蓋板，液體起先運動，由于管壁的阻力作用，最終管內液體停止運動，則該過程中產生的內能為()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：選A去掉右側蓋板之后，液體向左側流淌，最終兩側液面相平，液體的重力勢能削減，削減的重力勢能轉化為內能．如圖所示，最終狀態(tài)可等效為右側eq\f(1,2)h的液柱移到左側管中，即增加的內能等于該液柱削減的重力勢能，則Q＝eq\f(1,8)mg·eq\f(1,2)h＝eq\f(1,16)mgh，故A選項正確．12．如圖所示，在豎直平面內有一半徑為R的圓弧軌道，半徑OA水平、OB豎直，一個質量為m的小球自A的正上方P點由靜止起先自由下落，小球沿軌道到達最高點B時恰好對軌道沒有壓力．已知AP＝2R，重力加速度為g，則小球從P到B的運動過程中()A．重力做功2mgRB．機械能削減mgRC．合外力做功mgRD．克服摩擦力做功eq\f(1,2)mgR解析：選D一個小球在A點正上方由靜止釋放，通過B點時恰好對軌道沒有壓力，此時小球的重力供應向心力，即mg＝eq\f(mv2,R)，得v2＝gR，小球從P到B的過程中，重力做功W＝mgR，A錯誤；減小的機械能ΔE＝mgR－eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mgR，B錯誤；合外力做功W合＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mgR，C錯誤；由動能定理得：mgR－Wf＝eq\f(1,2)mv2－0，所以Wf＝eq\f(1,2)mgR，D正確．13．風力發(fā)電是一種環(huán)保的電能獲得方式．圖為某風力發(fā)電機外觀圖，現設計的每臺風力發(fā)電機的功率為40kW.試驗測得風的動能轉化為電能的效率約為20%，空氣的密度是1.29kg/m3，當地水平風速約為10m/s.求風力發(fā)電機的葉片長度約為多少時才能滿意設計要求？解析：設葉片長度為r，則葉片轉動的面積S＝πr2.取時間t內作用到面積為S的葉片上的空氣流為探討對象，如圖所示．這部分空氣流的質量m＝ρV＝ρ·Svt，空氣流的動能Ek＝eq\f(1,2)mv2，電功率P＝eq\f(Ek×20%,t)＝eq\f(1,10)ρπr2v3，得r＝eq\r(\f(10P,ρπv3))≈9.94m.答案：9.94m14．如圖所示，在光滑水平地面上放置質量M＝2kg的長木板，木板上表面與固定的光滑弧面相切．一質量m＝1kg的小滑塊自弧面上高h處由靜止自由滑下，在木板上滑行t＝1s后，滑塊和木塊以共同速度v＝1m/s勻速運動，g取10m/s2.求：(1)滑塊與木塊間的摩擦力大小Ff；(2)滑塊下滑的高度h；(3)滑塊與木板相對滑動過程中產生的熱量Q.解析：(1)對木板：Ff＝Ma1由運動學公式，有v＝a1t解得Ff＝2N.(2)對滑塊：－Ff＝ma2設滑塊滑上木板時