高中物理 710 能量守恒定律与能源同步检测 新人教版必修2.docx

高中物理 710 能量守恒定律与能源同步检测 新人教版必修2.docx

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高中物理710能量守恒定律与能源同步检测新人教版必修2

2019-2020年高中物理7-10能量守恒定律与能源同步检测新人教版必修2

1．（xx·秦皇岛高一检测）关于能量和能源，下列说法中正确的是（　　）

A．能量在转化和转移过程中，其总量有可能增加

B．能量在转化和转移过程中，其总量会不断减少

C．能量在转化和转移过程总量保持不变，故节约能源没有必要

D．能量在转化和转移过程中具有方向性，且现有可利用的能源有限，故必须节约能源

答案：

D

解析：

根据能量转化和守恒定律，能量在转化过程中总量不变，故A、B均错；由于能量转化的方向性，可利用的能源有限，故必须节约能源，C错，D对．正确答案为D.

2．出行是人们工作生活中必不可少的环节，出行的工具五花八门，使用的能源也各不相同．自行车、电动自行车、普通汽车消耗能量的类型分别是（　　）

①生物能　②核能　③电能　④太阳能　⑤化学能

A．①④⑤　　　　　　　B．①③⑤

C．①②③D．①③④

答案：

B

解析：

现代生活使用的煤、石油、天然气等常规能源，对空气环境的污染越来越严重，而利用太阳能、风能、氢能等新能源则可改善空气质量．此外，限制购买家用轿车可大量减少尾气的排放，提倡使用电动车也能改善空气环境质量，正确答案为B.

3．（聊城模拟）我国人民有在房前种树的习惯，夏天大树长出茂密的叶子，为人们挡住炎炎烈日，冬天叶子又会全部掉光，使温暖的阳光照入屋内，可以起到冬暖夏凉的作用．炎热的夏天，我们在经过有树的地方时，也会感到很明显的凉意，关于树木周围比较凉爽的现象，下列说法中正确的是（　　）

A．树木把大部分太阳光反射出去，使地面温度降低

B．树木吸收阳光，使自己温度升高，周围温度降低

C．树木吸收阳光，将阳光的能量转化为化学能，使环境温度变低

D．白天大树将热量存起来，晚上再将热量放出来，所以白天在树林里感觉凉爽而晚上感觉到热

答案：

C

解析：

植物发生光合作用，消耗掉太阳能转化成化学能，根据能量守恒，阳光的能量被转化成化学能，所以树木下会比较凉爽，故C正确．

4．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火焰；降落伞在空中匀速下降；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

答案：

AD

解析：

汽车制动受到摩擦阻力，动能转化为内能；流星在空中下坠受到空气阻力，动能和势能不断转化为内能；降落伞在空中匀速下降，受到空气阻力，势能转化为内能；条形磁铁在线圈中下落，在线圈中产生感应电流，该电流又阻碍磁铁下落（产生磁场），机械能转化为电能，最终又转化为内能．上述现象中所包含的相同物理过程是A、D.

注：

不同的能与不同的运动形式相对应，做功的过程，就是能量的转化过程．

5．人们为什么能够利用能量？

能量是守恒的，为什么要节约能源？

答案：

利用能源的过程是一个做功的过程，做功的过程实现了一种形式的能向另一种形式能的转化，也就是说不同形式的能量可以相互转化，为人们利用能源提供了依据．

能量耗散表明，在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的了．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．

因此我们要节约能源，同时积极研究和开发利用新能源，如核能、太阳能．

6．大规模开发利用太阳能，将会满足人类长期对大量能源的需求，太阳能的光—热转换是目前技术最为成熟、成本最低廉、应用最广泛的形式．如图（a）是太阳能热水器的构造示意图，下方是像日光灯管似的集热管，外层是透明的玻璃管，内层是黑色管子（管内蓄水），由导热性能良好的材料制成，在黑色管和透明管之间有空隙，并抽成真空，集热管的下方是块光亮的铝合金板，做成凹凸的曲面，水箱在顶部．

（1）试说明太阳能热水器这样构造的道理．

（2）如图（b）中A是集热管，B是储水器，C是辅助加热器，在太阳光的照射下，水将沿________流动，（填“顺时针”或“逆时针”）并解释这种现象．

答案：

（1）集热管表面积较大，便于吸收较多的太阳能，透明玻璃管内有黑色管子，使阳光直射入玻璃管而不易被反射．将黑色管和透明管之间抽成真空，可减少两管间因空气对流损失的能量，减少热传导．集热管下方的铝合金板，做成凹凸的曲面（抛物面），利用凹面镜将太阳光聚集在水管内，水箱装在顶部，是为了便于水的对流．

（2）顺时针．因为集热管中的水被太阳晒热后密度变小受浮力作用将沿管向上运动．

7．水从20m高处落下，如果水重力势能的20%用来使水的温度升高，水落下后的温度将升高多少？

答案：

9.5×10－3℃

解析：

设质量为m的水从高h＝20m高处落下，使水温度升高Δt，水的比热容为c，则：

mgh×20%＝cmΔt

得Δt＝9.5×10－3℃.

能力提升

1．（xx·集宁一中高一检测）如图（甲）所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图（乙）所示，则（　　）

A．t1时刻小球动能最大

B．t2时刻小球动能最大

C．t2～t3这段时间内，小球的动能先增加后减少

D．t2～t3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能

答案：

C

解析：

0～t1时间内小球做自由落体运动，落到弹簧上并往下运动的过程中，小球重力与弹簧对小球弹力的合力方向先向下后向上，故小球先加速后减速，t2时刻到达最低点，动能为0，A、B错；t2～t3时间内小球向上运动，合力方向先向上后向下，小球先加速后减速，动能先增加后减少，C对；t2～t3时间内由能量守恒知小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能减去小球增加的重力势能，D错．

2．一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．若已知在这过程中，拉力F所做的功的大小（绝对值）为A，斜面对滑块作用所做的功的大小为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________．

答案：

A－B＋C－D　－C　A－B－D

解析：

根据功能关系，动能的改变等于外力做功的代数和，其中做负功的有空气阻力，斜面对滑块的作用力的功（因弹力不做功，实际上为摩擦阻力的功）．因此

ΔEk＝A－B＋C－D；

重力势能的减少等于重力做的功，因此ΔEP＝－C；

滑块机械能的改变等于重力之外的其他力做的功，因此

ΔE＝A－B－D.

3．（xx·沈阳高一检测）如图所示，皮带的速度是3m/s，两圆心距离s＝4.5m，现将m＝1kg的小物体轻放在左轮正上方的皮带上，物体与皮带间的动摩擦因数μ＝0.15，电动机带动皮带将物体从左轮运送到右轮正上方时，求：

（1）小物体获得的动能Ek；

（2）这一过程摩擦产生的热量Q；

（3）这一过程电动机消耗的电能E是多少？

（g＝10m/s2）

答案：

（1）4.5J　

（2）4.5J　（3）9J

解析：

（1）μmg＝ma　a＝1.5m/s2　μmgs′＝

mv2

所以s′＝3m<4.5m，即物体可与皮带达共同速度，

Ek＝

mv2＝

×1×32J＝4.5J

（2）v＝at　t＝2s

Q＝μmg（vt－s′）＝0.15×1×10×（6－3）J＝4.5J

（3）E电＝Ek＋Q＝4.5J＋4.5J＝9J.

4．为了测量太阳的辐射功率，某人采取如下简单实验，取一个横截面积是3×10－2m2的圆筒，筒内装水0.6kg，用水测量射到地面的太阳能，某一天中午在太阳光直射2min后，水的温度升高了1℃.

求：

（1）在阳光直射下，地球表面每平方厘米每分钟获得的能量．

（2）假设射到大气顶层的太阳能只有43%到达地面，另外57%被大气吸收和反射，而未到达地面，你能由此估算出太阳辐射的功率吗？

答案：

（1）4.2J/min·cm2

（2）P＝4.6×1026W

解析：

（1）圆筒内的水经过2min照射后，增加的内能为：

ΔE＝Q＝cmΔt代入数据可得：

ΔE＝4.2×103×0.6×1J＝2.5×103J

每分钟获得的能量为

＝1.25×103J/min

圆筒面积S＝3×10－2m2＝3×102cm2

地球上每分钟每平方厘米获得的能量为：

＝

J/（min·cm2）＝4.2J/（min·cm2）

（2）上述能量也相当于以太阳为球心，以日地距离r为半径的球面上每分钟每平方厘米获得的能量，设太阳辐射的功率为P，则：

×43%＝

其中r＝1.5×1013cm，解得：

P＝4.6×1026W

5．风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源．风力发电机是将风能（气流的动能）转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等．如图所示．

（1）风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积．设空气密度为ρ，气流速度为v，风轮机叶片长度为r.求单位时间内流向风轮机的最大风能Pm；

（2）已知风力发电机的输出电功率P与Pm成正比．某风力发电机在风速v1＝9m/s时能够输出电功率P1＝540kW.我国某地区风速不低于v2＝6m/s的时间每年约为5000小时．试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时．

答案：

（1）

πρr2v3　

（2）8×105kW·h

解析：

（1）风垂直流向风轮机时，提供的风能功率最大．

单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体质量为ρvS，S＝πr2

风能的最大功率可表示为

P＝

（ρvS）v2

＝

ρvπr2v2＝

πρr2v3

（2）按题意，风力发电机的输出功率为

P2＝（

）3·P1＝（

）3×540kW＝160kW

最小年发电量约为

W＝P2t＝160×5000kW·h＝8×105kW·h.

2019-2020年高中物理7-2功同步检测新人教版必修2

1．（xx·嵊泗中学高一检测）关于功，下列说法中正确的是（　　）

A．力和位移都是矢量，所以功也是矢量

B．功只有大小而无方向，所以功是标量

C．功的大小仅由力决定，力越大，做功越多

D．功的大小仅由位移决定，位移越大，做功越多

答案：

B

2．（xx·福建六校高一检测）如图所示，一小孩和一大人都以水平的力匀速推动相同的木箱在相同的路面走同样的位移（推箱的速度大小如图中所注），比较此过程中两人分别对木箱做功的多少（　　）

A．大人做的功多

B．小孩做的功多

C．大人和小孩做的功一样多

D．条件不足，无法判断

答案：

C

解析：

因为木箱匀速运动，小孩和大小所用的推力相等，又所走的位移相同所以做功一样多，C选项正确．

3．（xx·浙江海宁高一检测）一人乘电梯从1楼到20楼，在此过程中经历了先加速，后匀速，再减速的运动过程，则电梯支持力对人做功情况是（　　）

A．加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功

B．加速时做正功，匀速和减速时做负功

C．加速和匀速时做正功，减速时做负功

D．始终做正功

答案：

D

解析：

在加速、匀速、减速的过程中，支持力与人的位移方向始终相同，所以支持力始终对人做正功．

4．（xx·辽师大附中高一检测）关于力对物体做功，如下说法正确的是（　　）

A．静摩擦力对物体一定不做功，滑动摩擦力对物体一定做功

B．静摩擦力对物体可能做正功

C．作用力的功与反作用力的功其代数和可能不为零

D．合外力对物体不做功，物体一定处于平衡状态

答案：

BC

5．（xx·白鹭洲中学高一检测）如下图，人站在自动扶梯上不动，随扶梯向上匀速运动，下列说法中正确的是（　　）

A．重力对人做负功　　　B．摩擦力对人做正功

C．支持力对人做正功D．合力对人做功为零

答案：

ACD

解析：

人随电梯向上匀速运动时只受重力和竖直向上的支持力，所以重力做负功，支持力做正功，合力为零所以做功为零，ACD正确．

6．（xx·江苏盐城中学高一检测）一物块置于水平地面上，在10N水平拉力作用下向前移动了5m，撤去拉力后又向前滑行了3m，在此过程中，拉力所做的功为（　　）

A．20JB．30J

C．50JD．80J

答案：

C

解析：

W＝FL＝50J

7．物体A所受的力F随位移s发生如图所示的变化，求在这一过程中，力F对物体做的功是多少？

答案：

6J

解析：

在“F－s”图象上，图象与坐标轴所围成的“面积”就表示力F对物体所做的功

W＝

（3＋4）×2－

×1×2＝6（J）

8．（xx·上海市七校联考）如图所示，在粗糙水平地面上，有一质量为25kg的木箱，在一个大小为200N与水平方向成37°角斜向上的拉力F作用下，向右前进了30m，求作用在物体上的每个力所做的功及合外力做的功．（木箱与地面间的动摩擦因数为0.2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）

答案：

WF＝4800J　Wf＝－780J　WN＝0　WG＝0　

W合＝4020J

解析：

拉力F做功WF＝Fscos37°＝200×30×0.8J＝4800J

重力G做功WG＝0

支持力N做功WN＝0

滑动摩擦力f做功Wf＝－fs＝－μ（mg－Fsin37°）s＝－0.2×（250－200×0.6）×30J＝－780J

合外力做功W合＝WF＋WG＋WN＋Wf＝（4800－780）J＝4020J

能力提升

1．（xx·上海交大附中高一检测）以一定初速度竖直向上抛出一个小球，小球上升的最大高度为h，空气阻力大小恒定为f，则从抛出点到落回出发点的过程中，空气阻力对小球做的功为（　　）

A．0B．－fh

C．－2fhD．－4fh

答案：

C

解析：

因为阻力f的方向始终向后做负功，所以Wf＝－2fh.

2．（xx·六校联考）物体在合外力作用下做直线运动的v－t图象如图所示，下列表述正确的是（　　）

A．在0～1s内，合外力做正功

B．在0～2s内，合外力总是做负功

C．在1s～2s内，合外力不做功

D．在0～3s内，合外力总是做正功

答案：

A

解析：

根据v－t图象，0～1s内，物体匀加速运动，所以合外力方向与运动方向相同，合外力做正功；1s～3s内，物体匀减速运动，所以合外力方向与运动方向相反，合外力做负功，因此0～3s内合外力先做正功后做负功，故只有选项A正确．

3．（xx·九江一中高一检测）如图所示，站在平板卡车上的人用水平力F推车，脚对车的静摩擦力向后为Ff，则下列说法中正确的是（　　）

A．当车匀速前进时，F和Ff对车做的功代数和为零

B．当车加速前进时，F和Ff对车做的功代数和为正值

C．当车减速前进时，F和Ff对车做的功代数和为正值

D．不管车如何运动，F和Ff对车做的功代数和均为零

答案：

AC

解析：

对人匀速时受力平衡，则F＝Ff，即A对；加速时对人有Ff－F＝ma>0，即B错；减速时F－Ff＝ma>0，即C对，D错．

4．（xx·长春十一中高一检测）如图所示，一物体（可视为质点）以一定的速度沿水平面由A点滑到B点，摩擦力做功W1；若该物体从A′沿两斜面滑到B′（此过程物体始终不会离开斜面），摩擦力做的总功为W2，若物体与各接触面的动摩擦因数均相同，则（　　）

A．W1＝W2

B．W1>W2

C．W1

D．不能确定W1、W2的大小关系

答案：

A

解析：

设AB间距离为L，则由A滑到B点，摩擦力做的功为W1＝－μmgL，由A′滑到B′摩擦力做的功为W2＝－μmgcosα·S上－μmgcosβ·S下＝－μmgL，故W1＝W2.

5．（xx·南宫中学高一检测）如图所示，质量为m的物块始终固定在倾角为θ的斜面上，下列说法中正确的是（　　）

A．若斜面向右匀速移动距离s，斜面对物块没有做功

B．若斜面向上匀速移动距离s，斜面对物块做功mgs

C．若斜面向左以加速度a移动距离s，斜面对物块做功mas

D．若斜面向下以加速度a移动距离s，斜面对物块做功m（g＋a）s

答案：

ABC

6．（xx·云南玉溪一中高一检测）如图所示，物体A的质量为2kg，置于光滑的水平面上，水平拉力2N，不计绳子与滑轮的摩擦和滑轮的质量．在物体A移动0.4m的过程中，拉力F做的功为________J.

答案：

1.6

解析：

物体移动0.4m，则拉力F的作用点移动0.8m，W＝F·x＝2×0.8J＝1.6J.

7．如下图所示，水平的传送带以速度v＝6m/s顺时针运转，两传动轮M、N之间的距离为L＝10m，若在M轮的正上方，将一质量为m＝3kg的物体轻放在传送带上，已知物体与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.3，在物体由M处传送到N处的过程中，传送带对物体的摩擦力做了多少功？

（g取10m/s2）

答案：

54J

解析：

物体放在传送带上后的加速度a＝

＝

＝μg＝3m/s2

设一段时间后物体的速度增大到v＝6m/s，此后物体与传送带速度相同，二者之间不再相对滑动，滑动摩擦力随之消失，可见滑动摩擦力的作用时间为t＝

＝

s＝2s

在这2s内物体水平向右运动的位移为l＝

at2＝

×3×22m＝6m

故滑动摩擦力对物体所做的功为W＝Fl＝μmgl＝0.3×3×10×6J＝54J.