2020年高中物理课时训练(新人教必修二)7.10《能量守恒定理与能源》5.docx

10　能量守恒定律与能源

(时间：60分钟)
学问点
基础
中档
稍难
能量守恒定律的理解
1、3
2

能量耗散
4、5、6

能量守恒定律的应用
8
9
7
综合提升
8
10、11
12

学问点一　能量守恒定律的理解
1．从光滑斜面上滚下的物体，最终停止在粗糙的水平面上，说明
(　　)．
A．在斜面上滚动时，只有动能和势能的相互转化
B．在斜面上滚动时，有部分势能转化为内能
C．在水平面上滚动时，总能量正在消逝
D．在水平面上滚动时，机械能转化为内能，总能量守恒
解析　在斜面上滚动时，只有重力做功，只发生动能和势能的相互转化；在水平面上滚动时，有摩擦力做功，机械能转化为内能，总能量是守恒的．
答案　AD
2．一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块，并从中穿出，对于这一过程，下列说法正确的是
(　　)．
A．子弹削减的机械能等于木块增加的机械能
B．子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统产生的热量
C．子弹削减的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和
D．子弹削减的动能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和
解析　子弹射穿木块的过程中，由于相互间摩擦力的作用使得子弹的动能削减，木块获得动能，同时两者产生热量，且系统产生的热量在数值上等于系统机械能的损失，A选项漏考虑系统增加的内能，C选项应考虑的是系统(子弹、木块)内能的增加，C错．
答案　BD
3．(2011·南通高一检测)对于正常工作的电风扇和电饭锅，下列说法中正确的是
(　　)．
A．电风扇和电饭锅消耗的电能均大于各自产生的内能
B．电风扇和电饭锅消耗的电能均等于各自产生的内能
C．电风扇消耗的电能大于产生的内能，电饭锅消耗的电能等于产生的内能
D．电风扇消耗的电能等于产生的内能，电饭锅消耗的电能大于产生的内能
解析　电风扇消耗的电能转化为内能和风扇及空气的动能，电饭锅消耗的电能完全转化为内能，所以电风扇消耗的电能大于产生的内能．电饭锅消耗的电能等于产生的内能．C项正确．
答案　C
学问点二　能量耗散
4．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　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．
答案　D
5．关于“能量耗散”的下列说法中，正确的是
(　　)．
①能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用，这种现象叫做能量耗散；②能量在转化过程中变少的现象叫做能量耗散；③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，能量的数量并未削减，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的了，而自然界的能量守恒；④能量耗散表明，各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的．
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
解析　自然界中各种能量的总和是肯定的，各种能量的转化是守恒的，只不过有些能量在转化后，不能再回收利用了，故正确答案为A.
答案　A
6．关于能量耗散，下列说法中正确的是
(　　)．
A．能量耗散是指在肯定条件下，能量在转化过程中总量削减了
B．能量耗散表明能量守恒定律具有肯定的局限性
C．能量耗散表明在能源的利用过程中，能量在数量上并未削减，但是在可利用的品质上降低了
D．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性
解析　能量耗散是不行避开的，但是能量耗散也遵守能量守恒定律．故选C、D.
答案　CD
学问点三　能量守恒定律的应用
7．(2010·山东理综)如图7-10-3所示，倾角θ＝30°的粗糙面固定在地面上，长为l，质量为m，粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端水平．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(此时物体未到达地面)，在此过程中
(　　)．

图7-10-3
A．物块的机械能渐渐增加
B．软绳重力势能共削减mgl
C．物块重力势能的削减等于软绳摩擦力所做的功
D．软绳重力势能的削减小于其动能增加与克服摩擦力所做功之和
解析　物块向下运动过程中，绳子拉力对物块做负功，物块的机械能削减，A项错误；软绳重心下降的高度为－sin θ＝l，软绳的重力势能削减mgl，B项正确；由功能关系，物块重力势能的减小等于重力做的功，而物块重力大于软绳所受的摩擦力，C项错误；对于软绳，由能的转化和守恒知，绳子拉力对软绳所做的功和软绳重力势能的削减之和等于软绳动能的增加与克服摩擦力所做功之和，D项正确．
答案　BD
8．一质量为2 kg的物块从离地80 m高处自由落下，测得落地速度为30 m/s，求下落过程中产生的内能．(g取 10 m/s2)
解析　这里，内能明显无法直接计算，但是下落过程中削减的机械能转化成了内能．
依据能量守恒，产生的内能为：
E＝mgh－mv2＝(2×10×80－×2×302)J＝700 J.
答案　700 J
9．一水轮发电机组，每秒有2.0 m3的水流过水轮机，若河坝水位的高度差是20 m，求水每秒对水轮机最多能做多少功．若有40%的机械能转化为电能，则发电机的输出功率为多大？(g取10 m/s2)
解析　若使水对水轮机做的功最多，则应满足水的重力势能全部传给水轮机，则水每秒对水轮机做的功为W＝mgh＝ρVgh＝103×2×10×20 J＝4×105 J，因有40%的机械能转化为电能，则由P＝，得发电机的功率P＝＝＝1.6×105 W.
答案　4×105 J　1.6×105 W

10．(2011·丹阳高一检测)人的体温是由下丘脑中特殊神经细胞监察和把握的，当下丘脑温度高于37 ℃时，人体散热机制(如血管舒张、出汗等)就活跃起来，已知人体温度在37 ℃时蒸发18 g汗水所需要能量E＝4.3×103 J．现有一中年人慢步行走时新陈代谢功率为35 W，此人慢步行走时体温保持在37 ℃，行走用时1小时出汗约30.2 g，试求此人通过传导辐射等方式(不包括出汗)产生的散热功率．
解析　此人利用出汗排放的热量：
Q1＝·E＝×4.3×103 J＝7.2×103 J
利用出汗排热的功率P1＝＝2 W
此人通过传导辐射产生的散热功率
P2＝P总－P1＝35 W－2 W＝33 W
答案　33 W
11．液体能够沿着很细的毛细管上升一段距离而高出原来的液面，这种现象叫做毛细现象．棉线浸在煤油中，煤油会沿着棉线上升一段较大的高度，有人依据这一现象制造了一台可以源源不断地对外做功的机器，如图7-10-4所示．

图7-10-4
试依据能的转化和守恒定律，分析并说明这台装置是否能够正常工作．若不能正常工作，缘由可能消灭在哪里？
解析　这台装置不能正常工作．假设它能正常工作，便意味着这台装置不需要外界的能量而源源不断地对外做功，对外界输出能量，这违反了能量转化和守恒定律，此装置将成为一台永动机．煤油能沿棉线上升一个较大的高度，这是一个不争的事实，假如B槽中有煤油便会向下流淌冲击叶轮对外做功也是无可置疑的，此装置不能工作的缘由是煤油虽能上升到B槽高处，但不能滴落到B槽中．
答案　不能工作，违反能的转化和守恒定律．缘由是煤油不能从棉线上滴落．
12．如图7-10-5所示，皮带的速度是3 m/s，两皮带轮圆心距离l＝4.5 m．现将m＝1 kg的小物体轻放到左轮正上方的皮带上，物体与皮带间的动摩擦因数为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，电动机消耗的电能是多少？

图7-10-5
解析　物体在相对滑动过程中，在摩擦力作用下做匀加速运动，则a＝＝μg＝1.5 m/s2
相对滑动时间：t＝＝ s＝2 s
物体对地面的位移：l1＝at2＝×1.5×22 m＝3 m
由于l1<l，所以物体在滑落皮带轮前已和皮带一起匀速运动，
摩擦力对物体做的功
W1＝mv2＝×1×9 J＝4.5 J
物体与皮带间的相对位移l′＝vt－l1＝3×2 m－3 m＝3 m
产生的内能W2＝μmgl′＝0.15×1×10×3 J＝4.5 J
由能量守恒得电动机消耗的电能为
E＝W1＋W2＝9 J.
答案　9 J