1、10.能量守恒定律与能源课后篇巩固提升基础巩固1.利用能源的过程实质上是()A.能量的消失过程B.能量的创造过程C.能量不守恒的过程D.能量转化或转移并且耗散的过程解析利用能源的过程实质上是能量转化或转移的过程,在能源的利用过程中能量是耗散的,A、B、C错误,D正确。答案D2.不同的物理现象往往反映出相同的物理规律。下图所示现象中在能量转化方面的共同点是()A.物体的机械能转化为其他形式的能量B.物体的动能全部转化为重力势能C.其他形式的能量转化为物体的机械能D.物体的重力势能转化为其他形式的能量解析图中几种现象的共同特点是物体的机械能转化为其他形式的能量,选项A正确。答案A3.(多选)如图所
2、示是流星在夜空中发出明亮的光焰。此时会有人在内心里许下一个美好的愿望。有些流星是外太空物体被地球强大引力吸引坠落到地面的过程中同空气发生剧烈摩擦造成的。下列相关说法正确的是()A.流星同空气摩擦时部分机械能转化为内能B.引力对流星做正功则其动能增加,机械能守恒C.当流星的速度方向与空气阻力和重力的合力不在同一直线上时,流星做曲线运动D.流星物体进入大气层后做斜抛运动解析流星同空气摩擦时部分机械能转化为内能,A正确;引力对流星做正功,除了重力之外还有其他力做功,机械能不守恒,B错误;当流星的速度方向与空气阻力和重力的合力不在同一直线上时,流星做曲线运动,C正确,D错误。答案AC4.如图所示,一小
3、孩从图中粗糙的滑梯上自由加速滑下,其能量的变化情况是()A.重力势能减少,动能不变,机械能减少,总能量减少B.重力势能减少,动能增加,机械能减少,总能量不变C.重力势能减少,动能增加,机械能增加,总能量增加D.重力势能减少,动能增加,机械能守恒,总能量不变解析由能量转化和守恒定律可知,小孩在下滑过程中总能量守恒,故A、C均错;由于摩擦力要做负功,机械能不守恒,故D错;下滑过程中重力势能向动能和内能转化,总能量不变,故只有B正确。答案B5.(多选)某人将原来放在地面上质量为1 kg的物体匀加速向上提升1 m,这时物体获得2 m/s的速度,在这个过程中(g取10 m/s2),以下说法正确的是()A
4、.手对物体做功为10 JB.合外力对物体做功为12 JC.合外力对物体做功为2 JD.物体重力势能增加了10 J解析重力做功WG=-mgh=-1101J=-10J,故重力势能增加10J,选项D正确;设手对物体做功为W,由动能定理得W+WG=12mv2=12122J=2J,解得W=2J-WG=2J-(-10J)=12J,因此,选项A、B均错误,C正确。答案CD6.一辆汽车发动机的功率为35 kW,效率为25%,若油箱中有10 kg汽油,汽车的速度为36 km/h,这些汽油能使汽车行驶多远?(汽油的热值q=4.6107 J/kg)解析汽车行驶靠燃料燃烧放出的内能(热量)转化为机械能。汽油完全燃烧放
5、出的热量Q总=qm汽车做的有用功W有=Q有=Q总=qm,又v=36km/h=10m/s则汽车通过的路程s=vt=vW有P有=qmvP有=4.6107101025%3.5104m3.3104m。答案3.3104 m能力提升1.(多选)如图所示,在抗洪救灾中,一架直升机通过绳索用恒力F竖直向上拉起一个漂在水面上的木箱,使其由水面开始加速上升到某一高度,若考虑空气阻力而不考虑空气浮力,则在此过程中,以下说法正确的有()A.拉力F所做的功减去克服阻力所做的功等于木箱重力势能的增量B.木箱克服重力所做的功等于木箱重力势能的增量C.拉力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于木箱动能的增量D.拉力F和阻力的合
6、力所做的功等于木箱机械能的增量解析木箱运动过程中,有拉力F、重力、阻力三个力对木箱做功,合力做功决定着物体动能的改变量,C正确;重力做功决定着重力势能的改变量,B正确,A错误;除重力做功以外,其他力做功的代数和等于物体机械能的改变量,D正确。答案BCD2.(多选)二氧化碳对长波辐射有强烈的吸收作用,地球表面发出的长波辐射到大气层以后被二氧化碳截获,最后使大气升温。大气中的二氧化碳像温室的玻璃一样,只准太阳的热辐射进来,不让室内的长波辐射出去,大气中的二氧化碳的这种效应叫温室效应。这是目前科学界对地球气候变暖进行分析的一种观点,根据这种观点,以下说法能成立的是()A.在地球形成的早期,火山活动频
7、繁,排出大量二氧化碳,当时地球的温度很高B.经过漫长的时间,地壳的岩石和二氧化碳发生了化学反应,导致二氧化碳减少,地球上出现了生命C.由于工业的发展和人类的活动,导致二氧化碳在空气中的含量增大,地球上的气温正在升高D.现在地球正在变暖的原因是工业用电和生活用电的急剧增加,使电能和其他形式的能转化为内能解析地球形成的早期,地壳不如现在牢固,地球不如现在稳定,火山活动频繁,符合地质的发展规律。由于火山的喷发,排出大量的二氧化碳,进而导致当时的地球气温升高,选项A正确;由于多种原因,其中包括岩石中的矿物成分与水、氧气、二氧化碳发生化学反应,使地球上的岩石进一步分化,最后形成土壤,二氧化碳减少,形成了
8、适合生命生存的条件,则选项B正确;由于工业的发展和人类的活动,大量地使用常规能源,导致二氧化碳在空气中的含量增大,地球上的气温正在升高,故选项C正确;生活用电和工业用电是电能向其他形式的能的转化,会产生热,但不是温室效应的主要原因,选项D错误。答案ABC3.如图所示,一个粗细均匀的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,现拿去盖板,液体开始运动,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.116mghB.18mghC.14mghD.12mgh解析去掉右侧盖板之后,液体向左侧流动,最终两侧液面相平,液
9、体的重力势能减少,减少的重力势能转化为内能。如图所示,最终状态可等效为右侧12h的液柱移到左侧管中,即增加的内能等于该液柱减少的重力势能,则Q=18mg12h=116mgh,故选项A正确。答案A4.(多选)(2018全国)地下矿井中的矿石装在矿车中,用电机通过竖井运送到地面。某竖井中矿车提升的速度大小v随时间t的变化关系如图所示,其中图线分别描述两次不同的提升过程,它们变速阶段加速度的大小都相同;两次提升的高度相同,提升的质量相等。不考虑摩擦阻力和空气阻力。对于第次和第次提升过程,()A.矿车上升所用的时间之比为45B.电机的最大牵引力之比为21C.电机输出的最大功率之比为21D.电机所做的功
10、之比为45解析由两次提升的高度相同可知,图形不重合部分面积应相等,可得过程的总时间为2.5t0,上升所用时间之比为2t02.5t0=45,A选项正确;加速上升阶段牵引力最大,两次提升的质量和加速度都相同,根据牛顿第二定律,最大牵引力Fm-mg=ma,最大牵引力相等,B选项错误;最大输出功率为Pm=Fmvm,已知最大牵引力相等,过程的最大速度是过程的2倍,故电机输出的最大功率之比为21,C选项正确;设整个过程中电机所做的功为W,根据动能定理W-mgh=0,提升的质量和高度都相等,所以电机所做的功也相等,D选项错误。答案AC5.图示中的路灯为太阳能路灯,每只路灯的光伏电池板有效采光面积约0.3 m
11、2。晴天时电池板上每平方米每小时接收到的太阳辐射能约为3106 J。如果每天等效日照时间约为6 h,光电池一天产生的电能可供30 W的路灯工作8 h。光电池的光电转换效率约为()A.4.8%B.9.6%C.16%D.44%解析每天(6h)太阳能电池板吸收的太阳能W总=0.33106J/h6h=5.4106J,因为电子节能灯正常工作,所以P=P额=30W,电子节能灯正常工作8h消耗的电能W有用=Pt=30W83600s=8.64105J,太阳能照明灯利用太阳能的效率=W有W总=8.641055.410616%。故选C。答案C6.一质量为8.00104 kg的太空飞船从其飞行轨道返回地面。飞船在离
12、地面高度1.60105 m处以7.5103 m/s的速度进入大气层,逐渐减慢至速度为100 m/s时下落到地面。取地面为重力势能零点,在飞船下落过程中,重力加速度可视为常量,大小取为9.8 m/s2。(结果保留2位有效数字)(1)分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能;(2)求飞船从离地面高度600 m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功,已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的2.0%。解析(1)飞船着地前瞬间的机械能为Ek0=12mv02式中,m和v0分别是飞船的质量和着地前瞬间的速率。由式和题给数据得Ek0=4.0108J设地面附近的重力加速度大小为g。飞船进入大气层时的机械能为Eh=12mvh2+mgh式中,vh是飞船在高度1.6105m处的速度大小。由式和题给数据得Eh=2.41012J。(2)飞船在高度h=600m处的机械能为Eh=12m(2.0100vA)2+mgh由功能原理得W=Eh-Ek0式中,W是飞船从高度600m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功。由式和题给数据得W=9.7108J。答案(1)4.0108 J2.41012 J(2)9.7108 J
