1、能量的多种形式能量的转化与守恒 (15分钟30分)一、选择题(本题共4小题,每题5分,共20分)1.下列关于能源的说法正确的是()A.石油、天然气、核能都是新能源B.新能源是指新开采出来的能源C.一次能源是直接来源于自然界的能源D.石油是可再生能源【解析】选C。石油、天然气属于常规能源,不是新能源,故A错误;新能源是指新近才开始使用的能源,故B错误;一次能源是直接来自自然界而未经加工转化的能源,如石油,故C正确;石油属于化石能源,不可再生,故D错误。2.下列说法中正确的是()A.随着科技的发展,永动机是可以制成的B.某种形式的能量减少,一定有其他形式的能量增加C.能量耗散表明,在能量的转化过程
2、中能的总量逐渐减少D.不用电池,也不用上发条的“全自动”手表,说明能量可以凭空产生【解析】选B。永动机违背了能量守恒定律,是不可能制造成功的,故A错误;根据能量守恒定律,某种形式的能量减少,一定有其他形式的能量增加,故B正确;能量耗散表明,能量的总量虽然守恒,但其转化和转移具有方向性,故C错误;能量是不可能凭空产生的,故D错误。3.关于“节约能源”,下面的说法中正确的是()A.浪费能源,只是浪费个人的金钱,所以节约能源是毫无意义的B.浪费能源,只是浪费个人的金钱,对整个社会和自然界来讲,反正能量是守恒的,所以就社会而言,节约能源毫无意义C.自然界中人类能利用的资源有限,且能源的利用过程对环境有
3、污染,所以“节约能源”对人类社会发展有很大的影响D.上述说法都是错误的【解析】选C。能量是守恒的,但人类能应用的能源是有限的,若能源减少,个人钱再多也无法买到能源,故A错误;由于人类能利用的能源非常有限,节约能源不仅能使我们长久利用,并且可以减小由于常规能源在使用中带来的污染等,故“节约能源”对人类社会发展有很大的影响;故C正确,B、D错误。4.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,先拿去盖板,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.mghB.mghC.m
4、ghD.mgh【解析】选A。去掉右侧盖板之后,液体向左侧流动,最终两侧液面相平,液体的重力势能减少,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h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=mgh=mgh,则A正确,B、C、D错误。【加固训练】足够长的传送带以速度v匀速传动,一质量为m的小物体A由静止轻放于传送带上,若小物体与传送带之间的动摩擦因数为,如图所示,当物体与传送带相对静止时,转化为内能的能量为()A.mv2B.2mv2C.mv2D.mv2【解析】选D。物体A被放于传送带上即做匀加速直线运动,加速度a=g,匀加速过程前进的距离x1=。该时间内传送带前进
5、的距离x2=vt=v=。所以物体相对传送带滑动距离x=x2-x1=。故产生的内能Q=mgx=mg=mv2,则D正确,A、B、C错误。二、计算题(10分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)5.风能是一种很好的再生能源,而且对环境的污染较小,近年来我国在西北地区,建立了许多风力发电厂。如图所示为风力发电的情景。通过风轮机一个叶片旋转一周扫过面积的最大风能为可利用风能。已知:空气的密度为,风轮机叶片的长度为r,若风速为v0,每台风力发电机输出的电功率为P,求此过程中:(1)单位时间内每台风力发电机获得风能的表达式;(2)风力发电机利用风能的效率表达式。【解析】(1)由能量转化和守
6、恒定律可知m=P总t而m=r2v0t把代入解得P总=r2。(2)=。答案:(1)r2(2)(10分钟20分)6.(6分)(多选)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【解析】选A、D。这四个现象物体运动过程中都受到阻力作用,汽车主要受摩擦阻力,流星、降落伞受空气阻力,条形磁铁下落受磁场阻力,因而物体都克服阻力做功,A正确;
7、四个物体的运动过程中,汽车是动能转化成了内能,流星、降落伞、条形磁铁是重力势能转化成其他形式的能,总之机械能转化成了其他形式的能,D正确。7. (14分)如图所示,在光滑的水平面上,有一质量为M的长木块以一定的初速度向右匀速运动,将质量为m的小铁块无初速度地轻放到长木块右端,小铁块与长木块间的动摩擦因数为,当小铁块在长木块上相对长木块滑动L时与长木块保持相对静止,此时长木块对水平面的位移为l,求这个过程中:(1)小铁块增加的动能;(2)长木块减少的动能;(3)系统机械能的减少量;(4)系统产生的热量。【解析】画出这一过程两物体位移示意图,如图所示。(1)根据动能定理得mg(l-L)=Ek,即小铁块动能的增加量等于滑动摩擦力对小铁块做的功。(2)摩擦力对长木块做负功,根据功能关系得EkM=-mgl,即长木块减少的动能等于长木块克服摩擦力做的功mgl。(3)系统机械能的减少量等于系统克服摩擦力做的功E=mgL。(4)m、M之间相对滑动的位移为L,根据能量守恒定律,有Q=mgL,即摩擦力对系统做的总功等于系统产生的热量,也等于系统减少的机械能。答案:(1)mg(l-L)(2)mgl(3)mgL(4)mgL
