1、4.3能量的转化与守恒*4.4能源与可持续发展课后篇巩固探究学业水平引导一、选择题1.右图是市面上出售的一种装有太阳能电扇的帽子。在阳光的照射下,小电扇快速转动,能给炎热的夏季带来一丝凉爽。该装置的能量转化情况是()A.太阳能电能机械能B.太阳能机械能电能C.电能太阳能机械能D.机械能太阳能电能解析:电池板中太阳能转化为电能,小电动机中电能转化为机械能,A正确。答案:A2.下列对能的转化和守恒定律的认识错误的是()A.某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加B.某个物体的能减少,必然有其他物体的能增加C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器永动机是不可能制成的D.石子从空中落下,最后静止
2、在地面上,说明机械能消失了解析:根据能量守恒定律得知,某种形式的能减少,其他形式的能一定增大;某个物体的能量减少,必然有其他物体的能量增加,A、B正确;不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器永动机,违反了能量的转化和守恒定律,不可能制成,C正确;石子在运动和碰撞中机械能转化为了石子本身及周围物体的内能,能量并没有消失,故D错误。答案:D3.导学号44904054木块静止挂在绳子下端,一子弹以水平速度射入木块并留在其中,再与木块一起共同摆到一定高度,如图所示,从子弹开始入射到共同上摆到最大高度的过程中,下面说法正确的是()A.子弹的机械能守恒B.木块的机械能守恒C.子弹和木块的总机械能守恒D.
3、以上说法都不对解析:子弹打入木块的过程中,子弹克服摩擦力做功产生热能,故系统机械能不守恒,D正确。答案:D4.两块完全相同的木块A、B,其中A固定在水平桌面上,B放在光滑的水平桌面上,两颗同样的子弹以相同的水平速度射入两木块,穿透后子弹的速度分别为vA、vB,在子弹穿透木块过程中因克服摩擦力产生的热量分别为QA、QB,设木块对子弹的摩擦力大小一定,则()A.vAvB,QAQBB.vAvB,QA=QBC.vA=vB,QAvB,QA=QB解析:两颗同样的子弹穿透木块的过程中,摩擦阻力f相同,子弹相对木块滑动的距离相同,所以摩擦力做功过程中产生的内能Q=fx相同,根据能量守恒定律有mv2=QA+mv
4、2=QB+mBv2,由以上两式可知vAvB,综上所述选项D正确。答案:D5.(多选)右图是高h=2 m的曲面固定不动。一个质量为1 kg的物体,由静止开始从曲面的顶点滑下,滑到底端时的速度大小为4 m/s。g取10 m/s2。在此过程中,下列说法正确的是()A.物体克服摩擦力做功20 JB.物体的动能增加了8 JC.物体的重力势能减少了20 JD.曲面对物体的支持力对物体不做功解析:Ek=mv2=8 J,B对;其中重力做功WG=mgh=20 J,故重力势能减少20 J,C对;所以摩擦力做功Wf=-mgh+mv2=-12 J,A错;支持力始终与物体的速度垂直,故支持力不做功,D对。答案:BCD二
5、、非选择题6.太阳能是21世纪重点发展的能源之一。太阳能汽车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能,再利用电动机来驱动汽车的一种新型汽车。如图是一辆太阳能实验车,车上太阳能电池接收太阳能的面板的有效面积为S=8 m2,太阳光照射到电池板每平方米面积上的辐射功率为P0=1 kW。在晴朗天气,电池对着太阳时产生的电压为U=120 V,并对车上的电动机提供10 A的电流。求:(1)该太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少?(2)如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为80%,则汽车在水平路面上以6 m/s的速度匀速行驶时,电动机提供的牵引力是多大?解析:(1)对于太阳能电池有P有用=
6、P电=IU=10120 W=1 200 WP总=P0S=1 0008 W=8 000 W故转化效率1=100%=15%。(2)对于电动机有F= N=160 N。答案:(1)15%(2)160 N能力素养拓展一、选择题1.(多选)升降机底板上放一质量为100 kg的物体,物体随升降机由静止开始竖直向上移动5 m时速度达到4 m/s,则此过程中(g取10 m/s2)()A.升降机对物体做功5 800 JB.合外力对物体做功5 800 JC.物体的重力势能增加5 000 JD.物体的机械能增加800 J解析:根据动能定理得W升-mgh=mv2,可解得W升=5 800 J,A正确;合外力做功W=Ek=
7、mv2=800 J,B错误;物体重力势能增加Ep=mgh=5 000 J,C正确;物体机械能增加E=Fh=W升=5 800 J,D错误。答案:AC2.如图所示,在高1.5 m的光滑平台上有一个质量为2 kg的小球被一细线拴在墙上,球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧。当烧断细线时,小球被弹出,小球落地时的速度大小为2 m/s,则弹簧被压缩时具有的弹性势能为(g取10 m/s2)()A.10 JB.15 JC.20 JD.25 J解析:弹簧与小球组成的系统机械能守恒,以水平地面为零势能面,Ep+mgh=mv2,解得Ep=10 J,A正确。答案:A3.右图是足够长的传送带以v匀速传动,一质量为m的小物
8、块A由静止轻放于传送带上,若小物块与传送带之间的动摩擦因数为。当小物块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:物块A被放于传送带即刻做匀加速直线运动,加速度a=g,匀加速过程前进的距离s1=,该时间内传送带前进距离s2=vt=v,所以物块相对传送带滑动距离s=s2-s1=,故产生的内能Q=mgs=mgmv2,D正确。答案:D4.导学号44904055(多选)如图所示,长木块A放在光滑的水平地面上,物体B以水平速度冲上A后,由于摩擦力作用,最后停止在木块A上,则从物体B冲到木块A上到相对木块A静止的过程中,下述说法正确的是()A.物体B动能的减少
9、量等于系统损失的机械能B.物体B克服摩擦力做的功等于系统内能的增加量C.物体B损失的机械能等于木块A获得的动能与系统内能的增加量之和D.摩擦力对物体B做的功和对木块A做的功的总和等于系统内能的增加量解析:物体B动能的减少量等于B克服摩擦力做的功,也等于B的机械能的减少量,A错;摩擦力对物体B做的功等于B机械能的减少,摩擦力对木板A做的功等于A机械能的增加,故摩擦力对物体B做的功和对木块A做的功的总和等于系统机械能的减少量,由能量守恒定律,系统内能增加量等于机械能的减少量,故B错,C、D对。答案:CD二、非选择题5.如图所示,在光滑水平地面上放置质量m0=2 kg的长木板,木板上表面与固定的光滑弧面相切。一质量m=1 kg的小滑块自弧面上高h处由静止自由滑下,在木板上滑行t=1 s后,滑块和木板以共同速度v=1 m/s匀速运动,g取10 m/s2。求:(1)滑块与木板间的摩擦力大小f;(2)滑块下滑的高度h;(3)滑块与木板相对滑动过程中产生的热量Q。解析:(1)对木板有f=m0a1由运动学公式,有v=a1t解得f=2 N。(2)对滑块有-f=ma2设滑块滑上木板时的速度是v0,则v-v0=a2t解得v0=3 m/s由机械能守恒定律有mgh=h=0.45 m。(3)根据功能关系有Q=(m0+m)v2=3 J。答案:(1)2 N(2)0.45 m(3)3 J
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