2024-2025學(xué)年高中物理第七章機(jī)械能守恒定律10能量守恒定律與能源課后作業(yè)含解析新人教版必修2

PAGEPAGE7能量守恒定律與能源eq\o(\s\up7(限時：45分鐘),\s\do5())一、單項選擇題1．出行是人們工作生活中必不行少的環(huán)節(jié)，出行的工具五花八門，運用的能源也各不相同．自行車、電動自行車、一般汽車消耗能量的類型分別是(B)①生物質(zhì)能②核能③電能④太陽能⑤化學(xué)能A．①④⑤B．①③⑤C．①②③D．①③④解析：人騎自行車是將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；電動自行車是將蓄電池的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；一般汽車是將汽油的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以B選項正確．2．能源短缺和環(huán)境惡化指的是(D)①煤炭和石油的開采與技術(shù)有關(guān)，在當(dāng)前技術(shù)條件下，煤炭和石油的開采是有限的，這叫能源短缺．②煤炭和石油資源是有限的，以今日的開采和消耗速度，石油貯存將在百年內(nèi)用完，煤炭資源也不行能永續(xù)，這叫能源短缺．③煤炭和石油具有很大的氣味，在開采、存放和運用過程中這些氣味會聚集在空氣中污染空氣，使環(huán)境惡化．④大量煤炭和石油產(chǎn)品在燃燒時排出的有害氣體污染了空氣，變更了大氣成分，使環(huán)境惡化．A．①③B．①④C．②③D．②④解析：煤炭和石油都是由幾億年以前的生物遺體形成的，這些能源不能再次生成，也不行重復(fù)運用，它們的儲量是有限的，并不是取之不盡、用之不竭的，這就是所講的能源短缺，②正確；能源在運用時會排出有害氣體，污染空氣，這就是所講的環(huán)境惡化，④正確．故D正確．3．如圖所示，一個粗細(xì)勻稱的U形管內(nèi)裝有同種液體，液體質(zhì)量為m.在管口右端用蓋板A密閉，兩邊液面高度差為h，U形管內(nèi)液體的總長度為4h，拿去蓋板，液體起先運動，由于管壁的阻力作用，最終管內(nèi)液體停止運動，則該過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為(A)A.eq\f(1,16)mghB.eq\f(1,8)mghC.eq\f(1,4)mghD.eq\f(1,2)mgh解析：去掉右側(cè)蓋板之后，液體向左側(cè)流淌，最終兩側(cè)液面相平，液體的重力勢能削減，削減的重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．如圖所示，最終狀態(tài)可等效為右側(cè)eq\f(1,2)h的液柱移到左側(cè)管中，即增加的內(nèi)能等于該液柱削減的重力勢能，則Q＝eq\f(1,8)mg·eq\f(1,2)h＝eq\f(1,16)mgh，故A正確．4．如圖所示，質(zhì)量為m的物塊從A點由靜止起先下落，加速度是eq\f(1,2)g，下落H到B點后與一輕彈簧接觸，又下落h后到達(dá)最低點C，在由A運動到C的過程中，空氣阻力恒定，則(D)A．物塊機(jī)械能守恒B．物塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒C．物塊機(jī)械能削減eq\f(1,2)mg(H＋h)D．物塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能削減eq\f(1,2)mg(H＋h)解析：因為下落加速度是eq\f(1,2)g，所以有阻力做功且阻力大小Ff＝eq\f(1,2)mg，機(jī)械能不守恒，A、B錯；下落(H＋h)過程中，阻力做功WFf＝－Ff(H＋h)，所以物塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能削減eq\f(1,2)mg(H＋h)．5．如圖所示，在水平地面上平鋪著n塊磚，每塊磚的質(zhì)量為m，厚度為h.假如工人將磚一塊一塊地疊放起來，那么工人至少做功(B)A．n(n－1)mgh B.eq\f(1,2)n(n－1)mghC．n(n＋1)mgh D.eq\f(1,2)n(n＋1)mgh解析：本題關(guān)鍵在于分析各塊磚的重心位置變更狀況，從而找出n塊磚的重力勢能變更．把n塊磚看作一個整體，其總質(zhì)量是M＝nm，以地面為零勢能面，n塊磚都平放在地上時，其重心都在eq\f(h,2)高處，所以n塊磚的初始重力勢能為E1＝eq\f(nmgh,2).當(dāng)n塊磚疊放在一起時，其總高度為H＝nh，其總的重心位置在eq\f(H,2)＝eq\f(nh,2)處，所以末態(tài)重力勢能為E2＝nmgeq\f(H,2)＝eq\f(n2mgh,2)，人做的功至少等于重力勢能的增量，即W＝ΔEp＝E2－E1＝eq\f(nn－1mgh,2).二、多項選擇題6．質(zhì)量為m的物體在豎直向上的拉力F的作用下從靜止動身以2g的加速度勻加速上升h，則(AB)A．物體的機(jī)械能增加3mghB．物體的重力勢能增加mghC．物體的動能增加FhD．物體在上升過程中機(jī)械能守恒解析：由F－mg＝2mg，得拉力F＝3mg，機(jī)械能的增加量等于拉力F做的功，即Wf＝Fh＝3mgh，A對，D錯．重力勢能的增加量等于克服重力做的功mgh，B對．動能的增加量等于合力做的功，即W合＝m·2g·h＝2mgh＝eq\f(2,3)Fh，C錯．7．將質(zhì)量為m的小球在距地面高度為h處拋出．拋出時的速度大小為v0，小球落到地面時的速度大小為2v0.若小球受到的空氣阻力不能忽視，則對于小球下落的整個過程中，下列說法正確的是(AB)A．小球克服空氣阻力做的功小于mghB．重力對小球做的功等于mghC．合外力對小球做的功小于mveq\o\al(2,0)D．合外力對小球做的功等于mveq\o\al(2,0)解析：由題意可知，小球落地時的速度比拋出時大，即從拋出到落地的過程中，動能變大了．依據(jù)動能定理W合＝ΔEk，則W合>0，即重力所做的功大于阻力所做的功．而這個過程中重力對小球做的功為WG＝mgh，所以A、B正確．從拋出到落地的過程中，合外力做的功等于小球動能的變更量，即W合＝eq\f(1,2)m(2v0)2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(3,2)mveq\o\al(2,0)>mveq\o\al(2,0)，故C、D均錯．8．如圖所示，一塊長木板B放在光滑水平面上，B上放一粗糙物體A.現(xiàn)以恒力F拉B，A在B上滑動但未滑離B，以地面為參考系，A、B都前移了一段距離，在此過程中(BD)A．外力F做的功等于A和B的動能的增量B．B對A的摩擦力所做的功，等于A的動能的增量C．A對B的摩擦力所做的功，等于B對A的摩擦力所做的功D．外力F對B做的功等于B的動能的增量與B克服摩擦力所做的功之和解析：A所受的合力即為B給A的摩擦力，由動能定理可知B正確；A、B間有一對相互作用的摩擦力，盡管兩摩擦力等大，但A、B相對于地面的位移不相等，故兩個摩擦力做的功也不相等，故C錯誤；對B物體，由動能定理有WF－Wf＝ΔEkB，D正確；而對于選項A，正確的說法是外力F做的功等于A和B動能的增量加上系統(tǒng)內(nèi)能的增量，A錯誤．三、非選擇題9．電動車所需能量由它所攜帶的蓄電池供應(yīng)．下圖為某類電動車與汽油車性能的比較．通常車用電動機(jī)的質(zhì)量是汽油機(jī)的4倍或5倍．為促進(jìn)電動車的推廣運用，在技術(shù)上主要應(yīng)對電動車的蓄電池、電動機(jī)等部件加以改進(jìn)．給電動車蓄電池充電的能量事實上來自于發(fā)電站，一般發(fā)電站燃燒燃料所釋放出來的能量僅30%轉(zhuǎn)化為電能，在向用戶輸送及充電過程中又損失了20%，這意味著運用電動車時能量轉(zhuǎn)化的總效率約為16.8%.解析：從題圖中可以看出電動車每千克蓄能物質(zhì)所儲存的能量和充一次電能行駛的距離均遠(yuǎn)小于汽油車，因此應(yīng)對蓄電池加以改進(jìn)．另外，電動車的效率也不是很高，所以也可對電動機(jī)進(jìn)行改進(jìn)．設(shè)發(fā)電站消耗的能量為E0，電動車輸出的機(jī)械能為E，由題意可知運用電動車時能量轉(zhuǎn)化的總效率為η＝eq\f(E,E0)＝eq\f(E0×30%×80%×70%,E0)×100%＝16.8%.10．如圖所示，斜面的傾角為θ，質(zhì)量為m的滑塊距擋板P的距離為x0，滑塊以初速度v0沿斜面上滑，滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，滑塊所受摩擦力小于重力沿斜面對下的分力．若滑塊每次與擋板相碰均無機(jī)械能損失，求滑塊經(jīng)過的總路程．答案：eq\f(1,μ)(eq\f(v\o\al(2,0),2gcosθ)＋x0tanθ)解析：滑塊最終要停在斜面底部，設(shè)滑塊經(jīng)過的總路程為s，對滑塊運動的全程應(yīng)用能量守恒定律，全程所產(chǎn)生的熱量為Q＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mgx0sinθ又因為全程產(chǎn)生的熱量等于克服摩擦力所做的功，即Q＝μmgscosθ解以上兩式可得s＝eq\f(1,μ)(eq\f(v\o\al(2,0),2gcosθ)＋x0tanθ)．11．如圖所示，在光滑的水平面上，有一質(zhì)量為M的長木塊以肯定的初速度向右勻速運動，將質(zhì)量為m的小鐵塊無初速度地輕放到長木塊右端，小鐵塊與長木塊間的動摩擦因數(shù)為μ，當(dāng)小鐵塊在長木塊上相對長木塊滑動L時與長木塊保持相對靜止，此時長木塊對地的位移為l，求這個過程中：(1)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量；(2)小鐵塊增加的動能；(3)長木塊削減的動能；(4)系統(tǒng)機(jī)械能的削減量．答案：(1)μmgL(2)μmg(l－L)(3)μmgl(4)μmgL解析：畫出這一過程兩物體位移示意圖，如圖所示．(1)m、M間相對滑動的位移為L，依據(jù)能量守恒定律，有Q＝μmgL，即摩擦力對系統(tǒng)做的總功等于系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量．(2)依據(jù)動能定理有μmg(l－L)＝eq\f(1,2)mv2－0，其中(l－L)為小鐵塊相對地面的位移，從上式可看出ΔEkm＝μmg(l－L)，說明摩擦力對小鐵塊做的正功等于小鐵塊動能的增加量．(3)摩擦力對長木塊做負(fù)功，依據(jù)功能關(guān)系，得ΔEkM＝－μmgl，即長木塊削減的動能等于長木塊克服摩擦力做的功μmgl.(4)系統(tǒng)機(jī)械能的削減量等于系統(tǒng)克服摩擦力做的功ΔE＝μmgL.12．如圖所示，傳送帶與水平面之間的夾角為θ＝30°，其上A、B兩點間的距離為l＝5m，傳送帶在電動機(jī)的帶動下以v＝1m/s的速度勻速運動，現(xiàn)將一質(zhì)量為m＝10kg的小物體(可視為質(zhì)點)輕放在傳送帶的A點，已知小物塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ＝eq\f(\r(3),2)，在傳送帶將小物體從A點傳送到B點的過程中，求：(g取10m/s2)(1)傳送帶對小物體做的功；(2)電動機(jī)做的功．答案：(1)255J(2)270J解析：(1)小物塊輕放在傳送帶上時，受力分析如圖所示．依據(jù)牛頓其次定律得沿斜面方向：μmgcosθ－mgsinθ＝ma，可知，小物體上升的加速度為a＝2.5m/s2.當(dāng)小物體的速度為v＝1m/s時，位移x＝eq\f(v2