浙江省2024-2025學(xué)年高中物理第六章課時(shí)訓(xùn)練4能量守恒定律功能關(guān)系的綜合應(yīng)用含解析

PAGE7-課時(shí)訓(xùn)練4能量守恒定律、功能關(guān)系的綜合應(yīng)用基礎(chǔ)鞏固1.畫作《瀑布》如圖所示。有人對(duì)此畫作了如下解讀:水流從高處傾瀉而下,推動(dòng)水輪機(jī)發(fā)電,又順著水渠流淌,回到瀑布上方,然后再次傾瀉而下,如此自動(dòng)地周而復(fù)始。這一解讀違反了(D)A.庫(kù)侖定律B.歐姆定律C.電荷守恒定律D.能量守恒定律2.上端固定的一根細(xì)線下面懸掛一擺球,擺球在空氣中搖擺,搖擺的幅度越來越小,對(duì)此現(xiàn)象下列說法正確的是(B)A.擺球機(jī)械能守恒B.擺球的機(jī)械能正在削減C.能量正在消逝D.只有動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化3.下列說法正確的是(C)A.隨著科技的發(fā)展,第一類永動(dòng)機(jī)是可以制成的B.太陽(yáng)照耀到地球上的光能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量,但照耀到宇宙空間的能量都消逝了C.“既要馬兒跑,又讓馬兒不吃草”違反了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律,因而是不行能的D.有種“全自動(dòng)”手表,不用上發(fā)條,也不用任何形式的電源,卻能始終走動(dòng),說明能量可以憑空產(chǎn)生4.如圖所示為“風(fēng)光互補(bǔ)路燈”系統(tǒng),在有陽(yáng)光時(shí)通過太陽(yáng)能電池板發(fā)電,有風(fēng)時(shí)通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電,二者皆備時(shí)同時(shí)發(fā)電,并將電能輸至蓄電池儲(chǔ)存起來,供路燈照明運(yùn)用。該系統(tǒng)(D)A.只可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能B.只可以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能C.可以實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為風(fēng)能D.可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)風(fēng)能、太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能解析:當(dāng)同時(shí)具有風(fēng)和陽(yáng)光時(shí),兩者可同時(shí)發(fā)電,將風(fēng)能、太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能,選項(xiàng)D正確。5.關(guān)于能源的開發(fā)和應(yīng)用,下列說法中正確的是(C)A.能源應(yīng)用的過程就是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程B.化石能源的能量歸根結(jié)底來自于太陽(yáng)能,因此化石能源恒久不會(huì)枯竭C.在廣袤的農(nóng)村推廣沼氣前景廣袤、意義重大,既變廢為寶,削減污染,又大量節(jié)約能源D.隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,煤炭資源將取之不盡,用之不竭解析:能源應(yīng)用過程并不單純是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程,各種轉(zhuǎn)化形式均可為人類服務(wù),故A錯(cuò)誤;化石能源的能量雖然來自太陽(yáng)能,但要經(jīng)過數(shù)億年的地質(zhì)演化才能形成,且儲(chǔ)量有限,為不行再生能源,故B錯(cuò)誤;在廣袤農(nóng)村推廣沼氣對(duì)改善農(nóng)村環(huán)境、節(jié)約能源意義重大,功在當(dāng)代,利在千秋,故C正確;無(wú)論技術(shù)先進(jìn)與否,煤炭資源不行能取之不盡、用之不竭,故D錯(cuò)誤。6.低碳生活是一種綠色而又環(huán)保的新型生活方式,日常生活留意節(jié)電、節(jié)油、節(jié)氣、節(jié)水,從點(diǎn)滴做起,愛護(hù)環(huán)境,愛護(hù)地球。下列關(guān)于能源與能量理解正確的是(D)A.能量是守恒的,沒有必要提倡節(jié)約能源B.能量耗散表明自然界的能量在利用過程中正在不斷地消逝C.自然界中石油、煤炭等能源取之不盡,用之不竭,只需不斷開采D.人類應(yīng)主動(dòng)開發(fā)與利用風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能等可再生的新能源解析:在能源的利用過程中,雖然能量在數(shù)量上并未削減,但可利用率越來越小,故仍需節(jié)約能源,故A錯(cuò)誤;能量耗散表明自然界的能量在轉(zhuǎn)化的過程中可利用率越來越小,但總量不會(huì)減小,故B錯(cuò)誤;自然界中石油、煤炭指的是億萬(wàn)年前的大量生物經(jīng)過地殼改變,被埋藏在地下,受地層壓力和溫度的影響,緩慢地形成的可以燃燒的礦物質(zhì),在短時(shí)間內(nèi)不能再生,是不行再生能源,故C錯(cuò)誤;太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能是可再生能源,人類應(yīng)多開發(fā)與利用,故D正確。7.一個(gè)質(zhì)量為25kg的小孩從高度為3.0m的滑梯頂端由靜止起先滑下,滑究竟端時(shí)的速度為2.0m/s。取g=10m/s2,關(guān)于力對(duì)小孩做的功,以下結(jié)果正確的是(A)A.合外力做功50J B.阻力做功500JC.重力做功500J D.支持力做功50J解析:由動(dòng)能定理可得,合外力對(duì)小孩做的功W合=12mv2-0=12×25×2=50J,故A正確;重力對(duì)小孩做的功WG=mgh=25×10×3J=750J,故C錯(cuò)誤;由于支持力的方向始終與速度方向垂直,支持力對(duì)小孩不做功,故D錯(cuò)誤;因?yàn)閃合=WG+Wf,所以Wf=W合-WG=(50-750)J=-700J,故B錯(cuò)誤。8.(2024·浙江11月學(xué)考)奧運(yùn)會(huì)競(jìng)賽項(xiàng)目撐桿跳高如圖所示,下列說法不正確的是(B)A.加速助跑過程中,運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能增加B.起跳上升過程中,桿的彈性勢(shì)能始終增加C.起跳上升過程中,運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能增加D.越過橫桿后下落過程中,運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能削減,動(dòng)能增加解析:加速助跑過程中,運(yùn)動(dòng)員的速度增大,動(dòng)能增大,故A正確;起跳上升過程中,桿的形變量先增加后削減,彈性勢(shì)能先增加后削減,故B錯(cuò)誤;起跳上升過程中,運(yùn)動(dòng)員的重心上升,重力勢(shì)能增加,故C正確;越過橫桿后下落過程中,運(yùn)動(dòng)員重力做正功,重力勢(shì)能削減,動(dòng)能增加,D正確。實(shí)力提高9.如圖所示是我國(guó)某10兆瓦(1兆瓦=106W)光伏發(fā)電站,投入運(yùn)用后每年可削減排放近萬(wàn)噸二氧化碳。已知該地區(qū)每年能正常發(fā)電的時(shí)間約為1200h,則該電站年發(fā)電量約為(B)A.1.2×106kW·h B.1.2×107kW·hC.1.2×109kW·h D.1.2×1010kW·h解析:P=107W=104kW,t=1200h,則W=Pt=104×1200kW·h=1.2×107kW·h。10.如圖所示,汽車在拱形橋上由A勻速率運(yùn)動(dòng)到B,以下說法正確的是(D)A.牽引力與克服摩擦力做的功相等B.合外力對(duì)汽車做正功C.牽引力和重力做的總功大于克服摩擦力做的功D.汽車在上拱形橋的過程中克服重力做的功等于汽車增加的重力勢(shì)能解析:汽車由A勻速率運(yùn)動(dòng)到B,合外力始終指向圓心,合外力做功為零,即W牽+WG-Wf=0,即牽引力與重力做的總功等于克服摩擦力做的功,選項(xiàng)A,B,C錯(cuò)誤;因?yàn)槠噭蛩俾蔬\(yùn)動(dòng),所以在上拱形橋的過程中,克服重力做的功等于汽車增加的重力勢(shì)能,選項(xiàng)D正確。11.如圖所示是具有登高平臺(tái)的消防車,具有肯定質(zhì)量的伸縮臂能夠在5min內(nèi)使承載4人的登高平臺(tái)(人連同平臺(tái)的總質(zhì)量為400kg)上升60m到達(dá)滅火位置。此后,在登高平臺(tái)上的消防員用水炮滅火,已知水炮的出水量為3m3/min,水離開炮口時(shí)的速率為20m10m/s2,則用于(B)A.水炮工作的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率為1×104WB.水炮工作的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率為4×104WC.水炮工作的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率為2.4×106WD.伸縮臂抬升登高平臺(tái)的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率約為800W解析:登高平臺(tái)的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率為設(shè)備上升克服重力的功率,即P=mght=400360m3=120m3,噴出去水的質(zhì)量為m=ρV=103×120kg=50kg,噴出去水的重力勢(shì)能為WG=mgh=50×10×60J=3×104J,水的動(dòng)能為12mv2=1×104J,所以1秒鐘內(nèi)水增加的能量為4×104J,所以功率為412.靜止在地面上的物體在豎直向上的恒力作用下上升,在某一高度撤去恒力。不計(jì)空氣阻力,在整個(gè)上升過程中,物體機(jī)械能隨時(shí)間改變關(guān)系是(C)解析:在豎直向上的恒力作用下上升過程中,由于拉力對(duì)物體做正功,物體機(jī)械能增加,拉力做功WF=F·x=F·12at213.(2024·浙江11月學(xué)考)如圖所示為某一嬉戲的局部簡(jiǎn)化示意圖。D為彈射裝置,AB是長(zhǎng)為21m的水平軌道,傾斜直軌道BC固定在豎直放置的半徑為R=10m的圓形支架上,B為圓形的最低點(diǎn),軌道AB與BC平滑連接,且在同一豎直平面內(nèi)。某次嬉戲中,無(wú)動(dòng)力小車在彈射裝置D的作用下,以v0=10m/s的速度滑上軌道AB,并恰好能沖到軌道BC的最高點(diǎn)。已知小車在軌道AB上受到的摩擦力為其重量的0.2倍,軌道BC光滑,則小車從A到C的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是(A)A.5s B.4.8s C.4.4s D.3s解析:小車從A到B做勻減速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小為a1=μg=2m/s2,由xAB=v0t1-12a1t12得,t1=3s(t1=7s舍去),小車到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度v1=v0-a1t1=4m/s,從B到C過程,依據(jù)機(jī)械能守恒定律,有12mv12=mgh,解得h=0.8m,依據(jù)幾何關(guān)系,xBC=2Rsinθ,h=xBCsinθ,解得sinθ=0.2,從B到C做勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a2=gsinθ,由0=v1-a2t2得t14.如圖為某體校的鉛球訓(xùn)練裝置的示意圖。假設(shè)運(yùn)動(dòng)員以6m/s速度將鉛球從傾角為30°的軌道底端推出,當(dāng)鉛球向上滑到某一位置時(shí),其動(dòng)能削減了72J,機(jī)械能削減了12J,已知鉛球(包括其中的上掛設(shè)備)質(zhì)量為12kg,滑動(dòng)過程中阻力大小恒定,則下列推斷正確的是(C)A.鉛球上滑過程中削減的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能B.鉛球向上運(yùn)動(dòng)的加速度大小為4m/s2C.鉛球返回底端時(shí)的動(dòng)能為144JD.運(yùn)動(dòng)員每推一次消耗的能量至少為60J解析:鉛球從起先被推出到滑至某一位置時(shí),受重力、支持力和阻力,依據(jù)動(dòng)能定理,有-mg·lsin30°-fl=Ek-Ek0=-72J,機(jī)械能的減小量等于克服摩擦力做的功,即fl=ΔE=12J,聯(lián)立可解得l=1m,f=12N,依據(jù)牛頓其次定律可得-mg·sin30°-f=ma,解得a=-6m/s2,故B錯(cuò)誤;當(dāng)鉛球滑到某一位置時(shí),動(dòng)能削減了72J,機(jī)械能削減了12J,所以當(dāng)鉛球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)動(dòng)能削減了12Ek′,由動(dòng)能定理可得W=Ek′-Ek0,解得Ek′=144J,故C正確;鉛球上滑過程中削減的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能和內(nèi)能,故A錯(cuò)誤;依據(jù)能量守恒可知運(yùn)動(dòng)員每推一次消耗的能量至少為216J,故D錯(cuò)誤。15.(2024·金麗衢十二校聯(lián)考)如圖所示,ABCD是游樂場(chǎng)中的滑道,它位于豎直平面內(nèi),由兩個(gè)半徑分別為R1=10m和R2=2m的14光滑圓弧,以及長(zhǎng)L=10m、動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1的水平滑道組成,全部滑道平滑連接,D點(diǎn)恰好在水面上。游客(可視為質(zhì)點(diǎn))可由AB弧的隨意位置從靜止起先下滑,游客的質(zhì)量為m=50kg,g取10m/s2(1)若到達(dá)AB弧的末端時(shí)速度為5m/s,此時(shí)游客對(duì)滑道的壓力多大?(2)若要保證游客能滑入水中,起先下滑點(diǎn)與B點(diǎn)間圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角要滿意什么條件?(可用三角函數(shù)表示)(3)若游客在C點(diǎn)脫離滑道,求其落水點(diǎn)到D點(diǎn)的距離范圍。解析:(1)在B點(diǎn)時(shí),依據(jù)牛頓其次定律,有FN-mg=mvB解得FN=625N,依據(jù)牛頓第三定律可知,游客對(duì)滑道的壓力大小為625N。(2)依據(jù)能量關(guān)系,為保證游客滑入水中,要滿意mgR1(1-cosθ)-μmgL>0解得cosθ<0.9。(3)在C點(diǎn)恰好脫離軌道時(shí),有mg=mv1解得v1=25從A點(diǎn)到C點(diǎn),由動(dòng)能定理可得mgR1-μmgL=12m解得v2=65即到達(dá)C點(diǎn)的速度范圍是25m/s≤v≤由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,有R2=12gt2,解得t=20則落水點(diǎn)到D點(diǎn)的距離x=vt-R2解得2(2-1)m≤x≤(62-2)m。答案:(1)625N(2)cosθ<0.9(3)2(2-1)m≤x≤(62-2)m16.如圖所示,雪道與水平冰面在B處平滑地連接。小明乘雪橇從雪道上離冰面高度h=8m的A處自靜止起先下滑,經(jīng)B處后沿水平冰面滑至C處停止。已知小明與雪橇的總質(zhì)量m=70kg,用速度傳感器測(cè)得雪橇在B處的速度值vB=12m/s,不計(jì)空氣阻力和連接處能量損失,小明和雪橇可視為質(zhì)點(diǎn),g取10m/s2。(1)從A到C過程中,小明與雪橇所受重力做了多少功;(2)從A到B過程中,小明與雪橇損失了多少機(jī)械能?(3)若小明乘雪橇最終停在BC的中點(diǎn),則他應(yīng)從雪道上距冰面多高處由靜止起先下滑?解析:(1)從A到C過程中,小明與雪橇所受重力做的功WG=mgh,代入數(shù)值得WG=5.6×103J。(2)從A到B過程中,重力勢(shì)能削減量ΔEp=mgh=5.6×103J,動(dòng)能增加量ΔEk=12mvB2=5.04×損失的機(jī)械能為ΔE機(jī)=mgh-12mvB2=5.6×(3)設(shè)小明在雪道上所受阻力為Ff,在冰面上所受阻力為Ff′,B,C間距離為x,由動(dòng)能定理有mgh-Ffhsinθ-Ffmgh′-Ffh'sinθ-Ff解得h′=h2=4m答案:(1)5.6×103J(2)5.6×102J(3)4m17.(2024·浙江6月學(xué)考)小明用如圖所示軌道探究滑塊的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。長(zhǎng)L1=1m的斜軌道傾角為α,斜軌道底端平滑連接長(zhǎng)L2=0.1m的水平軌道,水平軌道左端與半徑R=0.2m的光滑半圓形軌道底端B平滑連接。將質(zhì)量m=0.05kg的滑塊(可不計(jì)大小)從斜軌道頂端釋放,滑塊與斜軌道及水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.3。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8。(1)當(dāng)α=37°時(shí),無(wú)初速釋放滑塊,求滑塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)對(duì)半圓軌道壓力FN的大小;(2)當(dāng)α=37°時(shí),為保證滑塊能到達(dá)半圓軌道頂端A,應(yīng)至少以多大速度v1釋放滑塊?(3)為保證滑塊離開半圓軌道頂端A后恰好能垂直撞擊斜軌道,求α的范圍。解析:(1)從斜軌頂端滑到B點(diǎn)有mgL1sinα-μmgL1cosα-μmgL2=12mv在B點(diǎn):FN-mg=mv聯(lián)立兩式并代入數(shù)據(jù)得FN=2.15N,由牛頓第三定律得FN′大小為2.15N。(2)若滑塊恰能到達(dá)半圓軌道頂端A,到達(dá)A