2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第一册 1.6自然界中的守恒定律 跟踪训练（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第一册
1.6自然界中的守恒定律
跟踪训练（解析版）
1．2021年4月23日，海军长征18号艇在海南三亚某军港集中交接入列。若质量为M的长征18号艇在海面上正在沿直线航行，发动机的输出功率恒为P，所受阻力大小恒为Ff，某时刻速度大小为v1，加速度大小为（），一段时间t后速度大小为v2，在这段时间内位移大小为x。则下列关系式正确的是（　　）
A．；
B．；
C．；
D．；
2．能源问题是人类对能源需求的增长和现有能源资源日趋减少的矛盾。人类的生存与发展都和能源有密切关系，人类的一切经济活动和生存都依赖于能源的供给，而开采其他资源和利用其他资源也都要依赖能源。下列有关能量与能源的说法，正确的是（　　）
A．因为自然界的能量守恒，所以不需要节约能源
B．人类在不断开发新能源，由此可知能量可以不断被创造
C．能量可以在不同的物体之间转移，不能在不同形式之间转化
D．能量可以从一种形式转化为另一种形式
3．据报道：“新冠”疫情期间，湖南一民警自费买药，利用无人机空投药品，将药品送到了隔离人员手中。假设无人机在离地面高度为处悬停后将药品自由释放，药品匀加速竖直下落了后落地，若药品质量为，重力加速度，则药品从释放到刚接触地面的过程中（　　）
A．做自由落体运动
B．机械能守恒
C．动能增加了
D．机械能减少了
4．如图，某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为20m的圆面。某时间内该地区的风速是6.0m/s，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为1.2kg/m3，假如这个风力发电机能将此圆内10%的空气动能转化为电能，则此风力发电机发电的功率约为（　　）
A．2.7kW
B．16.3kW
C．27kW
D．163kW
5．如图所示是某城市广场水柱喷泉的夜景。从远处眺望，根据周围建筑估计水柱约有40层楼高；在近处观察，喷泉管口的直径约为10cm。请估算连接喷泉电动机的输出功率约（　　）
A．5×103W
B．5×105W
C．5×107W
D．5×109W
6．如图所示为某景观喷泉的喷射装置结构示意图。它由竖直进水管和均匀分布在同一水平面上的多个喷嘴组成，喷嘴与进水管中心的距离均为r=0.6m，离水面的高度h=3.2m。水泵位于进水管口处，启动后，水泵从水池吸水，并将水压到喷嘴处向水平方向喷出，水在水池面上的落点与进水管中心的水平距离为R=2.2m。水泵的效率为η=80%，水泵出水口在1s内通过的水的质量为m0=10kg，重力加速度g取10m/s2，忽略水在管道和空中运动时的机械能损失。则下列错误的是（　　）
A．水从喷嘴喷出时速度的大小2m/s
B．在水从喷嘴喷出到落至水面的时间内，水泵对水做的功是320J
C．水泵输出的功率340W
D．水泵在1h内消耗的电能
7．如图所示，机械臂主要结构包括上臂、支柱和电机，上臂、支柱由同种材料制作。已知上臂长2m，重10kg，支柱高2.5m，重20kg，机械臂将15kg的A物体从如图所示位置缓慢提高2m，g=10m/s2，则电机消耗电能约为（　　）
A．300J
B．400J
C．500J
D．600J
8．民航客机的机舱一般都设有紧急出口，发生意外情况的飞机在着陆后，打开紧急出口的舱门，会自动生成由同种材料构成的一个安全气囊，安全气囊由斜面和水平薄面组成，机舱中的人可沿斜面滑行到水平薄面上，示意图如图所示。若人从气囊上由静止开始滑下，人与斜面和人与水平薄面间的动摩擦因数均为0.5，斜面与水平面间的夹角为θ=37°，g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，不计空气阻力。要避免人与地面接触而受到伤害，则设计安全气囊时水平面和斜面的长度之比至少为(　　)
A．1：3
B．2：5
C．3：5
D．1：1
9．据外媒报道，瑞士的一家采石场正在运营着--辆自重45吨的自卸式电动卡车，令人惊讶的是，该卡车从来不需要充电。关于此报道，下列说法正确的是（　　）
A．这辆卡车的工作应该是满载下山，卸货后空载上山
B．这辆卡车的工作应该是空载下山，装货后满载上山
C．这违反了能量守恒定律，一定是假新闻
D．这辆卡车一定有燃油发动机提供额外动力
10．在港珠澳大桥建设过程中曾首次启用如图甲所示的“振华30轮”起重船试吊港珠澳大桥“最终接头”，先使“最终接头”的底部位于水面下方处，使之在水中保持静止约半个小时后再起吊，“最终接头”重新回到水面以上，成功完成“最终接头”从起吊、入水、出水的试吊作业。如图乙，“最终接头”可视为一个质量均匀分布、质量为的矩形重物，其长、宽、高分别为、、，当地海水密度为，重力加速度为，若起吊过程最终接头底面始终与水平面平行，忽略水的阻力，“最终接头”从底部位于水面下方处重新起吊使底部刚好回到水面，此过程中吊绳的拉力对“最终接头”至少做的功为（　　）
A．
B．
C．
D．
11．北京时间2020年12月17日凌晨2点左右，嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆，标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。嫦娥五号返回器在距地面高度约120公里处的A点，以接近第二宇宙速度进人地球大气层，由于速度太大，返回舱不能直接返回地面，因为返回舱与大气层超高速摩擦带来的高温会让返回舱烧毁，所以要通过所谓的“太空打水漂”的方式返回。如图所示是返回舱“太空打水漂”的示意图，返回舱从图中C点再次进人大气层的速度约为7km/s。下列说法正确的是（　　）
A．返回舱再次进入大气层后，若调整速度方向，返回舱可环绕地球运动
B．返回舱运动到图中B点时受到大气的作用力大于重力
C．返回舱“打水漂”的过程机械能守恒
D．返回舱“打水漂”的主要目的是为了改变返回舱进入大气层的角度
12．为了节能减排，我国大力发展新能源汽车。如图所示电源正在给电动汽车中的锂电池充电，下列说法正确的是（　　）
A．充电时电能全部转化为汽车的机械能
B．充电时电能全部转化为锂电池的化学能
C．汽车加速运动时锂电池减少的化学能部分转化为汽车动能
D．汽车匀速运动时锂电池减少的化学能全部转化为汽车动能
13．一辆汽车在水平高速公路上以80km/h的速度匀速行驶，其1s内能量分配情况如图所示则汽车（　　）
A．发动机的输出功率为70kW
B．每1s消耗的燃料最终转化成的内能是5.7×104J
C．每1s消耗的燃料最终转化成的内能是6.9×104J
D．每1s消耗的燃料最终转化成的内能是7.0×104J
14．2021年4月28日，在全运会田径测试赛女子撑杆跳高的决赛中，选手徐惠琴以4米50的成绩获得冠军。若不计空气阻力，则（　　）
A．徐惠琴在撑杆的过程中杆对她的弹力与她对杆的压力大小相等
B．徐惠琴在撑杆上升过程中，她始终处于超重状态
C．徐惠琴在上升过程中撑杆的弹性势能转变为运动员的机械能
D．徐惠琴落到软垫后一直做减速运动
15．在竖直方向运动的电梯内，有一名质量为的乘客随电梯一起向下做匀速直线运动。当到达离地面时，制动系统开始启动，经过后，电梯做匀减速运动并刚好到达地面，重力加速度取，则乘客在做匀减速运动过程中（
）
A．乘客减速时的加速度大小为
B．乘客受到的支持力大小为
C．乘客的机械能减少了
D．乘客受到的合力对乘客做的功为
16．如图所示为某探究活动小组设计的节能运输系统。斜面轨道倾角为30?，质量为M的木箱与轨道的动摩擦因数为。木箱在轨道顶端时，自动装货装置将质量为m的货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速度滑下，当轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端，再重复上述过程，下列选项正确的是（　　）
A．m=M
B．m=2M
C．木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度大于下滑的加速度
D．在木箱与货物从顶端滑到最低点，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端的过程（一个循环），减少的重力势能全部转化为摩擦产生的热量
17．以下关于能量转换的说法，正确的是（　　）
A．物体受到的合力对物体做了多少功，物体就具有多少机械能
B．在物体的机械能减少的过程中，动能有可能是增大的
C．摩擦力一定对物体做负功，导致物体机械能一定减少
D．物体除受重力外，还受其他力，但其他力不做功，则物体的机械能一定守恒
18．如图，汽车从静止开始通过缆绳将质量为m的货物从A处沿光滑斜面拉到B处，此过程中货物上升高度为h，到B处时定滑轮右侧缆绳与水平方向间夹角为θ，左侧缆绳与斜面间夹角为2θ，汽车的速度大小为v，已知重力加速度为g，则（　　）
A．此时货物的速度大小为
B．此时货物的速度大小为
C．此过程中缆绳对货物做的功为
D．此过程中缆绳对货物做的功为
19．如图所示，新安江水库发电站是我国最早自行设计建设的水电站，水库年径流量113亿立方米（1亿），年发电量为18.6亿千瓦时，上下游高度差约73m，里面装有九台水电机组，装机总容量（即九台机组一起工作时的功率）662.5兆瓦（1兆），只有在用电高峰期才会开启九台机组。设每户人家平均每月用电为200度，我们平时所说的一度电即为1千瓦时的电能，根据以上信息，以下分析正确的是（　　）
A．一度电的能量约为10立方米的水从水库上游流下时减少的重力势能
B．新安江水力发电站可以为户家庭供电
C．一年平均开启的发电机组约3台
D．水电站是将水的机械能转化为电能，该发电站的转化效率约为32%
20．某市有20万台空调机，每台空调机在夏季平均使用60天，每天耗电8
kW·h。为了节约能源，该市政府建议大家都把室内设定温度提高1
℃，这样每台空调机每天可节省6%的电能。那么这样做能使该市在夏季节省多少电能？已知标准煤的热值是2.92×107
J/kg。发电厂的发电效率是30%。请计算一下，这项节能建议的实现能在1年内节约多少吨标准煤？（结果均保留两位有效数字）
参考答案
1．A
【详解】
AB．长征18号艇受到的牵引力
某时刻速度为v1时，加速度a1满足
发动机的输出功率恒为P，所受阻力大小恒为Ff，在加速过程中做加速度减小的加速度运动，则这段时间内的平均速度大于初末速度和的一半，即
故A正确，B错误；
CD．长征18号艇做加速运动，牵引力大于阻力，则
由能量守恒可得
故CD错误。
故选A。
2．D
【详解】
A．虽然自然界的能量守恒，但是可利用的能源越来越少，则仍然需要节约能源，选项A错误；
B．人类在不断开发新能源，但是能量不可以不断被创造，只能相互转化，选项B错误；
C．能量可以在不同的物体之间转移，也能在不同形式之间转化，选项C错误；
D．能量可以从一种形式转化为另一种形式，选项D正确。
故选D。
3．D
【详解】
A．药品匀加速竖直下落，由
可得，下落的加速度
药品不是自由落体运动，故A错误；
B．由
可知，下落过程有空气阻力，阻力做功，机械能不守恒，故B错误；
C．落地速度为
动能增加
故C错误；
D．机械能减少
故D正确。
故选D。
4．B
【详解】
依题意，空气把动能转化为电能，根据能量守恒定律有
又因为
两式联立，代入题中相关数据求得此风力发电机发电的功率
故选B。
5．B
【详解】
取一层楼高3m，水从喷口喷出的速度由自由落体可得
则输出功率为
故选B。
6．B
【详解】
A．水从喷嘴水平喷出，做平抛运动，由平抛运动的规律知
，
解得
v=2m/s
选项A正确；
B．在水从喷嘴喷出到落至水面的时间内，水泵对水做的功
W=
选项B错误；
C．水泵对外做功，转化为水的机械能，水泵的输出功率为
得
P=340W
选项C正确；
D．根据，则水泵的电功率是，1h内消耗的电能为
选项D正确。
本题选错误的，故选B。
7．B
【详解】
机械臂将A物体从如图所示位置缓慢提高2m，需要克服物体的重力和机械臂的重力重力做功，机械臂的重心上升高度约为1m，则消耗的电能为
故选B。
8．B
【详解】
设斜面长度为l，则人下滑高度为
在斜面上运动克服摩擦力做功为
设水平面长度为s，在水平面上运动克服摩擦力做功为
要避免人与地面接触而受到伤害，人滑到气囊末端时速度0，由能量守恒可得
代入数据得
故B正确。
故选B。
9．A
【详解】
这辆卡车的工作应该是满载下山，减少的重力势能一部分转化为电能，用于空载上山；空载上山重力势能的增加量远小于满载下上时重力势能的减小量，所以不需要燃油发动机提供额外动力，也不违反能量守恒定律。故A正确。
故选A。
10．A
【详解】
“振华30轮”把“最终接头”从底部距离水面下处刚好重新回到水面，则需要把“最终接头”的重心拉到水平面上，克服重力做功
WG=
从“最终接头”从底部距离水面下上升到上部在水面，浮力做功为
W浮=
从上部在水面到底部到水面，由于浮力与位移呈线性关系，该阶段平均浮力做功为
整个过程浮力做的总功为
“最终接头”底部位于水面下方处重新起吊使底部刚好回到水面，此过程中吊绳的拉力对“最终接头”至少做的功，对应为从重心到达水平面时的速度刚好为零的情况，即至少做的功为克服重力做的功和浮力做功的代数和，故
所以A正确；BCD错误；
故选A。
11．B
【详解】
A．返回舱再次进入大气的速度约为7km/s，小于第一宇宙速度，返回舱不可能环绕地球运动，A错误；
B．在B点时，合力指向轨迹凹的一侧，所以返回舱受到大气的作用力大于重力，B正确；
C．返回舱“打水漂”的过程中，受到大气的作用力对返回舱做功，机械能不守恒，C错误；
D．返回舱“打水漂”的主要目的是防止高速摩擦带来的高温会让返回舱烧毁，D错误；
故选B。
12．C
【详解】
AB．充电时电能转化为锂电池的化学能，但不是全部转化，选项AB错误；
C．汽车加速运动时锂电池减少的化学能部分转化为汽车动能，部分转化为其他形式的能，选项C正确；
D．汽车匀速运动时动能不变，锂电池减少的化学能全部转化为其他形式的能，选项D错误。
故选C。
13．C
【详解】
A．由图可知，发动机1s内克服转动阻力做功为0.45×104J，则输出功率为
选项A错误；
BCD．每1s消耗的燃料有6.9×104J进入发动机，则最终转化成的内能的量为6.9×104J，选项C正确，BD错误。
故选C。
14．AC
【详解】
A．徐惠琴在撑杆的过程中杆对她的弹力与她对杆的压力是作用力与反作用力，大小相等，故A正确；
B．在撑杆上升开始阶段加速度的方向向上，她处于超重状态，在上升的最后阶段加速度的方向向下，她处于失重状态，故B错误；
C．徐惠琴在上升过程中撑杆的弹性势能转变为运动员的机械能，选项C正确；
D．徐惠琴落到软垫后，开始阶段软垫的作用力小于重力，则她仍然要做一段加速运动后才做减速运动，故D错误。
故选AC。
15．AC
【详解】
A．设乘客做匀速直线运动时的速度为，根据
解得
v0
=
8m/s
乘客减速时的加速度大小
=
2m/s2
方向向上，A正确；
B．根据牛顿第二定律可知
解得
F
=
600N
B错误；
C．乘客的机械能减少量等于支持力做功的大小
WF
=
Fh
=
9600J
C正确；
D．乘客受到的合力对乘客做的功等于乘客动能的改变量，即
-
1600J
D错误。
故选AC。
16．BCD
【详解】
AB．木箱和货物下滑过程中，令下滑高度为h，根据功能关系有
木箱上滑过程中，根据功能关系有
代入数据整理得
故B正确，A错误；
C．木箱和货物下滑过程中，根据牛顿第二定律有
方向沿斜面向下
木箱上滑过程中，根据牛顿第二定律有
方向沿斜面向下，对比可得木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度大于下滑的加速度，故C正确；
D．根据能量守恒定律知，在木箱与货物从顶端滑到最低点，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端的过程（一个循环），减少的重力势能全部转化为摩擦产生的热量，故D正确。
故选BCD。
17．BD
【详解】
A．物体受到的合力对物体做了多少功，物体就有多少动能发生了变化，选项A错误；
B．在物体的机械能减少的过程中，动能有可能是增大的，无物体沿粗糙斜面下滑，由于摩擦力做功机械能减少，但动能增大，选项B正确；
C．摩擦力可能对物体做正功，如放在水平传送带的物体在摩擦力作用下岁传送带一起运动，使得物体动能增加，机械能增加，选项C错误；
D．物体除受重力外，还受其他力，但其他力不做功，则物体的机械能一定守恒，选项D正确。
故选BD。
18．AD
【详解】
AB．把绳子左端点的实际速度分解为沿绳和垂直绳两个方向，有
把绳子右端点的实际速度分解为沿绳和垂直绳两个方向，有
联立可得
故A正确；B错误；
CD．根据功能关系，缆绳对货物做的功转化成货物的动能和增加的重力势能，有
带入数据，可得此过程中缆绳对货物做的功为
故C错误；D正确。
故选AD。
19．BC
【详解】
A．10立方米的水从水库上游流下时减少的重力势能为
而一度电，选项A错误；
B．由
可得
B正确。
C．由
得
兆瓦
大约3台发电机组的功率，C正确。
D．转化效率
D错误。
故选BC。
20．2.1×1013
J，2.4×103
t
【详解】
设可节省的电能为E，则
E＝8×6%×60×20×104
kW·h＝5.76×106
kW·h≈2.1×1013
J
设1年内节约的标准煤的质量为m，则由能量守恒定律有
2.92×107
J/kg×m×30%＝E
解得
m≈2.4×106
kg≈2.4×103
t