粤教版（2019）选择性必修第一册：第一章 第六节 自然界中的守恒定律 强化练习（含答案）

2020-2021学年第二学期高二物理粤教版（2019）选择性必修第一册第一章第六节自然界中的守恒定律强化练习
一、单选题
1．崔牛先生向客户推介他设计的“超级推进器”，该推进器由超导体、激光器、制冷剂以及计算机控制系统组成，其神奇之处在于能通过自身的循环工作，源源不断地获得动力，而不需要消耗任何能源．事实上，这是不可能实现的，因为他的设计违反了(　　)
A．质量守恒定律
B．电荷守恒定律
C．机械能守恒定律
D．能量守恒定律
2．生态文明要求人们注重环保和节能．下列获得电能的方法不符合低碳要求的是（ ）
A．火力发电 B．风力发电 C．太阳能发电 D．水力发电
3．下列关于能的转化和守恒定律的认识不正确的是( )
A．某种形式的能减少，一定存在其他形式的增加
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——永动机不可能制成
D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了
4．关于能源的利用中，下列说法不正确的是（ ）
A．自然界的能量守恒，所以不需要节约能源
B．煤炭和石油产品燃烧会造成空气污染和温室效应
C．能量耗散表明能源的利用是有条件的，也是有代价的
D．一座城市的能量耗散使其环境温度略高于周围农村的温度
5．19世纪40年代前后,不同国家、不同领域的十几位科学家,以不同的方式,各自独立地提出:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中,能量的总量保持不变.这个规律叫做能量守恒定律.其中,工作最有成效的三个人是（ ）
A．迈耳、焦耳、亥姆霍兹
B．牛顿、迈耳、焦耳
C．牛顿、焦耳、亥姆霍兹
D．牛顿、迈耳、亥姆霍兹
6．能将机械能转化为电能的装置是(　　)
A．干电池 B．风力发电机
C．电动机 D．太阳能电池
7．如图所示,高山雪道倾角为 30°，质量为m的运动员从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速滑下，加速度为。在运动员从静止下滑到底端的过程中,下列说法正确的是（ ）
A．运动员减少的重力势能全部转化为动能
B．运动员减少的机械能为mgh
C．运动员获得的动能为mgh
D．运动员减少的机械能为mgh
8．静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升,在某一高度撤去恒力．若不计空气阻力, 则在整个上升过程中,下列关于物体的速度大小v、机械能E、重力势能Ep、动能 Ek随时间变化的关系中,大致正确的是(取地面为零势面）（ ）
A． B．
C． D．
9．关于能源的开发和应用，下列说法中正确的是(　　)
A．能源应用的过程就是内能转化为机械能的过程
B．化石能源的能量归根结底来自于太阳能，因此化石能源永远不会枯竭
C．在广大的农村推广沼气前景广阔、意义重大，既变废为宝，减少污染，又大量节约能源
D．随着科学技术的发展，煤炭资源将取之不尽、用之不竭
10．我国的传统文化和科技是中华民族的宝贵精神财富，四大发明促进了科学的发展和技术的进步，对现代仍具有重大影响，下列说法正确的是（　　）
A．春节有放鞭炮的习俗，鞭炮炸响的瞬间，动量守恒但能量不守恒
B．火箭是我国的重大发明，现代火箭发射时，火箭对喷出气体的作用力大于气体对火箭的作用力
C．装在炮弹中的火药燃烧爆炸时，化学能全部转化为弹片的动能
D．指南针的发明促进了航海和航空，静止时指南针的N极指向北方
11．以下关于物理学史实的说法正确的是（ ）
A．伽利略通过理想斜面实验指出“力不是维持物体运动的原因”
B．牛顿提出了万有引力定律，并指出万有引力常量
C．英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维耶根据天王星的观测资料，各自独立地利用万有引力定律计算出了后来被命名为“海王星”的行星，并由勒维耶在1846年在预言的位置附近发现了这颗行星．
D．能量守恒定律的建立是由不同国家、不同领域的十几位科学家以不同的形式各自独立提出的，其中迈尔、焦耳、法拉第的工作最有成效．
12．风力发电是一种环保的电能获取方式.图为某风力发电站外观图．假设当地水平风速约为10m/s，该风力发电站利用风的动能转化为电能的效率约为20％，风力发电机的叶片长度为10m，空气的密度是1.29kg/m ，某一工厂用电的功率为320kW，则大约需要多少台这样风力发电机同时为该工厂供电（ ）
A．6 B．8 C．10 D．12
13．如图所示，一辆汽车从凸桥上的A点匀速率运动到等高的B点，以下说法中正确的是（ ）
A．汽车所受的合外力做功不为零
B．汽车在运动过程中所受合外力为零
C．牵引力对汽车做的功等于汽车克服阻力做的功
D．由于车速不变，所以汽车从A到B过程中机械能不变
14．如图所示，图甲为水平传送带，图乙为倾斜传送带，两者长度相同，均沿顺时针方向转动，转动速度大小相等，将两个完全相同的物块分别轻放在图甲、乙传送带上的A端，两物块均由静止开始做匀加速运动，到B端时均恰好与传送带速度相同，则下列说法正确的是（ ）
A．图甲中物块运动时间小于图乙中物块运动时间
B．图甲、乙中传送带和物块间因摩擦产生的热量相等
C．图甲、乙中传送带对物块做的功都等于物块动能的增加量
D．图甲、乙中传送带对物块做的功都等于物块机械能的增加量
二、解答题
15．如图所示，地面上固定一倾角为θ=37°的光滑斜面，斜面底端固定一挡板，一轻质弹簧下端与挡板相连，上端自然伸长至B点，初始时刻，物块a在外力的作用下被压至E点，BE=2m，撤去外力后，物块a沿斜面从B点射出，到达传送带右端时速度恰好水平向左，大小=4m/s，并与随传送带一起运动的物块b相碰后粘在一起向左运动，其中物块a、b质量均为m=1kg，传送带长为L=4m，始终以v=1m/s的速度顺时针转动，物块和传送带之间的动摩擦因数μ＝0.5，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2（sin37°=0.6，cos37°=0.8）。求：
(1)初始时刻的弹性势能；
(2)ab在传送带上运动时产生的划痕长度；
(3)由于传送物块电动机需要多消耗的电能。
16．单板滑雪起源于20世纪60年代美国，由于其速度快而深受滑雪爱好者喜爱。滑雪者通过控制滑雪板挤压雪内的空气，在滑雪板与雪地间形成一个暂时的“气垫”，从而大大减小雪地对滑雪板的摩擦。然而当滑雪板对雪地速度较小时，与雪地接触时间超过某一值就会陷下去，使得它们间的摩擦力增大。假设滑雪者的速度超过4m/s时，滑雪板与雪地间的动摩擦因数就会由=0.25变为=0.125.一滑雪者从倾角为=37°的坡顶A由静止开始自由下滑，滑至坡底B（B处为一光滑小圆弧）后又滑上一段足够长水平雪地直至停止（全程无动力自由滑行），如图所示。不计空气阻力，坡长l=26m，滑雪者和滑板总质量m=50kg。求：
(1)滑雪者在斜坡AB上不同加速度的位移比值：
(2)滑雪者在水平面BC上不同加速度所用时间的比值；
(3)滑雪者从A滑到C的过程克服摩擦力所做的功。
17．如图所示，斜面与半径为的光滑竖直圆弧轨道相切于B点，与水平面之间的夹角为，C为轨道的最低点，圆心O点与圆弧轨道最高点D在同一高度。现将一质量为的小滑块从斜面上的P点由静止开始释放，P点与B点之间的高度差为。已知滑块与斜面之间的动摩擦因数，，，，不计空气阻力。求：
(1)滑块第一次经过轨道最低点C时，对圆弧轨道的压力大小；
(2)滑块返回斜面时，沿斜面上滑的最大距离；
(3)滑块在斜面上运动的总路程。
18．经典理论认为，氢原子核外电子在库仑力作用下绕固定不动的原子核做圆周运动。已知电子电荷量的大小为e，质量为m，静电力常量为k，取无穷远为电势能零点，系统的电势能可表示为，其中r为电子与氢原子核之间的距离。
(1)设电子在半径为r1的圆轨道上运动：
①推导电子动能表达式；
②若将电子的运动等效成环形电流，推导等效电流的表达式；
(2)在玻尔的氢原子理论中，他认为电子的轨道是量子化的，这些轨道满足如下的量子化条件，其中n=1，2，3……称为轨道量子数，rn为相应的轨道半径，vn为电子在该轨道上做圆周运动的速度大小，h为普朗克常量。求：
①氢原子中电子的轨道量子数为n时，推导轨道的半径及电子在该轨道上运动时氢原子能量的表达式。
②假设氢原子甲的核外电子从第2轨道跃迁到第1轨道的过程中所释放的能量，恰好被量子数n=3的氢原子乙吸收并使其电离，不考虑跃迁或电离前后原子核所受到的反冲，推导氢原子乙电离出的电子动能表达式。
参考答案
1．D 2．A 3．D 4．A 5．A 6．B 7．D 8．D 9．C 10．D 11．A 12．B 13．C 14．D
15．(1)24.5J；(2)0.625m；(3)5J
16．(1) (2) (3)7800J
17．(1)17N；(2)0.4m；(1)3m
18．(1)①，②；(2)①，②