6.3能源开发与环境保护基础巩固（word版含答案）

6.3能源开发与环境保护基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）必修第三册
一、选择题（共15题）
1．有一种叫作“压电陶瓷”的电子元件，当对它挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，这种现象称为压电效应。一种燃气打火机，就是应用了该元件的压电效应制成的。只要用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生的高压，形成火花放电，从而点燃可燃气体。在上述过程中，压电陶瓷片完成的能量转化是（　　）
A．化学能转化为电能
B．内能转化为电能
C．化学能转化为光能
D．机械能转化为电能
2．日常生产、生活处处离不开电能，下列哪些发电方式会造成较大环境污染（　　）
A．太阳能发电 B．煤炭发电
C．风力发电 D．水力发电
3．2017年12月8日消息,青岛科技大学在石墨烯量子点高效太阳能电池研究方面取得突破,提高了其光电转换效率．近期科学家研制出一种新的太阳能电池,在正常照射下可将光能转换成电能的效率高达45%,若用这种太阳能电池产生5V的电动势,可获得0.9A的电流,则每秒照射到这种太阳能电池上的太阳光的能量约是
A．2J B．4.5J C．10J D．50J
4．质量相同的物体A、B静止在光滑的水平面上,用质量和水平速度相同的子弹a、b分别射击A、B,最终a子弹留在A物体内,b子弹穿过B,A、B速度大小分别为vA和vB,则
A．vA＞vB B．vA＜vB
C．vA=vB D．条件不足,无法判定
5．如图所示为一种测定运动员体能的装置，运动员的质量为m1，绳的一端拴在腰间并沿水平方向跨过滑轮（不计滑轮质量及摩擦），绳的下端悬挂一个质量为m2的重物，人用力蹬传送带而人的重心不动，使传送带以速率v匀速向右运动，下面说法中正确的是（　　）
A．绳子拉力对人做正功
B．人对传送带做负功
C．运动时间t后，运动员的体能消耗约为m2gvt
D．运动时间t后，运动员的体能消耗约为（m1+m2）gvt
6．一个质量为m1的人造地球卫星在高空做匀速圆周运动，轨道半径为r，某时刻和一个质量为m2的太空碎片发生迎头正碰，碰后二者结合成一个整体，速度大小变为卫星原来速度的，并开始沿椭圆轨道运动，轨道的远地点为碰撞时的点，若碰后卫星的内部装置仍能有效运转，当卫星与碎片的整体再次通过远地点时通过极短时间的遥控喷气可使整体仍在卫星碰前的轨道上做圆周运动，绕行方向与碰前相同．已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（　　）
A．卫星与碎片碰撞前的线速度大小为
B．卫星与碎片碰撞前运行的周期大小为
C．喷气装置对卫星和碎片整体所做的功为
D．喷气装置对卫星和碎片整体所做的功为
7．某同学将质量为m的一矿泉水瓶（可看成质点）竖直向上抛出，水瓶以的加速度匀减速上升，上升的最大高度为H，水瓶往返过程受到的阻力大小不变。则（　　）
A．水瓶落回地面时动能大小为mgH
B．上升过程中水瓶的机械能减少了
C．上升过程中水瓶的动能改变量为
D．水瓶上升过程克服重力做功的平均功率等于下落过程重力的平均功率
8．如图所示，水平粗糙滑道AB与竖直面内的光滑半圆形导轨BC在B处平滑相接，导轨半径为R。一轻弹簧的一端固定在水平滑道左侧的固定挡板M上，弹簧自然伸长时另一端N与B点的距离为L。质量为m的小物块在外力作用下向左压缩弹簧（不拴接）到某一位置P处，此时弹簧的压缩量为d。由静止释放小物块，小物块沿滑道AB运动后进入半圆形轨道BC，且刚好能到达半圆形轨道的顶端C点处，已知小物块与水平滑道间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，弹簧的劲度系数为k，小物块可视为质点，则（　　）
A．小物块在C点处的速度刚好为零
B．当弹簧的压缩量为时，小物块速度达到最大
C．小物块刚离开弹簧时的速度大小为
D．刚开始释放物块时，弹簧的弹性势能为
9．如图所示，水平台面上放置一弹簧，弹簧一端固定，另一端系一滑块．弹簧劲度系数为k，弹簧处于自然状态时滑块位于O点．已知滑块质量为m，与水平台面间的动摩擦因数为μ，弹簧的弹性势能为Ep＝kx2，其中x为弹簧的形变量，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，初始时将滑块拉至A0点，OA0＝l0，然后将滑块由静止释放．要使滑块通过O点一次后停于O点左方，则动摩擦因数μ的取值范围为（ ）
A． B． C． D．无法确定
10．如图所示，水平地面上一辆汽车正通过一根跨过定滑轮不可伸长的绳子提升竖井中的重物，不计绳重及滑轮的摩擦，在汽车向右以匀速前进的过程中，以下说法中正确的是（ ）
A．当绳与水平方向成角时，重物上升的速度为
B．当绳与水平方向成角时，重物上升的速度为
C．汽车的输出功率将保持恒定
D．被提起重物的动能不断增大
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入地球大气层，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点再次进入大气层的速度约为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．下列关于能量转化现象的说法，正确的是（　　）
A．用太阳灶烧水是太阳能转化为电能
B．电灯发光是电能转化为光能和内能
C．核电站发电是电能转化为内能
D．生石灰放入盛有凉水的烧杯里，水温升高是动能转化为内能
13．如图，A物体套在光滑的竖直杆上，B物体放置在粗糙水平面上，用一细绳连接，初始时细绳经过定滑轮呈水平，A．B物体质量均为m。A物体从P点由静止释放，下落到Q点时，速度为v，PQ之间的高度差h，此时连接A物体的细绳与水平方向的夹角为θ，此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．A物体做匀加速直线运动
B．A物体减少的重力势能大于A、B两物体动能增量之和
C．此时B物体的速度为vcosθ
D．此过程B物体克服摩擦力做的功为
14．如图所示，一个小球（视为质点）从H=12m高处，由静止开始通过光滑弧形轨道AB，进入半径R=4m的竖直圆环，圆环轨道部分的动摩擦因数处处相等，当到达环顶C时，刚好对轨道压力为零；沿CB滑下后，进入光滑弧形轨道BD，且到达高度为h的D点时速度为零，则h之值可能为（g=10m/s2）（　　）
A．8m B．9m C．10m D．11m
15．如图所示，撑竿跳运动包括三个阶段：助跑、撑竿起跳、越横竿，其中发生了弹性势能转化为重力势能的阶段是（　　）
A．助跑阶段 B．越横竿阶段
C．撑竿起跳阶段 D．越横竿阶段和助跑阶段
二、填空题（共4题）
16．绳长L=0.1m．小球和水平面接触但无相互作用，球两侧等距处放有固定挡板M、N，MN=L0=2m．现有一质量也为m=0.01kg的小物体B靠在M挡板处，它与水平面间的摩擦因数μ=0.25．物体与小球连线垂直于挡板M、N和绳．现物体B以初速v=10m/s从挡板M处向小球A运动．物体与小球碰撞时速度变为零，小球获得物体碰前的速度，物体与挡板碰撞将以相同速率反弹回来．物体和小球均可看成质点，那么物体和小球第一次碰撞后瞬间，细绳对小球的拉力为________N；物体从开始运动至最后停止的过程中，小球共转了_______个整圈．（g=10m/s2）
17．如图所示，质量为M的小车静止在光滑的水平面上，小车上AB部分是半径为R的四分之一光滑圆弧，BC部分是粗糙的水平面．今把质量为m的小物体从A点由静止释放，小物体与BC部分间的动摩擦因数为μ，最终小物体与小车相对静止于B、C之间的D点，则B、D间的距离x随各量变化的情况是（____）
A．其他量不变，R越大x越大
B．其他量不变，μ越大x越小
C．其他量不变，m越大x越大
D．其他量不变，M越大x越大
E．其他量不变，x与m、M均无关
18．一电动机将质量为60kg的物体从地面提升到10m的高出，则电动机的有用功是________J，若电动机消耗的电能为8000J，则此电动机的效率是_________．若是以1m/s的速度匀速提升，则有用功率是_________．（g=10m/s2）
19．某同学利用如图1所示的装置测量弹簧的弹性势能和可看成质点的物块与桌面间的动摩擦因数，实验步骤如下
①用重锤确定物块运动到桌边时投影到地面的位置O
②将轻弹簧一端固定在桌面边沿的墙面上；
③推动物块，把弹簧压缩到P点，由静止释放物块，测出物块落地点与O点间的水平距离x；
④通过在物块上增减砝码来改变物块的质量，重复步骤③的操作
⑤根据得到的一系列的物块质量m与水平距离x的值，作出的图线如图2所示．
已知重力加速度g，回答下列问题：
（1）为达到实验目的，除已经测出的物块的质量m和物块落地点与O点的水平距离x，还需要测量__________
A．弹簧的原长
B．弹簧压缩后物块到桌面右边眼的距离L
C．桌面到地面的高度H
D．弹簧压缩前物块到周末右边沿的距离
（2）根据图2可知弹簧被压缩到P点时弹性势能为_________，物块与桌面间的动摩擦因数为________．（用图像中的a、b和（1）中所选物理量的符号表示结果）
三、综合题（共4题）
20．如图所示，半径为R的光滑半圆形轨道CDE在竖直平面内与光滑水平轨道AC相切于C点，水平轨道AC上有一轻质弹簧，弹簧左端连接在固定的挡板上，弹簧自由端B与轨道最低点C的距离为4R，现用一个质量为m小球压缩弹簧（不拴接），当弹簧的压缩量为l时，释放小球，小球在运动过程中恰好通过半圆形轨道的最高点E；求：
(1)小球运动到E点的速度；
(2)弹簧处于压缩量l时具有的弹性势能；
(3)E点之后，小球落地点距离C的距离。
21．如图所示，一质量为2kg的圆柱形平底容器底面积为5×10-2m2，把它放在水平桌面上。在容器内放入一个底面积为2×10-2m2、高为0.15m的圆柱形物块，且与容器底不完全密合，物块的密度为0.8×103kg/m3，将10kg的水缓慢注入容器中，g取10N/kg。求：
（1）注水前物块对容器底的压强；
（2）当向容器内缓慢注入质量为多少kg的水时，物块对容器底的压强恰好为零，此时容器对桌面的压强？
（3）整个过程中浮力对物块做了多少功？
22．如图所示，在高h1=40m的光滑水平平台上，质量m=3kg的小物块压缩轻弹簧后被锁扣K锁住储存了一定量的弹性势能E。若打开锁扣K，物块将以一定的水平速度v1向右滑下平台，做平抛运动，并恰好能从竖直放置的光滑圆弧形轨道BC的B点的切线方向进入圆弧形轨道。B点的高度h2=20m，圆弧轨道的圆心O与平台等高，∠BOC=，轨道最低点C的切线水平，并与地面上长为L=140m的水平粗糙轨道CD平滑连接；小物块沿轨道BCD运动并与右边墙壁发生碰撞，取g=10m/s2。
(1)求小物块由A到B的运动时间；
(2)求小物块原来压缩轻弹簧时储存的弹性势能Ep的大小；
(3)若小物块与墙壁只发生一次碰撞，碰后速度等大反向，反向运动过程中没有冲出B点，最后停在轨道CD上的某点P（P点没画出）。设小物块与轨道CD之间的动摩擦因数为，求的取值范围。
23．从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和。取地面为重力势能的零点，该物体的E总和Ep随它离开地面的高度h的变化如图所示。重力加速度大小g取10m/s2。求：
(1)物体的质量？
(2)物体上升过程中的加速度？
(3)物体上升的时间？
参考答案
1．D
2．B
3．C
4．A
5．C
6．B
7．C
8．C
9．C
10．D
11．B
12．B
13．B
14．B
15．C
16．9.6 10
17．ABE
18．6000J； 75%； 600W
19．BC
20．(1)；(2)2.5mgR；(3)2R
21．（1）1200Pa；（2）3.6kg，1600Pa；（3）3.072J
22．(1)2s；(2)200J；(3)
23．(1)2kg；(2)12.5m/s2；(3)0.8s