1.6自然界中的守恒定律 自主提升过关练（word版含答案）

1.6自然界中的守恒定律 自主提升过关练（含解析）
一、选择题
1．如图所示，质量为m的滑块在水平面上以速率v撞上劲度系数为k的轻质弹簧，当滑块将弹簧压缩了x0时速度减小到零，然后弹簧又将滑块向右推开。已知滑块与水平面间的动摩擦因数为μ，整个过程弹簧未超过弹性限度且二者未拴接，则下列判断正确的是（　　）
A．弹簧弹性势能的最大值为
B．滑块离开弹簧时的速度大小为
C．滑块与弹簧接触过程中，产生的热能为
D．滑块最终停在距离弹簧右端处
2．电风扇正常工作时，主要将（ ）
A．太阳能转化成机械能 B．化学能转化成机械能
C．电能转化成机械能 D．内能转化成机械能
3．如图所示为某探究活动小组设计的节能运动系统。斜面轨道倾角为30°，木箱质量为M，货物质量m=2M，木箱与轨道的动摩擦因数为。木箱在轨道顶端时，自动装货装置将货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速滑下，当轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下后返回。下列选项错误的是（　　）
A．卸下货物后木箱恰好被弹回到轨道顶端
B．木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度大于下滑的加速度
C．在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，木箱和货物减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能
D．木箱上升的过程中，弹簧减少的弹性势能全部转化为木箱的机械能和系统的内能
4．如图所示，一根轻质弹簧一端固定于水平墙上，另一端系一个重物。现用手托着重物，使得弹簧处于原长状态，然后突然松开手，重物竖直落下，不计空气阻力，重物运动到最低点过程中（　　）
A．重物的机械能保持不变 B．重物的机械能减少
C．重物的机械能增加 D．弹簧对物块做功大于重力做功
5．如图所示，地面上竖直放一根轻弹簧，其下端和地面连接，一物体从弹簧正上方距弹簧一定高度处自由下落，忽略空气阻力，则（　　）
A．物体和弹簧刚接触时，物体的动能最大
B．在弹簧被压缩到最低点时，物体处于平衡状态
C．在物体向下压缩弹簧的过程，物体的加速度不断增大
D．在物体向下压缩弹簀的过程，物体的动能与弹簧弹性势能之和不断增加
6．如图，北斗导航卫星的发射需要经过几次变轨，例如某次变轨，先将卫星发射至近地圆轨道1上，然后在P处变轨到椭圆轨道2上，最后由轨道2在Q处变轨进入圆轨道3，轨道1、2相切于P点，轨道2、3相切于Q点。忽略空气阻力和卫星质量的变化，则以下说法正确的是（　　）
A．该卫星从轨道1变轨到轨道2需要在P处减速
B．该卫星从轨道1到轨道2再到轨道3，动能逐渐增加
C．该卫星在轨道3的动能大于在轨道1的动能
D．该卫星稳定运行时，在轨道3上经过Q点的加速度大小等于在轨道2上Q点的加速度大小
7．物体沿斜坡匀速滑下，在这个过程中正确的说法是（　　）
A．物体的机械能守恒 B．动能的增加量等于势能的减少量
C．机械能转化为内能，总能量守恒 D．内能转化为机械能，总能量守恒
8．下列关于能量转移和转化的方向性的说法中，不正确的是 （　　）
A．在自然界中不是所有能量都能利用
B．能量的利用是有条件的，也是有代价的
C．物体发生热传递时，热传递的方向从高温物体到低温物体
D．物体发生热传递时，热传递的方向从内能多的物体到内能少的物体。
9．关于能源、能量，下列说法正确的是（　　）
A．可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向
B．核能的利用会造成放射性污染，所以应该关闭核电站
C．能量是守恒的，不会发生能源危机
D．化石能源、水能、核能，不能在短期内从自然界得到补充，这类能源称为不可再生能源
10．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
11．下列能源中，既属于新能源，又属于可再生能源的是（　　）
A．煤 B．石油 C．天然气 D．沼气
12．随着能源危机的不断加剧，我们不但要合理节约常规能源，还要大力开发新能源，下列能源中属于新能源的是（　　）
A．石油 B．天然气 C．太阳能 D．煤炭
13．在儿童乐园的蹦床项目中，小孩在两根弹性绳和弹性床的协助下实现上下弹跳，如图所示。某次蹦床活动中小孩静止时处于O点，当其弹跳到最高点A后下落可将蹦床压到最低点B，小孩可看成质点。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．从A点运动到O点，小孩重力势能的减少量大于动能的增加量
B．从O点运动到B点，小孩机械能的减少量等于蹦床弹性势能的增加量
C．从A点运动到B点，小孩机械能的减少量小于蹦床弹性势能的增加量
D．从B点返回到A点，小孩机械能的增加量大于蹦床弹性势能的减少量
14．如图所示，质量为M、长度为L的小车静止在光滑水平面上，质量为m的小物块（可视为质点）放在小车的最左端。现给小物块一个初速度v，使小物块从小车左端滑到右端。小物块和小车之间的摩擦力为f，小物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为x。此过程中，以下结论正确的是（　　）
A．小物块到达小车最右端时具有的动能为
B．小物块到达小车最右端时，小车具有的动能为
C．小物块克服摩擦力所做的功为
D．小物块和小车减少的机械能为
15．如图所示，倾角为30°的斜面固定在水平地面上，轻弹簧一端固定在垂直斜面的挡板上。现将一质量为的物块（可视为质点）从斜面上的点由静止释放，物块下滑过程中压缩弹簧到达最低点后，被弹簧弹回并沿斜面上滑到距点处速度减为零。已知，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为。下列说法中正确的是（　　）
A．物块与斜面间的动摩擦因数为0.1
B．物块与斜面间的动摩擦因数为
C．物块压缩弹簧到最低点的过程中弹簧弹力对物块做功为
D．物块压缩弹簧到最低点的过程中弹簧弹力对物块做功为
二、解答题
16．太阳能及风能是清洁能源，我国已经建成众多的太阳能及风力发电场。风力发电是利用风的动能推动风力发电机的叶片转动而产生电能的。某地区安装有2台超大型风力发电机，每片扇叶长达80m，该地区常年的平均风速v=5.0m/s，风向跟叶片转动的圆面垂直，空气的密度ρ=1.25kg/m3，风力发电机的叶片转动时可形成半径R=80m的圆面。已知风力发电机能将通过圆面的空气的动能的10%转化为电能。
（1）求每台风力发电机的发电功率P；
（2）已知标准煤的热值q=3.0×107J/kg，则该风力发电场年发电量相当于燃烧多少标准煤产生的热量？
试卷第页，共页
参考答案：
1．D
【解析】
A．由题意可知，从开始运动到将弹簧压缩到最短，由能量守恒可得
可知
A错误；
B．从开始运动到滑块被弹回，离开弹簧时，由动能定理
解得
B错误；
C．滑块与弹簧接触过程中，产生的热量为
C错误；
D．滑块被弹回，离开弹簧后继续减速运动，从离开弹簧到停下，由动能定理
结合B选项分析可知
联立解得
D正确。
故选D。
2．C
【解析】
电风扇正常工作时，主要将电能转化成机械能，部分转化为内能。
故选C。
3．C
【解析】
A．设弹簧压缩最大时的弹性势能为，由能量守恒得，下滑过程
上滑过程，到达最高点速度为v，上滑过程由能量守恒得
解得
即木箱恰好被弹回到轨道顶端，故A正确；
B．对木箱受力分析，根据牛顿第二定律得，下滑时加速度为
上滑时加速度为
故B正确；
CD．由能量守恒有，在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，木箱和货物减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能和系统的内能，上滑过程，弹簧减少的弹性势能全部转化为木箱的机械能和系统的内能，故C错误D正确。
故选C。
4．B
【解析】
A．在重物静止落下到最低点的过程中，弹簧的弹力对重物做负功，因此重物机械能不守恒，故A错误；
BC．根据功能关系，除重力外，其余力做的功等于机械能的增加量，故重物的机械能减少量等于克服弹簧弹力所做的功，物体的机械能减小，故B正确，C错误；
D．根据动能定理，重物动能变化量为零，故弹簧对物块做功等于重力做功，故D错误。
故选B。
5．D
【解析】
A．物体和弹簧刚接触时，物体受本身重力和弹簧向上的弹力，且弹力小于重力，则物块将继续向下加速，动能继续增加，则物体和弹簧刚接触时，物体动能不是最大，故A错误；
BC．在物体向下压缩弹簧的过程，开始弹力小于重力，物块向下加速，弹力逐渐增大，则加速度逐渐减小，当弹力等于重力时，物体处于平衡状态，加速度等于零，物快速度最大，继续向下运动，弹力继续增加，则弹力大于重力，物块开始向下减速，弹力继续增加，则加速度逐渐增大，速度减小到零，弹簧被压缩到最低点，物块的加速度向上最大，故BC错误；
D．根据能量守恒定律，物块的重力势能、动能和弹簧的弹性势能之和保持不变，在物体向下压缩弹簀的过程中，重力势能一直减少，则物体的动能与弹簧弹性势能之和不断增加，故D正确。
故选D。
6．D
【解析】
A．该卫星从轨道1变轨到轨道2，轨道半径变大，则需要做离心运动，条件为万有引力小于向心力，则需要速度增大，即在P处加速，A错误；
B．该卫星从轨道1到轨道2需要点火加速，动能要增加；从轨道2再到轨道3，又需要点火加速，动能增加；但中间过程有万有引力做负功，动能变为引力势能，而卫星在轨道3和轨道1上都做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，则有
解得
v=
由题可知，该卫星在轨道3的半径大于在轨道1的半径，故该卫星在轨道3的速度小于在轨道1的速度，根据
可知该卫星在轨道3的动能小于在轨道1的动能，故该卫星从轨道1到轨道2再到轨道3，动能减小了，故BC错误；
D．根据
解得
a=
可知该卫星稳定运行时，在轨道3上经过Q点的加速度等于在轨道2上Q点的加速度，D正确；
故选D。
7．C
【解析】
物体匀速下滑，受重力、支持力和摩擦力，加速度为零，合力为零，所以合力做功为零，动能不变，重力势能减小，故机械能减小，通过客服摩擦力做功，机械能逐渐转化为内能，总能量守恒，故C正确，ABD错误。
故选C。
8．D
【解析】
A．在自然界中不是所有能量都能利用，例如雷电带来的能量，还不能被人类所利用，故A正确；
B．能量的利用是有条件的，也是有代价的，例如利用核能来发电，一旦核泄漏造程度的后果将不堪想象，故B正确；
CD．物体发生热传递时，热传递的方向从高温物体到低温物体，而不一定是从内能多的物体到内能少的物体，选项C正确，D错误。
此题选择不正确的选项，故选D。
9．A
【解析】
A．可再生能源足够清洁、无污染，可以保证不会严重影响环境，是未来理想能源的一个重要发展方向，A正确；
B．核电站的建设与运行若有疏漏会造成环境污染，同时核废料具有放射性，但不应该关闭核电站，应该合理地利用，B错误；
C．由于能量的转化具有方向性，所以无节制地消耗能源会造成能源危机，C错误；
D．化石能源、核能不可能在短期内从自然界得到补充，所以它们属于不可再生能源；而水能可以从自然界不断地得到，属于可再生能源，D错误；
故选A。
10．D
【解析】
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。
11．D
【解析】
煤、石油、天然气是动植物的遗体经过漫长的地质年代形成的，不可再生，只有沼气既是可再生能源，又是新能源。
故选D。
12．C
【解析】
常规能源是指传统的能源，包括植物秸秆和化石燃料，而石油，天然气和煤都是化石燃料，故都是常规能源故只有太阳能是新能源，故C正确。
故选C。
13．AD
【解析】
A．从A点运动到O点，小孩的速度不断增大，根据能量转化和守恒定律可知，其重力势能的减少量等于增加的动能与弹性绳的弹性势能之和，故重力势能的减少量大于动能的增加量，故A正确；
B．从O点运动到B点，小孩的速度不断减小，根据能量转化和守恒定律可知，小孩机械能减少量等于弹性绳、蹦床弹性势能增加量，故小孩机械能减少量大于蹦床弹性势能的增加量，故B错误；
C．从A点运动到B点，小孩机械能转化为弹性绳和蹦床的弹性势能，则知小孩机械能减少量大于蹦床弹性势能增加量，故C错误；
D．从B点返回到A点的过程中，弹性绳的弹性势能和蹦床的弹性势能转化为小孩的机械能，则知小孩机械能增加量大于蹦床弹性势能的减少量，故D正确。
故选AD。
14．BC
【解析】
A．对物块分析，物块相对于地的位移为L+x，根据动能定理得
则知物块到达小车最右端时具有的动能为
故A错误；
B．对小车分析，根据动能定理得
则知物块到达小车最右端时，小车具有的动能为
故B正确；
C．物块相对于地的位移大小为L+s，则物块克服摩擦力所做的功为
W=f（L+s）
故C正确；
D．根据能量守恒得，小物块和小车减少的机械能等于摩擦产生的内能，所以小物块和小车减少的机械能为
故D错误；
故选BC。
15．BC
【解析】
AB．在整个运动过程中，根据能量守恒定律
整理的
A错误，B正确；
CD．从A到B的过程中，根据动能定理
代入数据整理的
C正确，D错误。
故选BC。
16．（1）P=1.57×105W；（2）m=3.30×105kg。
【解析】
（1）设单位时间（t0=1s）内通过每台风力发电机叶片转动形成圆面的空气的体积为V、动能为Ek，则有
解得
P=1.57×105W
（2）2台风力发电机发电的功率为2P，年发电时间
t=365×24×3600s
设年发电量为E，则有
E=2Pt
E=qm
解得
m=3.30×105kg
试卷第页，共页