6.2能量的转化与守恒课后练习（word版含答案）

6.2能量的转化与守恒
一、选择题（共15题）
1．如图，一木块放在光滑水平地面上，一颗子弹水平射入木块中，此过程中木块受到的平均阻力为，子弹射入深度为，木块位移为，则此过程中（ ）
A．子弹的内能增加了
B．子弹和木块组成的系统机械能守恒
C．木块增加的动能为
D．子弹动能的减少等于木块动能的增加
2．如图所示，在竖直平面内有一半径为的圆弧轨道，半径水平、竖直，一个质量为的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力，已知，重力加速度为，则小球从P到B的运动过程中（　　）
A．重力做功 B．机械能减少
C．合外力做功 D．克服摩擦力做功
3．下列说法正确的是（　　）
A．卡文迪许测出了万有引力常量
B．能量守恒，所以节约能量毫无意义
C．做离心运动的物体一定沿原圆周轨道的切线方向飞出
D．重力势能的大小是绝对的
4．下列关于能源开发和利用的说法中，正确的是（　　）
A．能源利用的过程是内能转化成机械能的过程
B．能量是守恒的，因此不需要节约能源
C．能源利用的过程是一种形式的能向另外一种形式的能转化的过 程
D．无论是节约能源还是开发能源，我国都要外国支援
5．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
6．下列说法中正确的是（　　）
A．能源开发和利用的过程是内能转化成机械能的过程
B．在能源的利用过程中，能量可利用的品质不会降低
C．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了
D．能源的利用受方向性的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的
7．将一长木板静止放在光滑的水平面上，如甲图所示，一个小铅块（可视为质点）以水平初速度v0由木板左端向右滑动，到达右端时恰能与木板相对静止。铅块运动中所受的摩擦力始终不变。现将木板分成两段A和B相同的两块，并紧挨着放在原水平面上，让小铅块仍以初速度v0，由木块A的左端开始向右滑动，如乙图所示。则下列说法中正确的是（　　）
A．小铅块恰能滑到木板B的右端，并与木板B保持相对静止
B．小铅块块从木板B的右端飞离木板
C．小铅块滑到木板B的右端前就与木板B保持相对静止
D．小铅块在木板B上滑行产生的热量等于在A上滑行产生的热量
8．下列关于能量耗散的说法中不正确的是（　　）
A．能量耗散导致能量品质的降低
B．能量耗散是指耗散在环境中的内能很难被人类利用
C．能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律
D．各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的
9．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
10．如图所示，竖直固定一半径为R=0.5m表面粗糙的四分之一圆弧轨道，其圆心O与A点等高。一质量m=1kg的小物块在不另外施力的情况下，能以速度m/s沿轨道自A点匀速率运动到B点，圆弧AP与圆弧PB长度相等，重力加速度g=10m/s2。则下列说法不正确的是（　　）
A．在从A到B的过程中合力对小物块做功为零
B．小物块经过P点时，重力的瞬时功率为5W
C．小物块在AP段和PB段产生的内能相等
D．运动到B点时，小物块对圆弧轨道的压力大小为11N
11．到2022年绍兴城将开通地铁，某工地上工人将地面下15m深处的一重为5000N的泥土装箱吊起。箱子在绳的拉力作用下由静止开始竖直向上运动，运动过程中箱子的机械能E与其位移x的关系图象如图所示，其中-10m到地面过程的图线为直线，以地面为重力势能零势能面，根据图象可知（　　）
A．-15m至-10m过程中箱子所受的拉力在逐渐减小
B．-10m到地面过程中箱子做匀加速运动
C．-10m到地面过程中合外力做功等于50000J
D．移到-10m位置时拉力F大于5000N
12．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，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．滑块向右运动过程中，滑块机械能先增大后减小
B．滑块与弹簧接触过程中，滑块的机械能先减小后增大
C．滑块与弹簧接触过程中，滑块与弹簧组成的系统机械能一直减小
D．滑块最终停在距离弹簧右端处
13．2012年10月15日，奥地利极限运动员鲍姆加特纳从距地面高度约3.9万米的高空跳下，并成功着陆．假设他沿竖直方向下落，其v-t图象如图，则下列说法中正确的是( )
A．0～t1时间内运动员及其装备机械能守恒
B．t1～t2时间内运动员处于超重状态
C．t1～t2时间内运动员的平均速度
D．t2～t4时间内重力对运动员做的功等于他克服阻力做的功
14．如图所示，物体P、Q用轻绳连接后跨过定滑轮，物体P放在倾角为的长木板上，用手按住P，使P、Q处于静止状态。P的质量m，Q离地面的高度为H，现由静止释放P。若Q的质量为m，Q落地后P还能再上升的最大距离为s1；若Q的质量为2m，Q落地后P还能再上升的最大距离为s2。已知Q落地后不反弹，不计滑轮处的摩擦，sin=0.6。则下列说法中正确的是（　　）
A．若长木板光滑，则s2等于
B．若长木板粗糙，则s2小于
C．若长木板粗糙，到Q落地前瞬间，两次运动过程中P、Q系统损失的机械能相同
D．若长木板粗糙，直到稳定时，P、Q系统减少的重力势能等于P克服摩擦力做的功
二、填空题
15．太阳能的主要利用方式是太阳电池进行______。
16．为体现低碳经济的理念，上海世博会充分利用太阳能发电技术，其主题馆屋面太阳能板的面积达，年发电量.若这些电能由火力发电站提供（煤的热值为，煤完全燃烧释放的内能转化为电能的效率是30%），则仅此一项每年可节约煤炭的质量为_______kg.
17．如图所示，斜面的倾角为θ，质量为m的滑块距挡板P的距离为s0，滑块以初速度v0沿斜面上滑，滑块所受摩擦力小于使滑块沿斜面下滑的重力分力．若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失(即碰撞前后速度反向，大小不变)，则从滑块开始运动到最后停止全程所产生的热量为_____________．
18．开发利用太阳能，将会满足人类长期对大量能源的需求。太阳能的光热转换是目前技术最为成熟、应用最广泛的形式。太阳能热水器的构造示意图如图甲所示，下方是日光灯管似的集热管，由导热性能良好的材料制成，在黑色管和外面透明管间有空隙，并抽成真空，集热管的下方是一块光亮的铝合金板子，做成凹凸状的曲面。
试分析下列有关太阳能的利用问题：
(1)说明太阳能热水器哪些结构与其功能相适应，水箱为何安装在顶部而非下部？( )
(2)图中A是集热器，B是储水容器，在阳光直射下水将沿________时针方向流动，这是因为________。C是辅助加热器，其作用是________。请在图中适当位置安上进水阀门和出水阀门，并说明选择位置的理由________。
三、综合题
19．如图所示，A、B、C三个可视为质点的小物块质量分别为m1、m2、m3，且m1＞m2。A、B通过不可伸长的轻质细线绕过光滑的轻质滑轮相连，B、C通过轻质弹簧相连。用手拖住A物体，使B、C间的竖直弹簧恰好处于原长状态。松手释放A后，A下降距离d时，C恰好脱离地面且不能再上升。已知重力加速度为g。现把A换成质量为2m1的D物块，再次由弹簧处于原长状态时释放D，求：
(1)弹簧劲度系数k和释放D的瞬间D的加速度大小；
(2)当C恰好脱离地面时D的速度大小。
20．某海湾共占面积1.0×106m2，涨潮时水深20m，若利用这个海湾修建一座水坝，此时关上水坝的闸门时，可使水位保持20m不变。退潮时，坝外水位降至18m。假如利用此水坝建水力发电站，已知重力势能转化为电能的效率是10%，每天有两次涨潮，涨潮和退潮时水流都推动水轮机发电，试估算该电站一天能发多少电能？重力加速度g取10m/s2。海水密度近似为1.0×103kg/m3。
21．如图所示，一质量为m的小物体固定在劲度系数为k的轻弹簧右端，轻弹簧的左端固定在竖直墙上，水平向左的外力F推物体压缩弹簧，使弹簧长度被压缩了b．已知弹簧被拉长(或者压缩)长度为x时的弹性势能EP =kx2．求在下述两种情况下，撤去外力后物体能够达到的最大速度．
(1)地面光滑；
(2)物体与地面的动摩擦因数为μ．
22．如图，固定的光滑平台左侧有一光滑的半圆轨道，轨道半径R=0.72 m．平台上静止着两个滑块A、B，mA=0.1 kg、mB=0.2 kg，两滑块间夹有少量炸药,平台右侧有一带挡板的小车,静止在光滑的水平地面上．小车质量为M=0.3 kg，车上表面与平台的台面等高，车面左侧粗糙部分长度为L，动摩擦因数为μ=0.2，右侧拴接一轻质弹簧，弹簧自然长度所在处车面光滑．点燃炸药后，A滑块恰好到达半圆轨道的最高点，滑块B冲上小车．两滑块都可以看作质点，炸药的质量忽略不计，爆炸的时间极短，爆炸后两个物块的速度方向在同一水平直线上，g取10 m/s2．
（1）求炸药爆炸后滑块B的速度大小vB；
（2）若滑块B恰好没有从小车上掉下来，求小车左侧粗糙部分的长度L；
（3）若L'=0.75 m，求小车的最大速度v2．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
A．根据能量守恒，子弹和木块损失的机械能转化成了内能，所以子弹和木块内能增加为，A错误；
B．根据能量守恒，因为该过程产生了内能，所以子弹和木块组成的系统机械能减少, B错误；
C．对木块应用动能定理可知：，C正确；
D．根据能量守恒定律可知，子弹动能的减少，一部分增加了木块的动能，另一部分转化成了内能，所以子弹动能的减少大于木块动能的增加，D错误。
故选C。
2．D
【详解】
A．重力做功与路径无关，只与初末位置有关，故小球从P到B的运动过程中，重力做功为
WG=mg 2R=2mgR
故A错误；
BD．小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力，根据牛顿第二定律，有
解得：
从P到B过程，重力势能减小量为2mgR，动能增加量为
故机械能减小量为
从P到B过程，克服摩擦力做功等于机械能减小量，故为，故B错误，D正确；
C．从P到B过程，合外力做功等于动能增加量，故
故C错误．
3．A
【详解】
A．卡文迪许通过扭秤实验测出了万有引力常量，A正确；
B．虽说能量守恒，但可利用的、方便利用的能源一直减小，转变为难以利用的能量，所以节约能量具有重大意义，B错误；
C．做匀速圆周运动的物体，当合外力突然消失，物体沿圆周轨道的切线方向飞出，当合外力减小不足以作为向心力时，物体运动的轨道半径逐渐增大，并不会从圆周轨道的切线方向飞出，C错误；
D．重力势能的大小与参考平面的选择有关，D错误。
故选A。
4．C
【详解】
AC、能源利用是将一种形式的能转化为另一种形式能的转化过程，并不是单纯的应用内能；故A错误，C正确；
B、能量虽然是守恒的，但是能直接利用的能源越来越少，因此需要节约能源，选项B错误；
D、在能源利用上，要注意独立自主，不能单纯依赖外国；故D错误。
故选C。
5．A
【详解】
子弹留在木块中，即共速，此种情况是子弹损失动能最多的情况，即对木块做功最多，获得的动能最大，可判断vA＞vB，
故选A
6．D
【详解】
A.能源利用是将一种形式的能转化为另一种形式能的转化过程，并不是单纯的应用内能转化成机械能的过程；故A错误.
B.能量耗散的过程中能量向品质低的大气内能转变，因此在能源的利用过程中，能量可利用的品质会降低，故B错误.
C.石子在运动和碰撞中机械能转化为了物体及周围物体的内能，机械能并没有消失；故C错误.
D.能源在使用中存在品质降低的现象，能量的耗散从能量转换的角度反映出自然界中宏观过程的方向性；能源的利用受这种方向性的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的；故D正确.
7．C
【详解】
ABC．A、B、C在第一次在小铅块运动过程中，小铅块与木板之间的摩擦力使整个木板一直加速，第二次小铅块先使整个木板加速，运动到B部分上后，A部分停止加速做匀速运动，只有B部分加速，加速度大于第一次的对应过程，故第二次小铅块与B木板将更早达到速度相等，所以小铅块还没有运动到B的右端，AB错误C正确；
D．根据摩擦力乘以相对位移等于产生的热量，因第二次在小铅块滑到木板B的右端前就相对静止了，所以第二次的相对位移比第一次的短，所以产生的热量小于在木板A上滑行产生热量，故D错误。
故选C。
8．C
【详解】
A．能量耗散是能量在转化过程中有一部分以内能的方式被周围环境吸收，使得能量品质降低，故A正确；
B．通过能量耗散，耗散在环境中的内能无法被人类再利用，故B正确；
C．能量耗散是能量在转化过程中有一部分以内能的方式被周围环境吸收，遵守能量守恒定律，故C错误；
D．各种形式的能量在一定条件下向内能转化时是能够自动全额发生的，故D正确。
本题选不正确的，故选C。
9．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。
10．C
【详解】
A．由于小物块从A到B做匀速圆周运动，由动能定理可知，合力对小物块做功为0，故A正确；
B．小物块经过P点时，重力的瞬时功率为
故B正确；
C．由能量守恒可知，小物块在AP段产生的内能为
小物块在BP段产生的内能为
故C错误；
D．在B点由牛顿第二定律有
得
由牛顿第三定律可知，小物块对圆弧轨道的压力大小为11N，故D正确。
本题选不正确的，故选C。
11．A
【详解】
A．在本题中，机械能的增量等于拉力做的功，从-15m至-10m过程中，由图象可知，运动相同的高度，机械能的增量逐渐减少，故拉力逐渐减少，A正确；
BCD．从-10m到地面过程中，图象为直线，可知拉力大小保持不变，在这个过程中，由图像可知拉力做功
因此拉力大小
由于土方重为5000N，因此在这个过程中，箱子做匀速运动，故B错误，C错误，D错误。
故选A。
12．ACD
【详解】
A．滑块向右运动过程中，弹簧弹力大于摩擦力时滑块加速，机械能增大；当弹簧弹力小于摩擦力时滑块开始减速，机械能减小，A正确；
B．滑块向左运动过程中机械能一直是减小的，故滑块与弹簧接触过程中，滑块的机械能先减小后增大再减小，故B错误；
C．因摩擦力一直做负功，滑块与弹簧组成的系统机械能一直是减小的，C正确；
D．由能量守恒得滑块整个过程中通过的路程s
故滑块最终停在距离弹簧右端处，故D正确。
故选ACD。
13．BC
【详解】
A．由图知0～t1时间内运动员及其装备做加速度减小的加速运动，故受阻力的作用，且阻力做负功，所以机械能不守恒，所以A错误；
B．t1～t2时间内向下做减速运动，加速度向上，处于超重状态，所以B正确；
C．v-t图象的面积表示位移，由图知，t1～t2时间内，故，所以C正确；
D．t2～t4时间内动能减少，根据动能定理可得：重力对运动员做的功不等于他克服阻力做的功，所以D错误。
14．AC
【详解】
A．若长木板光滑，若Q的质量为m，由机械能守恒定律有
P上升过程中有
解得
同理若Q的质量为2m，有
P上升过程中有
解得
则s2等于，故A正确；
B．若长木板粗糙，若Q的质量为m，则有
P上升过程中有
若Q的质量为2m，则有
P上升过程中有
联立解得
故B错误；
C．若长木板粗糙，到Q落地前瞬间，两次运动过程中P、Q系统损失的机械能都为P克服摩擦力做的功即为，故C正确；
D．由能量守恒可知，若长木板粗糙，直到稳定时，P、Q系统减少的重力势能等于P克服摩擦力做的功与系统增加的动能，故D错误。
故选AC。
15．光伏发电
【详解】
太阳能的主要利用方式是太阳电池进行光伏发电。
16．
【详解】
利用太阳能，一年产生的电能为，需要的煤的质量为
17．
【详解】
滑块在滑动过程中，要克服摩擦力做功，其机械能不断减少；又因为滑块所受摩擦力小于滑块沿斜面方向的重力分力，所以最终会停在斜面底端，取斜面底边所在的水平面为零势能面，根据能量守恒定律，滑块的机械能全部转化为内能： 。
18．日光灯管似的集热管面积较大，便于吸收较多的太阳能；外有透明玻璃管，内有黑色管子，使阳光能直射入玻璃管而不易被反射；在黑色管和外面透明管间有空隙，并抽成真空，减少两管间因空气对流引起的热损失，减少热传导；集热管的下方是一块光亮的铝合金板子，做成凹凸一定的曲面，使周围及穿过管隙的阳光尽量聚集在水管内；水箱安装在顶部而非下部，便于水的对流。 顺 集热器中的水被太阳光晒热后密度变小，受浮力作用沿管向右上方运动 在阴天用电加热的方式使水温升高 在封闭的环形管道的左下方安上进水阀门，在贮水容器下方竖直管道上安上出水阀门，可使热水流出，冷水得以补充。
【详解】
（1）日光灯管似的集热管面积较大，便于吸收较多的太阳能；外有透明玻璃管，内有黑色管子，使阳光能直射入玻璃管而不易被反射；在黑色管和外面透明管间有空隙，并抽成真空，减少两管间因空气对流引起的热损失，减少热传导；集热管的下方是一块光亮的铝合金板子，做成凹凸一定的曲面，使周围及穿过管隙的阳光尽量聚集在水管内；水箱安装在顶部而非下部，便于水的对流。
（2）图中A是集热器，B是储水容器，在阳光直射下水将沿顺时针方向流动。
集热器中的水被太阳光晒热后密度变小，受浮力作用沿管向右上方运动。
C是辅助加热器，其作用是在阴天用电加热的方式使水温升高。
在封闭的环形管道的左下方安上进水阀门，在贮水容器下方竖直管道上安上出水阀门，可使热水流出，冷水得以补充。
19．(1)；；(2)
【详解】
(1)C恰好离开地面时：
kd=m3g
k=
释放D的瞬间对D：
2m1g-T=2m1a
对B：
T-m2g=m2a
所以：
(2)A下落过程有对系统由能量守恒得：
D下落时，当C恰好离开地面时，
所以
20．
【详解】
一次涨潮水的质量
一次涨潮水的重力势能变化
一次涨潮水的重力势能转化为电能
电站一天能发电能
21．（1） （2）或
【详解】
试题分析：当地面光滑时，根据机械能守恒即可求解；当表面不光滑时，摩擦力做功，可利用动能定理求解．
(1)地面光滑情况下．弹簧达到原长时，物体速度最大，为v1．
弹簧被压缩后，弹性势能Ep =kb2
根据机械能守恒有：
解得：v1 ==
(2)物体与地面的动摩擦因数为情况下．当弹簧弹力等于滑动摩擦力时，物体速度最大，为v2．
设这时弹簧的形变量为s，有：ks = μmg
此时，弹簧弹性势能为：
根据能量守恒定律有：
则有：
联立解得：或
22．(1)3 m/s (2)0.675m (3)2 m/s
【详解】
(1)滑块A恰好到轨道的最高点
炸药爆炸AB系统动量守恒
解得：vB=3 m/s
(2)最终B与小车共速，B与小车系统动量守恒
解得：L=0.675m
(3)当弹簧再次恢复原长时，小车速度最大
解得v2 =2m/s
答案第1页，共2页