1.6自然界中的守恒定律 基础巩固（word版含答案）

1.6自然界中的守恒定律基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第一册
一、选择题（共15题）
1．关于能量和能源，下列说法正确的是（　　）
A．由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源
B．人类在不断地开发新能源，所以能量可以被创造
C．能量的转化和转移没有方向性
D．能量可以从一种形式转化为另一种形式，力对物体做的功总是在某过程中完成的，所以功是一个过程量
2．关于能源的开发和利用，下列观点不正确的是( )
A．能源是有限的，无节制的利用能源，是一种盲目的短期行为
B．根据能量守恒定律，能源是取之不尽、用之不竭的
C．在对能源进行开发和利用的同时，必须加强对环境的保护
D．不断开发新能源，是缓解能源危机、加强环境保护的主要途径
3．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
4．下列能源属于新能源的是（　　）
A．电能 B．煤气 C．太阳能 D．天然气
5．质量分别为m甲和m乙（m甲＞m乙）的甲、乙两条船静止停放在岸边，某同学以相同的水平对地速度v分别由甲、乙两船跳上岸，忽略水的阻力。该同学 （　　）
A．从甲船跳上岸消耗的能量较多 B．从乙船跳上岸消耗的能量较多
C．对甲船的冲量较大 D．对乙船的冲量较大
6．针对下图中工厂烟囱向空中排放大量废气的现象，下列说法中，错误的是（　　）
A．排放废气不仅浪费能源，而且严重违反能量守恒定律
B．排放废气引起能量耗散，但并没有违反能量守恒定律
C．当前存在着环境恶化和能源短缺问题，所以必须加强废气排放等污染治理
D．能量守恒定律揭示出了各种自然现象之间的相互联系与转化
7．最近，《科学》杂志报道了一种新型超材料薄膜，在不需要电源的情况下可以达到对热源物体强化冷的效果，图是这种新材料的照片．这种超材料由一层金属银及其下面的玻璃聚合物复合而成，它能够依靠被动辐射冷却来自然散热，从其覆盖的物体中吸收热量向外散去．也就是说，它能够在无需冷却水和零能量损耗的情况下，像空调系统一样冷却烈日下的建筑物．譬如，为了达到冷却屋顶的效果，可以把这种超材料轧制在屋顶表面，它会自动把太阳辐射的能量反射回到空间中，并从室内吸收热量，从而达到室内散热的效果．关于这种超材料，下列说法正确的是
A．为实现冷却功能，需要为这种超材料提供电能
B．为实现冷却功能，需要为这种超材料提供机械能
C．这种超材料反射太阳光时可以从其覆盖的物体中吸热
D．这种超材料反射太阳光时不能从其覆盖的物体中吸热
8．一个质量为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
9．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
10．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
11．蹦极是非常刺激的运动，如图所示，跳跃者站在很高的平台上，一端固定的长长的橡皮绳绑在人的踝关节处，人双腿并拢，由静止开始下落，约5s时，人在橡皮绳的作用下开始往上反弹，反复上下运动多次后，安全悬挂于半空中静止不动，以人、橡皮绳、地球为系统，下列说法正确的是（　　）
A．在5s时，系统的弹性势能最大
B．0到5s内，人下落的高度接近125m
C．0到5s内，系统重力势能的减小量等于弹性势能的增大量
D．人从静止下落到最终静止悬挂的过程中，系统机械能的减小量等于重力势能的减小量
12．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
13．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
14．能量守恒定律的建立是人类认识自然的一次重大飞跃，它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一．下列说法正确的是（ ）
A．因为能量守恒，所以不需要节约能源
B．因为能量不会消失，所以不可能有能源危机
C．不同形式的能量之间可以相互转化
D．能量可以被消灭，也可以被创生
15．如图所示，水平桌面上的轻质弹簧左端固定，右端与静止在O点的小物块接触而不连接，此时弹簧处于自然状态。现对小物块施加大小恒为F、方向水平向左的推力，当小物块向左运动到A点时撤去该推力，小物块继续向左运动，然后向右运动，最终停在B点。已知：小物块质量为m，与地面间的动摩擦因数为μ，OA距离为l1，OB距离为l2，重力加速度为g，弹簧未超出弹性限度。下列表述不正确的是（　　）
A．在推力作用的过程中，小物块的加速度可能一直变小
B．在推力作用的过程中，小物块的速度可能先变大后变小
C．在物块运动的整个过程中，弹性势能的最大值为
D．在物块运动的整个过程中，小物块克服摩擦力做的功为μmg（2l1+l2）
二、填空题（共4题）
16．太阳能的主要利用方式是太阳电池进行______。
17．如图所示为“风光互补路灯”系统，它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，二者皆有时同时发电，并将电能输至蓄电池储存起来，供路灯照明使用。为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，一般充电至90％左右即停止，放电余留20％左右即停止电能输出。下表为某型号风光互补路灯系统配置方案：
风力发电机 太阳能电池组件
最小启动风速 1.0m/s 太阳能电池 36W
最小充电风速 2.0m/s 太阳能转化效率 15%
最大限制风速 12.0m/s 蓄电池 500Ah-12V
最大输出功率 400W 大功率LED路灯 80W-12V
当风速为6m/s时，风力发电机的输出功率将变为50W，在这种情况下，将蓄电池的电量由20％充至90％所需时间为_________h；如果当地垂直于太阳光的平面得到的太阳辐射最大强度约为240W/m2，要想使太阳能电池的最大输出功率达到36W，太阳能电池板的面积至少要 _________ m2。
18．一质量为2kg的物体沿倾角为300的斜面从底端以初速度3m/s沿斜面向上滑去，滑至最高点后又返回，返回到底端时速度是1m/s，取重力加速度g=10m/s2，则物体上滑的最大高度为________m；物体与斜面间的摩擦因数μ为________，上升过程产生的内能为________J；返回低端瞬间的热功率为________W．
19．某实验小组的同学利用如图甲所示的实验装置，通过打点计时器探究弹簧的弹性势能与形变量的关系。弹簧右端固定在木板上，小车紧靠弹簧左端，但与弹簧不拴接，弹簧与长木板平行。
（1）实验中，为了可以将弹簧对小车的弹力看成是小车所受的合外力，需要进行的一项必须且正确的操作是___________（选填选项前的字母）
A．将长木板的右端垫起适当的高度，撤去纸带，轻推一下小车，观察判断小车是否做匀速运动
B．将长木板的右端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，轻推一下小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
（2）在弹簧处于原长的情况下，标记小车右侧边缘（即弹簧左端）的位置O，然后用水平力推小车，将弹簧压缩，标记小车右侧边缘的位置A，测量___________即为弹簧的形变量x；给打点计时器通电，撤去推力，弹簧将小车推出。
图乙是在正确操作情况下打出的一条纸带，已知相邻两点打点时间间隔为0.02s则小车获得的最大速度v=___________m/s（保留3位有效数字）。
（3）在弹簧弹性范围内改变弹簧形变量x，得到了若干组x与小车最大速度v的数据，并求出小车动能。利用数据首先绘制图像，如图丙A所示；进一步利用数据又绘制出图像，如图丙B所示。结合图像及能量守恒定律，则弹簧弹性势能与形变量的关系是___________。
三、综合题（共4题）
20．如图所示，质量M=2kg（含挡板）的长木板静止在足够大的光滑水平面上，其右端挡板固定一劲度系数k=225N/m的水平轻质弹簧，弹簧自然伸长时，其左端到木板左端的距离L=1.6m，小物块（视为质点）以大小v0=10m/s的初速度从木板的左端向右滑上长木板，已知物块的质量m=0.5kg，弹簧的弹性势能Ep=kx2（其中x为弹簧长度的形变量），弹簧始终在弹性限度内，取g=10m/s2。
(1)若木板上表面光滑，求弹簧被物块压缩后的最大弹性势能Epm；
(2)若木板上表面粗糙，物块与木板间的动摩擦因数μ=0.2，请判断物块是否会压缩弹簧，若物块不会压缩弹簧，求最终物块到木板左端的距离s；若物块会压缩弹簧，求弹簧的最大形变量xm。
21．如图所示，是一个简化后的娱乐项目示意图，游客被安全地固定在球型装备（看成质点，图中未画出）内，被弹射系统水平贴地弹出后即刻进入长为L=5m的水平轨道SO．O点既是水平路面的末端，也是半圆轨道OA的起点，以O点为坐标原点建立水平向右的x轴．竖直半圆轨道OA与AB（O、A、B在同一条竖直线上，B点为半圆轨道的最高点，该处切线水平）的半径均为R=2m，它们在A点衔接，不计衔接处的缝隙大小和装备运行到此处的能量损失．半圆轨道OA的右侧是一片水域，水面略低的半径r=2m的水平圆盘，MN是圆盘的竖直支架（它与半圆轨道在同一竖直面内），N点是圆盘的圆心，M点可以左右移动，水平圆盘不能和半圆轨道OA重叠．若球型装备与SO之间的动摩擦因数μ=0.2，与两半圆轨道的摩擦不计，圆盘转轴NM的高度H=2m，不计空气阻力，球型装备的质量为50kg，在某次设备测试中，让球型装备空载运行，求：
（1）为了能让装备安全到达B点，则弹射系统应至少给装备提供多少能量？
（2）若装备恰好能安全到达B点，此后为让装备能落到水平圆盘上，求M点的坐标范围；
（3）若M点的坐标为x=6m，为让装备能落到水平圆盘上，求弹射系统提供给装备的能量．
22．两块厚度相同的木块A和B，紧靠着放在光滑的水平面上，其质量分别为，，它们的下底面光滑，上表面粗糙；另有一质量的滑块C（可视为质点），以的速度恰好水平地滑到A的上表面，如图所示，由于摩擦，滑块最后停在木块B上，B和C的共同速度为3.0m/s，求：
（1）木块A的最终速度
（2）滑块C离开A时的速度
23．如图，在光滑水平轨道的右方有一弹性挡板，一质量为M＝0.5kg的木板正中间放有一质量为m＝2kg的小铁块(可视为质点)静止在轨道上，木板右端距离挡板x0＝0.5m，小铁块与木板间动摩擦因数μ＝0.2.现对小铁块施加一水平向右的外力F，木板第一次与挡板碰前瞬间撤去外力．若木板与挡板碰撞时间极短，反弹后速度大小不变，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g＝10m/s2.
(1)要使小铁块与木板发生相对滑动 求水平向右的外力F的最小值；
(2)若水平向右的外力F＝10N，求木板第一次与挡板碰撞前经历的时间；
(3)若水平向右的外力F＝10N，木板第一次与挡板碰前瞬间撤去外力，铁块和木板最终停下来时，铁块刚好没滑出木板，求木板的长度．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．B
3．C
4．C
5．B
6．A
7．C
8．B
9．C
10．D
11．A
12．B
13．B
14．C
15．D
16．光伏发电
17． 84 1
18． 0.25 4 8
19． B OA长度 1.22
20．（1）20J；（2）压缩弹簧，最大形变量为0.4m
21．（1）5000J（2）；（3）5000J＜E＜5833J．
22．（1）2.6m/s（2）4.2m/s
23．(1)20N (2) t＝0.5s (3) 2.5m
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