6.3能源开发与环境保护同步练习（Word版含答案）

6.3能源开发与环境保护
一、选择题（共14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．如图所示为科学家研发出的一款超小型风力发电机，也被称之为郁金香风力发电机，可以供家庭使用，具有噪音极低，启动风速较小等特点。某家庭装有郁金香风力发电机10台，某日该地区的风速是6m/s，风吹到的叶片有效面积为，已知空气的密度为，假如该风力发电机能将通过此有效面积内空气动能的40%转化为电能。下列表述符合事实的是（ ）
A．每秒冲击每台风力发电机叶片的空气体积为
B．每秒冲击每台风力发电机叶片的空气动能为259.2J
C．每台风力发电机发电的功率为129.6W
D．该风力发电机组工作24h，发电量约12.44kW·h
3．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
4．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
5．儿童四轮电动汽车具有高度的仿真性，能很好培养孩子的操作能力，锻炼孩子肢体的协调性，深受少年、儿童和家长的喜爱，如图所示。小明等几位同学利用某品牌的某个型号的一辆小汽车，对其最大功率进行测试．他们由一位同学操控小汽车沿水平直轨道由静止开始运动，3s后达到最大功率，之后功率保持不变，14s时解除动力自由滑行，20s时停止运动，运动过程中的图像如图所示（除3～10s时间段图像为曲线外，其余时间段图像均为直线）。已知人与车总质量为50kg，且认为整个运动过程中所受到的阻力不变，结合图像的信息可知（　　）
A．整个运动过程中消耗的电能等于克服阻力做的功
B．小汽车的最大功率为600W
C．前3s内牵引力做的功为225J
D．3～10s时间内克服阻力做的功为1425J
6．如图所示，在光滑水平面上A点处有一物块受水平恒力F的作用由静止开始运动，在其正前方固定一个足够长的轻质弹簧，在物块与弹簧接触后的过程中（弹簧始终在弹性限度范围内）（ ）
A．物块接触弹簧后即做减速运动
B．当弹簧压缩量达到最大后，物块将保持静止不动
C．AO距离越大，物体速度最大处距O越近
D．AO距离越大，物体速度为零处距O越近
7．某同学在游乐场乘坐了过山车后，对过山车所涉及的物理知识产生了兴趣，于是自己动手制作了一个过山车轨道模型，如图所示。他将质量为m的小球从倾斜轨道上的某一位置由静止释放，小球将沿着轨道运动到最低点后进入圆轨道。该同学通过测量得到圆轨道的半径为R，轨道连接处都是平滑连接，当小球的释放点距轨道最低点的高度为3R时，小球恰能通过圆轨道的最高点。已知重力加速度为g，则小球从开始释放到通过圆轨道最高点的过程中损失的机械能为（　　）
A． B． C． D．mgR
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．某地区的风速是10m/s，空气的密度为1.3kg/m3，若使风力发电机的转动的风通过截面积为400m2，且风能的20%可转化为电能，则发电功率是（　　）
A．5.2×104W B．1.04×105W C．2.6×105W D．5.2×105W
10．2021年4月23日，海军长征18号艇在海南三亚某军港集中交接入列。若质量为M的长征18号艇在海面上正在沿直线航行，发动机的输出功率恒为P，所受阻力大小恒为Ff，某时刻速度大小为v1，加速度大小为（），一段时间t后速度大小为v2，在这段时间内位移大小为x。则下列关系式正确的是（　　）
A．； B．；
C．； D．；
11．民航客机的机舱一般都设有紧急出口，发生意外情况的飞机在着陆后，打开紧急出口的舱门，会自动生成由同种材料构成的一个安全气囊，安全气囊由斜面和水平薄面组成，机舱中的人可沿斜面滑行到水平薄面上，示意图如图所示。若人从气囊上由静止开始滑下，人与斜面和人与水平薄面间的动摩擦因数均为0.5，斜面与水平面间的夹角为θ=37°，g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，不计空气阻力。要避免人与地面接触而受到伤害，则设计安全气囊时水平面和斜面的长度之比至少为(　　)
A．1：3 B．2：5 C．3：5 D．1：1
12．如图，长度为l的小车静止在光滑的水平面上，可视为质点的小物块放在小车的最左端。将一水平恒力F作用在小物块上，物块和小车之间的摩擦力大小为f。当小车运动的位移为s时，物块刚好滑到小车的最右端，下列判断正确的有（　　）
A．此时物块的动能为
B．这一过程中，物块对小车所做的功为
C．这一过程中，小车对物块所做的功为
D．这一过程中，物块和小车系统增加的机械能为
13．如图所示，倾角为θ的斜面底部固定一轻质弹簧，有一可视为质点其质量为m的小滑块从斜面上P点以某一初速度匀速下滑，一段时间后压缩弹簧至最低点Q，已知PQ的距离为x，被弹簧反弹后物块恰能返回到P点。在滑块从P点匀速下滑到恰能返回到P点的过程中，下列判断正确的是（　　）
A．在此过程中弹簧的最大弹性势能为
B．物块下滑的初速度为
C．增大物块的质量，物块仍从P点以原来的初速度下滑，则物块仍恰能滑回到P点
D．增大物块的质量，物块仍从P点以原来的初速度下滑，则物块不能滑回到P点
14．如图所示为某探究活动小组设计的节能运输系统。斜面轨道倾角为30 ，质量为M的木箱与轨道的动摩擦因数为。木箱在轨道顶端时，自动装货装置将质量为m的货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速度滑下，当轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端，再重复上述过程，下列选项正确的是（　　）
A．m=M
B．m=2M
C．木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度大于下滑的加速度
D．在木箱与货物从顶端滑到最低点，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端的过程（一个循环），减少的重力势能全部转化为摩擦产生的热量
二、填空题
15．一电动机将质量为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）
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．如图为水力发电的示意图，一台发电机能提供6.4×106W的电功率．假定水轮机和发电机的效率都是80%，则从上游冲下来的水每秒钟提供给水轮机______J的能量．若上、下游水面落差为24.8m，且上游水的流速为2m/s，则每秒钟需要______kg质量的水通过水轮机，才能产生这样的电功率．（g=10m/s2）
三、综合题
19．在足够大的光滑水平地面上，质量为m的A球以速度与原本静止、质量为2m的B球发生一维正碰．碰撞结束时A球速度为，B球速度为，利用动量守恒定律证明:当时系统损失的动能最多．[提示:关键数学步骤和表达式必须呈现]
20．一物块以某一初速度从倾角、高的固定光滑斜面的最下端沿斜面向上运动，物块运动到斜面的顶端时速度为。如果在斜面中间某一区域设置一段摩擦区，物块与摩擦区之间的动摩擦因数，物块再以同样的初速度从斜面的最下端向上运动，则物块恰好运动到斜面的顶端。（g取，，）
(1)求初速度的大小；
(2)求摩擦区的长度。
21．某地区的风速为，空气的密度为。若使风力发电机转动的风通过的截面积为，且风能的可转化为电能，则发电功率是多少？
22．如图所示，一个足够长的传送带与水平面之间的夹角θ=30°，传送带在电动机的带动下以v=5m/s的速度向上匀速运动．一质量为1kg的物体以v0=10m/s的初速度从传送带底端向上运动，已知物体与传送带之间的动摩擦因数为μ=，重力加速度g=10m/s2．
（1）求物体在传送带底端时的加速度
（2）求物体沿传送带向上运动的最大距离；
（3）若传送带向上匀速运动的速度(v)的大小可以调节，物体的初速度不变，当传送带的速度调节为多大时，物体从底端运动到最高点的过程中产生的热量最小 最小值是多大
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
根据题意用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生 10kV~20kV 的高压，形成火花放电，从而点燃可燃气体。转化前要消耗机械能，转化后得到了电能，所以为机械能转化为电能。
故选D。
2．D
【详解】
A．每秒冲击每台风力发电机叶片的空气体积为
A错误；
B．内气流的质量为
气流的动能为
B错误；
C．风的动能转化为的电能
则功率
C错误；
D．该风力发电机组工作24h，发电量为
D正确。
故选D。
3．C
【详解】
助跑阶段没有弹性势能和重力势能，撑杆起跳阶段，运动员的高度上升，撑杆的弹性势能转化为运动员的重力势能，越横杆阶段弹性势能和重力势能都不变，C正确ABD错误。
故选C。
4．C
【详解】
A．人的重心不动知人处于平衡状态，人没有位移，所以绳子拉力对人不做功，故A错误；
B．人对传送带的作用力向右，传送带对地的位移也向右，则人对传送带做正功，故B错误；
CD．人的重心不动，绳对人的拉力和人与传送带间的摩擦力平衡，而拉力又等于m2g，人对传送带做功的功率为m2gv，运动时间t后，运动员的体能消耗约为m2gvt，故C正确，D错误。
故选C。
5．D
【详解】
A．整个运动过程中消耗的电能等于克服阻力做的功和产生的焦耳热之和，故A错误；
B．小汽车在14～20s内做匀减速直线运动时，只受阻力作用，根据牛顿第二定律得
匀速时牵引力与阻力相等，根据
代入数据可得
故B错误；
C．在0～3s时间内，有
，，
联立解得
，
在0～3s时间内的位移
因此0～3s时间内牵引力做的功
故C错误；
在3～10s时间内，根据动能定理可得
代入数据解得
故D正确。
故选D。
6．D
【详解】
A．物体与弹簧接触前做匀加速直线运动；物体与弹簧接触后，弹簧弹力不断增大，开始阶段弹簧弹力小于推力F，合力向右，加速度向右，物体做加速度不断减小的加速运动；当加速度减小为零时，速度达到最大；接下来物体由于惯性继续向右运动，弹力进一步变大，且大于推力，合力向左，加速度向左，物体做加速度不断变大的减速运动，当速度减为零时，弹簧压缩量最大，物块加速度最大，故A错误；
B．当弹簧压缩量达到最大后，物体的速度减为零，此时的加速度向左，物块将重新向左做加速运动，故B错误；
C．当物体速度最大处时，满足加速度为零，有
可知物体速度最大处与AO的距离无关，而由推力F和劲度系数决定，故C错误；
D．当物体速度为零时，由能量守恒定律可知推力F做的功转化为弹簧的弹性势能，则AO距离越大，能储存的弹性势能越大，弹簧的压缩量越大，即物体速度为零处距O越近，故D正确；
故选D。
7．C
【详解】
小球恰能通过圆轨道的最高点，则
从开始释放到到达圆弧最高点，由能量关系
故选C。
8．B
【详解】
A．卫星受到万有引力充当向心力，故有碰撞前
结合黄金替代公式
可得卫星与碎片碰撞前的线速度大小为
A错误；
B．根据公式
解得
B正确；
CD．当再次回到碰撞点，要使两者回到原来轨道运动，速度必须满足
故根据能量守恒定律可得
解得
故CD错误。
故选B。
9．A
【详解】
在时间t内，通过发电机的风质量为
风能为
电功率为
解得
故选A。
10．A
【详解】
AB．长征18号艇受到的牵引力
某时刻速度为v1时，加速度a1满足
发动机的输出功率恒为P，所受阻力大小恒为Ff，在加速过程中做加速度减小的加速度运动，则这段时间内的平均速度大于初末速度和的一半，即
故A正确，B错误；
CD．长征18号艇做加速运动，牵引力大于阻力，则
由能量守恒可得
故CD错误。
故选A。
11．B
【详解】
设斜面长度为l，则人下滑高度为
在斜面上运动克服摩擦力做功为
设水平面长度为s，在水平面上运动克服摩擦力做功为
要避免人与地面接触而受到伤害，人滑到气囊末端时速度0，由能量守恒可得
代入数据得
故B正确。
故选B。
12．AB
【详解】
A．设物块质量为m，其刚好滑到小车的最右端时，速度为v，根据动能定理，对物块有
则知物块到达小车最右端时具有的动能为，故A正确；
B．对小车分析，小车对地的位移为s，物块对小车的压力不做功，所以这一过程中，物块对小车所做的功为，故B正确；
C．对物块分析，物块相对于地的位移为，这一过程中，小车对物块的支持力不做功，所以小车对物块所做的功为，故C错误；
D．根据能量转化和守恒定律，由于物块和小车间存在摩擦力，摩擦发热产生的内能为，外力F做的功等于小车和物块增加的机械能和摩擦产生的内能之和，所以这一过程中，物块和小车系统增加的机械能等于，故D错误。
故选AB。
13．BD
【详解】
AB．滑块下滑过程中，由能量守恒得
滑块上滑过程中，由能量守恒得
且有
联立解得
，
故A错误，B正确；
CD．增大物块的质量，物块仍从P点以原来的初速度下滑，从物块接触弹簧到最低点有
从低点到物块离开弹簧有
由此可知，物块离开弹簧的速度小于下滑过程中刚接触弹簧时的速度，从物块开始运动到刚接触弹簧，重力势能转化为产生的热量，而物块离开弹簧到最高点，动能转化为重力势能和产生的热量，则物块不能滑回到P点，故C错误，D正确。
故选BD。
14．BCD
【详解】
AB．木箱和货物下滑过程中，令下滑高度为h，根据功能关系有
木箱上滑过程中，根据功能关系有
代入数据整理得
故B正确，A错误；
C．木箱和货物下滑过程中，根据牛顿第二定律有
方向沿斜面向下
木箱上滑过程中，根据牛顿第二定律有
方向沿斜面向下，对比可得木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度大于下滑的加速度，故C正确；
D．根据能量守恒定律知，在木箱与货物从顶端滑到最低点，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端的过程（一个循环），减少的重力势能全部转化为摩擦产生的热量，故D正确。
故选BCD。
15． 6000J； 75%； 600W
【详解】
电动机的有用功：W=mgh=60×10×10J=6000J；若电动机消耗的电能为8000J，则此电动机的效率是；以1m/s的速度匀速提升，则有用功率：P=Fv=mgv=600×1W=600W.
16． 9.6 10
【详解】
滑块从开始运动到第一次与小球碰前，根据动能定理得
v1为滑块速度，解得
小球与滑块碰撞后滑块停下，小球获得速度，对小球，根据牛顿第二定律得
解得：F=9.6N
设小球开始做第n次完整圆周运动时的速度为vn；通过最高点速度为，由于滑块的每次碰撞都不损失机械能，故对滑块有
对小球，根据机械能守恒得
根据牛顿第二定律得小球做完整圆周运动条件是，联立代入数据解得：n=10
17．ABE
【详解】
小车和小物体组成的系统水平方向的动量守恒且为零，所以当小车和小物体相对静止时，系统水平方向的总动量仍为零，则小车和小物体相对于水平面也静止，由能量守恒得μmgx＝mgR，x＝R/μ，选项ABE正确，CD错误；故选ABE．
18． ；
【详解】
从上游冲下来的水每秒钟提供给水轮机的能量：
根据，即，
解得m=4.0×104 kg.
19．v1=v2
【详解】
由动量守恒有 ，
损耗的动能
故上式是以v2为变量的二次函数，在对称轴处取得最大值，此时
可得，因此当v1=v2时损耗的动能最大
20．(1)；(2)
【详解】
(1)对物块沿光滑斜面上滑的过程，由动能定理得到
代入已知数据可以得到
(2)增设摩擦区后，因物块恰好运动到斜面的顶端，即到达斜面顶端的速度为0，即有
代入数据可以得到
21．
【详解】
在时间t内，风的质量为
风能为
电功率为
解得
22．（1）（2）10m（3）2.5m/s；12.5J
【详解】
由于 ，所以物体开始时受到的摩擦力向下，由牛顿第二定律可知
解得： ，方向沿传送带向下
（2） ，所以物体减速到v后不能与传送带相对静止，物体从速度 减到v的过程中，向上运动的距离
然后物体减速到零的过程中
所以上升的最大距离为10m
（3）以传送带为参考系，物体向上减速运动的两个过程相对传送带的位移大小分别为
；
物体向上运动产生的热量为
故当 时，Q最小
答案第1页，共2页