1.6自然界中的守恒定律同步训练(Word版含答案)

1.6自然界中的守恒定律
一、选择题（共15题）
1．下列说法正确的是
A．能量耗散表明，能量的总量并不守恒
B．随着科技的发展，能量是可以凭空产生的
C．随着科技的发展，永动机是可以制成的
D．某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加，能的总量保持不变
2．下列能源中属于常规能源的是
A．太阳能 B．地热能 C．核能 D．天然气
3．据外媒报道，瑞士的一家采石场正在运营着--辆自重45吨的自卸式电动卡车，令人惊讶的是，该卡车从来不需要充电。关于此报道，下列说法正确的是（　　）
A．这辆卡车的工作应该是满载下山，卸货后空载上山
B．这辆卡车的工作应该是空载下山，装货后满载上山
C．这违反了能量守恒定律，一定是假新闻
D．这辆卡车一定有燃油发动机提供额外动力
4．图为某城市车站的站台，为了有效地利用能量，进站和出站的轨道都与站台构成一缓坡，下列说法正确的是（ ）
A．出站时列车的动能转化为势能
B．出站时列车的重力做正功
C．进站时列车的势能转化为动能
D．进站时列车的重力做正功
5．图是一幅“能源分类相关图”以下四组能源中，全部符合图中阴影部分的是（　　）
A．煤炭、石油、沼气 B．水能、潮汐能、天然气
C．太阳能、风能、生物能 D．地热能、海洋能、核能
6．2021年6月11日，我国成功将北京三号卫星送入预定轨道，如图卫星两翼的太阳能电池板把太阳能转化为电能供卫星使用。关于太阳能等能源与可持续发展，以下说法正确的是（　　）
A．利用太阳能、风能和氢能等能源替代化学能源可以改善空气质量
B．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造
C．水电站里的发电机装置可以将水库中储存的水的机械能全部转化为电能
D．核能对环境的污染比常规能源对环境的污染大
7．如图所示，足球被踢出后在空中依次经过a、b、c三点的运动轨迹示意图，b为最高点，a、c两点等高。则足球（　　）
A．从a运动到b的时间大于从b运动到c的 B．在b点的加速度方向竖直向下
C．在a点的机械能比在b点的大 D．在a点的动能与在c点的相等
8．如图所示一根劲度系数足够大的轻质弹簧一端固定在墙上O点，另一端与静止在光滑水平面上A点的物块相连，物块质量为M，第一颗子弹以大小为v0的速度水平向右射入物块但未穿出．此后，每当物块向左经过A时，都会有一颗子弹以大小为v0的速度水平向右射入物块且均未穿出．若每颗子弹的质量为m，子弹与物块相互作用时间极短，不计空气阻力，则
A．随着子弹的不断射入，弹簧的最大压缩量将不断增加
B．当第2017颗子弹刚要射入时，物块在A点时的速度大小为零
C．当第2017颗子弹刚要射入时，物块在A点时的速度大小为2v0/3
D．从第一颗子弹射入到弹簧被压缩到最短的过程中，子弹、物块和弹簧系统机械能守恒
9．如图所示，固定斜面AB与水平面之间由一小段光滑圆弧连接，倾角为α，斜面的高度OB=h。细线一端固定在竖直挡板上，另一端连接一质量为m的小物块，在小物块和挡板之间压缩一轻质弹簧（小物块与弹簧不连接）。烧断细线，小物块被弹出，滑上斜面AB后，恰好能运动到斜面的最高点。已知AC=1，小物块与水平面、斜面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g，则（　　）
A．细线烧断前弹簧具有的弹性势能为mgh+μmg+μmghcotα
B．在此过程中产生的内能为mgh+μmgl+μmghcotα
C．弹簧对小物块做功为μmgH+μmghcotα
D．在此过程中斜面对小物块的摩擦力做功为
10．伽利略的斜面实验反映了一个重要的事实：如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，小球必将准确地到达同它出发时相同高度的点，绝不会更高一点，也不会更低一点。这说明，小球在运动过程中有一个“东西”是不变的，这个“东西”应是（　　）
A．弹力 B．势能 C．能量 D．动能
11．一只乒乓球由高处静止下落撞击地板后又上升，在整个过程中，不考虑空气阻力，乒乓球动能和势能的转化情况是（　　）
A．重力势能→动能→重力势能
B．动能→弹性势能→重力势能
C．动能→弹性势能→动能→重力势能→动能
D．重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能
12．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）
13．如图所示，轻质弹簧的左端固定，并处于自然状态。小物块的质量为m，从A点向左沿水平地面运动，压缩弹簧后被弹回，运动到A点恰好静止。物块向左运动的最大距离为s，与地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，弹簧未超出弹性限度。在上述过程中（　　）
A．弹簧被压缩最短时弹力最大
B．物块克服摩擦力做的功为μmgs
C．弹簧的最大弹性势能为2μmgs
D．物块在A点的初速度为
14．如图，固定斜面的倾角θ=37°，斜面与水平台面间有一轻质定滑轮，质量分别为2m、m的两小滑块P、Q，通过跨在定滑轮的轻绳连接，滑轮左侧轻绳水平，右侧轻绳与斜面平行，已知滑块Q与台面间的动摩擦因数为0.3，其它摩擦均不计，重力加速度大小为g，取sin37°=0.6，cos37°=0.8。在两滑块由静止释放后做匀加速运动的过程中（　　）
A．两滑块的加速度大小均为0.3g
B．轻绳对Q做的功等于Q动能的增加量
C．Q的机械能增加量小于P的机械能减少量
D．P的机械能减少量等于系统摩擦产生的热量
15．以下关于能量转换的说法，正确的是（　　）
A．物体受到的合力对物体做了多少功，物体就具有多少机械能
B．在物体的机械能减少的过程中，动能有可能是增大的
C．摩擦力一定对物体做负功，导致物体机械能一定减少
D．物体除受重力外，还受其他力，但其他力不做功，则物体的机械能一定守恒
二、填空题
16．常规能源带来的污染有______、______、______等。
17．电动机将______能转化为______能；发电机将_______能转化为_______能．
18．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_____________．
19．如图所示，在半径为r=10cm的轮轴上悬挂一个质量为M=3kg的水桶，轴上分布着6根手柄，柄端有6个质量为m=0.5kg的金属小球．球离轴心的距离为L=50cm，轮轴、绳及手柄的质量以及摩擦均不计．开始时水桶在离地面某高度处，释放后水桶带动整个装置转动，当转动n（未知量）周时，测得金属小球的线速度v1=5m/s，此时水桶还未到达地面，g=10m/s2，求：
（1）转动n周时，水桶重力做功的功率P_____；
（2）n的数值____．
三、综合题
20．举出生活中动量守恒、能量守恒、机械能守恒的例子。
21．如图所示是一个横截面为半圆、半径为R的粗糙柱面，一根不可伸长的细线两端分别系着物体A、B，且mA=2mB，由图示位置从静止开始释放A物体，物体B能沿着柱面运动。现测得从开始到物体B达到圆柱顶点，摩擦阻力做功的大小为Wf=(π-2.5）mBgR，求∶
（1）当物体B达到圆柱顶点时，物体A的速度；
（2）从开始到物体B达到圆柱顶点，绳子对A做的功。
22．如图所示，光滑水平地面上停放着甲、乙两辆相同的平板车，一根轻绳跨过乙车的定滑轮（不计定滑轮的质量和摩擦），绳的一端与甲车相连，另一端被甲车上的人拉在手中，已知每辆车和人的质量均为30kg，两车间的距离足够远．现在人用力拉绳，两车开始相向运动，人与甲车始终保持相对静止，当乙车的速度为0.5m/s时，停止拉绳．求人在拉绳过程中做了多少功？
23．如图所示，光滑半圆弧轨道的半径为R，OA为水平半径，BC为竖直直径．一质量为m的小物块(视为质点)从A点以某一竖直向下的初速度滑下进入与C点相切的粗糙水平滑道CM．在水平滑道上有一轻弹簧，其一端固定在竖直墙上，另一端恰好位于水平滑道的末端C(此时弹簧处于自然状态)．若物块运动过程中弹簧的最大弹性势能为Ep，弹簧的最大压缩量为d，物块被弹簧反弹后通过B点时对半圆弧轨道的压力大小为mg(g为重力加速度的大小)求:
(1)物块通过B点时的速度大小；
(2)物块离开弹簧通过C点时对半圆弧轨道的压力FN的大小；
(3)物块与水平滑道间的动摩擦因数μ以及物块从A点开始下滑时的初速度大小v．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
A．能量耗散指的是任何其它形式的能量都有自发变为内能的倾向，其本质是有序运动最终要变为无序运动，这是由热力学第二定律所揭示的，但能量的总量依然守恒，故A错误；
B．能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变，故B错误；
C．永动机违背了能量守恒定律，是不可能制成的，故C错误；
D．根据能量守恒定律可知，某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加，能的总量保持不变，故D正确．
故选D正确．
2．D
【详解】
常规能源是已能大规模生产和广泛利用的一次能源，故天然气是常规能源；太阳能和地热能还有核能还没有大规模使用，是新能源；故选D．
3．A
【详解】
这辆卡车的工作应该是满载下山，减少的重力势能一部分转化为电能，用于空载上山；空载上山重力势能的增加量远小于满载下上时重力势能的减小量，所以不需要燃油发动机提供额外动力，也不违反能量守恒定律。故A正确。
故选A。
4．B
【详解】
试题分析：在进站时，列车的高度升高了，重力做负功，把列车的动能转化成了列车的势能，当出站时，高度减小，重力做正功，又把列车的势能转化成了动能，所以B正确．
5．C
【详解】
符合图中阴影部分的应是来自太阳辐射能的可再生新能源。
A．煤炭、石油、沼气都是不可再生能源，故A错误；
B．天然气是一种化石燃料是不可再生能源，故B错误；
C．太阳能、风能、生物能都是可再生新能源，都来自于太阳能，故C正确；
D．地热能来源于地球内部的热量，核能是指核裂变或聚变时产生的光能和热能，不是源于太阳能的辐射，故D错误。
故选C。
6．A
【详解】
A．改善空气质量，就应该从根本上减少碳排放量，用新能源代替传统的化石能源，节能减排，A正确；
B．能量是守恒的，既不能创造也不可能消失，但能量品质会下降，故要节约能源，B错误；
C．由于水下落过程以及发电机装置都有摩擦，故该装置不可能将水库中储存的水的机械能全部转化为电能，C错误；
D．核能属于新能源，是一种清洁能源，D错误。
故选A。
7．C
【详解】
A．足球被踢出后，对足球受力分析，足球受到重力和空气阻力，当足球从a运动到b过程中竖直方向上重力和空气阻力都向下，b运动到c的空气阻力向上，故a运动到b过程中的竖直方向上的加速度大于b运动到c过程中的加速度，a、c两点等高，故从a运动到b的时间小于从b运动到c的，A错误；
B．在b点，足球运动方向向右，空气阻力水平向左，故此刻足球的加速度斜向下，B错误；
C．由于过程中空气阻力做负功，机械能减少，故在a点的机械能比在b点的大，C正确；
D．从a运动到c过程中机械能减少，a、c两点等高重力势能相同，a点的动能比在c点时大，D错误。
故选C。
8．B
【详解】
第一颗子弹射入物块的过程，取向右为正方向，由动量守恒定律得；得，之后弹簧的最大弹性势能为，根据机械能守恒知，物块返回A点时速度大小为；第二颗子弹射入物块的过程，取向右为正方向，由动量守恒定律得，得；第三颗子弹射入物块的过程，取向右为正方向，由动量守恒定律得；得，之后弹簧的最大弹性势能为；第四颗子弹射入物块的过程，取向右为正方向，由动量守恒定律得，得，可知，随着子弹的不断射入，弹簧的最大压缩量并不是不断增加，A错误；由上分析知，当偶数颗子弹射入物块后物块在A点时的速度大小为0，所以当第2017颗子弹刚要射入时，物块在A点时的速度大小为0，B正确C错误；从第一颗子弹射入物块的过程中，机械能有一部分转化为内能，所以子弹、物块和弹簧系统机械能要减小，D错误．
9．A
【详解】
A．根据能量守恒定律可知，细线烧断前弹簧具有的弹性势能等于物块在B点的重力势能和产生的内能之和，即为
Ep=mgh+μmg+μmgcosα =mgh+μmg+μmghcotα
故A正确；
B．在此过程中产生的内能等于物块克服摩擦力做的功，为
Q=μmg+μmgcosα =μmg+μmghcotα
故B错误；
C．弹簧对小物块做功等于细线烧断前弹簧具有的弹性势能，为
w=mgh+μmg+μmghcotα
故C错误；
D．在此过程中斜面对小物块的摩擦力做功为
Wf=-μmg-μmgcosα =-μmg-μmghcotα
故D错误；
故选。
10．C
【详解】
A．因为在物体运动的过程中，改变斜面的倾角不同，物体受到的支持力不同，但物体仍能达到相同的高度，故力不是守恒量，故A错误；
BCD．伽利略理想斜面实验中，如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，则在物体运动的过程只有重力做功，则物体的机械能守恒。故这个不变量应该是能量，也就是动能和势能的总和，故BD错误，C正确。
故选C。
11．D
【详解】
乒乓球由于被举高而具有重力势能，在下落过程中，高度降低，速度增大，重力势能减小，动能增大；在撞击地板的一瞬间，由于乒乓球发生形变，乒乓球的动能转化为乒乓球的弹性势能，乒乓球在恢复原状的过程中，弹性势能又转化为乒乓球的动能，使乒乓球产生一个反方向的速度（如不考虑机械能的损失，则此速度与乒乓球撞击地板前的速度大小相同），向上跳起，在上升过程中，动能又逐渐转化成重力势能，直至动能为零，从下落到反弹上升的全过程中，经历的能量转化过程是重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能。故D正确。
故选D。
12．D
【详解】
AB．推力作用的过程中，由于弹簧弹力N越来越大，小物块受到的合力可能一直水平向左，为，合力越来越小，加速度越来越小，一直加速；还可能小物块受到的合力先水平向左，为，做加速度越来越小的加速运动，然后受到的合力水平向右，为，做加速度越来越大的减速运动。故AB正确，不符合题意；
C．设弹性势能最大时小物块距离A点l，对压缩过程，由功能关系
从压缩量最大时到最终停下，由能量守恒
解得
故C正确，不符合题意；
D．在物块运动的整个过程中，小物块克服摩擦力做的功为，故D错误，符合题意。
故选D。
13．AD
【详解】
A．弹簧被压缩的形变量越大，弹力越大，所以弹簧被压缩最短时弹力最大，A正确；
B．整个过程中，物块一来一回。所受的摩擦力大小恒定，摩擦力一直做负功，则物块克服摩擦力做的功为，B错误；
C．物体向右运动的过程，根据能量守恒定律得弹簧的最大弹性势能
C错误；
D．设物块在A点的初速度为。对整个过程，利用动能定理得
可得
D正确。
故选AD。
14．AC
【详解】
A.设两滑块的加速度大小为a。对Q，由牛顿第二定律得
T-μmg=ma
对P，由牛顿第二定律得
2mgsinθ-T=2ma
联立解得
a=0.3g
故A正确；
B.在Q运动的过程中，轻绳的拉力对Q做正功，摩擦力对Q做负功，其他力不做功，根据动能定理可知，轻绳对Q做的功与摩擦力对Q做功之和等于Q动能的增加量，则轻绳对Q做的功大于Q动能的增加量，故B错误；
C.对P、Q组成的系统，由于Q要克服摩擦力做功，所以系统的机械能减少，则Q的机械能增加量小于P的机械能减少量，故C正确；
D.P的机械能减少量等于系统摩擦产生的热量与Q的机械能增加量之和，故D错误。
故选AC。
15．BD
【详解】
A．物体受到的合力对物体做了多少功，物体就有多少动能发生了变化，选项A错误；
B．在物体的机械能减少的过程中，动能有可能是增大的，无物体沿粗糙斜面下滑，由于摩擦力做功机械能减少，但动能增大，选项B正确；
C．摩擦力可能对物体做正功，如放在水平传送带的物体在摩擦力作用下岁传送带一起运动，使得物体动能增加，机械能增加，选项C错误；
D．物体除受重力外，还受其他力，但其他力不做功，则物体的机械能一定守恒，选项D正确。
故选BD。
16． 温室效应 大气污染 水污染
【详解】
常规能源的储藏是有限的。常规能源的大量消耗带来了环境问题，带来的污染有温室效应、大气污染、水污染等。
17． 电 机械 机械 电
【详解】
电动机将电能转化为机械能；
发电机把其它形式的能转化为电能。
18．
【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： 。
19． 30W
【详解】
试题分析：（1）设轮轴转动n周时，水桶的速度为v，则①
水桶重力做功的功率为②，
联立①②可得
（2）从释放水桶到轮轴转动n周的过程，对系统，由能量守恒定律：，③
根据几何关系： ④，由③④可得
20．在打台球的时候，两球之间的碰撞因碰撞时间极短，可认为动量守恒；小孩在荡秋千时，上下游荡过程中阻力可忽略不计，小孩的机械能守恒；若有空气阻力影响，旁边的大人每到最低位置时都猛推小孩一次，让它摆回原来的高度，此过程中，大人对小孩做的功转化为克服小孩的阻力做功，整个过程中能量是守恒的。
21．（1）；（2）。
【详解】
（1）以A、B和绳构成的系统为研究对象，由能量守恒定律得
代入数据解得
（2）从开始到物体B达到圆柱顶点，对A根据动能定理
代入数据解得
22．5.625J
【详解】
设甲、乙两车和人的质量分别为m甲、m乙和m人，停止拉绳时，甲车的速度为v甲，乙车的速度为v乙，由动量守恒定律得
（m甲+m人）v甲=m乙v乙
求得
v甲=0.25m/s
由功能关系可知，人拉绳过程做的功等于系统动能的增加量．
W=(m甲+m人)v2甲+m乙v2乙=5.625J
23．（1）；（2）7mg；（3）；
【详解】
（1）由题意可知，物块通过B点时有：
解得：
（2）在物块由点运动到点的过程中，由机械能守恒定律有：
解得
设物块通过点时受到半圆弧轨道的支持力大小为，有：
由牛顿第三定律有：
解得：
（3）对物块压缩弹簧到最短后，被弹簧弹开至点的过程，由能量守恒定律有：
解得：
对物块由A点下滑至弹簧被压缩到最短的过程，由能量守恒定律有：
解得：
答案第1页，共2页