6.2能量的转化与守恒-同步训练（Word版含答案）

6.2能量的转化与守恒
一、选择题（共15题）
1．我国计划在2060年达到“碳中和”目标，到时生产、生活排放的碳总量与植被吸收的碳总量将达到平衡，为了实现这一目标。未来四十年我国应减少使用的能源是（　　）
A．水能 B．石油能源 C．太阳能 D．风能
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．如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中①和②为楔块，③和④为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中 （ ）
A．缓冲器的机械能守恒
B．摩擦力做功消耗机械能
C．垫板的动能全部转化为内能
D．弹簧的弹性势能全部转化为动能
4．能源问题是人类对能源需求的增长和现有能源资源日趋减少的矛盾。人类的生存与发展都和能源有密切关系，人类的一切经济活动和生存都依赖于能源的供给，而开采其他资源和利用其他资源也都要依赖能源。下列有关能量与能源的说法，正确的是（　　）
A．因为自然界的能量守恒，所以不需要节约能源
B．人类在不断开发新能源，由此可知能量可以不断被创造
C．能量可以在不同的物体之间转移，不能在不同形式之间转化
D．能量可以从一种形式转化为另一种形式
5．19世纪40年代前后,不同国家、不同领域的十几位科学家,以不同的方式,各自独立地提出:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到别的物体,在转化或转移的过程中,能量的总量保持不变.这个规律叫做能量守恒定律.其中,工作最有成效的三个人是（ ）
A．迈耳、焦耳、亥姆霍兹
B．牛顿、迈耳、焦耳
C．牛顿、焦耳、亥姆霍兹
D．牛顿、迈耳、亥姆霍兹
6．在日常生活中，人们习惯于用几何相似性放大（或缩小）的倍数去得出推论，例如一个人身高了50％，做衣服用的布料也要多50％，但实际上这种计算方法是错误的，若物体的几何线度长为L，当L改变时，其他因素按怎样的规律变化？这类规律可称之为标度律，它们是由纲量关系决定的．在上例中，物体的表面积S=kL2，所以身高变为1.5倍，所用的布料变为1.52=2.25倍．以跳蚤为例：如果一只跳蚤的身长为2mm，质量为0.2g，往上跳的高度可达0.3m．可假设其体内能用来跳高的能量E∝L3（L为几何线度），在其平均密度不变的情况下，身长变为2m，则这只跳蚤往上跳的最大高度最接近（ ）
A．0.3m B．3m C．30m D．300m
7．关于能量和能源，下列表述正确的是（　　）
A．能量可以从一种形式转化为另一种形式
B．机械能守恒是自然界的普遍规律
C．能量是守恒的，所以能源永不枯竭
D．能源在利用过程中有能量耗散，这表明能量不守恒
8．如图所示，一个质量为的物体（可视为质点），由斜面底端的点以某一初速度冲上倾角为的固定斜面做匀减速直线运动，减速运动的加速度大小为，物体沿斜面上升的最大高度为，在此过程中（ ）
A．物体所受阻力为
B．物体动能的变化量大小为
C．物体机械能的损失了
D．物体再次返回点时的动能是
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．如图所示，轻质弹簧长为L，竖直固定在地面上，质量为m的小球，在离弹簧上端高度为H处，由静止开始下落，正好落在弹簧上，使弹簧的最大压缩量为x。在下落过程中，小球受到的空气阻力为F阻 ，则弹簧在最短时具有的弹性势能为（　　）
A．（mg-F阻）（H-L+x） B．mg（L-H）+F阻（H-L+x）
C．mgH- F阻（H-L） D．（mg-F阻）（H+x）
11．如图所示，木板静止在光滑水平面上，一木块以某一初速度滑上木板，由于木块与木板之间存在摩擦力，木块在木板上滑行一段距离后相对静止，下列说法正确的是（　　）
A．木块减少的动能等于木板增加的动能
B．木块减少的机械能等于木板增加的机械能
C．木块减少的机械能等于木板增加的动能与木板增加的内能之和
D．木块减少的动能等于木板增加的动能与木块和木板增加的内能之和
12．将一质量为M的光滑斜劈固定在水平面上一质量为M的光滑滑块(滑块可以看成质点)从斜面顶端由静止自由滑下。在此过程中，斜劈对滑块的支持力记为，地面对斜劈的支持力记为，滑块到达斜面底端时，相对地面的速度大小记为v、竖直分速度的大小记为。若取消固定斜劈的装置。再让滑块从斜面顶端由静止下滑。在滑块的压力作用下斜劈会向左做匀加速运动。在此过程中.斜劈对滑块的支持力记为、地面对斜劈的支持力记为，滑块到达斜面底端时，相对地面的速度大小记为v'、竖直分速度的大小记为。下面大小关系正确的是（ ）
A．
B．
C．v< v'
D．<
13．泉州小岞风电场利用风能发电，既保护环境，又可创造很高的经济价值。如图所示，风力发电机的叶片半径为R。某段时间内该区域的风速大小为v，风恰好与叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为，风力发电机的发电效率为，下列说法正确的是（　　）
A．单位时间内通过叶片转动圆面的空气质量为
B．此风力发电机发电的功率为
C．若仅风速减小为原来的，发电的功率将减小为原来的
D．若仅风速增大为原来的2倍，发电的功率将增大为原来的4倍
14．如图甲所示，倾角为37°的足够长的传送带以恒定速率运行，将一质量m=1kg的小物体以某一沿传送带方向的初速度放上传送带，物体相对地面的速度随时间变化的关系如图乙所示，取沿传送带向上为正方向，g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。则下列说法正确的是（　　）
A．传送带逆时针转动，速度大小为4m/s
B．物体与传送带间的动摩擦因数为0.875
C．0~8s内因摩擦产生的热量为126J
D．0~8s内因放上物体，传送带电动机多消耗的电能为216J
15．倾角θ为37°的光滑斜面上固定一带轻杆的槽，劲度系数k=20N/m、原长足够长的轻弹簧下端与轻杆相连，开始时杆在槽外的长度l=0.45m，且杆可在槽内移动，杆与槽间的滑动摩擦力大小恒为Ff=6N，杆与槽之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力．质量m=lkg的小车从距弹簧上端l=0.45m处由静止释放，沿斜面向下运动．已知弹簧弹性势能为Ep=kx2，式中x为弹簧的形变量．在小车沿斜而向下运动过程中，弹簧始终处于弹性限度以内．g=10m/s2，sin37°=0.6．下列说法正确的是
A．在杆完全进入槽内之前，小车先做匀加速运动，然后做加速度逐渐减小的加速运动，最后做匀速运动
B．在杆完全进入槽内之前，小车先做匀加速运动，然后做加速度逐渐减小的加速运动，最后做减速运动
C．若杆与槽间的滑动摩擦力大小F变为16N，在小车接触弹簧后沿斜面向下运动过程中，弹簧弹力大小先增大后减小
D．若杆与槽间的滑动摩擦力大小F变为16N，在小车接触弹簧后沿斜面向下运动过程中，弹簧弹力大小先增大后保持不变
二、填空题
16．在墙壁与外界无热传递的封闭房间里，夏天为了降低温度，同时打开电冰箱和电风扇，用电器工作较长时间后，房内的气温将_______，这是因为__________________________________________.
17．人们工作、学习和劳动都需要能量，食物在人体内转化为葡萄糖又转化为和同时放出能量。已知每葡萄糖可产生的能量。若质量为短跑运动员起跑时在0.2秒时间内冲出。试求：他在这一过程中消耗体内储存的葡萄糖为_______克。（葡萄糖的摩尔质量为180克，不计能量损失）
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．有一种手电筒，当其电池的电能耗尽时，摇晃它，即可为电池充电，在这个摇晃过程中_____能转化为电能；如果将这种手电筒摇晃一次，相当于将200g的重物举高20cm，每秒摇两次，则摇晃手电筒的平均功率为________W，g=10m/s2。
三、综合题
20．某地强风速为14m/s，设空气密度为1.3kg/m3，通过横截面积为400m2的风能全部使风力发电机转动，其动能有20％转化为电能，则发电机的功率是多少？(取两位有效数字)
21．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]
22．“滔天浊浪排空来，翻江倒海山为摧”的钱塘江大潮，被誉为天下奇观。小莉设想用钱塘江大潮来发电，在江海交接某处建一大坝，形成一个面积为1.0×107m，涨潮时水深达25m的蓄水湖，关上水闸落潮后坝内外水位差为2m。若发电时水重力势能的12%转变为电能，并只有退潮时发电，每天涨潮两次，求该电站每天能发多少电？根据图中情景，说明图中的A、B两台机器（有一台是发电机，另一台是电动机），哪台是发电机？（已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3，g=10m/s2）
23．如图所示，一轻绳吊着粗细均匀的棒，棒下端离地面高H，上端套着一个细环。棒和环的质量均为m，相互间最大静摩擦力等于滑动摩擦力kmg(k>1)。断开轻绳，棒和环自由下落，假设棒足够长，与地面发生碰撞时，触地时间极短，无动能损失．棒在整个运动过程中始终保持竖直，空气阻力不计。求：
(1)棒第一次与地面碰撞弹起上升过程中，环的加速度；
(2)从断开轻绳到棒与地面第二次碰撞的瞬间，棒运动的路程S；
(3)从断开轻绳到棒和环都静止，摩擦力对环及棒做的总功W。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
水能、风能、太阳能属于可再生能源，使用过程污染少，环保；而石油能源属于不可再生能源，使用过程中向空气中排碳，污染严重，所以我国应减少使用石油能源，ACD错误，B正确。
故选B。
2．B
【详解】
A．由于无节制地开采化石能源,不但使有限的能源资源难以满足日益增长的需要,而且给环境带来严重的负面影响，故A正确，不符合题意；
B．能量是守恒的，但由于能量降退，使得能利用的能源越来越少．故B错误，符合题意；
C．环境保护是每时每刻，人人都要认真做好的，故C正确，不符合题意；
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，选项D正确，不符合题意。
故选B。
3．B
【详解】
试题分析：通过克服摩擦力做功，系统的机械能向内能转化，结合能量守恒定律分析即可．
解：A、通过克服摩擦力做功，系统的机械能向内能转化，故机械能减小，故A错误；
B、通过克服摩擦力做功，系统的机械能向内能转化，故B正确；
C、垫块的动能转化为弹性势能和内能，故C错误；
D、弹簧的弹性势能转化为动能和内能，故D错误．
故选B．
4．D
【详解】
A．虽然自然界的能量守恒，但是可利用的能源越来越少，则仍然需要节约能源，选项A错误；
B．人类在不断开发新能源，但是能量不可以不断被创造，只能相互转化，选项B错误；
C．能量可以在不同的物体之间转移，也能在不同形式之间转化，选项C错误；
D．能量可以从一种形式转化为另一种形式，选项D正确。
故选D。
5．A
【详解】
19世纪40年代前后，迈尔、焦耳、亥姆霍兹等科学家以不同的方式，各自独立地提出能量守恒定律，故A正确；故选A.
6．A
【详解】
由题意知，依据能量的转换和守恒，跳蚤上升过程中：，
可得：，k是常数，由于不变，所以高度h不变，故A正确，BCD错误．
7．A
【详解】
A. 能量可以从一种形式转化为另一种形式，A正确；
B．机械能守恒是指在能量的转化过程中，只有动能与重力势能（或弹性势能）的转化，是有条件的，并非普遍成立的，B错误；
C．能源在利用过程中有能量耗散，使其“品质降低”，转化为内能散失在大气中，不能被重新利用，因此能源并非永不枯竭，C错误；
D．“能量耗散”过程是能量的转移或转化过程，总能量还是守恒的，D错误。
故选A。
8．D
【详解】
根据受力分析，再依据牛二定律，故，故A错误；根据动能定理得：物体动能的变化量，即动能损失了，物体的重力势能增加了，动能损失了，物体的动能与重力势能之和等于机械能，所以物体的机械能减小，故BC错误．依据动能定理，则，故，故D正确．故选D．
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．D
【详解】
小球从开始下落到弹簧压缩到最短的过程中，小球的重力势能转化为弹簧的弹性势能和克服阻力转化为内能，根据能量守恒定得
得弹簧在压缩到最短时具有的弹性势能为
故ABC错误，故D正确。
故选D。
11．D
【详解】
A BCD．木块所受摩擦力方向与其运动方向（相对水平面）相反，向右做匀减速运动，动能减少，木板所受摩擦力方向与其运动方向（相对水平面）相同，向右做初速度为零的匀加速运动，动能增加，木块减少的动能一部分转化为木板的动能，一部分克服摩擦力做功转化为系统的内能，ABC错误D正确。
故选D。
12．D
【详解】
A．两种情况下斜劈对滑块的支持力的方向均垂直斜面向上；第一种情况下斜劈对滑块的支持力为
当滑块m相对于斜劈加速下滑时，斜劈水平向左加速运动，所以滑块m相对于地面的加速度方向不再沿斜面方向，即物块有沿垂直于斜面方向向下的加速度，则
mgcosθ>
A错误；
B．对斜劈，地面对斜劈的支持力等于斜劈的重力与滑块对斜劈的压力的竖直分量之和，因，则地面对斜劈的支持力
B错误；
C．若斜劈固定，则
若斜劈不固定，则由能量关系可知
则
C错误；
D．对滑块，在竖直方向，由牛顿第二定律
因
则
两种情况下滑块的竖直位移相等，则由
可知
D正确。
故选D。
13．AC
【详解】
A.由于风速v可以理解为单位时间内通过叶片转动圆面的空气柱长度，所以单位时间内通过叶片转动圆面的空气质量为
故A正确；
B.根据能量的转化与守恒可知，风的一部分动能转化为发电机发出的电能，而发电功率为单位时间内参与能量转化的那一部分动能，所以发电机发电功率为
故B错误；
CD.根据P的表达式可知，若仅风速减小为原来的，发电的功率将减小为原来的，若仅风速增大为原来的2倍，发电的功率将增大为原来的8倍，故C正确，D错误。
故选AC。
14．BCD
【详解】
A．取沿传送带向上为正方向，由图乙可知，物体最后随传送带一起匀速运动，速度为4m/s，说明传送带顺时针转动，速度大小为4m/s，故A错误；
B．由图乙可知，物块的加速度
由牛顿第二定律
可解得
故B正确；
C．摩擦产生的热等于物块相对于传送带滑动时摩擦力做的功，由图乙可知，0~2s内物块下滑时相对于传送带滑过的路程
2~6s内物块上滑时相对于传送带滑过的路程
摩擦力大小
摩擦力做的功
所以，产生的热量
故C正确；
D．电机消耗的电能最终转化为物块的机械能、摩擦产生的热能，其中物块增加的动能
物块沿着传送带上升的距离
增加的重力势能
所以，电机多消耗的电能
故D正确。
故选BCD。
15．AD
【详解】
小车重力沿斜面向下的分力Gx=mgsin37°=6N=Ff，一开始小车受恒力向下做匀加速运动，后来接触到弹簧，合力逐渐变小，于是做加速度逐渐变小的变加速运动，最后受到弹簧轻杆的力和重力沿斜面向下重力的分力平衡，于是做匀速直线运动，故A正确，B错误；若杆与槽间的滑动摩擦力大小Ff变为16N，弹簧压缩△x时金属杆开始运动，则k△x=Ff，解得：△x=0.8m；此时弹簧的弹性势能为；而小车滑到此位置时重力势能减小量为，则此时小车还有向下的速度，然后一起以相同的速度做减速运动，则在小车接触弹簧后沿斜面向下运动过程中，弹簧弹力大小先增大后保持不变，故C错误，D正确；故选AD．
16． 升高 在无热传递时，电流做功，气体内能增加，不考虑气体分子间势能时，气温也就升高
【详解】
在墙壁与外界无热传递的封闭房间里，夏天为了降低温度，同时打开电冰箱和电风扇，用电器工作较长时间后，房内的气温将升高这是因为在无热传递时，电流做功，气体内能增加，不考虑气体分子间势能时，气温也就升高。
17．0.193
【详解】
将运动员视为匀变速直线运动，则其获得的速度为
故运动员获得的动能为
故消耗的葡萄糖的质量为
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． 机械（或动能） 0.8
【详解】
摇晃过程中，人对手电筒做功，所以在摇晃过程中将机械能（或动能）转化为电能。
摇晃两次，平均功率为
20．
【详解】
在t时间内通过横截面积为400m2的风能全部转化为电能，根据能量守恒定律列式求解即可；
解：在t时间内通过横截面积为400m2的风能全部使风力发电机转动，根据能量守恒定律， 有：
其中：
其动能有20%转化为电能，故产生电能功率为
21．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
22．4.8×1010J；A为发电机
【详解】
退潮时水的落差是
水的质量是
这些水的重心下降高度
重力势能减少
每天发出的电能为
由题图可判断A为发电机。
23．(1) (2) (3)
【详解】
(1)设棒第一次上升过程中，环的加速度为，则根据牛顿第二定律有：
联立解得：
方向竖直向上；
(2)设以地面为零势能面，向上为正方向，棒第一次落地的速度大小为v1；由机械能守恒得：
解得：；设棒弹起后的加速度，以竖直向上为正方向，则由牛顿第二定律有：
解得：
棒第一次弹起的最大高度：
联立解得：
棒运动的路程：
(3)设环相对棒滑动距离为l，根据能量守恒有：
摩擦力对棒及环做的总功：
联立解得：
答案第1页，共2页