6.2能量的转化与守恒 自主提升过关练（Word版含答案）

6.2能量的转化与守恒 自主提升过关练（含解析）
一、选择题
1．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
2．如图所示，粗糙程度处处相同、倾角为的倾斜圆盘上，有一长为L的轻质细绳，一端可绕垂直于倾斜圆盘的光滑轴上的O点转动，另一端与质量为m的小滑块相连，小滑块从最高点A以垂直细绳的速度开始运动，恰好能完成一个完整的圆周运动，则运动过程中滑块受到的摩擦力大小为（ ）
A． B．
C． D．
3．下列属于不可再生能源的是（　　）
A．核能 B．太阳能 C．水能 D．生物质能
4．一辆汽车在水平高速公路上以80km/h的速度匀速行驶，其1s内能量分配情况如图所示则汽车（　　）
A．发动机的输出功率为70kW
B．每1s消耗的燃料最终转化成的内能是5.7×104J
C．每1s消耗的燃料最终转化成的内能是6.9×104J
D．每1s消耗的燃料最终转化成的内能是7.0×104J
5．大约在东汉时期，我国就发明了用来灌溉农田的水车，它体现了中华民族辉煌的创造力。如图，水车外形酷似古式车轮，轮幅直径大的20m左右，小的也在10m左右，周边装有盛水的容器（一般用竹简做成），在流水的冲力作用下，水车匀速转动将装满水的竹筒送到最高处，并将水全部倒入水槽中。现有一架水车，周边装有60个均匀分布的竹筒，每个竹筒能装m=1kg水，河水的流速为v=0.5m/s，假设水车能获得60%的流水速度匀速转动，则可知水车的功率约为（　　）
A．10W B．30W C．60W D．100W
6．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
7．下列关于能量转化现象的说法，正确的是（　　）
A．用太阳灶烧水是太阳能转化为电能
B．电灯发光是电能转化为光能和内能
C．核电站发电是电能转化为内能
D．生石灰放入盛有凉水的烧杯里，水温升高是动能转化为内能
8．如图所示，质量为2kg的物体A静止在竖直的轻质弹簧上面，质量为3kg的物体B用细线悬挂起来，A、B紧挨在一起但A、B之间无压力，某时刻将细线剪断，取g=10m/s2﹐则（　　）
A．细线剪断瞬间，B对A的压力大小为30N
B．细线剪断后，在A与B一起向下的运动过程中，当A、B总重力等于弹簧弹力大小时，系统的重力势能和弹性势能之和最小
C．细线剪断之后，在A与B一起向下的运动过程中，B对A的压力不变
D．细线剪断之后，在A与B一起向下的运动过程中，当A的速度最大时弹簧的弹性势能最小
9．关于能源的开发和应用，下列说法中不正确的是（　　）
A．能源应用的过程就是内能完全转化为机械能的过程
B．化石能源的能量归根结底来自于太阳能
C．在广大的农村推广沼气前景广阔、意义重大，既变废为宝，减少污染，又大量节约能源
D．随着科学技术的发展，煤炭资源将逐步被其他清洁能源所取代
10．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
11．如图所示，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μ，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．弹簧弹性势能的最大值为
B．滑块离开弹簧时的速度大小为
C．滑块与弹簧接触过程中，产生的热能为
D．滑块最终停在距离弹簧右端处
12．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
13．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。棒和环的质量分为4m和m，相互间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，其大小为4mg。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。则（　　）
A．从断开轻绳到棒和环都静止，系统损失的机械能为
B．从断开轻绳到棒和环都静止的过程中，环相对地面始终向下运动
C．棒第一次与地面碰撞弹起上升过程中，环相对地面先做匀减后匀加最后做匀减速运动
D．从断开轻绳到棒和环都静止的过程中，环相对于棒没有往复运动，但总位移向下
14．如图所示，一木块放在光滑水平面上，一子弹水平射入木块中，射入深度为d，平均阻力为f。设木块滑行距离为s时开始匀速前进，下列说法正确的是（　　）
A．木块动能的增加量大于fs B．子弹损失的动能等于f（s+d）
C．子弹与木块总机械能的损失等于f（s+d） D．子弹与木块总机械能的损失等于fd
15．将小球以一定的初速度v0竖直向上抛出，到达最高点后又返回到出发点，小球运动过程中所受空气阻力的大小不变。以出发点为坐标原点，竖直向上为正方向，出发点所在平面为零重力势能面，用表示小球的动能，表示小球的重力势能，E表示小球的机械能，表示小球克服空气阻力做功的功率，x表示小球发生的位移，则下列图像大致正确的是（　　）
A．B．C．D．
二、解答题
16．在绿色植物的光合作用中，每放出一个氧分子要吸收的光能。若绿色植物在光合作用中每放出1mol的氧气，自身即可贮存469kJ的能量。试问：
（1）绿色植物在光合作用中是什么形式的能之间的转化？
（2）绿色植物的能量转换效率约为多少？
（3）若太阳光照射到地面的辐射强度为，则每增加的绿地，在阳光下每小时可贮存多少能量？
17．如图所示，水平面上的轻弹簧左端与固定的竖直挡板相连，处于原长时右端位于B点， B点左侧光滑右侧粗糙，右侧C点处有一足够长的斜面与水平面平滑连接。斜面倾角为37°，斜面上有一半径为R＝1m的光滑半圆轨道与斜面相切于D点，半圆轨道的最高点为 E，G为半圆轨道的另一端点，LBC＝2m，A、B、C、D、E、G均在同一竖直面内。使质量为m＝0.5kg 的小物块P挤压弹簧右端至A点，然后由静止释放，P到达B点时立即受到斜向右上方与水平方向夹角为37°、大小为F＝5N 的恒力，一直保持F对物块P的作用，P恰好通过半圆轨道的最高点E。已知P与水平面、斜面间的动摩擦因数均为 ＝0.5，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，求：
(1)P运动到半圆轨道的D点时对轨道的压力大小；
(2)弹簧的最大弹性势能；
参考答案
1．C
【解析】
【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。
2．A
【解析】
【详解】
由于小滑块恰好能完成一个完整的圆周运动，则在最高点有
整个过程根据能量守恒可得
解得
BCD错误，A正确。
故选A。
3．A
【解析】
能源源不断从自然界获得的能源是可再生能源，不能源源不断从自然界获得的能源是不可再生能源。太阳能、水能、生物质能是可再生能源，核能是不可再生能源。
故选A。
4．C
【解析】
【详解】
A．由图可知，发动机1s内克服转动阻力做功为0.45×104J，则输出功率为
选项A错误；
BCD．每1s消耗的燃料有6.9×104J进入发动机，则最终转化成的内能的量为6.9×104J，选项C正确，BD错误。
故选C。
5．C
【解析】
水车能获得60%的流水速度匀速转动，即水车转动的线速度为
设轮幅半径为R，水车转动一圈对水做功增加水的重力势能，有
转一圈的时间为
则水车的功率约为
故选C。
6．A
【解析】
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。
7．B
【解析】
【详解】
A．用太阳灶烧水是光能转化为内能，故A错误；
B．电灯发光是电能转化为光能，故B正确；
C．核电站发电是核能转化为电能，故C错误；
D．生石灰放入盛有凉水的烧杯里，水温升高是化学能转化为内能，故D错误。
故选B。
8．B
【解析】
【详解】
A．剪断细线前，A、B间无压力，则弹簧的弹力
剪断细线的瞬间，对整体分析，整体加速度
隔离对B分析有
解得
选项A错误；
C．细线剪断之后，在A、B一起向下运动的过程中，整体加速度在变化，隔离分析知，B对A的压力在变化，选项C错误；
B．整体一起向下运动的过程中，A、B总重力等于弹簧弹力大小时，A、B总动能最大，根据能量守恒，则系统的重力势能和弹性势能之和最小，选项B正确；
D．细线剪断之后，在A与B一起向下的运动过程中，弹簧的弹性势能一直增大，选项D错误。
故选B。
9．A
【解析】
【详解】
A．能源应用过程并不单纯是将内能转化为机械能的过程，各种转化形式均可为人类服务，故A错误；
B．化石能源的能量虽然来自太阳能，但要经过数亿年的地质演变才能形成，且储量有限，为不可再生能源，故B正确；
C．在广大农村推广沼气对改善农村环境、节约能源意义重大，功在当代，利在千秋，故C正确；
D．随着科学技术的发展，煤炭资源将逐步被其他清洁能源所取代，D正确；
故选A。
10．C
【解析】
【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。
11．D
【解析】
A．由题意可知，从开始运动到将弹簧压缩到最短，由能量守恒可得
可知
A错误；
B．从开始运动到滑块被弹回，离开弹簧时，由动能定理
解得
B错误；
C．滑块与弹簧接触过程中，产生的热量为
C错误；
D．滑块被弹回，离开弹簧后继续减速运动，从离开弹簧到停下，由动能定理
结合B选项分析可知
联立解得
D正确。
故选D。
12．A
【解析】
【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．
点睛：该题的关键依据题意分析出h的相关表达式，这是开放性的题目，应注重从题目中获取信息的能力．
13．ACD
【解析】
棒第一次与地面碰撞后，速度方向变为向上，环的速度方向向下，二者存在相对运动，相互间存在滑动摩擦力，棒受重力、向下的滑动摩擦力，合力方向向下；一开始环受重力、向上的滑动摩擦力，合力方向向上，先做匀减速，后做匀加速，直至环与棒的速度相同；当棒再次下落时，此时棒的速度与环的速度相同，无摩擦，故棒的下落为自由落体。整个过程中能量的损失都是由于摩擦力对物体做的功，根据能量的守恒可以较简单的求得摩擦力对环及棒做的总功即求得能量损失。
【详解】
A．设环相对棒滑动距离为l
根据能量守恒
解得
摩擦力对棒及环做的总功为
联立解得
故A正确；
BC．棒第一次与地面碰撞后，一开始棒的速度方向变为向上，环的速度方向继续向下，二者存在相对运动，相互间存在滑动摩擦力，棒所受合力方向向下，加速度大小为
环受重力、向上的滑动摩擦力，合力方向向上，加速度大小为
此时环的加速度大于棒的加速度，而环的速度与棒的速度相同，所以环的减速时间小于棒的减速时间，最终环会向上做匀加速运动，加速度大小为3g，直至环与棒速度大小相同，此时两者无相对运动，不受摩擦影响，均做加速度大小为g的向上的匀减速运动，直至速度为0，故B错误C正确；
D．当棒再次下落时，由于此时棒的速度等于环的速度，此时棒与环之间无摩擦，所以环的下落为自由落体运动，无相对于棒做往复运动，且位移总向下。故D正确；
故选ACD。
【点睛】
本题考查力与运动的关系，只要能正确受力分析，结合当速度与加速度方向相同时做加速运动，方向相反时做减速运动即可求解。
14．ABD
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据动能定理，木块动能的增加量
故A正确；
B．根据动能定理，子弹损失的动能
故B正确；
CD．根据能量守恒定律，子弹与木块损失的总机械能为
故C错误D正确。
故选ABD。
15．BC
【解析】
【分析】
【详解】
A．上升过程中，动能随位移变化的关系为
下落过程中
故A错误；
B．重力势能随位移x的关系为
故B正确；
C．上升过程中，设初位置的机械能为E0，则根据功能关系有
设到达最高点的机械能为E1，则下降过程中机械能
故C正确；
D．由于阻力功率
故到达最高点，阻力功率为0，故D错误。
故选BC。
16．（1）光能转化为生物（化学）能；（2）33.87%；（3）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）光能转化为生物（化学）能。
（2）每释放一个氧气分子贮存的能量为
绿色植物的能量转换效率约为
（3）在阳光下每小时可贮存
17．(1)18N；(2)1J
【解析】
【详解】
(1)设在半圆轨道的最高点E，由牛顿运动定律得：
在D点，由牛顿运动定律得：
P从D点到E点，由动能定理得
解得
FN＝18N
由牛顿第三定律得，P运动到D点时对轨道的压力大小为
FN′＝18N
(2)P从C点到D点，由牛顿第二定律得
F﹣mgsin37°﹣μmgcos37°＝ma1
解得
a1＝0
说明P从C点到D点做匀速运动，有
由能量守恒定律得
解得
Ep＝1J
试卷第1页，共3页