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．做曲线运动物体的速度和加速度时刻都在变化
B．卡文迪许通过扭秤实验得出了万有引力定律
C．1847年德国物理学家亥姆霍兹在理论上概括和总结了能量守恒定律
D．一对作用力与反作用力做的总功一定为0
2．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．下列说法中正确的是（ ）
A．因为能量是守恒的，所以不需要节约能源
B．不同形式的能量之间可以相互转化
C．因为能量是守恒的，所以不可能发生能源危机
D．能量可以被消灭，也可以被创生
3．如图所示，一个小球在竖直环内至少能做（n+1）次完整的圆周运动，当它第（n-1）次经过环的最低点时的速度大小为7m/s，第n次经过环的最低点时速度大小为5m/s，则小球第（n+1）次经过环的最低点时的速度v的大小一定满足：( )
A．等于3m/s
B．小于1m/s
C．等于1m/s
D．大于1m/s
4．下列关于能量转移和转化的方向性的说法中，不正确的是 （　　）
A．在自然界中不是所有能量都能利用
B．能量的利用是有条件的，也是有代价的
C．物体发生热传递时，热传递的方向从高温物体到低温物体
D．物体发生热传递时，热传递的方向从内能多的物体到内能少的物体。
5．太阳能及风能是清洁能源，我国已经建成众多的太阳能及风力发电场。风力发电是利用风的动能推动风力发电机的叶片转动而产生电能的。某地区安装有20台超大型风力发电机，每片扇叶长达，该地区常年的平均风速，风向跟叶片转动的圆面垂直，空气的密度，风力发电机的叶片转动时可形成半径的圆面。已知风力发电机能将通过圆面的空气的动能的转化为电能。则每台风力发电机的发电功率为（　　）
A． B．
C． D．
6．太阳能光伏发电是一种新型清洁能源。如图所示，是装在农家屋顶上的10块多晶硅太阳能电池板，每块尺寸：长1.6m、宽1.0m。晴天时，电池板每平方米每分钟接收到的太阳辐射能约，电池板的光电转化效率约，平均每天等效日照时间，则1年可发电约（　　）
A． B． C． D．
7．下列说法正确的是（ ）
①“力”这个最抽象的概念，是物理学中最重要、意义最深远的概念
②“能量”这个最抽象的概念，是物理学中最重要、意义最深远的概念
③“力”是牛顿没有留给我们的少数力学概念之一
④“能量”是牛顿没有留给我们的少数力学概念之一
A．①③ B．②④
C．①④ D．②③
8．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）
9．一个质量为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
10．日常生活中，处处有物理，下列分析正确的是（　　）
A．汽车关闭发动机后会停下来，说明物体的运动需要力来维持
B．自行车的飞轮上安装了滚动轴承是为了减小摩擦
C．跳高运动员能跳起是因为克服了重力
D．鸡蛋碰石头，鸡蛋碎了，说明鸡蛋受到的力大于石头受到的力
11．如图甲所示，质量为4kg的物块A以初速度v0=6m/s从左端滑上静止在粗糙水平地面上的木板B。已知物块A与木板B之间的动摩擦因数为μ1，木板B与地面之间的动摩擦因数为μ2，A、B运动过程的v-t图像如图乙所示，A始终未滑离B。则下列说法错误的是（　　）
A．木板的长度至少为3m
B．物块B的质量为4kg
C．μ1=0.4，μ2=0.2
D．A、B间因摩擦而产生的热量为48J
12．如图甲所示，长为L的长木板水平放置，可绕左端的转轴O转动，左端固定一原长为的弹簧，一质量为m的小滑块压缩弹簧到图甲中的a点（物体与弹簧不连接），Oa间距离为。将小滑块由静止释放后，木板不动，小滑块恰能到达木板最右端。将木板绕O点逆时针转动37°后固定，如图乙所示，仍将物体由a点静止释放，物体最多运动到离O点3L/4的b点。已知弹簧的弹性势能，其中k为弹性系数，Δx为弹簧的形变量。取sin37°=0.6，cos37°=0.8.下列说法正确的是（　 　）
A．物体与木板间的动摩擦因数为
B．物体在a点时，弹簧的弹性势能为
C．长木板水平放置时，物体运动过程中的最大动能为
D．长木板水平放置时，物体运动过程中的最大动能为
13．构建和谐、节约型社会深得民心，这体现于生活的方方面面，自动充电式电动车就是很好的一例。在电动车的前轮处装有发电机，发电机与蓄电池连接，当骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时，自行车就可以连通发电机对蓄电池充电，将其它形式的能转化成电能储存起来，某人骑车以500J的初动能在粗糙的水平面上滑行，第一次关闭自动充电装置让车自由滑行，其动能随位移变化的关系如图线①所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移变化的关系如图线②所示，设两种情况下自行车受到的阻力（包括空气阻力和摩擦阻力等）恒定不变，则下列说法中正确的是（　　）
A．自行车受到的阻力为50N
B．自行车受到的阻力约为83N
C．第二次向蓄电池所充的电能是200J
D．第二次向蓄电池所充的电能是250J
14．质量为的子弹，以水平速度射入静止在水平面上质量为的木块，并留在其中.在此过程中，木块的动能增加了，那么此过程产生的内能可能为（ ）
A． B． C． D．
15．为了减缓大气中CO2浓度的增加，可以采取的措施有（ ）
A．禁止使用煤，石油和天然气
B．开发使用核能、太阳能
C．将汽车燃料由汽油改为液化石油气
D．植树造林
二、综合题
16．一电动机将质量为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）
17．质量为M、长度为d的木块，放在光滑的水平面上，在木块右边有一个销钉把木块挡住，使木块不能向右滑动．质量为m的子弹以水平速度V0射入木块，刚好能将木块射穿．现在拔去销钉，使木块能在水平面上自由滑动，而子弹仍以水平速度V0射入静止的木块．设子弹在木块中受阻力恒定．
求：（1）子弹射入木块的深度
（2）从子弹开始进入木块到与木块相对静止的过程中，木块的位移是多大？
18．如图所示，水平传送带A、B两轮间的距离L=40m，离地面的高度H=3.2 m,传送带一起以恒定的速率v0=2 m/s向右匀速运动，两个完全一样的滑块P、Q由轻质弹簧相连接，用一轻绳把两滑块拉至最近，使弹簧处于最大压缩状态绷紧，轻放在传送带的最左端》开始时P、Q —起从静止开始运动，t1=3s时突然轻绳断开，很短时间内弹簧伸长至本身的自然长度（不考虑弹簧的长度的影响），此时滑块Q的速度大小刚好是P的速度大小的两倍，方向相反．已知滑块的质量是m=0.2kg，滑块与传送带之间的动摩擦因数是μ=0.1，重力加速度g= 10 m/s2，求：
(1)弹簧处于最大压缩状态时，弹簧的弹性势能；
(2)两滑块落地的时间差（结果保留两位有效数字)；
(3)两滑块落地点间的距离（结果保留两位有效数字）．
19．如图所示，一弹射游戏装置由安装在水平台面上的固定弹射器、竖直圆轨道（在最低点E分别与水平轨道和相连）、高度h可调的斜轨道组成游戏时滑块从O点弹出，经过圆轨道并滑上斜轨道全程不脱离轨道且恰好停在B端则视为游戏成功。已知圆轨道半径，长，长，圆轨道和光滑，滑块与、之间的动摩擦因数。滑块质量且可视为质点，弹射时从静止释放且弹簧的弹性势能完全转化为滑块动能忽略空气阻力，各部分平滑连接，取，求：
（1）滑块恰好能过圆轨道最高点F时的速度大小；
（2）要使游戏成功，弹簧的弹性势能与高度h之间满足的关系。
20．在光滑水平地面上有一凹槽A，中央放一小物块B．物块与左右两边槽壁的距离如图所示，L为1.0 m，凹槽与物块的质量均为m，两者之间的动摩擦因数μ为0.05.开始时物块静止，凹槽以v0＝5 m/s初速度向右运动，设物块与凹槽槽壁碰撞过程中没有能量损失，且碰撞时间不计，g取10 m/s2.求：
(1)物块与凹槽相对静止时的共同速度；
(2)从凹槽开始运动到两者相对静止，物块与槽的相对路程以及物块与右侧槽壁碰撞的次数；
(3)从凹槽开始运动到两者刚相对静止所经历的时间．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
A．做曲线运动物体的速度时刻改变，但加速度可以不变，如平抛运动得到加速度恒为，不变，故A错误；
B．卡文迪许通过扭秤实验得出了万有引力常量，万有引力定律是牛顿发现的，故B错误；
C．1847年德国物理学家亥姆霍兹发表了著作《论力的守恒》，在理论上概括和总结了能量守恒定律，故C正确；
D．一对作用力与反作用力大小相等、方向相反，但作用点的位移大小不一定相同，故一对作用力与反作用力做的总功不一定为零，故D错误；
故选C。
2．B
【详解】
ACD．自然界的总能量是守恒的，能量既不能被消灭，也不能被创生，但随着能量的耗散，能源可以利用的品质降低了，可利用的能源减少了，所以可发生有能源危机，所以我们要节约能源．故ACD错误；
B．不同形式的能量之间可以相互转化，如动能与势能之间可以发生相互转化，故B正确。
故选B。
3．D
【详解】
小球从第N﹣2次通过最低点到N﹣1次通过最低点的过程中，消耗的机械能为
mv2N﹣1﹣mv2N﹣2=m（49﹣25）=12m
它从第N﹣1次通过最低点到N次通过最低点的过程中，因为速度减小，需要的向心力减小，所以与圆环间的压力减小，因此消耗的机械能将小于12m，因此第N次通过最低点时的动能
E＞×25m﹣12m=m
所以
v＞1m/s
故D正确，ABC错误。
4．D
【详解】
A．在自然界中不是所有能量都能利用，例如雷电带来的能量，还不能被人类所利用，故A正确；
B．能量的利用是有条件的，也是有代价的，例如利用核能来发电，一旦核泄漏造程度的后果将不堪想象，故B正确；
CD．物体发生热传递时，热传递的方向从高温物体到低温物体，而不一定是从内能多的物体到内能少的物体，选项C正确，D错误。
此题选择不正确的选项，故选D。
5．C
【详解】
设单位时间（）内通过每台风力发电机叶片转动形成圆面的空气的体积为、动能为，则有
解得
选项C正确。
6．B
【详解】
每年太阳能电池板吸收的太阳能转化为电能的大小为
故选B。
7．B
【详解】
“力”这个最具体的概念，是物理学中最重要、意义最深远的概念，①错误； “能量”这个最抽象的概念，是物理学中最重要、意义最深远的概念，②正确；“力”是牛顿留给我们的少数力学概念之一，③错误；“能量”是牛顿没有留给我们的少数力学概念之一，④正确；
A．①③，与结论不相符，选项A错误；
B．②④，与结论相符，选项B正确；
C．①④，与结论不相符，选项C错误；
D．②③，与结论不相符，选项D错误；
故选B.
8．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。
9．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。
10．B
【详解】
A．汽车关闭发动机后先做减速运动，最后停下来，因为关闭发动机后汽车还会受到地面的摩擦力，而物体的运动不需要力来维持，所以A错误；
B．自行车的飞轮上安装了滚动轴承，滚动轴承内部受滚动摩擦力，滚动摩擦力要比滑动摩擦力小的多，所以这样做是为了减小摩擦，所以B正确；
C．跳高运动员能跳起的原因是由内部的化学能转化为最终的重力势能和动能，所以C错误；
D．鸡蛋碰石头，是鸡蛋与石头的相互作用，由牛顿第三定律可知，一对相互作用力大小相等，方向相反，所以D错误。
故选B。
11．C
【详解】
A．由v-t图看出物块和木板在1s内的位移差为3m，物块始终未滑离木板，故木板长度至少为3m，选项A正确，A项不符题意；
B．木板和物块达到共同速度之前的加速度，对木板有
由图看出，解得
选项B正确，B项不符题意；
C．以物块为研究对象有
由图看出，可得
将物块和木板看成一个整体，在两者速度一致共同减速时，有
由图看出，可得
选项C错误，C项符合题意；
D．A、B的相对位移为s=3m，因此摩擦产热为
选项D正确，D项不符题意。
本题选错误的，故选C。
12．A
【详解】
A．由能量守恒定律
解得 ，A正确；
B．物体在a点时，弹簧的弹性势能为
B错误；
CD．弹力等于摩擦力时动能最大
解得
由能量守恒定律
解得 ，CD错误。
故选A。
13．AC
【详解】
当关闭充电装置，让车自由滑行时，自行车的动能全部用来克服摩擦力做功，转化为内能，有
Ek=fs1
解得
f=50N
当启动充电装置滑行时，自行车的动能一部分克服摩擦力做功，另一部分转化为蓄电池的电能，根据能量守恒有
Ek=fs2＋E电
则
E电=Ek－fs2=200J
故选AC。
14．AB
【详解】
设子弹的初速度为V，射入木块后子弹与木块共同的速度为v，木块的质量为M，子弹的质量为m.
根据动量守恒定律得：mV=(M+m)v
得,v=
木块获得的动能为△Ek=
系统产生的内能为Q=
所以：
由于木块的质量大于子弹的质量，所以：<1，即：Q>Ek=8J，可知AB正确，CD错误．
故选AB
15．BD
【详解】
在利用核能和太阳能过程中没有CO2产生，同时植树造林可加大对CO2的吸收，明白煤，石油和天然气过程中产生CO2，并且目前为止不能完全禁止这些能源的使用，植树造林可加大对CO2的吸收。
故选BD。
16． 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.
17．（1）X＝ Md/（M＋m） （2）S2＝
【详解】
（1）木块固定时，对子弹与木块组成的系统，设子弹受到的阻力为f，由动能定理得：
木块不固定时，设子弹射入木块的深度为L，子弹击中木块过程系统动量守恒，以子弹的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：
得：
由能量守恒定律得：，联立解得：；
（2）从子弹开始进入木块到与木块相对静止的过程中，木块的位移为：
子弹的位移为：，联立解得：．
18．（1）7.2J（2）7.8s（3）44m
【详解】
(1)滑块在传送带上运动的加速度大小
滑块从静止开始运动到与传送带相对静止所用的时间
这段时间内滑块的位移，故滑块第2s末相对传送带静止
t1=3s时，滑块的速度是v0=2m/s，滑块的位移 x1=x0+v0(t1-t0)=2+2×1=4m
弹簧弹开物体的过程，取向右为正方向，由动量守恒定律得：2mv0=mvQ+mvP
又有vQ=2vP，解得弹簧伸长至本身的自然长度时，滑块Q的速度大小vQ=8m/s，滑块P的速度大小vP=4m/s
由能量守恒定律得弹簧处于最大压缩状态时，弹性势能为
解得Ep=7.2J
(2)两滑块做平抛运动的高度一样，平抛的时间相等，所以两滑块落地的时间差就是弹簧到自然长度后两滑块在传送带上的运动时间
滑块Q与传送带相对静止的时间
这段时间内滑块运动的位移
解得x2=30m＜L-x1=36m，所以滑块Q先匀减速运动，后匀速运动，
滑块Q匀速运动的时间
滑块P速度减小到0时候，滑块P运动的位移
滑块P滑到传送带左端时的速度
运动时间
两滑块落地的时间差△t=t2+t3-t4=7.8s
(3)滑块P离开传送带做平抛运动的水平距离
滑块Q离开传送带做平抛运动的水平距离
两滑动落地点间的距离△x=x4+L+x5=43.84m≈44m
19．（1）1m/s；（2），
【详解】
（1）滑块恰过F点的条件
解得
（2）滑块恰能过F点的弹性势能
到B点减速到0
解得
能停在B点，则
解得
此时
从O到B点
，
20．（1）2.5m/s；（2）6次；（3）5s；
【详解】
碰撞过程中动量守恒，根据动量守恒定律列式即可求解；整个过程，对整体根据动能定理列式即可求解； 设凹槽与物块碰前的速度分别为v1、v2，碰后的速度分别为v1′、v2′．根据动量守恒定律及能量守恒定律列式可知，每碰撞一次凹槽与物块发生一次速度交换，在同一坐标系上两者的速度图线，根据碰撞次数可分为13段，凹槽、物块的v-t图象在两条连续的匀变速运动图线间转换，故可用匀变速直线运动规律求时间；
解：(1)设两者间相对静止时的速度为v，由动量守恒定律得：
解得：
(2)物块与凹槽间的滑动摩擦力
设两者间相对静止前，相对运动的路程为s1，由动能定理得：
解得：
已知L=1m，可推知物块与右侧槽壁共发生6次碰撞；
(3)设凹槽与物块碰前的速度分别为v1、v2，碰后的速度分别为、，有
得
即每碰撞一次凹槽与物块发生一次速度交换，在同一坐标系上两者的速度图线如图所示，
根据碰撞次数可分为13段，凹槽、物块的v t图象在两条连续的匀变速运动图线间转换，故可用匀变速直线运动规律求时间，则 v=v0+at，a= μg
解得：t=5s答案第1页，共2页