1.6自然界中的守恒定律 同步练习（Word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修一 1.6 自然界中的守恒定律
一、单选题
1．如图，北斗导航卫星的发射需要经过几次变轨，例如某次变轨，先将卫星发射至近地圆轨道1上，然后在P处变轨到椭圆轨道2上，最后由轨道2在Q处变轨进入圆轨道3，轨道1、2相切于P点，轨道2、3相切于Q点。忽略空气阻力和卫星质量的变化，则以下说法正确的是（　　）
A．该卫星从轨道1变轨到轨道2需要在P处减速
B．该卫星从轨道1到轨道2再到轨道3，动能逐渐增加
C．该卫星在轨道3的动能大于在轨道1的动能
D．该卫星稳定运行时，在轨道3上经过Q点的加速度大小等于在轨道2上Q点的加速度大小
2．如图所示，小物块从固定斜面顶端A由静止开始沿斜面下滑至斜面中点B的过程中，系统增加的内能为Q，小物块到达B点时，动能为，选取斜面底端C为重力势能零点，重力势能为。已知斜面倾角为，小物块与斜面间的动摩擦因数，，，现用如图所示圆的面积表示小物块在A点的机械能，下列说法正确的是（　　）
A．对应的圆心角为，对应的圆心角，Q对应的圆心角
B．对应的圆心角为，对应的圆心角，Q对应的圆心角
C．对应的圆心角为，对应的圆心角，Q对应的圆心角
D．对应的圆心角为，对应的圆心角，Q对应的圆心角
3．某地有一风力发电场，共有风力发电机20台，如图所示，发电机的叶片转动时可形成直径为的圆面。某日该地区的风速是，风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为，假如该风力发电机能将通过此圆面内空气动能的转化为电能。取3。下列说法中正确的是（　　）
A．每秒冲击每台风力发电机叶片转动形成圆面的空气体积为
B．每秒冲击每台风力发电机叶片转动形成圆面的空气动能为
C．每台风力发电机发电的功率为
D．该发电场工作，发电量约
4．已知一足够长的传送带与水平面的倾角为θ，以一定的速度匀速运动。某时刻在传送带适当的位置放上具有一定初速度的物块（如图a所示），以此时为t＝0时刻记录了小物块之后在传送带上运动的速度随时间的变化关系，如图b所示（图中取沿斜面向上的运动方向为正方向，其中两坐标大小。已知传送带的速度保持不变，g取10m/s2，则下列判断正确的是（　　）
A．0~t1内，传送带对物块做正功
B．物块与传送带间的动摩擦因数为μ，
C．0~t2内，传送带对物块做功为（）
D．系统产生的热量一定比物块动能的减少量大
5．2021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．；
6．电动机正常工作时主要是（　　）
A．电能转化为内能 B．电能转化为机械能
C．内能转化为机械能 D．机械能转化为电能
7．某运动员参加撑杆跳高比赛如图所示，这个过程中能量变化描述正确的是（　　）
A．加速助跑过程中，运动员的动能和重力势能都不断增大
B．起跳上升过程中，杆的弹性势能先增大后减小
C．起跳上升过程中，运动员的机械能守恒
D．运动员越过横杆正上方时，动能为零
8．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
9．某同学将质量为m的一矿泉水瓶（可看成质点）竖直向上抛出，水瓶以的加速度匀减速上升，上升的最大高度为H，水瓶往返过程受到的阻力大小不变。则（　　）
A．水瓶落回地面时动能大小为mgH
B．上升过程中水瓶的机械能减少了
C．上升过程中水瓶的动能改变量为
D．水瓶上升过程克服重力做功的平均功率等于下落过程重力的平均功率
10．高速公路在长下坡路段通常会设置避险车道，刹车失灵的载重货车可驶入避险（如图所示），若刹车失灵且失去动力的货车以初速度v0经A点冲上避险车道，前进一段距离到B点减速为零，货车所受摩擦阻力恒定，A、B两点高度差为h，货车质量为m。已知重力加速度为g。下列关于该货车从A运动到B的过程说法正确的是（ ）
A．货车的重力势能增加了
B．摩擦阻力做的功大于机械能的变化量
C．动能的变化量等于重力做的功
D．摩擦产生的热量为
11．关于能量转化，以下说法中正确的是（　　）
A．对蓄电池充电时电能转化为化学能 B．用听音乐时电池把电能转化为化学能
C．太阳能电池把太阳能转化为化学能 D．光合作用把太阳能转化为内能
12．关于“能量耗散”的下列说法中，正确的是 （　　）
A．能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用，这种现象叫作能量的耗散
B．能量在转化过程中变少的现象叫能量的耗散
C．能量耗散表明，在能源的利用过程中，能量的数量不但减少，而且可利用的品质降低了
D．能量耗散表明，各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的
13．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。下列说法正确的是 （　　）
A．因为能量守恒，所以能量可以随意使用
B．不同形式的能量之间可以相互转化
C．因为能量不会消失，所以不可能有能源危机
D．能量可以被消灭，也可以被创生
14．生活中，作为其他各种形式能量的中转中心的能量是（　　）
A．电能 B．风能 C．太阳能 D．化学能
15．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
二、填空题
16．能量既不会凭空_____，也不会凭空消失，它只能从一种形式_____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_____．
17．电动机将______能转化为______能；发电机将_______能转化为_______能．
18．除了应合理开发和节约使用______等常规能源外，还要大力开发新能源，主要新能源有______。
19．能量的转化∶做机械运动的物体具有_____和_____，相互之间可以转化；在电路中，电源将___________转化为____，负载又将_____转化为内能、光能、机械能等。
三、解答题
20．太阳能是用之不竭的清洁能源，试举出两个关于开发和利用太阳能的实例
21．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。
22．如图所示，轻质弹簧一端固定 ，另一端与一质量为、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连，弹簧水平且处于原长。圆环从A处由静止开始下滑，经过处的速度最大，到达处的速度为零，；若圆环在处获得一竖直向上的速度，恰好能回到A，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为。
（1）求圆环在处的弹性势能；
（2）通过计算判断圆环上滑经过的速度大于下滑经过的速度。
23．如图，在竖直平面内，半径R=0.5m的光滑圆弧轨道ABC与粗糙的足够长斜面CD相切于C点，CD与水平面的夹角θ=37°，B是轨道最低点，其最大承受力Fm=21N，过A点的切线沿竖直方向。现有一质量m=0.1kg的小物块，从A点正上方的P点由静止落下。已知物块与斜面之间的动摩擦因数μ=0.5.取sin37°=0.6.co37°=0.8，g=10m/s2，不计空气阻力。
(1)为保证轨道不会被破坏，求P、A间的最大高度差H及物块能沿斜面上滑的最大距离L；
(2)若P、A间的高度差h=3.6m，求系统最终因摩擦所产生的总热量Q。
24．某人从一平台上跳下，下落后双脚触地接着他用双腿弯曲的方法缓冲，但自身重心又下降了，试分析在整个过程中，有哪些力对人做功？有哪些能发生相互转化？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．该卫星从轨道1变轨到轨道2，轨道半径变大，则需要做离心运动，条件为万有引力小于向心力，则需要速度增大，即在P处加速，A错误；
B．该卫星从轨道1到轨道2需要点火加速，动能要增加；从轨道2再到轨道3，又需要点火加速，动能增加；但中间过程有万有引力做负功，动能变为引力势能，而卫星在轨道3和轨道1上都做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，则有
解得
v=
由题可知，该卫星在轨道3的半径大于在轨道1的半径，故该卫星在轨道3的速度小于在轨道1的速度，根据
可知该卫星在轨道3的动能小于在轨道1的动能，故该卫星从轨道1到轨道2再到轨道3，动能减小了，故BC错误；
D．根据
解得
a=
可知该卫星稳定运行时，在轨道3上经过Q点的加速度等于在轨道2上Q点的加速度，D正确；
故选D。
2．A
【解析】
【分析】
【详解】
设斜面长度为Ｌ，物块的质量为m，小物块开始运动时的机械能等于小物块在A点的重力势能，则有
小物块在B点时的重力势能为
此过程中克服摩擦力做的功等于产生的热量，则有
根据能量守恒定律可得
若用圆的面积表示小物块在A点的机械能，则重力势能占总面积的，产生的热量占总面积的，动能占占总面积的，即对应的圆心角为，对应的圆心角，Q对应的圆心角，选项A正确，BCD错误。
故选A。
3．D
【解析】
【详解】
A．设风速为，每秒能到达圆面的空气柱的长度为
设叶片的长度为R=20m，则每秒冲击每台风力发电机叶片转动形成圆面的空气体积为
故A错误；
B．每秒冲击每台风力发电机叶片转动形成圆面的空气质量为
则其动能为
故B错误；
C．每台风力发电机发电的功率为
故C错误；
D．该发电场工作，发电量约
故D正确。
故选D。
4．D
【解析】
【详解】
A．由图像可知，0~t1内物块的位移为负，即物块沿传送带向下运动，所受摩擦力沿传送带向上，夹角为。所以传送带对物块做负功。故A错误；
B．t1~t2内，物块向上运动，有
解得
故B错误；
C．0~t2内，由图像可知，物块先向下运动，后向上运动，总的位移向下，所以重力做正功。由动能定理，可得
则有
故C错误；
D．0~t2内，重力做正功，物块重力势能减小，由图像可知其动能也减小。根据能量守恒可知系统产生的热量一定比物块动能的减少量大。故D正确。
故选D。
5．A
【解析】
【分析】
【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。
6．B
【解析】
【详解】
电动机正常工作时，虽然内阻会消耗一小部分电能而转化为内能，但电动机更主要的是将电能转化为机械能，选项B正确，ACD错误；
故选B。
7．B
【解析】
【详解】
A．加速助跑过程中，运动员的动能不断增加，重力势能不变，故A错误；
B．起跳上升过程中，杆先逐渐弯曲然后伸直，则杆的弹性势能先增加后减小，故B正确；
C．起跳上升过程中，运动员和杆的系统动能、重力势能和弹性势能之和守恒，因杆的弹性势能先增加后减小，则运动员的机械能先减小后增加，故C错误；
D．运动员到达横杆正上方时，由于有水平速度，则动能不为零，故D错误。
故选B。
8．A
【解析】
【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。
9．C
【解析】
【分析】
【详解】
C．上升过程中受到竖直向下的重力和竖直向下的阻力作用，故有
解得
上升过程中，根据动能定理可得
解得上升过程中水瓶的动能改变量
选项C正确；
A．水瓶落回地面过程由于要克服阻力做功，机械能不守恒，所以落回地面时动能大小要小于mgH，选项A错误；
B．上升过程中克服阻力做功，等于机械能减小量，则
选项B错误；
D．水瓶上升过程克服重力做功和下落过程重力做功相同，但时间不同，所以上升过程克服重力做功的平均功率不等于下落过程重力的平均功率，选项D错误。
故选C。
10．D
【解析】
【详解】
A．货车重力势能的增加量
故A错误；
B．货车上升过程中，只有重力和阻力做功，根据能量守恒定律可知，摩擦阻力做的功等于机械能的减少量，故B错误；
C．根据动能定理可知，重力和阻力做功代数和等于动能的变化，故C错误；
D．根据能量守恒定律可知，摩擦产生的热量为
故D正确。
故选D。
11．A
【解析】
【详解】
A．对电池充电时，消耗电能转化为电池的化学能；故A正确；
B．使用MP3时，电池把化学能转化为电能；故B错误；
C．太阳能电池把太阳能转化为电能；故C错误；
D．光合作用把太阳能转化为生物能，不是内能；故D错误；
故选A。
12．A
【解析】
【分析】
【详解】
能量耗散的过程中能量向品质低的大气内能转变，但是总的能量是守恒的，能量不能凭空产生，也不能凭空消失，但有方向性，机械能转化为内能后，我们无法将它们收集起来重新利用，故A项正确，BCD错误。
故选A。
13．B
【解析】
【详解】
AC．能量是守恒的，但在利用能量的过程中有能量耗散，耗散的能量不可再利用，符合自然界中一切与热现象有关的宏观过程都有方向性，是不可逆的；应节约能源，故AC错误；
B．自然界中的能量可以从一种形式转化为另一种形式，不同形式的能量间可以相互转化，故B正确；
D．能量不能被创生，也不能被消灭，故D错误；
故选B。
14．A
【解析】
【详解】
各种形式的能量无论是风能、太阳能还是化学能，都可以转化为电能，然后被利用，则电能是各种形式能量的中转中心能量。
故选A。
15．D
【解析】
【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。
16． 产生 转化 保持不变
【解析】
【详解】
[1][2][3]能量既不会凭空产生，也不会凭空消失．它总是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．在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变．
【点评】
不变本题考查了能量守恒定律的内容，属于基础题
17． 电 机械 机械 电
【解析】
【分析】
【详解】
[1] [2]电动机将电能转化为机械能；
[3] [4]发电机把其它形式的能转化为电能。
18． 煤炭、石油、天然气 太阳能、风能、地热能、海洋能、核能、氢能
【解析】
【分析】
【详解】
[1]常规能源有煤炭、石油、天然气等。
[2]新能源有太阳能、风能、地热能、海洋能、核能、氢能等。
19． 动能 势能 其他形式的能 电能 电能
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]能量的转化∶做机械运动的物体具有动能和势能，相互之间可以转化；
[3][4][5]在电路中，电源将其他形式的能转化为电能，负载又将电能转化为内能、光能、机械能等。
20．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
一：光伏发电，将太阳能转化为电能
二：太阳能热水器，将太阳能转化为内能
21．（1）1m/s；（2），
【解析】
【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
，
22．（1）；（2）见解析
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由题意知，设圆环在处时的弹性势能为，由A下滑到过程克服摩擦力所做的功为，根据能量守恒，从A到
从到
联立解得圆环在处时的弹性势能
由A下滑到过程克服摩擦力所做的功
（2）设圆环从A到克服摩擦力所做的功为，根据能量守恒，从A运动到，有
从运动到A
解得
有
即圆环上滑经过的速度大于下滑经过的速度。
23．(1) 4.5m，4.9m；(2) 4J
【解析】
【详解】
(1)设物块在B点的最大速度为vB，由牛顿第二定律得：
从P到Ｂ，由动能定理得
解得
H=4.5m
物块从B点运动到斜面最高处的过程中，根据动能定理得：
-mg[R（1-cos37°）+Lsin37°]-μmgcos37° L=
解得
L=4.9m
(3)物块在斜面上，由于mgsin37°＞μmgcos37°，物块不会停在斜面上，物块最后以B点为中心，C点为最高点沿圆弧轨道做往复运动，由功能关系得系统最终因摩擦所产生的总热量
Q=mg（h+Rcos37°）
解得
Q=4J
24．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
对人做功的力是重力。
触地前重力做正功，重力势能转化为动能，触地后重力仍对人做正功，重力势能转化为动能，地面对人的支持力不做功。
答案第1页，共2页
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