5.3能量的转化与守恒 同步练习（Word版含解析）

粤教版（2019）必修三 5.3 能量的转化与守恒
一、单选题
1．下列关于能量转化的现象的说法中，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
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
2．伽利略的斜面实验表达了一个最重要的事实：如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，小球必将准确地终止于同它开始点相同的高度，绝不会更高一点，也绝不会更低一点，这说明小球在运动过程中，有一个“东西”是不变的，这个“东西”就是（）
A．力 B．能量 C．动能 D．势能
3．关于能源的利用中，下列说法不正确的是（ ）
A．自然界的能量守恒，所以不需要节约能源
B．煤炭和石油产品燃烧会造成空气污染和温室效应
C．能量耗散表明能源的利用是有条件的，也是有代价的
D．一座城市的能量耗散使其环境温度略高于周围农村的温度
4．关于能量和能源，下列表正确的是（　　）
A．能量可以从一种形式转化为另一种形式
B．能量不能从一个物体转移到另一个物体
C．自然界的能量是守恒的，所以人类可以利用的能源永不枯竭
D．能源在利用过程中存在能量耗散现象，这表明自然界的能量不守恒
5．以下说法中正确的是（　　）
A．只有摩擦才能使物体的内能增加
B．由于能量守恒，所以物体的能量总是不变的
C．任何系统无法依靠自身的作用自动回到原先的能量状态
D．内能是一种较高品质的能
6．在伽利略理想斜面实验中,小球停下来的高度h2与它出发时的高度h1相同,我们把这一事实说成是“有某一量守恒”,下列说法中正确的是
A．小球运动过程中速度是守恒的
B．小球运动过程中高度是守恒的
C．小球运动过程中动能是守恒的
D．小球运动过程中能量是守恒的
7．关于能量转化与守恒，下列说法中正确的是（　　）
A．摩擦生热的过程是不可逆的
B．凡是能量守恒的过程就一定会发生
C．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性
D．由于能的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机
8．关于能量转化与守恒的理解，下列说法中正确的是（　　）
A．能量是守恒的，不可能消失，所以不会发生能源危机
B．能量既会凭空产生，也会凭空消失
C．能量可以从一种形式转化为另一种形式
D．能量在转化的过程中，能量在数量上会减少
9．自然界存在多种能为人类提供生活、生产所需能量的能源，在下列几组能源中，属于可再生能源的一组是（　　）
A．水能、石油、核燃料
B．风能、煤炭、天然气
C．煤炭、石油、天然气
D．风能、水能、太阳能
10．一个质子()和一个α粒子()原来相隔一定距离，若同时从静止释放它们，它们仅在相互间的电场力作用下开始运动，则在它们的运动过程中不发生变化的物理量是
A．它们的总动量 B．各自的加速度
C．它们的总动能 D．它们的电势能
11．在伽利略的斜面实验中，小球从一个斜面的某一高度由静止滑下，并运动到另一个斜面的同一高度，小球好像“记得”自己的起始高度，或与高度相关的某个量。“记得”并不是物理学的语言。后来的物理学家把这一事实说成是“某个量是守恒的”，并且把这个量叫做（　　）
A．弹力 B．势能 C．速度 D．能量
12．下列操作符合安全用电规范的是（　　）
A．电冰箱插头有三个齿，墙上的插口只有两个孔，掰掉一个齿插入使用
B．用铁棒插入电风扇叶片之间，卡住，然后再打开风扇
C．早读前离开宿舍，把电热毯开着，并捂上被子，晚上回来好暖和
D．以上都是作死
13．下述做法能改善空气质量的是（　　）
A．以煤等燃料作为主要生活燃料
B．利用太阳能、风能和氢能等干净能源替代化石能源
C．鼓励私人购买和使用汽车代替公交车
D．限制使用电动车
14．下列对于功和能说法正确的是（　　）
A．重力做的功的大小等于重力势能的变化量的多少
B．物体重心离参考平面距离越大则重力势能越大
C．作用力做正功，反作用力可能不做功，但滑动摩擦力不可能不做功
D．功有正负，能量没有正负
15．如图所示，有两个物块，质量分别为、，是的两倍，用轻绳将两个物块连接在滑轮组上，滑轮的质量不计，轻绳与滑轮的摩擦也不计，现将两滑块从静止释放，上升一小段距离h高度，在这一过程中，下列说法正确的是（　　）
A．和重力势能之和不变
B．上升到h位置时的速度为
C．轻绳的拉力大小为
D．轻绳对和的功率大小不相等
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．能量守恒定律：__________________________ .
18．小明高一以来一直想测出他书桌表面的动摩擦因数，这天学习了“探究弹性势能的表达式”这个实验后，小明回到家迫不及待的拿出来一根轻质弹簧开始他的实验探究。如图，轻质弹簧的左端固定，右端连接一个质量为m的小物块，开始时小物块静止在粗糙水平桌面的A点，弹簧恰好处于原长，小明将物块缓慢的向左推动s后松手，压缩弹簧将物块弹回，运动到A点恰好静止，已知弹簧的劲度系数为k，弹性势能表达式为EP=kx2， 重力加速度为g，弹簧未超出弹性限度。则：
(1)小明书桌的动摩擦因数为： ______；
(2)向左推动物块过程中，小明做的功：______；
(3)弹回过程中，物块的最大速度：______。
19．开发利用太阳能，将会满足人类长期对大量能源的需求。太阳能的光热转换是目前技术最为成熟、应用最广泛的形式。太阳能热水器的构造示意图如图甲所示，下方是日光灯管似的集热管，由导热性能良好的材料制成，在黑色管和外面透明管间有空隙，并抽成真空，集热管的下方是一块光亮的铝合金板子，做成凹凸状的曲面。
试分析下列有关太阳能的利用问题：
(1)说明太阳能热水器哪些结构与其功能相适应，水箱为何安装在顶部而非下部？( )
(2)图中A是集热器，B是储水容器，在阳光直射下水将沿________时针方向流动，这是因为________。C是辅助加热器，其作用是________。请在图中适当位置安上进水阀门和出水阀门，并说明选择位置的理由________。
三、解答题
20．如图所示，倾角为37°的光滑导轨，顶端A点高H=1.45m，下端通过一小段光滑圆弧与薄壁细管做成的玩具轨道相接于最低端B。玩具轨道由长度为x0的水平轨道BC、半径为R =0.5m圆轨道、足够长的水平轨道CE组成，整个玩具轨道固定在竖直平面内，整个轨道水平部分动摩擦因数μ＝0.20，其它全部光滑。一个质量m =0.50kg的小球在倾斜导轨顶端A以v0＝2.0m/s速度水平发射，在落到倾斜导轨上P点（P点在图中未画出）时速度立即变成大小vP＝3.0m/s，方向沿斜面向下，小球经过BC，并能恰好经过圆的最高点。取g＝10m/s2，求：
(1)求P点离A点的距离；
(2)x0的大小；
(3)小球最终停留位置与B的距离。
21．电动汽车（electricvehicle）指使用电能作为动力源，通过电动机驱动行驶的汽车，属于新能源汽车。由于其对环境影响相对传统汽车较小，因而发展前景被广泛看好，但技术尚不成熟。某汽车公司研发出以蓄电池为驱动能源的环保汽车，技术人员正在进行加速性能测试。试简要回答下列问题：
（1）该环保汽车以最大速度匀速行驶的过程中受到哪些外力作用？
（2）环保汽车由静止开始刚好加速到最大速度的过程中消耗的电能分别转化为哪些形式的能量？
（3）假如你是设计师，还可以通过怎样设计来提高电动汽车的加速性能？（至少写出两条）
22．根据考察，科学家比较一致地认为6500万年前地球上发生的那次生物大灭绝（包括恐龙在内的占地球一半左右的生物在一瞬间消失了）是由一颗直径大约、质量为的小行星以的速度砸到地球上而导致的。这次碰撞所释放的能量相当于的TNT炸药爆炸所放出的能量。现假设有一颗直径的小行星撞上了地球，请估算所释放的能量，并讨论会给地球所造成的危害。
23．如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的光滑半圆形导轨在B点相接，导轨半径R为0.1m。一个质量为m=1kg小物体（可视为质点）将弹簧压缩至A点后，由静止释放，在弹力作用下物体向右运动，脱离弹簧后与静止在B点质量为m=1kg的小物体相撞，撞后粘在一起沿半圆形导轨运动，到达C点时速度为vc=5m/s，重力加速度g取10m/s2。
(1)求两物块从C点水平飞出后的水平射程；
(2)求两物体在离开C点前瞬间对轨道的压力大小；
(3)求小物体将弹簧压缩至A点时，弹簧具有的弹性势能Ep。
24．某地区的风速为，空气的密度为。若使风力发电机转动的风通过的截面积为，且风能的可转化为电能，则发电功率是多少？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【分析】
【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。
2．B
【解析】
【详解】
如果没有空气阻力和摩擦力，小球从某一高度下滑，一定会滑上相同的高度，因为这个过程中能量没有损失，初态的总能量一定等于末态的总能量，ACD错误B正确
3．A
【解析】
【详解】
能源不是能量，自然界的能量是守恒的，但是能源是有限的，故需要节约能源，A错误；根据能源消耗后是否造成环境污染可分为污染型能源和清洁型能源，污染型能源包括煤炭、石油等，燃烧后产生的大量含硫化合物和二氧化碳，会造成空气污染和温室效应，B正确；能量耗散表明能源的利用是有条件的，也是有代价的，C正确；能量耗散使除内能外的其他能转化为内能，故一座城市的能量耗散使其环境温度略高于周围农村的环境温度，D正确．
4．A
【解析】
【详解】
A、根据能量守恒定律，能量可以从一种形式转化为另一种形式，故A正确；
B、根据能量守恒定律，能量可以从一个物体转移到另一个物体，故B错误；
C、能量与能源不同；能量是守恒的，但随着能量的耗散，能量可以利用的品质会下降，故依然要节约能源，故C错误；
D、能源在利用过程中有能量耗散，但能量是守恒的，故D错误；
5．C
【解析】
【详解】
A．改变内能的方式有两种，一种是做功，另外一种是热传递，而摩擦属于做功手段，还可以通过热传递来增加物体的内能，A错误；
B．物体的能量可以减小（物体的能量转移到外界）或者增大（外界的能量转移到物体上），但整个世界能量是守恒的，B错误；
C．根据能量守恒定律和热力学第二定律，某个系统无法依靠自身的作用回到原先的能量状态，C正确；
D．任何可以利用的能量最后都是变化为内能而耗散，故内能的可利用的品质较低，D错误。
故选C。
6．D
【解析】
【详解】
A、在物体运动过程中物体的速度随时间发生变化，故速度不守恒，故选项A错误；
B、小球停下来的高度与出发时的高度相同，但运动过程中高度是变化的，故选项B错误；
C、小球沿斜面向下运动时动能增大，沿斜面向上运动时动能减小，可知动能不守恒，故选项C错误；
D、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，故选项D正确．
7．A
【解析】
【详解】
摩擦生热是由机械能转化为内能的过程，是自发的过程，而内能不能自发的变为机械能，所以摩擦生热的过程是不可逆的，故A正确；根据“热力学第二定律”可知，宏观热现象具有方向性，故能量守恒的过程不一定都会发生，故B错误；热传递存在方向性的含义是指热量可以自发的从高温物体传递到低温物体，而不能自发的从高温物体传递到低温物体，但若有其它影响也可以将热量从低温物体传递到高温物体，空调机制冷时必须通过压缩机做功才能实现热量从低温物体传递到高温物体，因此热传递仍然存在方向性，故C错误；能量的转化过程尽管符合能量守恒定律，高品质的能量能够自发的变为内能耗散到空中，但耗散的低品质的能量不能再集中利用，所以会发生能源危机，故D错误；故选A．
8．C
【解析】
【详解】
A．能量是守恒的，不可能消失，但是能量的品质会降低，可以利用的能源会减小，所以会发生能源危机，A错误；
BCD．能量守恒定律表述为，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其它物体，而能量的总量保持不变，BD错误，C正确。
故选C。
9．D
【解析】
【分析】
【详解】
煤炭、石油、天然气属于不可再生能源，风能、水能、太阳能属于可再生能源，故选项D正确，ABC错误。
故选D。
10．A
【解析】
【详解】
A.两粒子组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，在运动过程中系统总动量不变;故A正确.
B.随两粒子间距离的增大，粒子间的库仑力减小，两粒子的加速度大小都减小;故B错误.
C.质子与α粒子在库仑力作用下都做加速运动，两粒子动能都增大，系统总动能增大;故C错误.
D.两粒子运动过程中库仑力做正功，系统电势能减小;故D错误.
11．D
【解析】
【详解】
在伽利略的斜面实验中，小球从一个斜面滚到另一个斜面，斜面弹力是不同的，势能先减小后增大，速度先增大后减小；恒量应是能量，包括动能和势能，故D正确，ABC错误。
故选D。
12．D
【解析】
【详解】
A．为避免人体接触用电器金属外壳引起触电，用电器的金属外壳必须保持良好接地。所以“插头无法插入两孔插座便掰断了中间的那根”做法不符合安全用电要求，A错误；
B．用铁棒卡住电风扇叶片，会造成电风扇无法正常工作，可能引起电风扇的损坏，不符合安全用电要求，B错误；
C．离开宿舍，把电热毯开着，并捂上被子可能会引起用电器使用不当的火灾，不符合安全用电要求，C错误；
D．ABC均不符合安全用电要求，故D正确；
故选D。
13．B
【解析】
【详解】
A．以煤作为主要生活燃料会产生大量污染物，如：CO、CO2、SO2等有害气体，污染大气，温室效应、导致酸雨等环境问题，故A错误；
B．利用太阳能、风能等替代化石能源可以减少有害气体的排放，解决能源问题的最佳方法是开发新能源（如风能、地热能、氢能、水能、核能、生物质能等），故B正确；
C．汽车尾气中含有氮氧化物和硫氧化物，会严重污染大气，故C错误；
D．使用电动车不会产生污染，故限制使用电动车不能改善空气质量，故D错误。
故选B。
14．A
【解析】
【详解】
A．重力做正功，重力势能减小，重力做负功，重力势能增加；重力做的功大小等于重力势能的变化量的多少，故A正确；
B．重心如果在参考平面的上方则距离越大，重力势能越大，若在参考平面下方情况则相反，B错误；
C．作用力做正功，反作用力可以做正功，可以做负功，也可以不做功；滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反，但与运动方向可以相同，也可以相反，还可以与运动方向垂直，故可能做负功，也可能做正功，也可以不做功，故C错误；
D．功和能量都有正负，功的正负表示动力和阻力，能量正负表示大小，比如说重力势能就有负值，故D错误。
故选A。
15．B
【解析】
【详解】
A．根据能量守恒可知，减小的重力势能全部转化为的重力势能和两物体的动能，选项A错误；
B．根据动滑轮的特点可知，的速度为速度的2倍，根据机械能守恒定律可得
解得
选项B正确；
C．根据动滑轮的特点可知，的加速度为的加速度的一半，根据牛顿第二定律可知
联立解得
选项C错误；
D．绳子的拉力相同，故轻绳对做功的功率
轻绳对做功的功率
由于，故轻绳对做功的功率与轻绳对做功的功率大小相等，选项D错误。
故选B。
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．能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其它物体，而能量的总量保持不变．
【解析】
【详解】
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其它物体，而能量的总量保持不变．
18．
【解析】
【详解】
(1)[1]小明将物块缓慢的向左推动s后松手，压缩弹簧将物块弹回，运动到A点恰好静止，根据功能关系可得
求得
(2)[2]向左推动物块过程中，由功能关系可得，小明做的功
(3)[3]弹回过程中，当弹簧弹力与物块受到的摩擦力相等时，物块速度最大，设此时物块与A点距离为，则有
由能量守恒定律可得
联立求得
19． 日光灯管似的集热管面积较大，便于吸收较多的太阳能；外有透明玻璃管，内有黑色管子，使阳光能直射入玻璃管而不易被反射；在黑色管和外面透明管间有空隙，并抽成真空，减少两管间因空气对流引起的热损失，减少热传导；集热管的下方是一块光亮的铝合金板子，做成凹凸一定的曲面，使周围及穿过管隙的阳光尽量聚集在水管内；水箱安装在顶部而非下部，便于水的对流。 顺 集热器中的水被太阳光晒热后密度变小，受浮力作用沿管向右上方运动 在阴天用电加热的方式使水温升高 在封闭的环形管道的左下方安上进水阀门，在贮水容器下方竖直管道上安上出水阀门，可使热水流出，冷水得以补充。
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1] 日光灯管似的集热管面积较大，便于吸收较多的太阳能；外有透明玻璃管，内有黑色管子，使阳光能直射入玻璃管而不易被反射；在黑色管和外面透明管间有空隙，并抽成真空，减少两管间因空气对流引起的热损失，减少热传导；集热管的下方是一块光亮的铝合金板子，做成凹凸一定的曲面，使周围及穿过管隙的阳光尽量聚集在水管内；水箱安装在顶部而非下部，便于水的对流。
（2）[2] 图中A是集热器，B是储水容器，在阳光直射下水将沿顺时针方向流动。
[3] 集热器中的水被太阳光晒热后密度变小，受浮力作用沿管向右上方运动。
[4] C是辅助加热器，其作用是在阴天用电加热的方式使水温升高。
[5] 在封闭的环形管道的左下方安上进水阀门，在贮水容器下方竖直管道上安上出水阀门，可使热水流出，冷水得以补充。
20．(1)；(2)；(3) 7.25m
【解析】
【分析】
(1)平方向做匀速运动，竖直方向做自由落体运动，联立两个公式，即可求出落到斜面上的落点离斜面顶端的距离；
(2)通过竖直放置的圆轨道时，只要通过最高点的速度为即可，然后结合动能定理即可求出x0；
(3)求出小球通过的总路程，然后结合几何关系求出小球最终停止的位置。
【详解】
(1)小球从A做平抛运动，经过时间t落到倾斜导轨上的P点，水平位移x，竖直位移y，有，
由上述式子得
P点位置，即距抛出点
(2)由恰好经过圆的最高点D，D点时有
得
由P到D，由能量守恒定律可得
得
1m
(3)从到停止水平距离x，由能量守恒定律可得
得
x=7.25m
21．（1）重力、支持力、牵引力和阻力；（2）机械能（或动能）和内能；（3）提高发动机的功率，改善外观设计减少空气阻力，保证功率的情况下选用更轻更坚固的新型材料减轻车身重量等。
【解析】
【分析】
【详解】
（1）受力分析可知，环保汽车自身重力、地面支持力、发动机牵引力和阻力作用；
（2）根据能量守恒定律可知，电池的电能一部分转化为汽车的机械能（或动能），另外一部分转化为内能；
（3）提高发动机的功率，改善外观设计减少空气阻力，保证功率的情况下选用更轻更坚固的新型材料减轻车身重量等。
22．见解析
【解析】
【分析】
质量巨大的小行星一般以几十千米每秒的巨大速度运动，具有极大的动能。它在穿越地球大气层的过程中，由于与空气摩擦，相当一部分动能转化为小行星以及周围空气的内能。炽热的小行星燃烧、爆炸，分裂成许多碎片，继续以巨大的速度向地球飞来。小行星在燃烧中把各种矿物的化学能转化为各种形式的能量，向地球释放出大量的热量、冲击波、电磁波及其他各种射线。小行星撞击地球所释放的能量，不仅来自于它的动能，更主要的是来自它所蕴含的化学能。
【详解】
解答：由球体积公式知，球的直径缩小为原来的时，其体积减为原来的。当小行星的密度和撞击速度不变时，其质量和动能都减为原来的，则它与地球撞击所释放的总能量相当于的TNT炸药爆炸所放出的能量。这相当于6万个八级大地震所释放的能量，其破坏力会给地球及居住在地球上的人类和各种生物带来毁灭性的打击。
23．(1)1m；(2)480N；(3)58J
【解析】
【详解】
(1)根据平抛运动竖直方向为自由落体运动
水平方向为匀速直线运动
水平射程为x=1m
(2)根据牛顿第二定律
根据牛顿第三定律
FC=F
两物体对C点的压力大小为F=480N
(3)根据水平方向动量守恒
根据动能定理
根据能量守恒
解得J
24．
【解析】
【详解】
在时间t内，风的质量为
风能为
电功率为
解得
答案第1页，共2页
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