必修三5.3能量的转化与守恒 练习（word版含答案）

粤教版（2019）必修三 5.3 能量的转化与守恒
一、单选题
1．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
2．下列物理规律中直接反映了力在空间上的积累效应的是（　　）
A．牛顿第一定律 B．牛顿第二定律 C．能量守恒定律 D．动能定理
3．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
4．如图，一个木块放在光滑的水平面上，一子弹射入木块中（未穿出），射入深度为d，平均阻力为f，在两物体达到共速时，木块的位移为s，则下列说法正确的是（　　）
A．子弹损失的动能为fd
B．子弹对木块所做的功为f(s+d)
C．整个过程中的摩擦生热为fd
D．整个过程中系统的总动能损失为f(s+d)
5．下列说法中正确的是（　　）
A．能源开发和利用的过程是内能转化成机械能的过程
B．在能源的利用过程中，能量可利用的品质不会降低
C．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了
D．能源的利用受方向性的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的
6．守恒定律是自然界中某种物理量的值恒定不变的规律，它为我们解决许多实际问题提供了依据．在实际生活中经常看到这种现象，从水龙头中流出的水柱越来越细，如图所示．若垂直于水柱的横截面可视为圆，在水柱上分别取A、B 两个直径为d1、d2的横截面，已知 d1: d2 = 3 : 2 ，经过A、B 处水流的速度大小之比为
A．3 : 2 B．2 : 3 C．9 : 4 D．4 : 9
7．下列供热方式最有利于环境保护的是（ ）
A．用煤做燃料供热 B．用石油做燃料供热
C．用天然气或煤气做燃料供热 D．用太阳能灶供热
8．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
9．关于能量和能源，下列说法正确的是（　　）
A．由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源
B．人类在不断地开发新能源，所以能量可以被创造
C．能量的转化和转移没有方向性
D．能量可以从一种形式转化为另一种形式，力对物体做的功总是在某过程中完成的，所以功是一个过程量
10．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
11．关于“节约能源”下列说法正确的是（　　）
A．由于自然界的能量的总和是守恒的，所以节约能源是毫无意义的
B．浪费能源只是浪费个人金钱，对整个社会和自然界是无关紧要的，因为能量是守恒的
C．从能量转化的角度看，自然界中宏观过程是有方向性的，能量的利用受这种方向性的制约，所以“节约能源”对人类社会发展有很大影响
D．上述说法都是错误的
12．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
13．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
14．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
15．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
二、填空题
16．能量守恒定律：__________________________ .
17．我国自古有“昼涨称潮，夜涨称汐”的说法。潮汐主要是由太阳和月球对海水的引力造成的，以月球对海水的引力为主。
(1)世界两大观潮胜地，一处是亚马孙河北河口，另一处是我国的___________入海口。
(2)图中，a、b是某些潮汐发电示意图。涨潮时开闸门（图a），水由通道进入海湾水库蓄水，待水面升至最高点时关闭闸门，当落潮时，开闸放水发电（图b）。设海湾水库面积为5.0×108m2，平均潮差为3.0m，一天涨落潮两次，发电的平均能量转化率为10%，则一天内发电的平均功率约为（ρ水取1.0×103kg/m3，g取10m/s2）___________。
A．2.6×104kW B．5.2×104kW C．2.6×105kW D．5.2×105kW
18．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_____．
19．能量既不能_______，也不能_______，它只能从一种形式_______为另一种形式，或者从一个物体_______到另一个物体，其总量_______.
三、解答题
20．下列各物体或人具有哪些形式的能量。
（1）被拉长的橡皮筋
（2）被拦河坝挡住的河水
（3）正在空中下落的伞兵
（4）在路上行走的人
（5）被拧紧的钟表发条
（6）被抽水机抽到高处的水
21．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？
22．如图，小滑块A与木板B均静止于粗糙水平地面上，A与B左端的距离为x0=4.5 m，小滑块C静止于木板B的右端，A、B与地面间的动摩擦因数均为μ1=0.1，C与B间的动摩擦因数μ2=0.2。现给A一个方向水平向右、大小v0=5 m/s的初速度。已知A、B、C的质量分别为mA=1 kg、mB =3 kg、mC=l kg，A、B间的碰撞为弹性碰撞且碰撞时问极短，滑块C始终未离开木板B，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10 m/s2.求：
（l）碰前瞬间A的速度大小和碰后瞬间B的速度大小；
（2）碰后瞬间B、C的加速度大小；
（3）从碰后到木板B最终停止，B与地面间因摩擦而产生的热量。
23．如图所示，光滑水平面上有质量为m1的长木板，木板的右端离竖直挡板距离为L0，某时，可看作质点的小滑块以vo的水平速度从左端滑上长木板，小滑块的质量为m2，滑块与木板之间的动摩擦因数为，木板与挡板的碰撞是弹性的，L0足够大．
（1）若m1：m2=2:1 ,要确保小滑块最终不从木板上掉下，求木板长度L的最小值
（2）若m1：m2=1:2，小滑块最终不从木板上掉下，求从滑块滑上木板到最后稳定的过程中，长木板所走过的路程S
24．如图所示，物块B静止在水平面上，物块A以大小为v0的速度水平向右正对B物块运动并与之发生弹性碰撞，碰撞时间很短可不计，碰撞后B物块运动2m的位移停止。已知 A、B两物块质量分别为mA＝1kg，mB＝4kg，两物块与水平面的滑动摩擦系数均为μ＝0.4，两物块可视为质点，重力加速度g＝10m/s2。求：
（1）碰撞前瞬间A物块的速度大小v0；
（2）最终A、B物块间的距离。
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．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。
2．D
【解析】
【分析】
【详解】
ABC．牛顿第一定律揭示了物体具有惯性这一固有属性以及力是改变物体运动状态的原因；牛顿第二定律揭示了力的瞬时作用效果；能量守恒定律是自然界中一个普遍性规律，以至于经典力学不再适用的领域也成立，故ABC错误；
D．动能定理揭示了力在空间上的积累效应，表现物体在合力方向运动一段距离后，物体的动能会发生改变，故D正确。
故选D。
3．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。
4．C
【解析】
【详解】
B．木块的位移为s，子弹对木块所做的功为，B错误；
ACD．在整个过程中，系统克服阻力做功为，根据功能关系可知，产生的内能为，系统损失的动能为，AD错误C正确。
故选C。
5．D
【解析】
【详解】
A.能源利用是将一种形式的能转化为另一种形式能的转化过程，并不是单纯的应用内能转化成机械能的过程；故A错误.
B.能量耗散的过程中能量向品质低的大气内能转变，因此在能源的利用过程中，能量可利用的品质会降低，故B错误.
C.石子在运动和碰撞中机械能转化为了物体及周围物体的内能，机械能并没有消失；故C错误.
D.能源在使用中存在品质降低的现象，能量的耗散从能量转换的角度反映出自然界中宏观过程的方向性；能源的利用受这种方向性的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的；故D正确.
6．D
【解析】
【详解】
流量表示单位时间内水流过的体积，水的流量恒定不变，则单位时间内水流体积相等，水流的体积V=vS，其中，比较可知，A、B处水流的速度大小之比为4：9，故D正确．
7．D
【解析】
【详解】
常见的有利于环境保护的能源包括风能，水能，太阳能，潮汐等．供热过程释放出各种碳氧化物，硫化物的都不利于保护环境．
A.煤做燃料供热会释放二氧化碳，提高温室效应，不利于环境保护；
B.石油作燃料释放碳氧化物和硫化物，可形成酸雨，不利于环境保护；
C.天然气或煤气燃烧都会释放碳氧化物，不利于环境保护；
D.太阳能是利用光能转化为电能供热，是清洁能源，有利于环境保护；
故选：D。
8．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。
9．D
【解析】
【详解】
A．自然界的能量守恒，但能直接应用的能源使用后品质降低，不能直接应用，所以可利用能源越来越少，故A错误；
B．人类在不断地开发和利用新能源，但能量不能被创造，也不会消失，故B错误；
C．根据热力学第二定律，能量的转化和转移具有方向性，比如一杯热水过段时间，热量跑走啦，水冷了，所以转化具有方向性，故C错误；
D．能量可以从一种形式转化为另一种形式，力对物体做的功总是在某过程中完成的，所以功是一个过程量，故D正确；
故选D。
10．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
11．C
【解析】
【详解】
ABCD．能量虽然守恒，但能量耗散现象表明能量的转化具有方向性，在利用能量的过程中能量的品质降低了，故需要节约能源，ABD错误C正确。
故选C。
12．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；
13．D
【解析】
【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。
14．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。
15．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。
16．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．
17． 钱塘江 B
【解析】
【详解】
(1)[1]钱塘江是世界著名的观潮胜地，有“八月十八潮，壮观天下无”的说法。
(2)[2]发电时水减少的势能
ΔEp=mgΔh=ρ水ShgΔh
其中
Δh=
一天发电两次，转化成的电能
E=2ΔEp×10%，P=
代入数值得
P=5.2×104kW
故选B。
18． 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
19． 产生 消失 转化 转移 保持不变
【解析】
【详解】
[1][2][3][4][5]根据能量守恒定律可知，能量既不能产生，也不能消失，它只会从一种形式转化为其它形式，或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。
20．见解析
【解析】
【详解】
（1）被拉长的橡皮筋具有弹性势能；
（2）被拦河坝挡住的河水具有重力势能；
（3）正在空中下落的伞兵具有动能和重力势能；
（4）在路上行走的人具有动能；
（5）被拧紧的钟表发条具有弹性势能；
（6）被抽水机抽到高处的水具有重力势能。
21．（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
22．（1）4m/s， 2m/s ；（2），；（3）5J
【解析】
【详解】
（1）从A物体开始运动到与B物体碰撞，由动能定理可得
代入数据解得A碰前的速度为
A、B间的碰撞为弹性碰撞且碰撞时问极短，故A、B间的碰撞动量守恒，动能守恒，
解得，碰后瞬间B的速度大小为
（2）C物体速度为0，故C物体受到水平向右的摩擦力，由牛顿第二定律
代入数据得，C物体的加速度为
方向向右；
B物体受到地面向左的摩擦力和C物体对它向左的摩擦力，故由牛顿第二定律
代入数据解得
方向向左。
（3）碰后B物体向右减少运动，C物体向右加速运动，当两者速度达到相等时有
解得，，此过程中，B物体的位移为
B与地面摩擦产生的热量为
B、C共速后，两物体一起向右做减速运动直到速度减为0，此过程中两物体加速度为
两物体速度减为0时的位移为
故B与地面摩擦产生的热量为
故B与地面 摩擦产生的总热量为
23．（1） （2）
【解析】
【详解】
（1）若m1：m2=2:1，为L0足够大，所以木板先与小滑块达到共同速度，再与挡板相碰撞，设此时的共同速度为，根据动量守恒定律得：
解得：
木板与挡板发弹性碰撞，木板的速度大小不变，方向反向，小滑块的速度不变，当它们再次达到共同速度时，小滑块恰好不从木板上掉下，设此时共同速度为，根据动量守恒定律有：
解得：
根据能量守恒定律有：
解得板长的最小值为：
（2）若m1：m2=1:2，为L0足够大，所以木板先与小滑块达到共同速度，再与挡板相碰撞，设此时的共同速度为，根据动量守恒定律得：
解得：
木板与挡板碰撞后，速度大小不变，方向反向，向左减速动到零，设位移为，根据动能定理得：
解得：
之后木板向右加速至小滑块共速，设此时共同速度为，根据动量守恒定律有：
解得：
当木板与挡板碰撞后，速度大小不变，方向反向；向左减速动到零，设位移为，根据动能定理得：
解得：
以此类推，当木板第n次与挡板碰撞后，向左减速至零的位移为：
所以木板的路程为：
因为，则有：
又：
代入解得：
24．（1）10m/s；（2）6.5m。
【解析】
【详解】
（1）对碰后物块B由动能定理：
解得
AB碰撞动量守恒：
由能量关系：
联立解得
（2）A碰后运动的距离：
解得
sA=4.5m
则最终两物块相距
s=sA+sB=6.5m
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页