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．汽车关闭发动机后，沿斜坡匀速下行的过程中，（ ）.
A．汽车机械能守恒 B．汽车的动能和势能相互转化
C．汽车的机械能转化为内能，总能量减少 D．机械能逐渐转化为内能，总能量守恒
2．在一个与外界没有热交换的房间里打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将如何变化（　　）
A．降低 B．升高 C．不变 D．无法确定
3．一个质子()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
4．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
5．某中学“STS”小组对开发和利用水资源进行研究，同学们认为在放自来水时，水的机械能没有得到利用而白白浪费。于是他们在老师的指导下经过研制，在水龙头处安装了一只小型水轮发电机，当放水时水的机械能转化为电能。设小型水轮发电机的效率为40%，水塔内的水面高于水龙头10m，且保持不变，当水龙头放出一吨水时，小型水轮发电机所产生的电能为（取g＝9.8m/s2）（　　）
A．4000J B．98000J C．588000J D．39200J
6．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
7．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
8．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
9．能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一，以下现象、规律不能体现能量守恒定律的是（　　）
A．行驶的汽车 B．牛顿第三定律
C．神舟飞船返回地面 D．机械能守恒定律
10．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
11．如图所示，竖直固定一半径为R=0.5m表面粗糙的四分之一圆弧轨道，其圆心O与A点等高。一质量m=1kg的小物块在不另外施力的情况下，能以速度m/s沿轨道自A点匀速率运动到B点，圆弧AP与圆弧PB长度相等，重力加速度g=10m/s2。则下列说法不正确的是（　　）
A．在从A到B的过程中合力对小物块做功为零
B．小物块经过P点时，重力的瞬时功率为5W
C．小物块在AP段和PB段产生的内能相等
D．运动到B点时，小物块对圆弧轨道的压力大小为11N
12．下列说法中正确的是（　　）
A．能就是功，功就是能
B．做功越多，物体的能量就越大
C．外力对物体不做功，这个物体就没有能量
D．能量转化的多少可以用做功来量度
13．如图所示，足够长粗糙斜面倾角为θ，固定在水平面上，物块a通过平行于斜面的轻绳跨过光滑轻滑轮与物块b相连，b的质量为m。开始时，a、b均静止且a刚好不受斜面摩擦力作用。现对b施加竖直向下的恒力F，使a、b做加速运动。则在b下降h高度过程中（　　）
A．a的加速度等于
B．a的重力势能增加mghsinθ
C．绳的拉力对a做的功等于a机械能的增加
D．F对b做的功与摩擦力对a做的功之和等于a、b动能的增加
14．伽利略的斜面实验反映了一个重要的事实：如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，小球必将准确地到达同它出发时相同高度的点，绝不会更高一点，也不会更低一点。这说明，小球在运动过程中有一个“东西”是不变的，这个“东西”应是（　　）
A．弹力 B．势能 C．能量 D．动能
15．某型号电动自行车的电动机铭牌如下：两次都将蓄电池充足电，第一次以15km/h的速度匀速行驶，第二次以20km/h的速度匀速行驶．若行驶时所受阻力与速度成正比，且电动自行车行驶时热损耗与输出功率比值保持不变，则两次行驶的最大里程之比及此自行车所配置的电动机的内阻为（ ）
后轮驱动直流永磁毂电机
额定工作电压、电流：36 V/5 A
额定输出功率：175 W
A． 0.2Ω
B． 0.2Ω
C． 7.2Ω
D． 7.2Ω
二、填空题
16．一切运动变化无论属于什么运动形式，反映什么样的物质特性，都要满足一定的守恒定律．( )
17．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：______。
18．能量既不会消灭，也不会创生，它只会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，而在转化和转移的过程中，能量的总量_________。
19．人类经过长期探索，确立了______定律：能量既不能______，也不能______，只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移过程中______不变。
三、解答题
20．如图所示，是利用电力传送带装运麻袋包的示意图。传送带长l=20 m，倾角θ=37°，麻袋包与传送带间的动摩擦因数μ=0.8，传送带的主动轮和从动轮半径R相等，传送带不打滑，主动轮顶端与货车车箱底板间的高度差为h=1.8 m，传送带匀速运动的速度为v=2 m/s。现在传送带底端（传送带与从动轮相切位置）由静止释放一只麻袋包（可视为质点），其质量为100 kg，麻袋包最终与传送带一起做匀速运动，到达主动轮时随轮一起匀速转动。如果麻袋包到达主动轮的最高点时，恰好水平抛出并落在货车车箱底板中心，重力加速度g=10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，求：
(1)主动轮轴与货车车箱底板中心的水平距离x及主动轮的半径R；
(2)麻袋包在传送带上运动的时间t；
(3)该装运系统每传送一只麻袋包需额外消耗的电能。
21．生活中的电梯原理结构如图：质量为M1=1t的轿厢（不含乘客）通过钢索跨过两个光滑定滑轮与质量为M2=1.5t的配重相连，轿厢和配重均悬空，电动机通过给轿厢额外的沿钢索方向的力来控制轿厢的运行；当电梯满载乘客质量为m=1t时，g=10m/s2。
(1)若电梯以v=2m/s向上匀速运行，当有乘客需要下电梯时，电梯设定为匀减速2.5m停下，求电梯减速时电动机对轿厢作用力的大小；
(2)若为了舒适性，电动机以恒定功率P=10kW，将轿厢和乘客从底楼静止开始提升到21楼（已达最大速度，每层楼高3m），求所需的时间。
22．质量为M=4kg的木板长 L=1.4m，静止放在光滑的水平地面上，其右端静置一质量为m=1kg的小滑块（可视为质点），小滑块与板间的动摩擦因数μ=0.4．不计空气阻力，g=10m/s2
（1）若对木板施加一个水平向右的恒力，使木板和木块一起向右运动，F的最大值是多少？
（2）今用 F=28N的水平恒力向右拉木板，若使滑块能从木板上掉下来，力F做功的最小值是多少？
23．当翠鸟发现鱼儿露出水面时，翠鸟就蹬开苇秆，像箭一样飞过去，叼起小鱼贴着水面往远处飞走，只见苇秆还在摇晃，水波还在荡漾。请说出翠鸟在这一系列动作中涉及哪些能量转化。
24．如图所示，半径为R=0.8m的光滑圆弧轨道BC固定在竖直平面内，轨道的上端点B和圆心O的连线与水平方向的夹角，下端点C为轨道的最低点且与粗糙水平面相切，一根轻质弹簧右端固定在竖直挡板上，质量m=0.2kg的小物块（可视为质点）从空中A点以v空=1m/s的速度被水平抛出，恰好从B点沿轨道切线方向进入轨道，经过C点后沿水平面向右运动到D点时，弹簧被压缩至最短，C、D两点间的水平距离L=1m，小物块与水平面间的动摩擦因数，g=10m/s2，求∶
（1）小物块经过圆弧轨道上B点时速度vB的大小；
（2）小物块经过圆弧轨道上C点时对轨道的压力大小；
（3）弹簧的弹性势能的最大值Emax。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
汽车匀速下滑过程，受重力、支持力和摩擦力，加速度为零，合力为零；动能不变，重力势能减小，故机械能减小，通过克服摩擦力做功，机械能逐渐转化为内能，总能量守恒；
A．汽车机械能守恒，与结论不相符，选项A错误；
B．汽车的动能和势能相互转化，与结论不相符，选项B错误；
C．汽车的机械能转化为内能，总能量减少，与结论不相符，选项C错误；
D．机械能逐渐转化为内能，总能量守恒，与结论相符，选项D正确；
故选D。
2．B
【详解】
冰箱消耗电能使冰箱内外发生热交换而达到内部制冷，把冰箱与房间看成一个系统，打开冰箱门后，冰箱与房间内的热交换发生在系统内，系统内部无法使系统总能量发生变化。但系统消耗电能增加了系统的总能量，根据能量守恒定律，系统增加的能量转化为内能使房间的温度升高。
故选B。
3．A
【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.
4．A
【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．
5．D
【详解】
一吨水从高为10m的水塔内落下，将40%的重力势能转化为电能，则有
E＝ηmgh＝40%×1000×9.8×10J＝3.92×104J
故选D。
6．D
【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。
7．B
【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．D
【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。
9．B
【详解】
能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只会从一种能量转化为另一种能量，或者从一个物体转移到另一个物体上，在能的转化和转移过程中，能的总量保持不变。能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一，生产生活、自然现象无一例外都遵守能量守恒定律，如行驶的汽车、神舟飞船返回地面等，机械能守恒定律是能量守恒定律的一种特殊情况，而牛顿第三定律描述的是作用力与反作用力间的关系，它不能体现出能量守恒定律。
故选B。
10．C
【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。
11．C
【详解】
A．由于小物块从A到B做匀速圆周运动，由动能定理可知，合力对小物块做功为0，故A正确；
B．小物块经过P点时，重力的瞬时功率为
故B正确；
C．由能量守恒可知，小物块在AP段产生的内能为
小物块在BP段产生的内能为
故C错误；
D．在B点由牛顿第二定律有
得
由牛顿第三定律可知，小物块对圆弧轨道的压力大小为11N，故D正确。
本题选不正确的，故选C。
12．D
【详解】
A．能是状态量，功是过程量，功和能是两个不同的概念，所以不能说功就是能，能就是功，故A错误；
B．若阻力对物体做负功，做的负功越多，物体的能量反而就越小，故B错误；
C．外力对物体不做功，只是说明物体的能量不变化，不能说明物体没有能量，故C错误；
D．因功是过程量，能是状态量，所以能量转化的多少可用功来量度，故D正确。
故选D。
13．D
【详解】
A．a、b两物块均静止，根据平衡条件有
解得
施加恒力F后，分别对物块a、b应用牛顿第二定律，对物块a有
对物块b有
联立解得
故A错误；
B．物块a重力势能的增量为
故B错误；
C．根据能量守恒定律，轻绳的拉力对物块a做的功等于物块a机械能的增加量和克服摩擦力做功产生的内能之和，所以轻绳的拉力对物块a做的功大于物块a增加的机械能，故C错误；
D．对物块a、b及轻绳组成的系统应用动能定理有
即
故D正确。
故选D。
14．C
【详解】
A．因为在物体运动的过程中，改变斜面的倾角不同，物体受到的支持力不同，但物体仍能达到相同的高度，故力不是守恒量，故A错误；
BCD．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，也就是动能和势能的总和，故BD错误，C正确。
故选C。
15．A
【详解】
设阻力
匀速运动时
则由
可知
故功率与速度平方成正比，因此功率之比为
行驶里程
因电池的输出的总功相同，故
因此时间之比为
则里程之比为
根据功率关系可知
代入数据可得
解得
故BCD错误A正确。
故A正确。
16．√
【详解】
一切运动变化无论属于什么运动形式，反映什么样的物质特性，都要满足一定的守恒定律；故正确．
17．
【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
18．保持不变
【详解】
根据能量守恒定律可知，能量的总量是保持不变的。
19． 能量守恒 凭空产生 凭空消失 能量总量
【详解】
由能量守恒内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移过程中能量总量保持不变。
20．(1)1.2 m，0.4 m；(2)12.5 s；(3)15400 J
【详解】
(1)设麻袋包平抛运动时间为t，则竖直方向
水平方向
联立解得
麻袋包在主动轮的最高点时，恰好水平抛出，则
解得
(2)对麻袋包，设匀加速运动时间为t1，匀速运动时间为t2，对麻袋包受力分析，根据牛顿第二定律有
加速运动阶段，根据匀变速直线运动公式
匀速运动阶段
联立以上各式解得
(3)设麻袋包匀加速运动时间内相对传送带的位移为，每传送一只麻袋包需额外消耗的电能为，有
由能量守恒定律得
解得
21．(1)2200N；(2)30.7s
【详解】
(1)假设电动机对轿厢作用力（假设方向沿钢索向上）为F，钢索中拉力为T，减速时加速度大小为a，则由运动学公式可得
对配重（减速向下）和轿厢（减速向上）分别研究，由牛顿第二定律可得
整理得
解得
F=2200N
(2)根据能量守恒定律
其中
h=60m
匀速运动时
解得
t=30.7s
22．（1）20N（2）84J
【详解】
（1）为使木板和木块一起向右运动，所以当小滑块与木板即将滑动时所加的F最大，此时两者之间的摩擦力达到最大静摩擦
对小滑块分析有：
解得：m/s2
对整体分析有：
解得：F=20N
（2）设F作用时间为t，滑块在木板上滑动距离为L1．根据牛顿第二定律
对小滑块有：
解得：m/s2
对木板有：
解得：m/s2
根据位移关系有：
解得：
此时滑块速度
木板速度
撤去F后，系统动量守恒，有：
解得：
若滑块刚好滑到木板的最左端，由能量守恒有：
联立解得t=1s
所以木板的位移为
m
所以力F做功的最小值是
J
23．见解析
【详解】
这一系列动作中，翠鸟身体内的化学能转化为翠鸟的动能和势能、芦苇的动能和势能、水的动能和势能、小鱼的动能和势能。
24．（1）2m/s；（2）9N；（3）2J
【详解】
（1）小物块恰好从B点沿切线方向进入轨道，据几何关系有
（2）小物块由B运动到C，根据机械能守恒定律有
在C点处，根据牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律，小物块经过圆弧轨道上C点时对轨道压力大小为9N；
（3）小物块从B运动到D，根据能量守恒定律有：
代入数据解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页