1.6自然界中的守恒定律 同步练习（Word版含解析）

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．下列现象属于能量耗散的是（　　）
A．水的机械能转化成电能 B．电能通过灯泡中的电阻丝转化为光能
C．电池的化学能转化为电能 D．火炉把房子烤暖
2．下面属于二次能源的是（　　）
A．石油 B．电能 C．煤炭 D．风能
3．如图所示为某探究活动小组设计的节能运输系统。斜面轨道倾角为30°，质量为M的木箱与轨道间的动摩擦因数为。木箱在轨道顶端时，自动装货装置将质量为m的货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速度滑下（货物与木箱之间无相对滑动），当轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端，再重复上述过程。下列说法正确的是（　　）
A．木箱与货物的质量之比为6：1
B．下滑与上滑过程中木箱速度最大的位置在轨道上的同一点
C．木箱与弹簧没有接触时，下滑的加速度与上滑的加速度大小之比为1：6
D．在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能等于弹簧增加的弹性势能
4．物体沿斜坡匀速滑下，在这个过程中正确的说法是（　　）
A．物体的机械能守恒 B．动能的增加量等于势能的减少量
C．机械能转化为内能，总能量守恒 D．内能转化为机械能，总能量守恒
5．下列关于能量转化现象的说法，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和内能
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
6．下列关于能源的说法中，正确的是（　　）
A．二次能源是指可重复利用的能源
B．新能源是指新开发的能源
C．一次能源是直接来自于自然界的能源
D．石油是二次能源
7．为了节能减排，我国大力发展新能源汽车。如图所示电源正在给电动汽车中的锂电池充电，下列说法正确的是（　　）
A．充电时电能全部转化为汽车的机械能
B．充电时电能全部转化为锂电池的化学能
C．汽车加速运动时锂电池减少的化学能部分转化为汽车动能
D．汽车匀速运动时锂电池减少的化学能全部转化为汽车动能
8．关于能量和能源，下列说法正确的是（　　）
A．自然界的能量在转化和转移的过程中，其总量在不断增加
B．自然界的能量在转化和转移的过程中，其总量在不断减少
C．由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源
D．能量的转化和转移具有方向性，且现有可利用能源有限，故必须节约能源
9．如图为某节能运输系统的简化示意图。其工作原理为：货箱在轨道顶端A 时，自动将货物装入货箱，然后货箱载着货物沿粗糙轨道无初速度下滑，接着压缩轻质弹簧，当弹簧被压缩至最短时，立即锁定并自动将货物卸下，卸完货物后随即解锁，货箱恰好被弹回到顶端A，此后重复上述过程。若弹簧为自由长度时上端对应的斜面位置是B，货箱可看作质点，则下列说法正确的是（　　）
A．货箱每次运载货物的质量不一定相等
B．货箱由A 到B 和由B 到A 的过程中克服轨道摩擦力做的功相等
C．货箱由A 到B 过程中增加的动能小于货箱由B 到A 的过程中减小的动能
D．货箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能
10．据报道：“新冠”疫情期间，湖南一民警自费买药，利用无人机空投药品，将药品送到了隔离人员手中。假设无人机在离地面高度为处悬停后将药品自由释放，药品匀加速竖直下落了后落地，若药品质量为，重力加速度，则药品从释放到刚接触地面的过程中（　　）
A．做自由落体运动 B．机械能守恒 C．动能增加了 D．机械能减少了
11．某地有一风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为20m的圆面。某时间内该地区的风向恰好跟叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为1.2kg/m3，假如这个风力发电机能将此圆内空气动能的10%转化为电能，若该风力发电机的发电功率约为1.63×104W，则该地区的风速约为（　　）
A．10m/s B．8m/s C．6m/s D．4m/s
12．关于能量和能源，下列说法正确的是 （　　）
A．化石能源是清洁能源，水能是可再生能源
B．在能源的利用过程中，由于能量在数量上并未减少，所以不需要节约能源
C．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造
D．能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能的总量并不减少，但能量品质降低了
13．热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象。所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把耗散的能量重新收集、重新加以利用。下列关于能量耗散的说法中正确的是（　　）
A．能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了
B．能量耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了
C．能量耗散表明，能量守恒定律具有一不定期的局限性
D．能量不可能耗散，能量守恒定律反映了自然界中能量转化的宏观过程可以有任意的方向性
14．我国计划在2060年达到“碳中和”目标，到时生产、生活排放的碳总量与植被吸收的碳总量将达到平衡，为了实现这一目标。未来四十年我国应减少使用的能源是（　　）
A．水能 B．石油能源 C．太阳能 D．风能
15．2013年6月20日，神舟十号女航天员王亚平在天宫一号开展基础物理实验，为全国青少年进行太空授课。有同学设想在“天宫一号”飞行器中利用下列装置进行高中物理实验，你认为可行的是（　　）
A．如图a用弹簧秤验证力的平行四边形定则
B．如图b探究小车速度随时间变化的规律
C．如图c用自由落体运动验证机械能守恒定律
D．如图d用悬挂小球碰撞验证动量守恒定律
二、填空题
16．一质量为2kg的物体沿倾角为300的斜面从底端以初速度3m/s沿斜面向上滑去，滑至最高点后又返回，返回到底端时速度是1m/s，取重力加速度g=10m/s2，则物体上滑的最大高度为________m；物体与斜面间的摩擦因数μ为________，上升过程产生的内能为________J；返回低端瞬间的热功率为________W．
17．太阳能光电池是一种新型清洁电源，它在工作时把________能转化为________能．
18．某小型水电站的水轮机，水以v1=3m/s的速度流入，以v2=1m/s的速度流出，流入处与流出处的水位差为H=5m，水的流量为0.6m3/s．如果水流的能量的60%转化成电能，则水电站的功率为______________．
19．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_____．
三、解答题
20．“文明礼让”是中华民族的优良传统，驾驶员在行车过程中，应注意礼让行人。如图所示，小汽车行驶在市区的水平道路上，驾驶员发现前方不远处有行人正在通过人行横道，立即采取制动措施，驾驶着汽车开始减速，直到在行人前停止。从开始减速到停止的这段距离称为刹车距离，忽略空气阻力，请用文字简要回答：
（1）在刹车过程中，小汽车受到哪些作用力？
（2）在刹车过程中，小汽车的机械能是否守恒？它的能量转化情况如何？
（3）在避免紧急刹车的情况下，要缩短刹车距离应采取什么措施？（至少写2项）
21．分析在地热发电、风力发电、太阳能光电池等发电方式中，发生的是什么样的能量转化。
22．某物流公司用如图所示的传送带将货物从高处传送到低处。传送带与水平地面夹角=37°，顺时针转动的速率为v0=2m/s。将质量为m=25kg的物体无初速地放在传送带的顶端A，物体到达底端B后能无碰撞地滑上质量为M=50kg的木板左端。已知物体与传送带、木板间的动摩擦因数分别为1=0.5，2=0.25，AB的距离为s=8.20m。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s2（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8）。求：
（1）物体滑上木板左端时的速度大小；
（2）要使物体恰好不会从木板上掉下，木板长度L应是多少？
23．如图所示，底部带有挡板的固定光滑斜面，倾角为θ＝30°，上有质量为m的足够长木板A，其下端距挡板间的距离为L，质量也为m的小物块B置于木板A的顶端，B与木板A之间的动摩擦因数为。无初速释放二者，当木板滑到斜面底端时，与底部的挡板发生弹性碰撞，且碰撞时间极短。可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。重力加速度为g，求：
(1)木板A与挡板第一次碰撞后沿斜面上滑的过程中物块B的加速度大小；
(2)木板A从开始到第二次与挡板碰撞过程中运动的总路程；
(3)从开始到A、B最后都静止的过程中，系统因摩擦产生的热量。
24．如图所示，轻弹簧一端固定在与斜面垂直的挡板上，另一端点在O位置。质量为m的物块A（可视为质点）以初速度v0从斜面的顶端P点沿斜面向下运动，与弹簧接触后压缩弹簧，将弹簧右端压到O′点位置后，A又被弹簧弹回。物块A离开弹簧后，恰好回到P点。已知OP的距离为，O点和O′点间的距离，物块A与斜面间的动摩擦因数为，斜面倾角为，重力加速度为g。求：
（1）物体下滑的初速度v0；
（2）弹簧在最低点O′处的弹性势能；
（3）在轻弹簧旁边并排放置另一根与之完全相同的弹簧，一端与挡板固定。若将另一个与A材料相同的物块B（可视为质点）与两根弹簧右端拴接，设B的质量为，将A与B并排在一起，使两根弹簧仍压缩到O′点位置，然后从静止释放，若A离开B后A最终未冲出斜面，求需满足的条件
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
能量耗散是指其他形式的能转化为内能，最终流散在周围环境中无法重新收集并加以利用的现象，能够重新收集并加以利用的转化过程不能称为能量耗散。本题中的电能、光能都可以重新收集并加以利用，如用光作为能源的手表等，当用电灯照明时的光能被墙壁吸收之后转化为周围环境的内能时，无法重新吸收并加以利用，但本题没有指出光能用来做什么，故不属于能量耗散，火炉把房子烤暖，使燃料的化学能转化成内能并流散在周围的环境中，无法重新收集并加以利用，属于能量耗散。故D正确，ABC错误。
故选D。
2．B
【详解】
一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源，它包括：原煤、原油、天然气、油页岩、核能、太阳能、水力、风力、波浪能、潮汐能、地热等等；
二次能源是转化过形式的能源．例如：煤如果直接拿来烧，我们就是利用了一次能源．如果先用煤发电，所产生的电能就是二次能源。
故选B。
3．B
【详解】
A. 系统从开始下滑到再次回到最高点过程，由能量守恒定律可得
解得木箱与货物的质量之比为
A错误；
B. 下滑过程中，木箱速度最大时弹簧的压缩量为，由受力平衡得
下滑过程中，木箱速度最大时弹簧的压缩量为，由受力平衡得
故有，即下滑与上滑过程中木箱速度最大的位置在轨道上的同一点，B正确；
C. 木箱与弹簧没有接触时，下滑的加速度大小
上滑的加速度大小
则下滑的加速度与上滑的加速度大小之比为
C错误；
D. 在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能转化为弹簧增加的弹性势能和因摩擦产生的内能，D错误；
故选B。
4．C
【详解】
物体匀速下滑，受重力、支持力和摩擦力，加速度为零，合力为零，所以合力做功为零，动能不变，重力势能减小，故机械能减小，通过客服摩擦力做功，机械能逐渐转化为内能，总能量守恒，故C正确，ABD错误。
故选C。
5．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。
6．C
【详解】
A．二次能源是由一次性能源直接或间接转换而来的能源，不一定是可重复利用的能源，故A错误；
B．新能源是指新近才开始使用的可以重复使用的能源，故B错误；
CD．一次能源是直接来自自然界而未经加工转换的能源，如石油，故C正确，D错误。
故选C。
7．C
【详解】
AB．充电时电能转化为锂电池的化学能，但不是全部转化，选项AB错误；
C．汽车加速运动时锂电池减少的化学能部分转化为汽车动能，部分转化为其他形式的能，选项C正确；
D．汽车匀速运动时动能不变，锂电池减少的化学能全部转化为其他形式的能，选项D错误。
故选C。
8．D
【详解】
AB．据能量守恒定律知,能量既不能凭空产生，也不可能凭空消失,只能从一种物体转移到另种物体，另一种形式转化为另一种形式，在转化或转移过程中能量的总量保持不变，故AB错误；
CD．虽然能量守恒，但存在能量耗散现象，无法把消耗的内能重新收集利用，所以必须节约能源，故C错误，D正确。
故选D。
9．C
【详解】
A．根据动能定理，从A到弹簧被压缩至最短时
从解锁瞬间到A
联立解得货物质量
其中M为货箱质量，故货箱每次运载货物的质量一定相等，故A错误；
B．货箱上滑与下滑过程中，位移相同，但摩擦力大小不同，故摩擦力做的功不相等，故货箱克服摩擦力做的功不相等，故B错误。
C．货箱由A 到B 过程中增加的动能
货箱由B 到A 的过程中减小的动能
故C正确；
D．根据能量守恒可知，货箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能和克服摩擦力做功产的热，故D错误。
故选C。
10．D
【详解】
A．药品匀加速竖直下落，由
可得，下落的加速度
药品不是自由落体运动，故A错误；
B．由
可知，下落过程有空气阻力，阻力做功，机械能不守恒，故B错误；
C．落地速度为
动能增加
故C错误；
D．机械能减少
故D正确。
故选D。
11．C
【详解】
设风速为v，则在时间t内吹到叶片上的空气的质量
m=vtSρ=vtπr2ρ
则
解得
带入数据解得
v≈6m/s
故选C。
12．D
【详解】
A．化石能源在燃烧时放出二氧化硫、二氧化碳等气体，会形成酸雨和温室效应，破坏生态环境，不是清洁能源，水能是可再生资源，故A错误；
BD．能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能的总量并不减少，但能量品质降低了；例如，内燃机燃烧汽油把化学能转化为机械能，最终机械能又会转化为内能，而最终的内能人们很难再重新利用，所以我们说能量的品质下降了；所以在能源的利用过程中，有一些能源是不可再生的，所以需要节约能源，故B错误D正确。
C．根据能量守恒定律，能量是不能够被创造的，故C错误。
故选D。
13．B
【详解】
AC．能量虽然有耗散但总的能量是守恒的在转化的过程中总量不会减少，故AC错误；
B．能量耗散表明在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但是在可利用的品质上降低了，故B正确；
D．根据热力学定律可知，宏观自然过程自发进行是有其方向性，能量耗散就是从能量转化的角度反映了这种方向性，故D错误；
故选C。
14．B
【详解】
水能、风能、太阳能属于可再生能源，使用过程污染少，环保；而石油能源属于不可再生能源，使用过程中向空气中排碳，污染严重，所以我国应减少使用石油能源，ACD错误，B正确。
故选B。
15．A
【详解】
A．重物处于完全失重状态，但是对弹簧测力计测量力没有关系，该实验可以进行。故A正确。
B．重物处于完全失重状态，不能拉动小车运动。故B错误。
C．重物处于完全失重状态，不能选项做自由落体运动。故C错误。
D．小球处于完全失重状态，给小球很小的初速度，小球在拉力作用下在竖直平面内做匀速圆周运动，不能通过摆到相等的高度来演示能量守恒。故D错误。
故选A。
16． 0.25 4 8
【详解】
上升高度h与斜面距离s满足：s= =2h①
由动能定理，
上升过程mgh+f×s= ②
下滑过程mgh f×s= ③
由①②③联立可知h=0.25m；
摩擦力f=μmgcos30 ，
由此可求得动摩擦因数为μ=；
整个过程产生的内能Q=-=8J，所以上升过程产生的内能为4J；
返回低端瞬间的热功率为P=fv2=8w.
【点睛】
分上下两个过程进行分析，上升过程重力和摩擦力做负功，下降过程重力做正功，摩擦力做负功，由动能定理即可求解上升的高度；进而求出摩擦系数和摩擦力的大小；整个过程产生的内能等于初、末状态减小的动能，上升过程和下滑过程产生的内能相等；返回低端瞬间的热功率等于摩擦力做功的功率．
17． 太阳； 电
【详解】
太阳能电池板工作时消耗太阳能，得到了电能，故它在工作时把太阳能转化为电能．
【点睛】
太阳能电池板可以将太阳能转化为电能，太阳能电动车靠由太阳能转化来的电能驱动，驱动时电能转化为电动车的机械能，太阳能是一种清洁能源，在生活中的使用已经越来越广泛．
18．1.944×104J
【详解】
试题分析：单位时间内的流过的水的质量为m=0.6kg,所以
考点：考查重力做功
点评：本题难度较小，本题应从能量守恒角度考虑问题
19． 产生 转化 保持不变
【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
20．（1）重力、支持力、摩擦力；（2）否，动能转化为内能；（3）①速度不要过高 ②增大轮胎粗糙程度
【详解】
（1）刹车过程中，小汽车受到自身的重力、地面对小汽车的支持力、地面对小汽车的摩擦力。故在刹车过程中，小汽车重力、支持力、摩擦力。
（2）在刹车过程中，摩擦力对小汽车做负功，重力势能不变，动能减小，所以小汽车的机械能不守恒；小汽车的动能转化为轮胎与地面的内能。
（3）由速度位移关系得
可知，x减小时，可以增大a或减小v，即①小汽车速度不要过高，②增大轮胎粗糙程度。
21．在地热发电中，是热能转化为电能；风力发电中是机械能转化为电能；太阳能光电池是光能转化为电能。
【详解】
在地热发电中，是热能转化为电能；风力发电中是机械能转化为电能；太阳能光电池是光能转化为电能。
22．（1）6m/s；（2）4.8m≤L≤7.2m
【详解】
（1）物体速度达到传送带速度前，由牛顿第二定律，有
解得
a1=10m/s2
设物体与传送带共速时运动的位移为x1，则对物体
解得
x1=0.20m此后物体继续在传送带上做匀加速运动，设加速度为a2，则
解得
a2=2m/s2
设物体到达B端时的速度大小为v，根据运动学公式有
解得物体滑上木板左端时的速度大小
v=6m/s
（2）讨论：
①. 当地面光滑，即时，物体恰好不会从木板上掉下长度为L1，物体和木板共速为v1，由动量守恒定律
mv=(m+M）v1
由能量守恒得
解得
L1=4.8m
②. 设木板与地面的动摩擦因数为，当
即时，木板不运动，动能全部克服物体受到摩擦力做功，物体恰好不会从木板上掉下长度为L2
由动能定理，有
解得
L2=7.2m
③. 当木板与地面间有摩擦而动摩擦因数小于，木板将会发生滑动，有一部分动能克服地面摩擦力做功，物体在木板上滑行的距离将小于7.2m。所以木板的长度的范围是
4.8m≤L≤7.2m
23．(1)；(2)；(3)3mgL
【详解】
(1) 木板A与挡板第一次碰撞前，系统相对静止，之间无摩擦，系统加速度为
a=gsin30°
由运动学公式，第一次碰时系统速度
碰后，对B有
方向沿斜面向上
(2)碰后，对A有
方向沿斜面向下，可见，A、B均做减速运动，A先减速至零。
第一次碰后，A沿斜面上滑的距离为
从开始到第二次碰，A的总路程为
(3)A最后静止于斜面底部。设B相对A下滑位移为Δx，由系统功能关系，有
mgLsinθ+mg（L+Δx）sinθ=μmgΔx cosθ
可得
Δx=4L
因此，系统因摩擦产生的热量为
Q=μmgΔx cosθ=3mgL
24．（1）；（2）；（3）1≤β≤17
【详解】
（1）从P点又回到P点
得
（2）根据能量守恒得：从O′点到P点，有
（3）分离时
aA=aB，NAB=0
对A
aA=gsinθ+μgcosθ
对B
2T+βmgsinθ+μβmgcosθ=βmaB
得
T=0
即弹簧处于原长处，A、B两物体分离。从O′点到O点
Ep=μ（β+1）mgcosθx1+（β+1）mgsinθx1+(β+1)mv2
得
分离后，A继续上升到静止
mv2＝(mgsinθ+μmgcosθ)x2，0≤x2≤x0
得
1≤β≤17
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页