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．下列说法正确的是（　　）
A．汽车在平直公路上匀速行驶，能量守恒不用耗油 B．内能不能转化为动能
C．电动机工作时把电能全部转化为机械能 D．自然界中能的转化和转移是有方向性的
2．如图所示，固定斜面AB与水平面之间由一小段光滑圆弧连接，倾角为α，斜面的高度OB=h。细线一端固定在竖直挡板上，另一端连接一质量为m的小物块，在小物块和挡板之间压缩一轻质弹簧（小物块与弹簧不连接）。烧断细线，小物块被弹出，滑上斜面AB后，恰好能运动到斜面的最高点。已知AC=1，小物块与水平面、斜面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g，则（　　）
A．细线烧断前弹簧具有的弹性势能为mgh+μmg+μmghcotα
B．在此过程中产生的内能为mgh+μmgl+μmghcotα
C．弹簧对小物块做功为μmgH+μmghcotα
D．在此过程中斜面对小物块的摩擦力做功为
3．如图所示，机械臂主要结构包括上臂、支柱和电机，上臂、支柱由同种材料制作。已知上臂长2m，重10kg，支柱高2.5m，重20kg，机械臂将15kg的A物体从如图所示位置缓慢提高2m，g=10m/s2，则电机消耗电能约为（　　）
A．300J B．400J C．500J D．600J
4．一质量为M的烟花斜飞到空中，到达最高点时的速度为，此时烟花炸裂成沿直线上的两块(损失的炸药质量不计) ，两块的速度沿水平相反方向，落地时水平位移大小相等，不计空气阻力。向前一块的质量为m，向前一块的速度大小为（　　）
A． B． C． D．
5．下列关于能量的认识中错误的是（　　）
A．能量是一个守恒量
B．同一个物体可能同时具有多种形式的能量
C．物体对外做了功，它的能量一定发生了转化
D．地面上滚动的足球最终停下来，说明能量消失了
6．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
7．北京冬奥组委召开“低碳管理工作阶段性成果新闻发布会”，为贯彻落实“简约、安全、精彩”的办赛要求，北京冬奥组委交通部积极推进低碳交通工作，在车辆筹措、交通运行、高铁运输、信息化管理等方面开展了一系列工作，目前，最大限度应用节能与清洁能源车辆，减少碳排放量，制定了“北京赛区内，主要使用纯电动、天然气车辆；延庆和张家口赛区内，主要使用氢燃料车辆”的配置原则。电动汽车由于节能环保的重要优势，越来越被大家认可，电动汽车储能部件是由多个蓄电池串联叠置组成的电池组，如图所示。某品牌电动小轿车蓄电池的数据如下表所示。下列说法正确的是（　　）
电池只数 输入电压 充电参数 放电时平均电压/只 电池容量/只
100只 交流220 V 420V，20A 3.3V 120Ah
A．可以将电池组的两极直接接在交流电上进行充电
B．电池容量的单位Ah就是能量单位
C．该电池组充电时的功率为8.4×105W
D．该电池组充满电所储存的能量约为1.4×108J
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
10．在无风的环境，某人在高处释放静止的篮球，篮球竖直下落；如果先让篮球以一定的角速度绕过球心的水平轴转动（如图）再释放，则篮球在向下掉落的过程中偏离竖直方向做曲线运动。其原因是，转动的篮球在运动过程中除受重力外，还受到空气施加的阻力和偏转力。这两个力与篮球速度的关系大致为：，方向与篮球运动方向相反；，方向与篮球运动方向垂直。下列说法正确的是（　　）
A．、是与篮球转动角速度无关的常量
B．篮球可回到原高度且角速度与释放时的角速度相同
C．人站得足够高，落地前篮球有可能向上运动
D．释放条件合适，篮球有可能在空中持续一段水平直线运动
11．能源问题是人类对能源需求的增长和现有能源资源日趋减少的矛盾。人类的生存与发展都和能源有密切关系，人类的一切经济活动和生存都依赖于能源的供给，而开采其他资源和利用其他资源也都要依赖能源。下列有关能量与能源的说法，正确的是（　　）
A．因为自然界的能量守恒，所以不需要节约能源
B．人类在不断开发新能源，由此可知能量可以不断被创造
C．能量可以在不同的物体之间转移，不能在不同形式之间转化
D．能量可以从一种形式转化为另一种形式
12．一个铁块沿斜面匀速滑下，关于物体的机械能和内能的变化，下列判断中正确的是（　　）
A．物体的机械能和内能都不变
B．物体的机械能减少，内能不变
C．物体的机械能增加，内能增加
D．物体的机械能减少，内能增加
13．如图所示为某景观喷泉的喷射装置结构示意图。它由竖直进水管和均匀分布在同一水平面上的多个喷嘴组成，喷嘴与进水管中心的距离均为r=0.6m，离水面的高度h=3.2m。水泵位于进水管口处，启动后，水泵从水池吸水，并将水压到喷嘴处向水平方向喷出，水在水池面上的落点与进水管中心的水平距离为R=2.2m。水泵的效率为η=80%，水泵出水口在1s内通过的水的质量为m0=10kg，重力加速度g取10m/s2，忽略水在管道和空中运动时的机械能损失。则下列错误的是（　　）
A．水从喷嘴喷出时速度的大小2m/s
B．在水从喷嘴喷出到落至水面的时间内，水泵对水做的功是320J
C．水泵输出的功率340W
D．水泵在1h内消耗的电能
14．下列家用电器工作时，主要利用电流热效应的是（　　）
A．节能灯 B．吸尘器 C．电冰箱 D．电熨斗
15．太阳能光伏发电是一种新型清洁能源。如图所示，是装在农家屋顶上的10块多晶硅太阳能电池板，每块尺寸：长1.6m、宽1.0m。晴天时，电池板每平方米每分钟接收到的太阳辐射能约，电池板的光电转化效率约，平均每天等效日照时间，则1年可发电约（　　）
A． B． C． D．
二、填空题
16．指出下列各种现象中，能量是如何转化的？
（1）电动机带动抽水机工作______转化为______能；
（2）点燃的蜡烛发光______转化为______能；
（3）双手摩擦______转化为______能；
（4）白炽灯发光______转化为______能；
（5）内燃机的压缩冲程______转化为______能；
（6）物体在阳光照射下温度升高______转化为______能；
（7）流星穿过大气层时会变得炽热______转化为______能；
（8）飞行的子弹射穿木板后子弹温度会升高______转化为______能；
（9）将一块冰放在地面上拖，冰会融化______转化为______能；
（10）反复弯折一根铁丝，弯折部分温度会升高______转化为______能；
（11）擦燃火柴______转化为______能。
17．可再生能源和不可再生能源∶
（1）____、_______、天然气等化石能源，短期内无法恢复的能源，称为______能源。
（2）水能、风能、潮汐能等能源，归根结底来源于太阳能，这些能源在自然界可以再生，称为______能源。
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．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______________．
三、解答题
20．如图所示，一质量M=0.2kg的长木板静止在光滑的水平地面上，另一质量m=0.2kg的小滑块，以v0=1.2m/s的速度从长木板的左端滑上长木板。已知小滑块与长木板间的动摩擦因数μ1=0.4，g=10m/s2，问：
(1)经过多少时间小滑块与长木板速度相等？
(2)从小滑块滑上长木板，到小滑块与长木板相对静止，小滑块运动的距离为多少？（滑块始终没有滑离长木板）
(3)整个过程中产生的热量为多少？
21．如图所示，圆柱形管的底端固定一弹射器，弹射器上有一质量 m1= 1 kg的小滑块，管和弹射器的总质量 m2= 2 kg，滑块与管内壁间的滑动摩擦力大小为0.4m1g。整个装置竖直静止在水平地面上。发射时，滑块离开弹射器瞬间距离上管口的距离为 1.0 m； 滑块离开弹射器后上升的最大高度为1.4 m。小滑块可视为质点且弹射时间极短，每次弹射后滑块获得的初速度相等，忽略空气阻力，取重力加速度 g=10 m/s2。求
（1）滑块被弹射后在圆柱形管内滑动时的加速度大小；
（2）滑块离开弹射器后运动到最高点的时间；
（3）当滑块离开弹射器瞬间，对圆柱形管施加一个竖直向上的恒力 F，为保证滑块不滑出管口，计算 F的最小值。
22．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。
23．如图所示，倾角θ=37°的粗糙斜轨道AB与光滑的水平轨道BC连接，处于原长的轻弹簧左端固定于竖直墙面上，右端恰好在B点。质量m=1kg的物块由A点静止释放，第一次运动到B点时速度v=2m/s，经过足够长时间物块静止。物块可视为质点，经过B点时动能不损失，与弹簧碰撞没有能量损失，已知物块与斜轨道AB的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度g=10m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8。求：
(1)物块从A点第一次运动到B点的时间t；
(2)弹簧弹性势能的最大值Ep；
(3)物块在粗糙斜轨道AB上运动的总路程S。
24．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？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
A．汽车运动中动能不变，机械能不变，但是克服阻力做功消耗能量，所以要不断耗油，故A错误；
B．内能可以转化成动能，只是不能全部转化为动能，故B错误；
C．电动机工作时一部分能量转化为内能，故电能不能全部转化为机械能，故C错误；
D．能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程具有方向性．选项D正确。
故选D。
2．A
【详解】
A．根据能量守恒定律可知，细线烧断前弹簧具有的弹性势能等于物块在B点的重力势能和产生的内能之和，即为
Ep=mgh+μmg+μmgcosα =mgh+μmg+μmghcotα
故A正确；
B．在此过程中产生的内能等于物块克服摩擦力做的功，为
Q=μmg+μmgcosα =μmg+μmghcotα
故B错误；
C．弹簧对小物块做功等于细线烧断前弹簧具有的弹性势能，为
w=mgh+μmg+μmghcotα
故C错误；
D．在此过程中斜面对小物块的摩擦力做功为
Wf=-μmg-μmgcosα =-μmg-μmghcotα
故D错误；
故选。
3．B
【详解】
机械臂将A物体从如图所示位置缓慢提高2m，需要克服物体的重力和机械臂的重力重力做功，机械臂的重心上升高度约为1m，则消耗的电能为
故选B。
4．C
【详解】
令向前一块的速度大小为v，由于爆炸后两块均在空中做平抛运动，根据落地时水平位移大小相等可知，爆炸后两块的速度大小相等方向相反，而爆炸过程系统动量守恒，令爆炸前的速度方向为正方向，则有
解得
故选C。
5．D
【详解】
A．能量是一个守恒量，选项A正确；
B．同一个物体可能同时具有多种形式的能量，选项B正确；
C．功是能量转化的量度，物体对外做了功，它的能量一定发生了转化，选项C正确；
D．地面上滚动的足球最终停下来，是动能转化为其他形式的能了，能量并没有消失，选项D错误。
此题选择错误选项，故选D。
6．C
【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。
7．D
【详解】
A．由表中数据可知，充电电压为420V，所以不能直接接在交流电上进行充电，A错误；
B．电池容量的单位Ah符合
的计算规律，故单位为电量的单位，B错误；
C．由公式
可知，充电时的功率为
C错误；
D．放电时的总电压为
该电池组充满电所储存的能量为
D正确。
故选D。
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．A
【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。
10．C
【详解】
A．篮球未转动时，篮球竖直下落，没有受到偏转力的作用，而篮球转动时，将受到偏转力的作用，所以偏转力中的与篮球转动角速度有关，故A错误；
B．空气阻力一直对篮球做负功，篮球的机械能将减小，篮球的角速度也将减小，所以篮球没有足够的能量回到原高度，故B错误；
C．篮球下落过程中，其受力情况如下图所示
篮球下落过程中，由受力分析可知，随着速度不断增大，篮球受到和的合力沿竖直方向的分力可能比重力大，可使篮球竖直方向的分速度减小为零或变成竖直向上，所以篮球可能向上运动，故C正确；
D．如果篮球的速度变成水平方向，则空气阻力的作用会使篮球速度减小，则篮球受到的偏转力将变小，不能保持与重力持续等大反向，所以不可能在空中持续一段水平直线运动，故D错误。
故选C。
11．D
【详解】
A．虽然自然界的能量守恒，但是可利用的能源越来越少，则仍然需要节约能源，选项A错误；
B．人类在不断开发新能源，但是能量不可以不断被创造，只能相互转化，选项B错误；
C．能量可以在不同的物体之间转移，也能在不同形式之间转化，选项C错误；
D．能量可以从一种形式转化为另一种形式，选项D正确。
故选D。
12．D
【详解】
铁块沿斜面匀速滑下时，除重力做功外还有摩擦力做负功，则铁块的机械能减小，减小的机械能转化为铁块的内能，使内能增加。
故选D。
13．B
【详解】
A．水从喷嘴水平喷出，做平抛运动，由平抛运动的规律知
，
解得
v=2m/s
选项A正确；
B．在水从喷嘴喷出到落至水面的时间内，水泵对水做的功
W=
选项B错误；
C．水泵对外做功，转化为水的机械能，水泵的输出功率为
得
P=340W
选项C正确；
D．根据，则水泵的电功率是，1h内消耗的电能为
选项D正确。
本题选错误的，故选B。
14．D
【详解】
A．节能灯把电能转化成光，不符合题意，故A错误；
B．吸尘器是利用电动机带动工作的，应用了电流的磁效应，不符合题意，故B错误；
C．电冰箱是利用电动机带动工作的，应用了电流的磁效应，不符合题意，故C错误；
D．电熨斗是利用了电流的热效应，电能转化成内能，符合题意，故D正确。
故选D。
15．B
【详解】
每年太阳能电池板吸收的太阳能转化为电能的大小为
故选B。
16． 电 机械 化学 光 机械 内 电 光 机械 内 太阳 内 机械 内 机械 内 机械 内 机械 内 机械 内
【详解】
(1)[1][2]电动机带动抽水机工作将电能转化为机械能；
(2)[3][4]点燃的蜡烛发光是将化学能转化为光能；
(3)[5][6]双手摩擦是将机械能转化为内能；
(4)[7][8]白炽灯发光是将电能转化为光能；
(5)[9][10]内燃机的压缩冲程是将机械能转化为内能；
(6)[11][12]物体在阳光照射下温度升高是将太阳能转化为内能；
(7)[13][14]流星穿过大气层时会变得炽热是将机械能转化为内能；
(8)[15][16]飞行的子弹射穿木板后子弹温度会升高是将机械能转化为内能；
(9)[17][18]将一块冰放在地面上拖，冰会融化是将机械能转化为内能；
(10)[19][20]反复弯折一根铁丝，弯折部分温度会升高是将机械能转化为内能；
(11)[21][22]擦燃火柴是将机械能转化为内能。
17． 煤 石油 不可再生 可再生
【详解】
（1）[1][2][3]煤、石油、天然气等化石能源，短期内无法恢复的能源，称为不可再生能源。
（2）[4]水能、风能、潮汐能等能源，归根结底来源于太阳能，这些能源在自然界可以再生，称为可再生能源。
18． 煤炭、石油、天然气 太阳能、风能、地热能、海洋能、核能、氢能
【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。
19．1.944×104J
【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
20．(1)0.15s；(2)0.135m；(3)0.072J
【详解】
(1)分析小滑块的受力，由牛顿第二定律有
分析长木板的受力，由牛顿第二定律有
设经过时间t两者速度相同
，，
代入数据，联解可得
t=0.15s
(2)小滑块做匀减速运动，末速度为
(3)由能量守恒可知，整个过程中产生的热量系于系统损失的动能
21．（1）；（2）；（3）24N
【详解】
（1）对滑块由牛顿第二定律得
①
解得
②
（2）设滑块离开弹射器的初速度为v0，离开管口的速度为v1，滑块到上端口的距离为l，滑块上升的最大高度为H。
滑块由底端。上升到最高点的过程中，由动能定理得
③
滑块离开管口后竖直上抛，由动能定理得
④
滑块滑到管口的时间
⑤
滑块从管口，上抛到最大高度处的时间
⑥
滑块运动的总时间
⑦
解得
⑧
（3）为保证滑块不滑出圆柱管，当滑块运动至圆柱形管口时，滑块与圆柱形管恰好共速，所需要施加的外力F最小。设圆柱形管上升的加速度为a2，共速的时间为t3，共速的速度为v。对管由牛顿第二定律得
⑨
滑块与圆柱形管的相对位移
共速时
解得
F= 24N
22．(1) 4.5m，4.9m；(2) 4J
【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
23．(1)1s；(2)2J；(3)1.5m
【详解】
物块斜轨道AB上的加速度
代入数据得
所以物块从A点第一次运动到B点的时间
(2)设弹簧弹性势能的最大值Ep，物块由B压缩弹簧至最短的过程中，根据能量守恒有
(3)物块从A点运动到B点的位移
A点运动到B点的高度为
设物块在粗糙斜轨道AB上运动的总路程S，物块与弹簧碰撞没有能量损失，根据能量守恒有
则物块在粗糙斜轨道AB上运动的总路程
24．（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
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页