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．以下关于物理学史和物理学家的说法中不正确的是（ ）
A．伽利略在对落体运动的探究中，大致经历了如下的研究过程：发现问题﹣对现象的观察﹣提出假设﹣运用数学和逻辑手段得出推论﹣实验验证﹣合理外推﹣得出结论
B．牛顿发现了万有引力定律
C．牛顿在理论上概括和总结了能量守恒定律
D．爱因斯坦创立了相对论
2．如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片。轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动，离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动。下列说法正确的是（　　）
A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量
B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身
C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高
D．转轮的叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量
3．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
4．画作《瀑布》如图所示，有人对此画作了如下解读：水流从高处倾泻而下，推动水轮机发电，又顺着水渠流动，回到瀑布上方，然后再次倾泻而下，如此自动地周而复始．这一解读违背了(　　)
A．库仑定律
B．欧姆定律
C．电荷守恒定律
D．能量守恒定律
5．关于功和能，下列说法正确的是（　　）
A．功有正负，功是矢量 B．功有正负，单位是焦耳（J），是标量
C．能量的单位是焦耳，功的单位是瓦特 D．能量既可以消失，也可以创生
6．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
7．如图所示，木块A放在木板B的左端，AB间接触面粗糙，用恒力F将木块A拉到木板B的右端，第一次将B固定在水平地面上，第二次将B放在光滑水平地面上，则前后两个过程中相同的量是（ ）
A．物块A达B右端时的速度
B．物块A的运动时间
C．力F对物块A做的功
D．系统产生的摩擦热
8．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
9．如图甲所示，滑沙运动是一项惊险刺激的娱乐活动，可简化为如图乙所示的模型。点是斜面与水平地面的连接处，质量为的物块（可视为质点）从斜面上的点由静止释放，最后停在点。物块与斜面、地面之间的动摩擦因数均为。不计物块经过点时的能量损失；已知，物块在斜面上做匀加速直线运动过程的正中间的位移为，、两点的连线与地面的夹角，重力加速度，，，下列说法正确的是（　　）
A．物块沿斜面下滑的加速度大小为
B．物块与接触面间的动摩擦因数为0.8
C．物块的重力势能的减少量小于
D．物块从运动到，因摩擦产生的热量为
10．19世纪40年代前后,不同国家、不同领域的十几位科学家,以不同的方式,各自独立地提出:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它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别的物体,在转化或转移的过程中,能量的总量保持不变.这个规律叫做能量守恒定律.其中,工作最有成效的三个人是（ ）
A．迈耳、焦耳、亥姆霍兹
B．牛顿、迈耳、焦耳
C．牛顿、焦耳、亥姆霍兹
D．牛顿、迈耳、亥姆霍兹
11．由能量守恒定律可知
A．能量可以被消灭，也可以被创生
B．因为能量是守恒的，所以不可能发生能源危机
C．因为能量是守恒的，所以不需要节约能源
D．不同形式的能量之间可以相互转化
12．诺贝尔物理奖获得者费恩曼曾说：有一个事实，如果你愿意也可以说是一条定律，支配者至今所知的一切现象……这条定律就是 （ ）
A．牛顿第一定律 B．牛顿第二定律
C．牛顿第三定律 D．能量守恒定律
13．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
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．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
二、填空题
16．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。
17．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_________。
18．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
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．某同学认为家用电冰箱可以使食物的温度降低，因此我们可以打开电冰箱的门利用电冰箱散发的“冷气”给房间降温，你认为可以吗？
21．轻质弹簧原长为0. 4m，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为m=0. 3kg的物体由静止释放，当弹簧被压缩到最短时，弹簧长度为0. 2m。现将该弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与物块P接触但不连接。AB是长度为0. 5m的水平轨道，B端与半径r=0. 15m的光滑半圆轨道BCD相切，半圆的直径BD竖直，如图所示。物块P与AB间的动摩擦因数μ=0. 5.用外力推动物块P，将弹簧压缩至长度为0. 2m，然后放开，P开始沿轨道运动。重力加速度大小为g=10m/s2.：
(1)用外力推动物块P，将弹簧压缩至长度0. 2m时，弹簧的弹性势能Ep是多少；
(2)若P的质量M=0. 1kg，求P到达D点时对轨道的压力大小；
(3)若P能滑上圆轨道，且仍能沿圆轨道滑下，求P的质量的取值范围。
22．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。
23．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。
24．一个小水电站所在河流的上、下游水位高度差是3m，每秒有的水流过发电机的水轮机，从水轮机流出的水的速度是3m/s，上游的水的流速不计.设水流的能量的70%可以转化为电能，求这个小水电站的发电功率.（g取）
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
伽利略在对落体运动的探究中，经历了“发现问题﹣对现象的观察﹣提出假设﹣运用数学和逻辑手段得出结论﹣实验验证﹣合理外推﹣得出结论”的研究过程，A正确；牛顿发现了万有引力定律，B正确；应是1847年德国物理学家亥姆霍兹在理论上概括和总结了能量守恒定律，C错误；爱因斯坦创立了相对论，D正确．
2．D
【详解】
A．转轮转动的过程中克服摩擦力做功，转轮的速度越来越小，所以要维持转轮转动需要外力做功，故A错误；
B．要维持转轮转动需要外力做功，转轮转动所需能量不能由转轮自己提供，故B错误；
C．转动的叶片不断搅动热水的过程是水对转轮做功的过程，同时水会向四周放出热量，根据热力学第一定律可知水的内能减小，故水温降低，故C错误；
D．根据热力学第二定律，物体不可能从单一热源吸收能量全部用来对外做功而不引起其变化，故叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量，故D正确。
故选D。
3．D
【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.
4．D
【详解】
水流在重力作用下，从高处倾泻而下，推动水轮机发电，重力势能转化为电能。由于重力的作用，水流不可能自己从低处流到高处，水流要回到瀑布上方，必须借助外力，使水流的重力势能增加，因此这一解读违背了能量守恒定律，ABC错误，D正确。
故选D。
5．B
【详解】
AB．功的单位是焦耳（J），功虽然有正负，但是不表示方向，是标量，故A错误，B正确；
CD．能量的单位是焦耳，能量既不会消失，也不会创生，只会从一个物体转移到另外一个物体，或者从一种形式转变为另一种形式，故CD错误。
故选B。
6．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。
7．D
【详解】
AB．不管木板B是否固定，木块A受到重力、支持力、拉力F和滑动摩擦力f，根据牛顿第二定律有
因
可解得
因此两种情况下的加速度相同，当木板固定时由
得
当木板放在光滑的水平地面上时，由于A对B摩擦力作用，木板B将向右加速滑动，此时木块A滑到B右端时，A对地面的位移为
x=L+s
其中s是木板发生的位移，由
可得
故两种情况下木块A的运动时间不同。根据
v=at
可知物块A达B右端时的速度不同，故AB错误；
C．根据
W=Fx
可知，由于两种情况下木块A位移不同，故做的功不同，故C错误；
D．根据“摩擦生热”公式
Q=fs相对
可知，两种情况下滑动摩擦力f相同，相对位移相同，所以系统产生的热量相同，故D正确。
故选D。
8．D
【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。
9．D
本题通过滑沙运动考查考生的认识理解能力、建立模型能力和分析综合能力。
本题考查的知识有匀变速直线运动规律、平均速度、动能定理、能量守恒定律等，需要考生正确分析物块的运动过程，选用相应的规律解题。
【详解】
A．设物块沿斜面下滑的加速度为，正中间的位移为，则正中间的平均速度，正中间的平均速度也是物块沿斜面下滑的平均速度，由初速度为0的匀加速直线运动规律有
综合解得
A错误；
B．如图所示，为在地面上的投影，设斜面的倾角为，
物块从到，由动能定理有
由几何关系有
综合可得
又因为
则
B错误；
C．设为物块在段因摩擦产生的热量，由、可得，在物块沿斜面下滑过程中，由能量守恒定律有
可得重力势能的减小量为
即物块重力势能的减少量大于，C错误；
D．物块从运动到，设为物块在段因摩擦产生的热量，由能量守恒定律有
D正确。
故选D。
10．A
【详解】
19世纪40年代前后，迈尔、焦耳、亥姆霍兹等科学家以不同的方式，各自独立地提出能量守恒定律，故A正确；故选A.
11．D
【详解】
ABC.自然界的总能量是守恒的，能量既不能被消灭，也不能被创生，但随着能量的耗散，能源可以利用的品质降低了，可利用的能源减少了，所以可发生有能源危机，所以我们要节约能源．故ABC错误；
D.不同形式的能量之间可以相互转化，如动能与势能之间可以发生相互转化，故D正确；
12．D
【详解】
牛顿定律只适用于宏观物体的低速运动，具有局限性；物理学家从千差万别的自然现象中抽象出一个贯穿其中的物理量：能量，在自然界经历的多种多样的变化中它不变化，支配着至今所知的一切现象，这条定律即能量守恒定律；
A．牛顿第一定律，与结论不相符，选项A错误；
B．牛顿第二定律，与结论不相符，选项B错误；
C．牛顿第三定律，与结论不相符，选项C错误；
D．能量守恒定律，与结论相符，选项D正确；
故选D．
【点睛】
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论及其适用范围要加强记忆，这也是考试内容之一．
13．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．
14．A
【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．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。
16． 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。
17．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。
18． 钱塘江 B
【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。
19． 产生 消失 转化 转移 保持不变
【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．不可以
【详解】
冰箱工作时，只不过是将冰箱内部的能量转移到冰箱的外面，冰箱工作一段时间，内部的温度虽然降低了，但外界的温度由于能量的增加而升高。若打开冰箱门，会出现部分内能从冰箱内到冰箱外的房间，再由房间到冰箱内的循坏，室内的总内能并没有减少，相反的电冰箱由于消耗电能转化为内能，使室内温度轻微上升，所以，室内温度不会降低。
21．(1)0. 6J；(2)1N；(3)0. 2kg≤M＜0. 4kg
【详解】
（1）依题意，当弹簧竖直放置，从放上质量为0.3kg的物体到被压缩至最短的过程，由机械能守恒定律：
解得
（2）对物块P从放开到D点的过程，由能量守恒定律：
对物块P在D点时由牛顿第二定律
得
根据牛顿第三定律得，物块P对轨道的压力大小也为1N
（3）为使P能滑上圆轨道，它到达B点时的速度不能小于零。对物块P从放开到B点的过程，有
要使P仍能沿圆轨道滑回，P在圆轨道的上升高度不能超过半圆轨道的中点C．由机械能守
恒定律有
联立上面两式得
22．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。
23．(1)；(2)；(3) 7.25m
(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
24．
【详解】
每秒钟水流机械能减少量
；
转化为电能为
发电功率为
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页