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．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
2．下列说法正确的是（　　）
A．在无人自助加油站给汽车加油时，由于没有人员看管，可接打手机
B．发电厂的变压器发生火灾时，应先断开电源再灭火
C．随着科技的发展，电荷是可以消灭的
D．太阳发出的能量射到地球上转化为其他能量射到宇宙中的能量则会消失
3．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)
4．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
5．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
6．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
7．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
8．如图所示，半径为R的光滑竖直半圆弧与粗糙水平面平滑连接，轻弹簧一端与墙壁连接，另一端与可视为质点、质量为m的小滑块接触但不连接，小滑块在水平向右的外力作用下静止于P点，P点与圆弧最低点A的间距为R．某时刻将小滑块由静止释放，小滑块到达A点之前已与弹簧分离，此后恰好能到达圆弧最高点C．已知小滑块和水平面间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为g．上述过程中弹簧对小滑块做的功为（　　）
A．2mgR
B．2.5 mgR
C．3 mgR
D．3.5 mgR
9．有一种地下铁道，车站的路轨建的比较高，车辆进展要上坡，出战要下坡．如图所示，设坡高为1.8m，车辆进站到达A点时，具有的速度是v，下列v的大小刚好使车辆冲上坡的是？忽略摩擦和各种损耗（g取10m/s2）
A．2 m/s B．4 m/s C．6 m/s D．8 m/s
10．关于能源的开发和利用下列说法正确的是（　　）
A．能源是无限的，地下煤、石油、天然气是足够人们开采的
B．根据能量守恒定律，担心能源枯竭就是杞人忧天
C．能源的开发和利用不必考虑对环境的影响
D．通过核裂变和平利用核能是目前开发新能源的一种途径
11．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
12．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
13．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
14．低碳生活是一种绿色而又环保的新型生活方式，日常生活注意节电、节油、节气、节水，从点滴做起，保护环境，保护地球．下列关于能源与能量理解正确的是( )
A．能量是守恒，没有必要提倡节约能源
B．能量耗散表明自然界的能量在利用过程中正在不断地消失
C．自然界中石油、煤炭等能源取之不尽，用之不竭，只需不断开发
D．人类应积极开发与利用风能、太阳能、潮汐能等能再生的新能源
15．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
二、填空题
16．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_________。
17．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_____．
18．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。
19．能量守恒定律：__________________________ .
三、解答题
20．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。
21．如图所示，质量，的木板静止在光滑水平地面上．木板右端与竖直墙壁之间距离为，其上表面正中央放置一个质量的小滑块．与之间动摩擦因数为，现用大小为的推力水平向右推，两者发生相对滑动，作用后撤去推力．通过计算可知，在与墙壁碰撞时．没有滑离．设与墙壁碰撞时间极短，且无机械能损失，重力加速度．求：
(1)相对滑动的整个过程中．相对向左滑行的最大距离；
(2)相对滑动的整个过程中，、系统产生的摩擦热．
22．称出自己的质量，量出两层楼梯的垂直高度，手拿计时器，以正常速度匀速地向上跑完这两层楼梯，记下所用的时间。
（1）求出你在跑楼梯时体内输出的有用能量，这中间发生了什么样的能量转化？
（2）求出以瓦为单位的输出功率。如果这些能量转化为电能，可同时点亮几盏的灯泡？
23．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？
24．根据考察，科学家比较一致地认为6500万年前地球上发生的那次生物大灭绝（包括恐龙在内的占地球一半左右的生物在一瞬间消失了）是由一颗直径大约、质量为的小行星以的速度砸到地球上而导致的。这次碰撞所释放的能量相当于的TNT炸药爆炸所放出的能量。现假设有一颗直径的小行星撞上了地球，请估算所释放的能量，并讨论会给地球所造成的危害。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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。
2．B
【详解】
A．在自助加油站给汽车加油时，静止接打移动电话，避免因接打移动电话产生的静电火花引起火灾，故A错误；
B．发电厂的变压器发生火灾时应先断开电源，防止触电，然后再灭火，故B正确；
C．根据电荷守恒定律可知电荷不能被创造和消灭，只能发生转移或得失，故C错误；
D．根据能量守恒定律可知能量即不会消灭，也不会创生，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体上， 故太阳发出光射到射到宇宙中的能量也转化成了其它形式的能而并没有消失，故D错误。
故选B。
3．C
【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。
4．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。
5．B
【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。
6．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。
7．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。
8．C
【详解】
小滑块恰好能到达圆弧最高点C，则在C点
从释放到C点，由动能定理得
代入已知量即可得到
故选C。
9．C
【详解】
刚好冲上坡，所以汽车到坡上速度为0，则动能全部转化为势能，根据
得
v=6m/s
故选C。
10．D
【详解】
能源是有限的，如果无节 制地开采，能源终有一日会枯竭的；在能源开发过程中必须考虑对环境的影响；通过核裂变和平利用核能是目前开发新能源的一种新途径。
故选D.
11．A
【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；
12．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。
13．D
【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。
14．D
【详解】
A、在能源的利用过程中,虽然能量在数量上并未减少,但可利用率越来越小,故仍需节约能源.故A错误.
B、能量耗散表明自然界的能量在转化的过程中可利用率越来越小，但总量不会减小，故B错误；
C、自然界中石油、煤炭指的是亿万年前的大量生物经过地壳变化,被埋藏在地下,受地层压力和温度的影响,缓慢地形成的可以燃烧的矿物质,在短时间内不能再生,是不可再生能源,故C错误；
D、太阳能、风能是可再生能源,人类应多开发与利用,故D正确
故选D
点睛：能量的转化是有方向性的,故即使能量符合守恒定律,某些能量也是在短期内无法再生的;太阳能不但丰富而且无污染,如现在的太阳能电池就是将太阳能转化为电能的装置;煤、石油和天然气是目前使用的主要能源;
15．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。
16．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。
17． 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
18． 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。
19．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．
【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．
20．（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
21．(1)(2)
【详解】
（1）在施加推力F时，方向向右
方向向右
ls末，F撤去时，
∴A相对B向左滑动的距离
撤去F至A、B达到共同速度的过程中
，方向向右，方向向左
设A、B速度相等经历的时间为t2
得
在此时间内B运动的位移为
∵s2+s3∴B与墙碰前速度相等，A、B的共同速度
A相对B向左滑动的距离
（2）与墙壁碰后：
∴
∵
∴
点睛：此题物理过程较复杂，解决本题的关键理清木块和木板在整个过程中的运动规律，按照物理过程发生的顺序，结合能量守恒定律、动量守恒定律、牛顿第二定律和运动学公式综合求解．
22．（1）2000J，食物的化学能转化成运动所需的机械能和维持体温的内能；（2）200W，2盏
【详解】
解：（1）假设自己的质量为50kg，两层楼梯的垂直高度为4m，匀速上楼时，动能没有改变，体内输出的有用能量转化为自己的重力势能。那么有用能量为
Ep=mgh=50×10×4J=2000J
这中间能量转化为食物的化学能转化成运动所需的机械能和维持体温的内能。
（2）假设上楼需要时间10s，那么输出功率为
如果这些能量转化为电能，可同时点亮盏=2盏100W的灯泡。
23．（1）光能转化为生物（化学）能；（2）33.87%；（3）
【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
24．见解析
质量巨大的小行星一般以几十千米每秒的巨大速度运动，具有极大的动能。它在穿越地球大气层的过程中，由于与空气摩擦，相当一部分动能转化为小行星以及周围空气的内能。炽热的小行星燃烧、爆炸，分裂成许多碎片，继续以巨大的速度向地球飞来。小行星在燃烧中把各种矿物的化学能转化为各种形式的能量，向地球释放出大量的热量、冲击波、电磁波及其他各种射线。小行星撞击地球所释放的能量，不仅来自于它的动能，更主要的是来自它所蕴含的化学能。
【详解】
解答：由球体积公式知，球的直径缩小为原来的时，其体积减为原来的。当小行星的密度和撞击速度不变时，其质量和动能都减为原来的，则它与地球撞击所释放的总能量相当于的TNT炸药爆炸所放出的能量。这相当于6万个八级大地震所释放的能量，其破坏力会给地球及居住在地球上的人类和各种生物带来毁灭性的打击。
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