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．下列不属于清洁能源的是（　　）
A．氢能 B．风能 C．太阳能 D．煤
2．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
3．如图所示为某探究活动小组设计的节能运动系统。斜面轨道倾角为30°，木箱质量为M，货物质量m=2M，木箱与轨道的动摩擦因数为。木箱在轨道顶端时，自动装货装置将货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速滑下，当轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下后返回。下列选项错误的是（　　）
A．卸下货物后木箱恰好被弹回到轨道顶端
B．木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度大于下滑的加速度
C．在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，木箱和货物减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能
D．木箱上升的过程中，弹簧减少的弹性势能全部转化为木箱的机械能和系统的内能
4．如图所示，在光滑水平面上A点处有一物块受水平恒力F的作用由静止开始运动，在其正前方固定一个足够长的轻质弹簧，在物块与弹簧接触后的过程中（弹簧始终在弹性限度范围内）（ ）
A．物块接触弹簧后即做减速运动
B．当弹簧压缩量达到最大后，物块将保持静止不动
C．AO距离越大，物体速度最大处距O越近
D．AO距离越大，物体速度为零处距O越近
5．下面属于二次能源的是（　　）
A．石油 B．电能 C．煤炭 D．风能
6．如图所示，电动机带动传送带以恒定的速率顺时针匀速运动，现将一质量为的滑块轻轻放在传送带左端，当滑块运动到传送带最右端时，其速率恰好等于，已知滑块与传送带之间的动摩擦因数为。关于这一过程，下列说法正确的是（ ）
A．传送带两端点之间的距离为
B．系统摩擦生热与滑块对传送带做功大小之比为1∶1
C．滑块在传送带上运动的时间为
D．与未放滑块相比，电动机多做的功为，其大小等于滑块增加的动能与系统增加的内能之和
7．某运动员参加撑杆跳高比赛如图所示，这个过程中能量变化描述正确的是（　　）
A．加速助跑过程中，运动员的动能和重力势能都不断增大
B．起跳上升过程中，杆的弹性势能先增大后减小
C．起跳上升过程中，运动员的机械能守恒
D．运动员越过横杆正上方时，动能为零
8．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
9．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
10．如图所示，小物块从固定斜面顶端A由静止开始沿斜面下滑至斜面中点B的过程中，系统增加的内能为Q，小物块到达B点时，动能为，选取斜面底端C为重力势能零点，重力势能为。已知斜面倾角为，小物块与斜面间的动摩擦因数，，，现用如图所示圆的面积表示小物块在A点的机械能，下列说法正确的是（　　）
A．对应的圆心角为，对应的圆心角，Q对应的圆心角
B．对应的圆心角为，对应的圆心角，Q对应的圆心角
C．对应的圆心角为，对应的圆心角，Q对应的圆心角
D．对应的圆心角为，对应的圆心角，Q对应的圆心角
11．如图，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速是6.0m/s，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10%的空气动能转化为电能，则此风力发电机发电的功率约为（　　）
A．2.7kW B．16.3kW C．27kW D．163kW
12．关于能量转化，以下说法中正确的是（　　）
A．对蓄电池充电时电能转化为化学能 B．用听音乐时电池把电能转化为化学能
C．太阳能电池把太阳能转化为化学能 D．光合作用把太阳能转化为内能
13．如图所示是新型“风光互补”景观照明灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池。下列说法正确的是（　　）
A．照明灯利用的风能属于不可再生能源
B．夜晚蓄电池放电，将化学能转化为电能
C．小风扇利用风力发电，将电能转化为机械能
D．太阳能为可再生能源，光电池板将电能转化为光能
14．2021年4月23日，海军长征18号艇在海南三亚某军港集中交接入列。若质量为M的长征18号艇在海面上正在沿直线航行，发动机的输出功率恒为P，所受阻力大小恒为Ff，某时刻速度大小为v1，加速度大小为（），一段时间t后速度大小为v2，在这段时间内位移大小为x。则下列关系式正确的是（　　）
A．； B．；
C．； D．；
15．如图所示，一处于自然长度的轻弹簧左端固定，右端连接一物块。弹簧的劲度系数为k，物块质量为m，物块与桌面之间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g，现以恒力F（F＞μmg）将物块拉动位移x，则拉动过程中（　　）
A．物块向右做匀加速直线运动至速度达到最大
B．当物块的速度v=0时，物块将保持静止
C．当F=μmg+kx时，弹簧的弹性势能和动能均达到最大值
D．当F<μmg+kx时，物块的速度与加速度方向可能相反
二、填空题
16．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______。
17．某脉冲激光器的耗电功率为2×103W，每秒钟输出10个光脉冲，每个脉冲持续的时间为10-8s，携带的能量为0.2 J，则每个脉冲的功率为_______ W，该激光器将电能转化为激光能量的效率为_______.
18．近日，美国化学学会(the American Chemical Society)针对漫威的电影“复仇者联盟2”进行了研究．他们首先关注的是托尼·史塔克，也就是钢铁侠．他的盔甲最初由纯铁制成，质量约为70公斤，穿着既不舒适，也不方便移动．后来，盔甲的升级版为镍钛诺（镍和钛的合金），情况就好多了．“镍钛诺制成的盔甲又轻又结实，受到损伤之后还可以复原．”盔甲中也许还包含石墨和碳纤维，用来吸收大量热量；如果钢铁侠不想让自己的靴子把脚烤熟的话，这一手段就很有必要了．” 钢铁侠的推进器与传统的火箭发动机以化学能燃烧为动力有区别，一种被称为电火箭发动机的技术进入了人们的视野，采用电能加速工质产生高速喷射流驱动飞船前进．应用这种技术打造的动力系统也被称为霍尔推进器，其通过轴向电场产生喷射离子推进，与化学能火箭发动机最大的不同之处是利用电能来形成离子化的推进动力，在现有的空间探测器中，离子驱动技术已经成功用于姿态控制等操作．但如果少了史塔克的便携式“核电站”提供能量的话，钢铁侠的武器和装备将统统派不上用场．
物理信息：盔甲中也许还包含石墨和碳纤维，用来吸收大量热量
物理知识：石墨和碳纤维材料的比热容较大，吸热能力强
物理信息：________________________
物理知识：________________________
19．试说明下列能源利用的方式中能量转化过程：
（1）水力发电______。
（2）柴油机车牵引列车前进______。
（3）电动水泵抽水______。
（4）核电站发电机发电______。
（5）风力发电机发电______。
（6）火箭发射人造卫星______。
三、解答题
20．太阳能及风能是清洁能源，我国已经建成众多的太阳能及风力发电场。风力发电是利用风的动能推动风力发电机的叶片转动而产生电能的。某地区安装有2台超大型风力发电机，每片扇叶长达80m，该地区常年的平均风速v=5.0m/s，风向跟叶片转动的圆面垂直，空气的密度ρ=1.25kg/m3，风力发电机的叶片转动时可形成半径R=80m的圆面。已知风力发电机能将通过圆面的空气的动能的10%转化为电能。
（1）求每台风力发电机的发电功率P；
（2）已知标准煤的热值q=3.0×107J/kg，则该风力发电场年发电量相当于燃烧多少标准煤产生的热量？
21．人类发送地球卫星对地球的运行轨道有影响吗？
22．如图一个带有光滑圆弧的滑块B，静止于光滑水平面上，圆弧最低点与水平面相切，其质量为M，圆弧半径为R，另一个质量为的小球A，以水平速度，沿圆弧的最低点进入圆弧，求：
(1)小球A能上升的最大高度；
(2)A、B最终分离时的速度。
23．学习物理切忌重结论轻过程。现在我们通过以下情景来理解某结论。一长为L的木块静止在光滑的水平面上，一子弹沿水平方向射入该木块并且穿出。假设木块对子弹的摩擦阻力恒定为f。求该过程摩擦产热Q。（要求：结合动能定理和能量守恒定律求解，套用结论者零分；题目未提及的物理量字母务必做出文字说明。）
24．了解火箭运载人造卫星上天的发射过程，并分析在火箭发射的各个阶段适合用哪些守恒定律来估算人造卫星的速度。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
不属于清洁能源的是煤，因为煤炭燃烧时释放大量的有害的烟气，污染环境。
故选D。
2．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。
3．C
【详解】
A．设弹簧压缩最大时的弹性势能为，由能量守恒得，下滑过程
上滑过程，到达最高点速度为v，上滑过程由能量守恒得
解得
即木箱恰好被弹回到轨道顶端，故A正确；
B．对木箱受力分析，根据牛顿第二定律得，下滑时加速度为
上滑时加速度为
故B正确；
CD．由能量守恒有，在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，木箱和货物减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能和系统的内能，上滑过程，弹簧减少的弹性势能全部转化为木箱的机械能和系统的内能，故C错误D正确。
故选C。
4．D
【详解】
A．物体与弹簧接触前做匀加速直线运动；物体与弹簧接触后，弹簧弹力不断增大，开始阶段弹簧弹力小于推力F，合力向右，加速度向右，物体做加速度不断减小的加速运动；当加速度减小为零时，速度达到最大；接下来物体由于惯性继续向右运动，弹力进一步变大，且大于推力，合力向左，加速度向左，物体做加速度不断变大的减速运动，当速度减为零时，弹簧压缩量最大，物块加速度最大，故A错误；
B．当弹簧压缩量达到最大后，物体的速度减为零，此时的加速度向左，物块将重新向左做加速运动，故B错误；
C．当物体速度最大处时，满足加速度为零，有
可知物体速度最大处与AO的距离无关，而由推力F和劲度系数决定，故C错误；
D．当物体速度为零时，由能量守恒定律可知推力F做的功转化为弹簧的弹性势能，则AO距离越大，能储存的弹性势能越大，弹簧的压缩量越大，即物体速度为零处距O越近，故D正确；
故选D。
5．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。
6．D
【详解】
AC．根据题意，滑块在传送带上一直做匀加速直线运动，滑块加速度为
由运动学公式得，传送带两端点之间的距离为
滑块的运动时间为
AC错误；
B．系统摩擦生热为
滑块对传送带做功的大小为
两者之比为1∶2，故B错误；
D．由能量守恒定律知，电动机多做的功等于滑块增加的动能与系统增加的内能之和，也等于滑块对传送带所做的功，故D正确。
故选D。
7．B
【详解】
A．加速助跑过程中，运动员的动能不断增加，重力势能不变，故A错误；
B．起跳上升过程中，杆先逐渐弯曲然后伸直，则杆的弹性势能先增加后减小，故B正确；
C．起跳上升过程中，运动员和杆的系统动能、重力势能和弹性势能之和守恒，因杆的弹性势能先增加后减小，则运动员的机械能先减小后增加，故C错误；
D．运动员到达横杆正上方时，由于有水平速度，则动能不为零，故D错误。
故选B。
8．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。
9．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。
10．A
【详解】
设斜面长度为Ｌ，物块的质量为m，小物块开始运动时的机械能等于小物块在A点的重力势能，则有
小物块在B点时的重力势能为
此过程中克服摩擦力做的功等于产生的热量，则有
根据能量守恒定律可得
若用圆的面积表示小物块在A点的机械能，则重力势能占总面积的，产生的热量占总面积的，动能占占总面积的，即对应的圆心角为，对应的圆心角，Q对应的圆心角，选项A正确，BCD错误。
故选A。
11．B
【详解】
依题意，空气把动能转化为电能，根据能量守恒定律有
又因为
两式联立，代入题中相关数据求得此风力发电机发电的功率
故选B。
12．A
【详解】
A．对电池充电时，消耗电能转化为电池的化学能；故A正确；
B．使用MP3时，电池把化学能转化为电能；故B错误；
C．太阳能电池把太阳能转化为电能；故C错误；
D．光合作用把太阳能转化为生物能，不是内能；故D错误；
故选A。
13．B
【详解】
A．照明灯利用的风能属于可再生能源。故A错误；
B．夜晚蓄电池放电，将化学能转化为电能。故B正确；
C．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能。故C错误；
D．太阳能为可再生能源，光电池板将光能转化为电能。故D错误。
故选B。
14．A
【详解】
AB．长征18号艇受到的牵引力
某时刻速度为v1时，加速度a1满足
发动机的输出功率恒为P，所受阻力大小恒为Ff，在加速过程中做加速度减小的加速度运动，则这段时间内的平均速度大于初末速度和的一半，即
故A正确，B错误；
CD．长征18号艇做加速运动，牵引力大于阻力，则
由能量守恒可得
故CD错误。
故选A。
15．D
【详解】
A．物体先向右做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动，A错误；
B．当物块向右位移最大时，速度v=0时，合力向左，不能保持静止，B错误；
C．当
F=μmg+kx
时，加速度a=0，速度、动能均达到最大值，此时形变量x不是最大值，弹簧的弹性势能不是最大值，C错误；
D．当加速度a=0时物块因惯性继续向右运动的过程中，有
F<μmg+kx
加速度向左，速度向右，D正确。
故选D。
16． 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。
17． 2×107 0.1%
根据每个脉冲持续的时间和携带的能量求出每个脉冲的功率．分别求出1s内产生的激光能量，从而得出激光器将电能转化为激光能量的效率．
【详解】
每个脉冲的功率；1s内激光产生的能量，消耗的电能，则效率．
18． 电能加速工质产生高速喷射流驱动飞船前进 电能转化为机械能
【详解】
[1]．物理现象：采用电能加速产生高速喷射流驱动飞船前进；
[2]．物理知识：电能转化为机械能．
19． 机械能转化为电能 化学能转化为机械能 电能转化为机械能 核能转化为电能 风能转化为电能 化学能转化为机械能
【详解】
(1)[1]机械能转化为电能
(2)[2]化学能转化为机械能
(3)[3]电能转化为机械能
(4)[4]核能转化为电能
(5)[5]风能转化为电能
(6)[6]化学能转化为机械能
20．（1）P=1.57×105W；（2）m=3.30×105kg。
【详解】
（1）设单位时间（t0=1s）内通过每台风力发电机叶片转动形成圆面的空气的体积为V、动能为Ek，则有
解得
P=1.57×105W
（2）2台风力发电机发电的功率为2P，年发电时间
t=365×24×3600s
设年发电量为E，则有
E=2Pt
E=qm
解得
m=3.30×105kg
21．见解析
【详解】
人类发射的地球卫星的质量远远小于地球的质量，地球卫星的万有引力对卫星的运动状态产生影响，但是卫星对地球的引力对地球的运行轨道不会产生太大的影响。
22．(1)4R；(2)，。
【详解】
(1)设小球A能上升的最大高度为H，A刚脱离B时水平方向的速度为v，对A、B，由水平方向动量守恒及能量守恒，有
带入v0=，可得小球A能上升的最大高度
H=4R；
(2)设A、B最终分离时的速度分别为v1和v2，由水平方向动量守恒及能量守恒，有
解得
，。
23．
【详解】
设子弹质量为，木块质量为，子弹的初速度为，子弹穿出时末速度为，木块的速度为，子弹的位移为，木块的位移为。对子弹依据动能定理得
对木块依据动能定理得
联立得
根据能量守恒定律有
可知
24．火箭喷气发射的过程，因为内力远远大于外力，满足动量守恒定律；当最后一节火箭的燃料用完后，壳体与卫星分力的过程中，仍然满足动量守恒，所以估算人造卫星的速度应用动量守恒定律
【详解】
火箭喷气发射的过程，因为内力远远大于外力，满足动量守恒定律；当最后一节火箭的燃料用完后，壳体与卫星分力的过程中，仍然满足动量守恒，所以估算人造卫星的速度应用动量守恒定律。
答案第1页，共2页
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