5.3能量的转化与守恒（Word版含答案）

粤教版（2019）必修三 5.3 能量的转化与守恒
一、单选题
1．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)
2．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
3．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
4．以下关于物理学史实的说法正确的是（ ）
A．伽利略通过理想斜面实验指出“力不是维持物体运动的原因”
B．牛顿提出了万有引力定律，并指出万有引力常量
C．英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维耶根据天王星的观测资料，各自独立地利用万有引力定律计算出了后来被命名为“海王星”的行星，并由勒维耶在1846年在预言的位置附近发现了这颗行星．
D．能量守恒定律的建立是由不同国家、不同领域的十几位科学家以不同的形式各自独立提出的，其中迈尔、焦耳、法拉第的工作最有成效．
5．关于能量转化与守恒的理解，下列说法中正确的是（　　）
A．能量是守恒的，不可能消失，所以不会发生能源危机
B．能量既会凭空产生，也会凭空消失
C．能量可以从一种形式转化为另一种形式
D．能量在转化的过程中，能量在数量上会减少
6．在伽利略理想斜面实验中,小球停下来的高度h2与它出发时的高度h1相同,我们把这一事实说成是“有某一量守恒”,下列说法中正确的是
A．小球运动过程中速度是守恒的
B．小球运动过程中高度是守恒的
C．小球运动过程中动能是守恒的
D．小球运动过程中能量是守恒的
7．如图所示，足够长粗糙斜面倾角为θ，固定在水平面上，物块a通过平行于斜面的轻绳跨过光滑轻滑轮与物块b相连，b的质量为m。开始时，a、b均静止且a刚好不受斜面摩擦力作用。现对b施加竖直向下的恒力F，使a、b做加速运动。则在b下降h高度过程中（　　）
A．a的加速度等于
B．a的重力势能增加mghsinθ
C．绳的拉力对a做的功等于a机械能的增加
D．F对b做的功与摩擦力对a做的功之和等于a、b动能的增加
8．守恒定律是自然界中某种物理量的值恒定不变的规律，它为我们解决许多实际问题提供了依据．在实际生活中经常看到这种现象，从水龙头中流出的水柱越来越细，如图所示．若垂直于水柱的横截面可视为圆，在水柱上分别取A、B 两个直径为d1、d2的横截面，已知 d1: d2 = 3 : 2 ，经过A、B 处水流的速度大小之比为
A．3 : 2 B．2 : 3 C．9 : 4 D．4 : 9
9．以下说法中正确的是（　　）
A．只有摩擦才能使物体的内能增加
B．由于能量守恒，所以物体的能量总是不变的
C．任何系统无法依靠自身的作用自动回到原先的能量状态
D．内能是一种较高品质的能
10．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
11．19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
12．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
13．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
14．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
15．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
二、填空题
16．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_____．
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．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_______.
19．一切运动变化无论属于什么运动形式，反映什么样的物质特性，都要满足一定的守恒定律．( )
三、解答题
20．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．
21．如图所示，粗糙斜面与光滑水平通过半径可忽略的光滑小圆弧平滑连接，斜面倾角α=37°，A、B是两个质量均为m=1kg的小滑块(可看作质点)，C为左端附有胶泥的薄板(可移动且质量不计)，D为两端分别连接B和C的轻质弹簧．当滑块A置于斜面上且受到大小为F=4N、方向垂直于斜面向下的恒力作用时，恰能沿斜面向下匀速运动．现撤去F，让滑块A从斜面上距斜面末端L=1m处由静止下滑．(取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)求滑块A到达斜面末端时的速度大小
(2)滑块A与C(原来C、B、D处于静止状态)接触后粘连在一起，求此后两滑块和弹簧构成的系统在相互作用过程中弹簧的最大弹性势能和滑块B的最大动能分别是多少
22．如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的光滑半圆形导轨在B点相接，导轨半径R为0.1m。一个质量为m=1kg小物体（可视为质点）将弹簧压缩至A点后，由静止释放，在弹力作用下物体向右运动，脱离弹簧后与静止在B点质量为m=1kg的小物体相撞，撞后粘在一起沿半圆形导轨运动，到达C点时速度为vc=5m/s，重力加速度g取10m/s2。
(1)求两物块从C点水平飞出后的水平射程；
(2)求两物体在离开C点前瞬间对轨道的压力大小；
(3)求小物体将弹簧压缩至A点时，弹簧具有的弹性势能Ep。
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．如图所示，足够长的木板B静止在光滑水平地面上．小滑块A静止放在木板B的左端，已知mA=1kg、mB=2kg、滑块A与木板B间的动摩擦因数，现对小滑块A施加一个竖直平面内斜向右上方大小为10N的外力F，且F作用3s后撤去。若图中，问：
（1）施加外力F时，滑块A及木板B加速度大小分别为多少？
（2）最终滑块A、木板B会一起在光滑水平面上做匀速运动，它们匀速运动的速度为多少？
（3）整个过程A、B组成的系统由于摩擦产生的内能是多少？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．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。
2．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。
3．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；
4．A
【详解】
伽利略通过理想斜面实验推出力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动的原因，A正确；万有引力常量是卡文迪许测得的，牛顿发现万有引力定律，B错误；德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了“海王星”，C错误；能量守恒定律是不同国家、不同领域的十几位科学家各自独立提出的，其中迈尔、焦耳、亥姆霍兹的工作最有成效，D错误．
5．C
【详解】
A．能量是守恒的，不可能消失，但是能量的品质会降低，可以利用的能源会减小，所以会发生能源危机，A错误；
BCD．能量守恒定律表述为，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，BD错误，C正确。
故选C。
6．D
【详解】
A、在物体运动过程中物体的速度随时间发生变化，故速度不守恒，故选项A错误；
B、小球停下来的高度与出发时的高度相同，但运动过程中高度是变化的，故选项B错误；
C、小球沿斜面向下运动时动能增大，沿斜面向上运动时动能减小，可知动能不守恒，故选项C错误；
D、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，故选项D正确．
7．D
【详解】
A．a、b两物块均静止，根据平衡条件有
解得
施加恒力F后，分别对物块a、b应用牛顿第二定律，对物块a有
对物块b有
联立解得
故A错误；
B．物块a重力势能的增量为
故B错误；
C．根据能量守恒定律，轻绳的拉力对物块a做的功等于物块a机械能的增加量和克服摩擦力做功产生的内能之和，所以轻绳的拉力对物块a做的功大于物块a增加的机械能，故C错误；
D．对物块a、b及轻绳组成的系统应用动能定理有
即
故D正确。
故选D。
8．D
【详解】
流量表示单位时间内水流过的体积，水的流量恒定不变，则单位时间内水流体积相等，水流的体积V=vS，其中，比较可知，A、B处水流的速度大小之比为4：9，故D正确．
9．C
【详解】
A．改变内能的方式有两种，一种是做功，另外一种是热传递，而摩擦属于做功手段，还可以通过热传递来增加物体的内能，A错误；
B．物体的能量可以减小（物体的能量转移到外界）或者增大（外界的能量转移到物体上），但整个世界能量是守恒的，B错误；
C．根据能量守恒定律和热力学第二定律，某个系统无法依靠自身的作用回到原先的能量状态，C正确；
D．任何可以利用的能量最后都是变化为内能而耗散，故内能的可利用的品质较低，D错误。
故选C。
10．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。
11．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.
12．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。
13．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.
14．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．
15．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。
16． 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
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． 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。
19．√
【详解】
一切运动变化无论属于什么运动形式，反映什么样的物质特性，都要满足一定的守恒定律；故正确．
20．(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．
21．(1) m/s(2) J，J
【详解】
解：(1)施加恒力F时，根据平衡条件有：①
未施加力F时，根据动能定理有：②
联立并代入数据，解得m/s③
(2)滑块A与C接触后，A、B、C、D组成的系统动量守恒，能量守恒
所以当A、B具有共同速度时，系统的动能最小，弹簧的弹性势能最大，设为
根据动量守恒定律有： ④
根据能量守恒定律有：⑤
联立并代入数据，解得J⑥
滑块A与C接触后，组成的系统动量守恒，能量守恒，当弹簧由压缩状态恢复原长过程中始终对B做正功，所以弹簧原长时B动能最大
根据动量守恒定律有：⑦
根据能量守恒定律有：⑧
联立并代入数据，解得m/s⑨
所以滑块B的最大动能J⑩
22．(1)1m；(2)480N；(3)58J
【详解】
(1)根据平抛运动竖直方向为自由落体运动
水平方向为匀速直线运动
水平射程为x=1m
(2)根据牛顿第二定律
根据牛顿第三定律
FC=F
两物体对C点的压力大小为F=480N
(3)根据水平方向动量守恒
根据动能定理
根据能量守恒
解得J
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．（1）6m/s2，1m/s2；（2）8m/s；（3）120J
【详解】
(1)如图对A受力分析
正交分解可得
又
联立解得
对B由牛顿第二定律可得
联立解得
(2)F作用3s时A、B的速度分别为
当撤去外力F后，滑块A做减速运动，减速的加速度大小为
滑块B继续做加速运动，加速的速度大小为
设撤去外力F后，A、B还要经过时间达到共速，有
解得
A、B一起匀速的速度为
(3)整个过程由功能关系可得，由于摩擦产生的内能为
代入数据解得
Q=120J
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页