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．某成年男子正在进行减肥训练，反复地将总质量为50kg的杠铃从地板举过头顶，他每分钟能够完成三个这样的动作。已知燃烧1g脂肪能提供39kJ的能量，其中有10%用于举杠铃的能量，忽略将杠铃放下时消耗的脂肪，那么减掉0.5kg脂肪所需时间约为（　　）
A．1.2h B．5.2h C．11h D．33h
2．如图所示，粗糙程度处处相同、倾角为的倾斜圆盘上，有一长为L的轻质细绳，一端可绕垂直于倾斜圆盘的光滑轴上的O点转动，另一端与质量为m的小滑块相连，小滑块从最高点A以垂直细绳的速度开始运动，恰好能完成一个完整的圆周运动，则运动过程中滑块受到的摩擦力大小为（ ）
A． B．
C． D．
3．随着能源危机的不断加剧，我们不但要合理节约常规能源，还要大力开发新能源，下列能源中属于新能源的是（　　）
A．石油 B．天然气 C．太阳能 D．煤炭
4．如图为某节能运输系统的简化示意图。其工作原理为：货箱在轨道顶端A 时，自动将货物装入货箱，然后货箱载着货物沿粗糙轨道无初速度下滑，接着压缩轻质弹簧，当弹簧被压缩至最短时，立即锁定并自动将货物卸下，卸完货物后随即解锁，货箱恰好被弹回到顶端A，此后重复上述过程。若弹簧为自由长度时上端对应的斜面位置是B，货箱可看作质点，则下列说法正确的是（　　）
A．货箱每次运载货物的质量不一定相等
B．货箱由A 到B 和由B 到A 的过程中克服轨道摩擦力做的功相等
C．货箱由A 到B 过程中增加的动能小于货箱由B 到A 的过程中减小的动能
D．货箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能
5．民航客机的机舱一般都设有紧急出口，发生意外情况的飞机在着陆后，打开紧急出口的舱门，会自动生成由同种材料构成的一个安全气囊，安全气囊由斜面和水平薄面组成，机舱中的人可沿斜面滑行到水平薄面上，示意图如图所示。若人从气囊上由静止开始滑下，人与斜面和人与水平薄面间的动摩擦因数均为0.5，斜面与水平面间的夹角为θ=37°，g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，不计空气阻力。要避免人与地面接触而受到伤害，则设计安全气囊时水平面和斜面的长度之比至少为(　　)
A．1：3 B．2：5 C．3：5 D．1：1
6．图是一幅“能源分类相关图”以下四组能源中，全部符合图中阴影部分的是（　　）
A．煤炭、石油、沼气 B．水能、潮汐能、天然气
C．太阳能、风能、生物能 D．地热能、海洋能、核能
7．下列关于能量转化现象的说法，正确的是（　　）
A．用太阳灶烧水是太阳能转化为电能
B．电灯发光是电能转化为光能和内能
C．核电站发电是电能转化为内能
D．生石灰放入盛有凉水的烧杯里，水温升高是动能转化为内能
8．平板式集热器的箱面是玻璃，内表面涂黑，这是因为（　　）
A．黑色物体容易反射太阳光的能量 B．黑色物体容易吸收太阳光的能量
C．黑色物体的比热容大 D．黑色物体的密度大
9．2021年6月11日，我国成功将北京三号卫星送入预定轨道，如图卫星两翼的太阳能电池板把太阳能转化为电能供卫星使用。关于太阳能等能源与可持续发展，以下说法正确的是（　　）
A．利用太阳能、风能和氢能等能源替代化学能源可以改善空气质量
B．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造
C．水电站里的发电机装置可以将水库中储存的水的机械能全部转化为电能
D．核能对环境的污染比常规能源对环境的污染大
10．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．
11．下列能源中，既属于新能源，又属于可再生能源的是（　　）
A．煤 B．石油 C．天然气 D．沼气
12．下列关于能量转移和转化的方向性的说法中，不正确的是 （　　）
A．在自然界中不是所有能量都能利用
B．能量的利用是有条件的，也是有代价的
C．物体发生热传递时，热传递的方向从高温物体到低温物体
D．物体发生热传递时，热传递的方向从内能多的物体到内能少的物体。
13．一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
14．不同的物理现象往往反映出相同的物理规律。下图所示现象中在能量转化方面的共同点是（　　）
A．物体的机械能转化为其他形式的能量
B．物体的动能全部转化为重力势能
C．其他形式的能量转化为物体的机械能
D．物体的重力势能转化为其他形式的能量
15．有一额定电流为2A的直流电动机，线圈电阻为0.5Ω，在正常工作时对外做功的功率为6W，则在正常工作时，电动机（　　）
A．两端的电压为1V B．两端的电压为3V
C．发热的功率为4W D．消耗的电功率为8W
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．如图（a）所示，“”型木块放在光滑水平地面上，木块的AB水平表面是粗糙的，与水平方向夹角的BC斜面是光滑的.此木块的右侧与竖直墙壁之间连接着个力传感器，当力传感器受挤压时，其示数为正值；当力传感器被拉伸时，其示数为负值.一个可视为质点的滑块从C点由静止开始下滑，运动过程中力传感器记录到的力一时间关系图像图如图（b）所示，设滑块通过B点前后速度大小不变.（，，.）则滑块C的质量为_________kg，它在木块上运动全过程中损失的机械能为_________J.
（a）（b）
18．能源的利用过程，实质上是能量的______过程。
19．有一种手电筒，当其电池的电能耗尽时，摇晃它，即可为电池充电，在这个摇晃过程中_____能转化为电能；如果将这种手电筒摇晃一次，相当于将200g的重物举高20cm，每秒摇两次，则摇晃手电筒的平均功率为________W，g=10m/s2。
三、解答题
20．某市有20万台空调机，每台空调机在夏季平均使用60天，每天耗电8 kW·h。为了节约能源，该市政府建议大家都把室内设定温度提高1 ℃，这样每台空调机每天可节省6%的电能。那么这样做能使该市在夏季节省多少电能？已知标准煤的热值是2.92×107 J/kg。发电厂的发电效率是30%。请计算一下，这项节能建议的实现能在1年内节约多少吨标准煤？（结果均保留两位有效数字）
21．如图所示，一物体质量m＝2kg，在倾角θ＝37°的斜面上的A点以初速度v0＝3m/s下滑，A点距弹簧上端挡板位置B点的距离AB＝4m。当物体到达B点后将弹簧压缩到C点，最大压缩量BC＝0.2m，然后物体又被弹簧弹上去，弹到的最高位置为D点，D点距A点的距离AD＝3m。挡板及弹簧质量不计，g取10m/s2，sin37°＝0.6，求：（结果均保留三位有效数字）
（1）物体与斜面间的动摩擦因数μ；
（2）弹簧的最大弹性势能Epm。
22．某海湾共占面积1.0×106m2，涨潮时水深20m，若利用这个海湾修建一座水坝，此时关上水坝的闸门时，可使水位保持20m不变。退潮时，坝外水位降至18m。假如利用此水坝建水力发电站，已知重力势能转化为电能的效率是10%，每天有两次涨潮，涨潮和退潮时水流都推动水轮机发电，试估算该电站一天能发多少电能？重力加速度g取10m/s2。海水密度近似为1.0×103kg/m3。
23．北京奥运会女子蹦床决赛中，中国小将何雯娜表现突出，以总分37.80分的成绩为中国蹦床队夺得首枚奥运会金牌。在比赛中，如果她受到蹦床对她的弹力的变化规律如图所示。试分析该同学在段时间内弹性势能、重力势能怎样变化？段时间内又如何变化？
24．如图所示，底部带有挡板的固定光滑斜面，倾角为θ＝30°，上有质量为m的足够长木板A，其下端距挡板间的距离为L，质量也为m的小物块B置于木板A的顶端，B与木板A之间的动摩擦因数为。无初速释放二者，当木板滑到斜面底端时，与底部的挡板发生弹性碰撞，且碰撞时间极短。可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。重力加速度为g，求：
(1)木板A与挡板第一次碰撞后沿斜面上滑的过程中物块B的加速度大小；
(2)木板A从开始到第二次与挡板碰撞过程中运动的总路程；
(3)从开始到A、B最后都静止的过程中，系统因摩擦产生的热量。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
减掉0.5kg脂肪提供的能量为
每分钟举杠铃的能量
由题意可知
故选C。
2．A
【详解】
由于小滑块恰好能完成一个完整的圆周运动，则在最高点有
整个过程根据能量守恒可得
解得
BCD错误，A正确。
故选A。
3．C
【详解】
常规能源是指传统的能源，包括植物秸秆和化石燃料，而石油，天然气和煤都是化石燃料，故都是常规能源故只有太阳能是新能源，故C正确。
故选C。
4．C
【详解】
A．根据动能定理，从A到弹簧被压缩至最短时
从解锁瞬间到A
联立解得货物质量
其中M为货箱质量，故货箱每次运载货物的质量一定相等，故A错误；
B．货箱上滑与下滑过程中，位移相同，但摩擦力大小不同，故摩擦力做的功不相等，故货箱克服摩擦力做的功不相等，故B错误。
C．货箱由A 到B 过程中增加的动能
货箱由B 到A 的过程中减小的动能
故C正确；
D．根据能量守恒可知，货箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能和克服摩擦力做功产的热，故D错误。
故选C。
5．B
【详解】
设斜面长度为l，则人下滑高度为
在斜面上运动克服摩擦力做功为
设水平面长度为s，在水平面上运动克服摩擦力做功为
要避免人与地面接触而受到伤害，人滑到气囊末端时速度0，由能量守恒可得
代入数据得
故B正确。
故选B。
6．C
【详解】
符合图中阴影部分的应是来自太阳辐射能的可再生新能源。
A．煤炭、石油、沼气都是不可再生能源，故A错误；
B．天然气是一种化石燃料是不可再生能源，故B错误；
C．太阳能、风能、生物能都是可再生新能源，都来自于太阳能，故C正确；
D．地热能来源于地球内部的热量，核能是指核裂变或聚变时产生的光能和热能，不是源于太阳能的辐射，故D错误。
故选C。
7．B
【详解】
A．用太阳灶烧水是光能转化为内能，故A错误；
B．电灯发光是电能转化为光能，故B正确；
C．核电站发电是核能转化为电能，故C错误；
D．生石灰放入盛有凉水的烧杯里，水温升高是化学能转化为内能，故D错误。
故选B。
8．B
【详解】
AB．黑色物体容易吸收太阳的热，所以玻璃内表面涂成黑色，A选项错误，B选项正确；
CD．物质的比热和密度都跟物质的颜色没有关系，CD选项都错误；
故选B。
9．A
【详解】
A．改善空气质量，就应该从根本上减少碳排放量，用新能源代替传统的化石能源，节能减排，A正确；
B．能量是守恒的，既不能创造也不可能消失，但能量品质会下降，故要节约能源，B错误；
C．由于水下落过程以及发电机装置都有摩擦，故该装置不可能将水库中储存的水的机械能全部转化为电能，C错误；
D．核能属于新能源，是一种清洁能源，D错误。
故选A。
10．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。
11．D
【详解】
煤、石油、天然气是动植物的遗体经过漫长的地质年代形成的，不可再生，只有沼气既是可再生能源，又是新能源。
故选D。
12．D
【详解】
A．在自然界中不是所有能量都能利用，例如雷电带来的能量，还不能被人类所利用，故A正确；
B．能量的利用是有条件的，也是有代价的，例如利用核能来发电，一旦核泄漏造程度的后果将不堪想象，故B正确；
CD．物体发生热传递时，热传递的方向从高温物体到低温物体，而不一定是从内能多的物体到内能少的物体，选项C正确，D错误。
此题选择不正确的选项，故选D。
13．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。
14．A
【详解】
图中几种现象的共同特点是物体的机械能转化为其他形式的能量，A正确。
故选A。
15．D
【详解】
由电功率公式P=IU可知，电动机消耗的功率P=IU，电动机的焦耳热功率
P热=I2R=22×0.5W=2W
电动机的输出功率6W，由能量守恒定律可得
P=P出+P热=8W
电动机两端的电压
ABC错误，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． 2.5 40
【详解】
(1)[1]分析滑块在斜面上的受力，可知物体受到重力、支持力的作用，沿斜面方向的力是重力的分力，由牛顿第二定律得：
通过图象可知滑块在斜面上运动时间为：
由运动学公式得：
滑块对斜面的压力为：
木板对传感器的压力为：
由图象可知：
解得：
(2)[2]滑块滑到点的速度为：
由图象可知：
根据牛顿第二定律可得：
根据运动公式可得：
它在木块上运动全过程中损失的机械能为：
18．转化和传递
【详解】
能源的利用实质上就是将能量转化为人类需要的类型或传递至人类需要的过程。
19． 机械（或动能） 0.8
【详解】
[1]摇晃过程中，人对手电筒做功，所以在摇晃过程中将机械能（或动能）转化为电能。
[2]摇晃两次，平均功率为
20．2.1×1013 J，2.4×103 t
【详解】
设可节省的电能为E，则
E＝8×6%×60×20×104 kW·h＝5.76×106 kW·h≈2.1×1013 J
设1年内节约的标准煤的质量为m，则由能量守恒定律有
2.92×107 J/kg×m×30%＝E
解得
m≈2.4×106 kg≈2.4×103 t
21．（1）0.521；（2）24.4J
【详解】
（1）物体从A点到被弹簧弹到D点的过程中，弹簧弹性势能没有发生变化，机械能的减少量全部用来克服摩擦力做功，即
mv02＋mgAD·sinθ＝μmgcosθ·（AB＋2BC＋BD）
代入数据解得
μ＝0.521
（2）物体由A到C的过程中，动能减少量
ΔEk＝mv02
重力势能减少量
ΔEp＝mgsin37°·AC
摩擦产生的热量
Q＝μmgcos37°·AC
由能量守恒定律可得弹簧的最大弹性势能为
Epm＝ΔEk＋ΔEp－Q≈24.4J
22．
【详解】
一次涨潮水的质量
一次涨潮水的重力势能变化
一次涨潮水的重力势能转化为电能
电站一天能发电能
23．见解析
【详解】
段时间内弹性势能为零、重力势能先变大再变小；段时间内弹性势能先变大再变小、重力势能先变小再变大。段时间内在空中，不受弹力作用，段时间内与蹦床接触，是先下落又上升的过程。
24．(1)；(2)；(3)3mgL
【详解】
(1) 木板A与挡板第一次碰撞前，系统相对静止，之间无摩擦，系统加速度为
a=gsin30°
由运动学公式，第一次碰时系统速度
碰后，对B有
方向沿斜面向上
(2)碰后，对A有
方向沿斜面向下，可见，A、B均做减速运动，A先减速至零。
第一次碰后，A沿斜面上滑的距离为
从开始到第二次碰，A的总路程为
(3)A最后静止于斜面底部。设B相对A下滑位移为Δx，由系统功能关系，有
mgLsinθ+mg（L+Δx）sinθ=μmgΔx cosθ
可得
Δx=4L
因此，系统因摩擦产生的热量为
Q=μmgΔx cosθ=3mgL
答案第1页，共2页
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