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．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20台超大型风力发电机，每片扇叶长达，该地区常年的平均风速，风向跟叶片转动的圆面垂直，空气的密度，风力发电机的叶片转动时可形成半径的圆面。已知风力发电机能将通过圆面的空气的动能的转化为电能。则每台风力发电机的发电功率为（　　）
A． B．
C． D．
2．物体沿斜坡匀速滑下，在这个过程中正确的说法是（　　）
A．物体的机械能守恒 B．动能的增加量等于势能的减少量
C．机械能转化为内能，总能量守恒 D．内能转化为机械能，总能量守恒
3．在无风的环境，某人在高处释放静止的篮球，篮球竖直下落；如果先让篮球以一定的角速度绕过球心的水平轴转动（如图）再释放，则篮球在向下掉落的过程中偏离竖直方向做曲线运动。其原因是，转动的篮球在运动过程中除受重力外，还受到空气施加的阻力和偏转力。这两个力与篮球速度的关系大致为：，方向与篮球运动方向相反；，方向与篮球运动方向垂直。下列说法正确的是（　　）
A．、是与篮球转动角速度无关的常量
B．篮球可回到原高度且角速度与释放时的角速度相同
C．人站得足够高，落地前篮球有可能向上运动
D．释放条件合适，篮球有可能在空中持续一段水平直线运动
4．电动机正常工作时主要是（　　）
A．电能转化为内能 B．电能转化为机械能
C．内能转化为机械能 D．机械能转化为电能
5．下雨时，雨滴在空中先加速下降，后匀速下降；流星在空中坠落并发出明亮的光；双手搓动时手发烫。对这三个过程的描述，下列说法正确的是（　　）
A．都存在物体克服阻力做功 B．都是重力势能转化为内能
C．都是动能转化为其他形式的能 D．都是其他形式的能转化为机械能
6．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
7．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。
8．如图所示，固定斜面AB与水平面之间由一小段光滑圆弧连接，倾角为α，斜面的高度OB=h。细线一端固定在竖直挡板上，另一端连接一质量为m的小物块，在小物块和挡板之间压缩一轻质弹簧（小物块与弹簧不连接）。烧断细线，小物块被弹出，滑上斜面AB后，恰好能运动到斜面的最高点。已知AC=1，小物块与水平面、斜面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g，则（　　）
A．细线烧断前弹簧具有的弹性势能为mgh+μmg+μmghcotα
B．在此过程中产生的内能为mgh+μmgl+μmghcotα
C．弹簧对小物块做功为μmgH+μmghcotα
D．在此过程中斜面对小物块的摩擦力做功为
9．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
10．下列家用电器工作时，主要利用电流热效应的是（　　）
A．节能灯 B．吸尘器 C．电冰箱 D．电熨斗
11．如图所示，一根轻质弹簧一端固定于水平墙上，另一端系一个重物。现用手托着重物，使得弹簧处于原长状态，然后突然松开手，重物竖直落下，不计空气阻力，重物运动到最低点过程中（　　）
A．重物的机械能保持不变 B．重物的机械能减少
C．重物的机械能增加 D．弹簧对物块做功大于重力做功
12．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
13．下列关于能量的认识中错误的是（　　）
A．能量是一个守恒量
B．同一个物体可能同时具有多种形式的能量
C．物体对外做了功，它的能量一定发生了转化
D．地面上滚动的足球最终停下来，说明能量消失了
14．2021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
15．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
二、填空题
16．某热水器使用天然气作为燃料，天然气属于________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。现将10kg的水从20℃加热到39℃，若天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要________m 的天然气。[，q天然气＝3.8×107J/m ]
17．能量的形式∶机械能、_____、光能、电能、化学能和_____等。
18．电动机将______能转化为______能；发电机将_______能转化为_______能．
19．在20世纪中，人类使用的能源主要有_______三种。
三、解答题
20．现代典型的燃煤蒸汽发电厂总效率一般为40%。有一座大型燃煤发电厂，如果发出的电力，可供一个大城市使用。如图表示这座发电厂的能量流向。请回答：
（1）燃煤提供的能量应等于哪几项能量之和？
（2）图中烟囱废气所带走的能量没有标出，请你算出来。
（3）算出这座发电厂的总效率。
（4）根据如图所示的电厂能量流向，你认为在哪些地方作些改进，可以提高发电厂的总效率？
21．下列各物体或人具有哪些形式的能量。
（1）被拉长的橡皮筋
（2）被拦河坝挡住的河水
（3）正在空中下落的伞兵
（4）在路上行走的人
（5）被拧紧的钟表发条
（6）被抽水机抽到高处的水
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．如图所示，水平传送带右端与半径为R=0.5m的竖直光滑圆弧轨道的内侧相切于Q点，传送带以某一速度顺时针匀速转动。将质量为m=0.2kg的小物块轻轻放在传送带的左端P点，小物块随传送带向右运动，经Q点后恰好能冲上光滑圆弧轨道的最高点N。小物块与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.5，取g=10m/s2。
(1)求传送带的最小转动速率v0
(2)求传送带PQ之间的最小长度L
(3)若传送带PQ之间的长度为4m，传送带以(1)中的最小速率v0转动，求整个过程中产生的热量Q及此过程中电动机对传送带做的功W
24．如图所示，在粗糙水平地面上A点固定一个半径为R的光滑竖直半圆轨道，在A点与地面平滑连接。轻弹簧左端固定在竖直墙上，自然伸长时右端恰好在O点，OA=3R。现将质量为m的物块P，从与圆心等高处的B点由静止释放，物块压缩弹簧至E点时速度为0（位置未标出），第一次弹回后恰好停在A点。已知物块与水平地面间动摩擦因数，求：
（1）物块P第一次到达圆轨道A点时速度；
（2）OE的长度及弹簧的最大弹性势能；
（3）若换一个材料相同的物块Q，在弹簧右端将弹簧压缩到E点由静止释放，物块Q质量mx多大时在通过半圆轨道上运动时不脱离轨道？（mx用物块P的质量m表示）
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
设单位时间（）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、动能为，则有
解得
选项C正确。
2．C
【详解】
物体匀速下滑，受重力、支持力和摩擦力，加速度为零，合力为零，所以合力做功为零，动能不变，重力势能减小，故机械能减小，通过客服摩擦力做功，机械能逐渐转化为内能，总能量守恒，故C正确，ABD错误。
故选C。
3．C
【详解】
A．篮球未转动时，篮球竖直下落，没有受到偏转力的作用，而篮球转动时，将受到偏转力的作用，所以偏转力中的与篮球转动角速度有关，故A错误；
B．空气阻力一直对篮球做负功，篮球的机械能将减小，篮球的角速度也将减小，所以篮球没有足够的能量回到原高度，故B错误；
C．篮球下落过程中，其受力情况如下图所示
篮球下落过程中，由受力分析可知，随着速度不断增大，篮球受到和的合力沿竖直方向的分力可能比重力大，可使篮球竖直方向的分速度减小为零或变成竖直向上，所以篮球可能向上运动，故C正确；
D．如果篮球的速度变成水平方向，则空气阻力的作用会使篮球速度减小，则篮球受到的偏转力将变小，不能保持与重力持续等大反向，所以不可能在空中持续一段水平直线运动，故D错误。
故选C。
4．B
【详解】
电动机正常工作时，虽然内阻会消耗一小部分电能而转化为内能，但电动机更主要的是将电能转化为机械能，选项B正确，ACD错误；
故选B。
5．A
【详解】
三个过程都克服阻力做功；下雨时，雨滴在空中先加速下降，机械能转化为内能；流星在空中坠落并发出明亮的光是机械能转化为内能和光能；双手搓动时手发烫是机械能转化为内能，所以都是机械能转化为其他形式的能。
故选A。
6．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。
7．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。
8．A
【详解】
A．根据能量守恒定律可知，细线烧断前弹簧具有的弹性势能等于物块在B点的重力势能和产生的内能之和，即为
Ep=mgh+μmg+μmgcosα =mgh+μmg+μmghcotα
故A正确；
B．在此过程中产生的内能等于物块克服摩擦力做的功，为
Q=μmg+μmgcosα =μmg+μmghcotα
故B错误；
C．弹簧对小物块做功等于细线烧断前弹簧具有的弹性势能，为
w=mgh+μmg+μmghcotα
故C错误；
D．在此过程中斜面对小物块的摩擦力做功为
Wf=-μmg-μmgcosα =-μmg-μmghcotα
故D错误；
故选。
9．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。
10．D
【详解】
A．节能灯把电能转化成光，不符合题意，故A错误；
B．吸尘器是利用电动机带动工作的，应用了电流的磁效应，不符合题意，故B错误；
C．电冰箱是利用电动机带动工作的，应用了电流的磁效应，不符合题意，故C错误；
D．电熨斗是利用了电流的热效应，电能转化成内能，符合题意，故D正确。
故选D。
11．B
【详解】
A．在重物静止落下到最低点的过程中，弹簧的弹力对重物做负功，因此重物机械能不守恒，故A错误；
BC．根据功能关系，除重力外，其余力做的功等于机械能的增加量，故重物的机械能减少量等于克服弹簧弹力所做的功，物体的机械能减小，故B正确，C错误；
D．根据动能定理，重物动能变化量为零，故弹簧对物块做功等于重力做功，故D错误。
故选B。
12．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。
13．D
【详解】
A．能量是一个守恒量，选项A正确；
B．同一个物体可能同时具有多种形式的能量，选项B正确；
C．功是能量转化的量度，物体对外做了功，它的能量一定发生了转化，选项C正确；
D．地面上滚动的足球最终停下来，是动能转化为其他形式的能了，能量并没有消失，选项D错误。
此题选择错误选项，故选D。
14．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。
15．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。
16． 不可再生
【详解】
[1]天然气不能在短期内从自然界中得到补充，故为不可再生能源。
[2]水吸收的热量为
若天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，根据热值公式Q放=Vq天然气得
17． 内能 核能
【详解】
[1][2]能量的形式∶机械能、内能、光能、电能、化学能和核能等。
18． 电 机械 机械 电
【详解】
[1] [2]电动机将电能转化为机械能；
[3] [4]发电机把其它形式的能转化为电能。
19．石油、天然气和煤炭
【详解】
在20世纪中，人类使用的能源主要有石油、天然气和煤炭三种。
20．（1）燃煤提供的能量等于进入涡轮机的能量和通过烟囱排出的能量；（2）（3）；（4）最主要的损耗是涡轮机的损耗；也要尽可能降低通过烟囱废气带走的能量。
【详解】
（1）燃煤提供的能量等于进入涡轮机的能量和通过烟囱排出的能量；
（2）根据（1）中的分析可得出通过烟囱废气所带走的能量为
（3）由能量流向图可知发电厂发出的电能为，消耗的总能量为，所以总效率为
（4）从能量流向图中可以看出，该发电厂的损耗共达到了，即达到了60%，最主要的损耗是涡轮机的损耗，由冷疑器排出，所以这个地方应作为改造点的重点，降低通过冷疑器是能量的消耗，以此提高涡轮机的效率，进而提高整个电厂的效率，另外，也要尽可能降低通过烟囱废气带走的能量。
21．见解析
【详解】
（1）被拉长的橡皮筋具有弹性势能；
（2）被拦河坝挡住的河水具有重力势能；
（3）正在空中下落的伞兵具有动能和重力势能；
（4）在路上行走的人具有动能；
（5）被拧紧的钟表发条具有弹性势能；
（6）被抽水机抽到高处的水具有重力势能。
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．（1）5m/s （2）2.5m （3）2.5J 5J
【详解】
(1)由题意知，传送带转动速率最小时，小物块到达点已与传送带同速且小物块刚好能到达点，在点有
小物块从点到点，由动能定理得
联立解得
(2)传送带长度最短时，小物块从点到点一直做匀加速运动，到点时刚好与传送带同速，则有
联立解得
(3)设小物块经过时间加速到与传送带同速，则
小物块的位移
传送带的位移
根据题意则有
联立解得
由能量守恒定律可知，电动机对传送带做功
代入数据解得
24．（1）；（2）R，；（3）或
【详解】
（1）物块P从B到A由能量守恒
解得
（2）物块P从B到E，由能量守恒
物块P由E到A，由能量守恒
解得
（3）若使物块Q不脱离轨道有两种情形：第一种情形，物块Q在C点刚好做圆周运动，则Q在C点时，由向心力公式
解得
所以要使物块Q不脱离轨道，从E到C由能量守恒可知
解得
第二种情形，物块Q能冲上圆弧轨道并且在圆弧轨道的上升高度不超过圆弧轨道B点，则物块Q由E到A由能量守恒可知
物块Q从E到B由能量守恒可知
联立解得
综上物块Q的质量应满足
或者
答案第1页，共2页
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