2021-2022学年粤教版（2019）必修第三册5.3能量的转化与守恒跟踪训练（Word版含解析）

能量的转化与守恒
一、单选题
1．下列过程中，可能实现的是（　　）
A．一个滑动摩擦力可以做正功，也可以不做功
B．质量不变的一个物体速度变化，动能一定发生变化
C．太阳照射到地球上的光能转化为其他形式能量，但照射到宇宙中的能量都消失了
D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明手表自己产生了能量
2．风能是清洁能源，风力发电是利用风的动能推动发电机的叶片转动而产生电能。某地有一个风力发电场，安装有20台风电机组，该风电场一年之中能满负荷发电的时间约为80天。已知发电机叶片长度为30米，空气的密度为，该地区平均风速，风向与叶片转动面垂直，空气的动能约有10%可以转化为电能，则该发电场年发电量约为（　　）
A． B． C． D．
3．下列四幅图中，动能与势能没有发生相互转化的是（　　）
A．水平面上匀速行驶的汽车
B．上升的滚摆
C．从高处滚下的小球
D．向近地点运动的卫星
4．某地区的风速为14m/s，空气的密度为1.3kg/m3。若通过截面积为400m2的风能全部用于使风力发电机转动，且风能的20%转化为电能，则发电功率约为（　　）
A．97kW B．143kW C．210kW D．269kW
5．自然界存在多种能为人类提供生活、生产所需能量的能源，在下列几组能源中，属于可再生能源的一组是（　　）
A．水能、石油、核燃料
B．风能、煤炭、天然气
C．煤炭、石油、天然气
D．风能、水能、太阳能
6．风能是一种新能源，国内外都很重视利用风力来发电。某风力发电机的发电效率，其风轮机旋转过程中接收风能的有效面积S=400m2，某高山顶部年平均风速为v=10m/s，一年内有效的发电时间约为5500小时（合），已知空气密度，该风力发电机一年的发电量约为（　　）
A． B． C． D．
7．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
8．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
二、多选题
9．CO2气体有个“怪脾气”，它几乎不吸收太阳的短波辐射，大气中CO2浓度增加能使地表温度因受太阳的辐射而上升；另外，它还有强烈吸收地面红外热辐射的作用，阻碍了地球周围的热量向外层空间的排放，使整个地球就像一个大温室一样，因此，大气中二氧化碳气体浓度的急剧增加已导致气温的逐步上升，使全球气候变暖。为了减缓大气中CO2浓度的增加，以下措施中可行且有效的是（　　）
A．禁止使用煤、石油和天然气
B．开发使用核能、太阳能
C．将汽车燃料由汽油改为液化石油气
D．植树造林
三、解答题
10．当翠鸟发现鱼儿露出水面时，翠鸟就蹬开苇秆，像箭一样飞过去，叼起小鱼贴着水面往远处飞走，只见苇秆还在摇晃，水波还在荡漾。请说出翠鸟在这一系列动作中涉及哪些能量转化。
11．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。
12．三峡水利工程的坝高h0＝185 m，正常水位为h＝175 m，水库容积V＝3.93×1010 m3，装机容量（发电机的总功率）P＝1.768×107 kW，发电量W＝8.4×1010 kW·h。假设发电机效率η＝80%，试根据这些数据计算出水利枢纽的流量Q（不进行具体计算，用字母表示）。
13．如图为某一直流电动机提升重物的装置，重物质量为，稳定电压为，不计各处摩擦，当电动机以的恒定速度向上提升物体时，电路中电流为，试求：
（1）电动机的机械效率是多少？
（2）电动机的内阻r为多少？
参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
A．滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反，但其与运动方向可以相同，即滑动摩擦力可以做正功，也有可能一个物体受滑动摩擦力，但位移为零，如一个木板上有一个滑块，滑块在木板上滑动，但木板未动，此时滑动摩擦力对木板不做功，故A项正确；
B．一个物体若做匀速圆周运动，其速度方向发生改变，即速度发生改变，但动能不变，故B项错误；
C．根据能量守恒定律可知，能量不能凭空产生，也不会凭空消失，故C项错误；
D．根据能量守恒定律可知，能量不能凭空产生，“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，戴在手上却能一直走动，原因是在运动的过程中，自动上的发条，故D项错误。
故选A。
2．B
【解析】
【详解】
单位时间内与发电机叶片作用的空气质量为
每台发电机的发电功率为
该发电厂一年之中能满负荷发电的时间约为
该发电场年发电量约为
故选B。
3．A
【解析】
【详解】
A．匀速行驶的汽车，动能不变，重力势能不变，所以动能与势能没有发生相互转化，故A合题意；
B．上升的滚摆高度变大，重力势能变大，但是速度变小，动能变小，是动能转化重力势能，故B不合题意；
C．从高处滚下的小球，高度减小，重力势能变小，但是速度变大，动能变大，是重力势能转化为动能，故C不合题意；
D．向近地点运动的卫星，高度减小，重力势能变小，但是速度变大，动能变大，是重力势能转化为动能，故D不合题意；
故选A。
4．B
【解析】
【分析】
【详解】
在t时间内，风的质量为
风能为
则发电功率为
代入数据得
故B正确，ACD错误。
故选B。
5．D
【解析】
【分析】
【详解】
煤炭、石油、天然气属于不可再生能源，风能、水能、太阳能属于可再生能源，故选项D正确，ABC错误。
故选D。
6．C
【解析】
【分析】
【详解】
风力发电过程，由动能转化为电能，满足
其中
联立代入数据解得
故选C。
7．B
【解析】
【分析】
【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。
8．D
【解析】
【分析】
【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。
9．BD
【解析】
【分析】
【详解】
BD．可行且行之有效的措施是开发新能源以便减少对常规能源的利用，减少CO2的排放或植树造林也可以吸收空气中的CO2，故BD正确；
AC．禁止使用煤、石油和天然气或将汽车燃料由汽油改为液化石油气虽然有效，但是并不可行，故AC错误。
故选BD。
10．见解析
【解析】
【详解】
这一系列动作中，翠鸟身体内的化学能转化为翠鸟的动能和势能、芦苇的动能和势能、水的动能和势能、小鱼的动能和势能。
11．见解析
【解析】
【分析】
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。
12．
【解析】
【分析】
【详解】
设在Δt时间内，有ΔV的水通过水利枢纽，则
减少的势能
发电机的功率
流量为
Q＝
（其中各物理量均取国际制单位）
13．（1）82.8%；（2）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）输入功率有
P入=UI=110×5W=550W
输出功率有
P出=Fv=mgv=500×0.9W=450W
则电动机的机械效率有
η==82.8%
（2）根据能量守恒有
所以有
解得
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