4.3能量的转化与守恒 Word版含解析

4.3　能量的转化与守恒
*4.4　能源与可持续发展
1.下列说法正确的是(　　)
A.随着科技的发展,永动机是可以制成的
B.太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量,但照射到宇宙空间的能量都消失了
C.“既要马儿跑,又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律,因而是不可能的
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,说明能量可以凭空产生
解析:永动机违背了能量守恒定律,不可能制成,选项A错误;太阳辐射大量的能量,但辐射到星际空间的能量并没有消失,而是转化成了其他形式的能量,选项B错误;马和其他动物,包括人要运动,必须消耗能量,动物的能量来源是食物中储存的生物质能,选项C正确;当人戴着手表活动时,使摆锤不停摆动,给游丝弹簧补充能量,才会维持手表的走动,选项D错误。
答案:C
2.关于能的转化与守恒定律,下列说法中错误的是(　　)
A.能量能从一种形式转化为另一种形式,但不能从一个物体转移到另一个物体
B.能量的形式多种多样,它们之间可以相互转化
C.一个物体能量增加,必然伴随着别的物体能量减少
D.能的转化与守恒定律证明了能量既不会创生,也不会消失
解析:能量可以在不同物体之间转移,也可以转化,但能的总量保持不变。
答案:A
3.
市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示)。在阳光的照射下,小电扇快速转动,能给炎热的夏季带来一丝凉意。该装置的能量转化情况是(　　)
A.太阳能→电能→机械能
B.太阳能→机械能→电能
C.电能→太阳能→机械能
D.机械能→太阳能→电能
解析:太阳能电池板将太阳的能量转化为电能储存在电池板中,太阳能电池板对小电动机供电,小电动机将电能转化为小电扇快速转动的动能,故A正确,B、C、D错误。
答案:A
4.
2013年8月,在莫斯科世界田径锦标赛上,俄罗斯著名撑竿跳运动员伊辛巴耶娃3次冲击5米07失败,未能完成第29次打破世界纪录的壮举,但依然获得了自己的第三个世锦赛冠军。如图所示为她在比赛中的几个画面,下列说法中正确的是(　　)
A.运动员助跑阶段,运动员的动能增加
B.撑竿恢复形变时,其弹性势能全部转化为运动员的动能
C.在上升过程中运动员先对竿做负功后对竿做正功
D.运动员在上升过程中机械能守恒
解析:助跑阶段,运动员的速度越来越快,故动能增加,选项A正确;撑竿恢复形变时,其弹性势能转化为运动员的动能和重力势能,选项B错误;上升过程中,运动员对竿的作用力向下,竿向下弯曲时,运动员对竿做正功,竿在恢复形变时,运动员对竿做负功,选项C错误;上升中,竿的弹性势能转化为运动员的机械能,故选项D错误。
答案:A
5.
如图所示,A、B两球的质量相同,A球系在不可伸长的绳上,B球固定在轻质弹簧上,把两球都拉到水平位置(绳和弹簧均拉直且为原长),然后释放。当A、B两球通过悬点O正下方的C点时,弹簧和绳等长,则此时(　　)
A.A、B两球的动能相等
B.A球重力势能的减少量大于B球重力势能的减少量
C.A球系统的机械能大于B球系统的机械能
D.A球的速度大于B球的速度
解析:取C点所在水平面为零势能面,则A、B两球初状态机械能相等,B、C项错误;A球的重力势能全部转化为C点时的动能,B球的重力势能转化为B球的动能和弹簧的弹性势能,故在C点有EkA>EkB,A项错误,D项正确。
答案:D
6.
如图所示是某类潮汐发电示意图。涨潮时开闸,水由通道进入海湾水库蓄水,待水面升至最高点时关闭闸门(如图甲),当落潮时,开闸放水发电(如图乙)。设海湾水库面积为5.0×108m2,平均潮差为3.0m,一天涨落潮两次,发电的平均能量转化率为10%,则一天内发电的平均功率约为(p海水取1.0×103kg/m3,g取10m/s2)(　　)
A.2.6×104kW B.5.2×104kW
C.2.6×105kW D.5.2×105kW
解析:海水的重力势能减少,其中10%转化为电能,一天内提供的重力势能为Ep=2mgh=2ρVgh=2×1.0×103×5.0×108×3.0×10×1.5J=4.5×1013J。
则一天内发电的平均功率为P=≈5.2×104 kW。
答案:B
7.(多选)
构建和谐、节约型社会的思想深得民心,也体现在生活的方方面面。自动充电式电动车就是很好的一例:电动车的前轮装有发电机,发电机与蓄电池连接,当电动车滑行时,就可以向蓄电池充电,其他形式的能转化成电能储存起来。现有某人骑车以500J的初动能在粗糙的水平路面上滑行,第一次关闭充电装置,让车自由滑行,其动能随位移的变化关系如图线①所示;第二次启动充电装置,其动能随位移的变化关系如图线②所示,则(　　)
A.电动车受到的摩擦阻力为50 N
B.电动车受到的摩擦阻力为83 N
C.第二次启动充电装置,向蓄电池所充的电能是200 J
D.第二次启动充电装置,向蓄电池所充的电能是300 J
解析:当关闭充电装置,让车自由滑行时,自行车的动能全部用来克服摩擦力做功,转化为内能,有Ek=fs1,解得f=50N;当启动充电装置滑行时,自行车的动能一部分克服摩擦力做功,另一部分转化为蓄电池的电能,根据能量守恒有Ek=fs2+E电,故E电=Ek-fs2=200 J。
答案:AC
8.如图所示,水平传送带由电动机带动,并始终保持以速度v匀速运动,现将质量为m的某物块由静止释放在传送带上的左端,过一会儿物块能保持与传送带相对静止,设物块与传送带间的动摩擦因数为μ,则这一过程中:
(1)系统产生的热量为多少?
(2)电动机多做的功为多少?
解析:(1)物块加速时的加速度a=μg,设经过时间t物块和传送带速度相等,则
v=at=μgt
此过程中物块的位移s1=t=
传送带的位移s2=vt=
则系统产生的热量Q=μmg(s2-s1)=mv2。
(2)由能的转化和守恒定律可知,电动机多做的功应等于物块增加的动能与系统产生的热量之和,即
W=Q+mv2=mv2。
答案:(1) mv2　(2)mv2
9.(2014·北京理综改编)如图所示,竖直平面内的圆弧轨道下端与水平桌面相切,小滑块A和B分别静止在圆弧轨道的最高点和最低点。现将A无初速度释放,A与B碰撞后结合为一个整体,速率减小为碰前A的速率的一半,并沿桌面滑动。已知圆弧轨道光滑,半径R=0.2m;A和B的质量相等;A和B整体与桌面之间的动摩擦因数μ=0.2。重力加速度g取10m/s2。求:
(1)碰撞前瞬间A的速率v;
(2)A和B整体在桌面上滑动的距离l。
解析:(1)滑块从圆弧最高点滑到最低点的过程中,根据机械能守恒定律,有
mAgR=mA
vA==2m/s
(2)滑块A与B粘在一起滑行,由题意得
v'=v=1m/s
根据动能定理,有
f·l=(mA+mB)v'2
其中f=μN=μ(mA+mB)g
所以l=0.25m。
答案:(1)2m/s　(2)0.25m