高中物理教科版必修二自测 能源的开发与利用 Word版含解析
文档属性
| 名称 | 高中物理教科版必修二自测 能源的开发与利用 Word版含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-10-11 16:30:27 | ||
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文档简介
能源的开发与利用
(时间：15分钟 分值：50分)
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1．煤、石油、天然气和生物质能作为能源的共同特点是( )
A．都为可再生能源，取之不尽，用之不竭
B．都为不可再生能源，用一点，少一点
C．都为来自太阳辐射的能量
D．都为污染环境的能源
C [煤、石油、天然气是不可再生能源，对环境污染严重，生物质能是可再生能源，对环境无污染或污染少，但它们都来自太阳辐射．因此，选项C正确，其他选项均错误．]
2．(多选)下列关于功和机械能的说法，正确的是( )
A．在有阻力作用的情况下，物体重力势能的减少不等于重力对物体所做的功
B．合力对物体所做的功等于物体动能的改变量
C．物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能，其大小与势能零点的选取有关
D．运动物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量
BC [任何情况下，重力势能的减少总等于重力对物体做的功，A错误；由动能定理知B项正确；根据重力势能的产生可知，重力势能是物体与地球之间的相互作用能，势能的大小与势能零点的选取有关，C项正确；只有在机械能守恒或其他外力做功为0时，运动物体动能的减少量才等于其重力势能的增加量，D错误．]
3．(多选)为了探究能量转化和守恒，小明将小铁块绑在橡皮筋中部，并让橡皮筋穿入铁罐，两端分别固定在罐盖和罐底上，如图所示．让该装置从不太陡的斜面上A处滚下，到斜面上B处停下，发现橡皮筋被卷紧了，接着铁罐居然从B处自动滚了上去．下列关于该装置能量转化的判断正确的是( )
A．从A处滚到B处，主要是重力势能转化为动能
B．从A处滚到B处，主要是重力势能转化为弹性势能
C．从B处滚到最高处，主要是动能转化为重力势能
D．从B处滚到最高处，主要是弹性势能转化为重力势能
BD [在A处和B处时铁罐速度为零，动能为零，所以从A处到B处是重力势能转化为弹性势能，故A项错误，B项正确．从B处又滚到最高处的过程是弹性势能转化为重力势能的过程，故C项错误，D项正确．]
4.(多选)如图所示，质量为m的物体放在升降机的底板上．若升降机从静止开始以a＝的加速度竖直向下运动一段位移h.下列说法正确的是( )
A．物体所受的支持力为
B．物体动能的增加量为mgh
C．物体重力势能的减小量为mgh
D．物体机械能的减少量为
CD [根据牛顿第二定律得：mg－N＝ma，得物体所受的支持力为N＝mg－ma＝，故A错误；合力做功为W合＝mah＝mgh，根据动能定理得，物体动能的增加量为ΔEk＝W合＝mgh，故B错误；重力做功为mgh，则物体重力势能的减小量为mgh，故C正确；根据功能关系得知，物体机械能的减少量等于物体克服支持力做功，即为mgh，故D正确．]
5.一物块从如图所示的弧形轨道上的A点由静止开始滑下，由于轨道不光滑，它仅能滑到B点．由B点返回后，仅能滑到C点，已知A、B高度差为h1，B、C高度差为h2，则下列关系正确的是( )
A．h1＝h2
B．h1＜h2
C．h1＞h2
D．h1、h2大小关系不确定
C [由能的转化和守恒定律可知，物块由A到B的过程中重力势能减少mgh1，全部用于克服摩擦力做功，即WfAB＝mgh1，同理：WfBC＝mgh2，又随着物块最大高度的降低，运动过程中的同位置处物块对轨道的压力变小，必有WfAB>WfBC，所以mgh1＞mgh2，得：h1＞h2，C项正确．]
6.(多选)如图所示，质量为M、长度为l的小车静止在光滑的水平面上．质量为m的小物块放在小车的最左端．现有一水平恒力F作用在小物块上，使物块从静止开始做匀加速直线运动，物块和小车之间的摩擦力为f.经过时间t，小车运动的位移为s，物块刚好滑到小车的最右端 ( )
A．此时物块的动能为(F－f)(s＋l)
B．这一过程中，物块对小车所做的功为f(s＋l)
C．这一过程中，物块和小车增加的机械能为Fs
D．这一过程中，物块和小车产生的内能为fl
AD [根据动能定理得，(F－f)(s＋l)＝mv2－0，则物块的动能为Ek＝(F－f)(s＋l)，故A正确；这一过程中，物块对小车有压力和摩擦力，压力不做功，摩擦力所做的功为fs，故物块对小车所做的功为fs，故B错误；由功能关系得知，物块和小车增加的机械能为F(s＋l)－fl，故C错误；系统产生的内能等于系统克服滑动摩擦力做的功fl，故D正确．]
二、非选择题(14分)
7．在质量为0.5 kg的重物上安装一极轻的细棒(设细棒足够长)，如图所示的那样，用手在靠近重物处握住细棒，使重物静止，握细棒的手不动，稍稍减小握力，使手和细棒间保持一定的摩擦力，让重物和细棒保持一定的加速度下落，在起初的1.0 s的时间里，重物落下了0.50 m．在此过程中手和细棒之间所产生的热量是多少？(g取10 m/s2)
[解析] 由h＝at2
a＝＝1 m/s2
由v＝at＝1×1.0 m/s＝1 m/s
由能量守恒mgh＝mv2＋Q热
Q热＝0.5×10×0.50 J－×0.5×12 J＝2.25 J.
[答案] 2.25 J
[能力提升练]
(时间：25分钟 分值：50分)
一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)
1．不同的物理现象往往反映出相同的物理规律．如图所示的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
A [题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，选项A正确. ]
2.(多选)质量为m1、m2的两物体，静止在光滑的水平面上，质量为m的人站在m1上用恒力F拉绳子，经过一段时间后，两物体的速度大小分别为v1和v2，位移分别为s1和s2，如图所示．则这段时间内此人所做的功的大小等于( )
A．Fs2
B．F(s1＋s2)
C.m2v＋(m＋m1)v
D.m2v
BC [根据功能转化关系知道：人做的功都转化成了系统的能量，即m1、m2和人的动能，所以C正确；或者利用动能定理得绳子上的拉力对m1、m2做功的和为他们动能的增量．根据恒力做功的计算方法，绳子上的力也为F，由恒力做功公式W＝Fs得：W＝F(s1＋s2)，所以B正确．]
3.(多选)如图所示，在粗糙的桌面上有一个质量为M的物块，通过轻绳跨过定滑轮与质量为m的小球相连，不计轻绳与滑轮间的摩擦，在小球下落的过程中，下列说法正确的是( )
A．小球的机械能守恒
B．物块与小球组成的系统机械能守恒
C．若小球匀速下降，小球减少的重力势能等于物块M与桌面间摩擦产生的热量
D．若小球加速下降，小球减少的机械能大于物块M与桌面间摩擦产生的热量
CD [由于绳子对小球做负功，因此小球的机械能减小，A错误；由于桌面粗糙，摩擦力对M做负功，因此物块与小球组成的系统机械能减小，B错误；若小球匀速下降，根据能量守恒，小球减小的重力势能没有转化为动能，而是完全转化为M与桌面摩擦生成的热量，C正确；而若小球加速下降，则小球减小的机械能一部分摩擦生热，另一部分转化为物块与小球组成系统的动能，因此D正确．]
4.足够长的传送带以v匀速传动，一质量为m的小物块A由静止轻放于传送带上，若小物块与传送带之间的动摩擦因数为μ，如图所示，当小物块与传送带相对静止时，转化为内能的能量为( )
A．mv2 B．2mv2
C.mv2 D.mv2
D [物块A被放于传送带，即刻做匀加速直线运动，加速度a＝＝μg，匀加速过程前进的距离：x1＝＝，该时间内传送带前进距离：
x2＝vt＝v·＝，所以物块相对传送带滑动距离：Δx＝x2－x1＝，故产生的内能：Q＝μmg·Δx＝μmg·＝mv2，D正确．]
二、非选择题(本题共2小题，共26分)
5．(12分)如图所示，在光滑水平地面上放置质量M＝2 kg的长木板，木板上表面与固定的光滑弧面相切．一质量m＝1 kg的小滑块自弧面上高h处由静止自由滑下，在木板上滑行t＝1 s后，滑块和木板以共同速度v＝1 m/s匀速运动，g取10 m/s2.求：
(1)滑块与木板间的摩擦力大小Ff；
(2)滑块下滑的高度h；
(3)滑块与木板相对滑动过程中产生的热量Q.
[解析] (1)对木板：Ff＝Ma1
由运动学公式，有v＝a1t
解得Ff＝2 N.
(2)对滑块：－Ff＝ma2
设滑块滑上木板时的速度是v0
则v－v0＝a2t，可得v0＝3 m/s
由机械能守恒定律有mgh＝mv
h＝＝ m＝0.45 m.
(3)根据功能关系有：
Q＝mv－(M＋m)v2
＝×1×32 J－×(1＋2)×12 J
＝3 J.
[答案] (1)2 N (2)0.45 m (3)3 J
6.(14分)严重的雾霾天气，对国计民生已造成了严重的影响．汽车尾气是形成雾霾的重要污染源，“铁腕治污”已成为国家的工作重点．地铁列车可实现零排放，大力发展地铁，可以大大减少燃油公交车的使用，减少汽车尾气排放．若一地铁列车从甲站由静止启动后做直线运动，先匀加速运动20 s达最高速度72 km/h，再匀速运动80 s，接着匀减速运动15 s到达乙站停住．设列车在匀加速运动阶段牵引力为1×106 N，匀速运动阶段牵引力的功率为6×103 kW，忽略匀减速运动阶段牵引力所做的功．
(1)求甲站到乙站的距离；
(2)如果燃油公交车运行中做的功与该列车从甲站到乙站牵引力做的功相同，求公交车排放气态污染物的质量．(燃油公交车每做1焦耳功排放气态污染物3×10－6 克)
[解析] (1)设列车匀加速直线运动阶段所用的时间为t1，距离为s1；在匀速直线运动阶段所用的时间为t2，距离为s2，速度为v；在匀减速直线运动阶段所用的时间为t3，距离为s3；甲站到乙站的距离为s.则
s1＝vt1 ①
s2＝vt2 ②
s3＝vt3 ③
s＝s1＋s2＋s3 ④
联立①②③④式并代入数据得s＝1 950 m．⑤
(2)设列车在匀加速直线运动阶段的牵引力为F，所做的功为W1；在匀速直线运动阶段的牵引力的功率为P，所做的功为W2.设燃油公交车与该列车从甲站到乙站做相同的功W，将排放气态污染物的质量为M.则
W1＝Fs1 ⑥
W2＝Pt2 ⑦
W＝W1＋W2 ⑧
M＝(3×10－9 kg·J－1)·W ⑨
联立①⑥⑦⑧⑨式并代入数据得
M＝2.04 kg. ⑩
[答案] 见解析
(时间：15分钟 分值：50分)
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1．煤、石油、天然气和生物质能作为能源的共同特点是( )
A．都为可再生能源，取之不尽，用之不竭
B．都为不可再生能源，用一点，少一点
C．都为来自太阳辐射的能量
D．都为污染环境的能源
C [煤、石油、天然气是不可再生能源，对环境污染严重，生物质能是可再生能源，对环境无污染或污染少，但它们都来自太阳辐射．因此，选项C正确，其他选项均错误．]
2．(多选)下列关于功和机械能的说法，正确的是( )
A．在有阻力作用的情况下，物体重力势能的减少不等于重力对物体所做的功
B．合力对物体所做的功等于物体动能的改变量
C．物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能，其大小与势能零点的选取有关
D．运动物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量
BC [任何情况下，重力势能的减少总等于重力对物体做的功，A错误；由动能定理知B项正确；根据重力势能的产生可知，重力势能是物体与地球之间的相互作用能，势能的大小与势能零点的选取有关，C项正确；只有在机械能守恒或其他外力做功为0时，运动物体动能的减少量才等于其重力势能的增加量，D错误．]
3．(多选)为了探究能量转化和守恒，小明将小铁块绑在橡皮筋中部，并让橡皮筋穿入铁罐，两端分别固定在罐盖和罐底上，如图所示．让该装置从不太陡的斜面上A处滚下，到斜面上B处停下，发现橡皮筋被卷紧了，接着铁罐居然从B处自动滚了上去．下列关于该装置能量转化的判断正确的是( )
A．从A处滚到B处，主要是重力势能转化为动能
B．从A处滚到B处，主要是重力势能转化为弹性势能
C．从B处滚到最高处，主要是动能转化为重力势能
D．从B处滚到最高处，主要是弹性势能转化为重力势能
BD [在A处和B处时铁罐速度为零，动能为零，所以从A处到B处是重力势能转化为弹性势能，故A项错误，B项正确．从B处又滚到最高处的过程是弹性势能转化为重力势能的过程，故C项错误，D项正确．]
4.(多选)如图所示，质量为m的物体放在升降机的底板上．若升降机从静止开始以a＝的加速度竖直向下运动一段位移h.下列说法正确的是( )
A．物体所受的支持力为
B．物体动能的增加量为mgh
C．物体重力势能的减小量为mgh
D．物体机械能的减少量为
CD [根据牛顿第二定律得：mg－N＝ma，得物体所受的支持力为N＝mg－ma＝，故A错误；合力做功为W合＝mah＝mgh，根据动能定理得，物体动能的增加量为ΔEk＝W合＝mgh，故B错误；重力做功为mgh，则物体重力势能的减小量为mgh，故C正确；根据功能关系得知，物体机械能的减少量等于物体克服支持力做功，即为mgh，故D正确．]
5.一物块从如图所示的弧形轨道上的A点由静止开始滑下，由于轨道不光滑，它仅能滑到B点．由B点返回后，仅能滑到C点，已知A、B高度差为h1，B、C高度差为h2，则下列关系正确的是( )
A．h1＝h2
B．h1＜h2
C．h1＞h2
D．h1、h2大小关系不确定
C [由能的转化和守恒定律可知，物块由A到B的过程中重力势能减少mgh1，全部用于克服摩擦力做功，即WfAB＝mgh1，同理：WfBC＝mgh2，又随着物块最大高度的降低，运动过程中的同位置处物块对轨道的压力变小，必有WfAB>WfBC，所以mgh1＞mgh2，得：h1＞h2，C项正确．]
6.(多选)如图所示，质量为M、长度为l的小车静止在光滑的水平面上．质量为m的小物块放在小车的最左端．现有一水平恒力F作用在小物块上，使物块从静止开始做匀加速直线运动，物块和小车之间的摩擦力为f.经过时间t，小车运动的位移为s，物块刚好滑到小车的最右端 ( )
A．此时物块的动能为(F－f)(s＋l)
B．这一过程中，物块对小车所做的功为f(s＋l)
C．这一过程中，物块和小车增加的机械能为Fs
D．这一过程中，物块和小车产生的内能为fl
AD [根据动能定理得，(F－f)(s＋l)＝mv2－0，则物块的动能为Ek＝(F－f)(s＋l)，故A正确；这一过程中，物块对小车有压力和摩擦力，压力不做功，摩擦力所做的功为fs，故物块对小车所做的功为fs，故B错误；由功能关系得知，物块和小车增加的机械能为F(s＋l)－fl，故C错误；系统产生的内能等于系统克服滑动摩擦力做的功fl，故D正确．]
二、非选择题(14分)
7．在质量为0.5 kg的重物上安装一极轻的细棒(设细棒足够长)，如图所示的那样，用手在靠近重物处握住细棒，使重物静止，握细棒的手不动，稍稍减小握力，使手和细棒间保持一定的摩擦力，让重物和细棒保持一定的加速度下落，在起初的1.0 s的时间里，重物落下了0.50 m．在此过程中手和细棒之间所产生的热量是多少？(g取10 m/s2)
[解析] 由h＝at2
a＝＝1 m/s2
由v＝at＝1×1.0 m/s＝1 m/s
由能量守恒mgh＝mv2＋Q热
Q热＝0.5×10×0.50 J－×0.5×12 J＝2.25 J.
[答案] 2.25 J
[能力提升练]
(时间：25分钟 分值：50分)
一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)
1．不同的物理现象往往反映出相同的物理规律．如图所示的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
A [题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，选项A正确. ]
2.(多选)质量为m1、m2的两物体，静止在光滑的水平面上，质量为m的人站在m1上用恒力F拉绳子，经过一段时间后，两物体的速度大小分别为v1和v2，位移分别为s1和s2，如图所示．则这段时间内此人所做的功的大小等于( )
A．Fs2
B．F(s1＋s2)
C.m2v＋(m＋m1)v
D.m2v
BC [根据功能转化关系知道：人做的功都转化成了系统的能量，即m1、m2和人的动能，所以C正确；或者利用动能定理得绳子上的拉力对m1、m2做功的和为他们动能的增量．根据恒力做功的计算方法，绳子上的力也为F，由恒力做功公式W＝Fs得：W＝F(s1＋s2)，所以B正确．]
3.(多选)如图所示，在粗糙的桌面上有一个质量为M的物块，通过轻绳跨过定滑轮与质量为m的小球相连，不计轻绳与滑轮间的摩擦，在小球下落的过程中，下列说法正确的是( )
A．小球的机械能守恒
B．物块与小球组成的系统机械能守恒
C．若小球匀速下降，小球减少的重力势能等于物块M与桌面间摩擦产生的热量
D．若小球加速下降，小球减少的机械能大于物块M与桌面间摩擦产生的热量
CD [由于绳子对小球做负功，因此小球的机械能减小，A错误；由于桌面粗糙，摩擦力对M做负功，因此物块与小球组成的系统机械能减小，B错误；若小球匀速下降，根据能量守恒，小球减小的重力势能没有转化为动能，而是完全转化为M与桌面摩擦生成的热量，C正确；而若小球加速下降，则小球减小的机械能一部分摩擦生热，另一部分转化为物块与小球组成系统的动能，因此D正确．]
4.足够长的传送带以v匀速传动，一质量为m的小物块A由静止轻放于传送带上，若小物块与传送带之间的动摩擦因数为μ，如图所示，当小物块与传送带相对静止时，转化为内能的能量为( )
A．mv2 B．2mv2
C.mv2 D.mv2
D [物块A被放于传送带，即刻做匀加速直线运动，加速度a＝＝μg，匀加速过程前进的距离：x1＝＝，该时间内传送带前进距离：
x2＝vt＝v·＝，所以物块相对传送带滑动距离：Δx＝x2－x1＝，故产生的内能：Q＝μmg·Δx＝μmg·＝mv2，D正确．]
二、非选择题(本题共2小题，共26分)
5．(12分)如图所示，在光滑水平地面上放置质量M＝2 kg的长木板，木板上表面与固定的光滑弧面相切．一质量m＝1 kg的小滑块自弧面上高h处由静止自由滑下，在木板上滑行t＝1 s后，滑块和木板以共同速度v＝1 m/s匀速运动，g取10 m/s2.求：
(1)滑块与木板间的摩擦力大小Ff；
(2)滑块下滑的高度h；
(3)滑块与木板相对滑动过程中产生的热量Q.
[解析] (1)对木板：Ff＝Ma1
由运动学公式，有v＝a1t
解得Ff＝2 N.
(2)对滑块：－Ff＝ma2
设滑块滑上木板时的速度是v0
则v－v0＝a2t，可得v0＝3 m/s
由机械能守恒定律有mgh＝mv
h＝＝ m＝0.45 m.
(3)根据功能关系有：
Q＝mv－(M＋m)v2
＝×1×32 J－×(1＋2)×12 J
＝3 J.
[答案] (1)2 N (2)0.45 m (3)3 J
6.(14分)严重的雾霾天气，对国计民生已造成了严重的影响．汽车尾气是形成雾霾的重要污染源，“铁腕治污”已成为国家的工作重点．地铁列车可实现零排放，大力发展地铁，可以大大减少燃油公交车的使用，减少汽车尾气排放．若一地铁列车从甲站由静止启动后做直线运动，先匀加速运动20 s达最高速度72 km/h，再匀速运动80 s，接着匀减速运动15 s到达乙站停住．设列车在匀加速运动阶段牵引力为1×106 N，匀速运动阶段牵引力的功率为6×103 kW，忽略匀减速运动阶段牵引力所做的功．
(1)求甲站到乙站的距离；
(2)如果燃油公交车运行中做的功与该列车从甲站到乙站牵引力做的功相同，求公交车排放气态污染物的质量．(燃油公交车每做1焦耳功排放气态污染物3×10－6 克)
[解析] (1)设列车匀加速直线运动阶段所用的时间为t1，距离为s1；在匀速直线运动阶段所用的时间为t2，距离为s2，速度为v；在匀减速直线运动阶段所用的时间为t3，距离为s3；甲站到乙站的距离为s.则
s1＝vt1 ①
s2＝vt2 ②
s3＝vt3 ③
s＝s1＋s2＋s3 ④
联立①②③④式并代入数据得s＝1 950 m．⑤
(2)设列车在匀加速直线运动阶段的牵引力为F，所做的功为W1；在匀速直线运动阶段的牵引力的功率为P，所做的功为W2.设燃油公交车与该列车从甲站到乙站做相同的功W，将排放气态污染物的质量为M.则
W1＝Fs1 ⑥
W2＝Pt2 ⑦
W＝W1＋W2 ⑧
M＝(3×10－9 kg·J－1)·W ⑨
联立①⑥⑦⑧⑨式并代入数据得
M＝2.04 kg. ⑩
[答案] 见解析