高中物理教科版必修二检测 第4章 6.能源的开发与利用 Word版含解析

6.能源的开发与利用
课时过关·能力提升
一、基础巩固
1.(多选)下列对能量守恒定律的认识,正确的是(　　)
A.某种形式的能量减少,一定存在其他形式的能量增加
B.某个物体的能量减少,必然有其他物体的能量增加
C.散失到周围环境中的内能还能被回收重新利用
D.石子从空中落下,最后停止在地面上,说明机械能消失了
解析:由能量守恒定律可知,选项A、B正确,选项D错误;散失到周围环境中的内能不能被回收重新利用,选项C错误.
答案:AB
2.一辆汽车在关闭油门后继续沿水平方向向前运动,从能量转化的角度来看,它的(　　)
A.动能不变 B.机械能不变
C.动能转化为势能 D.动能转化为内能
解析:关闭油门后,汽车减速,动能减少,势能不变,机械能减少,动能转化为内能.选项D正确.
答案:D
3.下列关于能源开发和利用的说法中正确的是(　　)
A.能源利用的过程是内能转化成机械能的过程
B.要合理开发和节约使用核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等常规能源
C.能源利用的过程是一种形式的能向其他形式的能转化的过程
D.无论是节约能源还是开发能源,我国都需要外国支援
解析:能源的利用过程实际上是一种形式的能向其他形式的能转化的过程,并不一定是单一的向机械能转化的过程,所以选项C正确,选项A错误;选项B中的核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等属于新能源,而不是常规能源,故选项B错误;节约能源也好,开发能源也好,我国主要依靠自己,故选项D错误.
答案:C
4.质量为m的跳水运动员进入水中后,因受到水的阻力而做减速运动,设水对他的阻力大小恒为F,那么在他减速下降高度为h的过程中,下列说法正确的是(g为当地的重力加速度)(　　)
A.他的动能减少了Fh
B.他的重力势能增加了mgh
C.他的机械能减少了(F-mg)h
D.他的机械能减少了Fh
解析:运动员下降高度h的过程中,重力势能减少了mgh,选项B错误;除重力做功以外,只有水对她的阻力F做负功,因此机械能减少了Fh,选项C错误,选项D正确;由动能定理可知,动能减少了(F-mg)h,故选项A错误.
答案:D
5.如图所示,木块静止在光滑水平桌面上,一子弹水平射入木块的深度为d时,子弹与木块相对静止,在子弹入射的过程中,木块沿桌面移动的距离为l,木块对子弹的平均阻力为f,那么在这一过程中不正确的是(　　)
A.木块的机械能增量为fl
B.子弹的机械能减少量为f(l+d)
C.系统的机械能减少量为fd
D.系统的机械能减少量为f(l+d)
解析:木块的位移为l,阻力对木块做正功,W1=fx=fl,木块机械能增加量为fl,选项A正确;子弹相对于地面的位移大小为d+l,阻力与子弹的位移方向相反,则阻力对子弹的功为W=-fx=-f(d+l),所以子弹机械能的减少量为f(d+l),选项B正确;系统机械能的减少量为系统产生的热量,Q=fs相对=fd,选项C正确,选项D错误.
答案:D
6.关于“节约能源”,下面说法中正确的是(　　)
A.由于自然界的能量的总和是守恒的,所以节约能源是毫无意义的
B.浪费能源,只是浪费个人金钱,对整个社会和自然是无关紧要的,因为能量是守恒的
C.从能量转化的角度看,自然界中宏观过程是有方向性的,能源的利用受这种方向性的制约,所以“节约能源”对人类社会发展有很大的影响
D.上述说法都是错误的
解析:能量虽然守恒,但能量耗散现象表明能量的转化具有方向性,在利用的过程中能量的品质降低了,故仍需要节约能源,选项C正确,选项A、B、D错误.
答案:C
7.一种风力发电装置的扇面面积S=2 m2,当风速v=10 m/s 时,该装置的发电机组输出功率为875 W.已知空气的密度ρ=1.29 kg/m3,求该装置的能量转化效率.
解析:沿风的方向上取面积为S、长度为vt的圆柱体,则在t时间内该圆柱体内的风的动能将被转化为其他形式的能,所以
E总=
1
2
??
??
2
=
1
2
????
??
3
??
输入总功率为P总=
??
总
??
=
1
2
????
??
3
=1 290 W
所以能量转化效率为η=
??
输出
??
总
×100%=
875
1 290
×100%=68%.
答案:68%
二、能力提升
1.(多选)关于能量和能源,下列表述正确的是(　　)
A.能量可以从一种形式转化为另一种形式
B.能量可以从一个物体转移到另一个物体
C.能量是守恒的,所以能源永不枯竭
D.能源在利用过程中有能量耗散,这表明能量不守恒
解析:根据能量守恒定律,能量可以从一种形式转化为另一种形式,故A正确;根据能量守恒定律,能量可以从一个物体转移到另一个物体,故B正确;能量与能源不同,能量是守恒的,但能源随着能量的耗散,能量可以利用的品质会下降,故依然要节约能源,故C、D错误.
答案:AB
2.从地面竖直向上抛出一个质量为m的小球,小球上升的最大高度为H,设上升过程中空气阻力f恒定.在小球从抛出到上升至最高处的过程中,下列说法正确的是(　　)
A.小球的动能减少mgH
B.小球的动能减少fH
C.小球的机械能减少fH
D.小球的机械能减少(mg+f)H
解析:小球动能的减少量等于合力做的功,即ΔEk=(mg+f)H,选项A、B错误;小球机械能的减少量等于克服阻力做的功,即ΔE=fH,选项C正确,选项D错误.
答案:C
3.滚摆上下摆动,而能达到的最大高度越来越低,说明(　　)
A.滚摆的机械能守恒
B.能量正在消失
C.只有动能和势能的相互转化
D.减少的机械能转化为内能,但总能量守恒
解析:由于阻力的存在,物体克服阻力做功使部分机械能转化为内能,但总能量守恒,选项D正确.
答案:D
4.如图所示,在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道,半径OA水平、OB竖直,一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落,小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力.已知AP=2R,重力加速度为g,则小球从P到B的运动过程中(　　)
/
A.重力做功2mgR
B.机械能减少mgR
C.合外力做功mgR
D.克服摩擦力做功
1
2
??????
解析:小球从P点运动到B点的过程中重力做功为 mgR,选项A错误;设小球通过B点时的速度为vB,根据小球通过B点时刚好对轨道没有压力,说明此刻刚好由重力提供向心力,对小球通过B点时应用牛顿第二定律有mg=??
??
??
2
??
①,解得vB=
????
②,设小球从P点运动到B点的过程中克服摩擦力做功为W,对此过程由动能定理有mgR-W=
1
2
??
??
??
2
③,联立②③解得W=
1
2
??????,选项D正确;上述过程合外力做功为W合=mgR-W=
1
2
??????,选项C错误;小球机械能减少量等于小球克服摩擦力所做的功,即ΔE=W=
1
2
??????,选项B错误.
答案:D
5.“能源危机”和“环境污染”已成为当今世界发展的两大难题.我国已把资源的利用和开发作为经济建设和社会发展的战略重点,这是十分必要的.下列各项资源的开发过程中,既利用了物质的化学能,又有利于解决上述两大难题的是(　　)
A.液氢作为汽车燃料的开发利用
B.用焦炭和铁矿石冶炼钢铁
C.开发风力发电
D.采伐森林生产纸张和一次性木筷
解析:氢气和氧气在特殊的设备中进行化学反应,可以产生电能和无害的水蒸气,减小对常规能源的依赖,减少对空气的污染.所以液氢作为汽车燃料的开发利用,既能解决“能源危机”和“环境污染”两大难题,又在生产过程中,利用了物质的化学能,所以选项A正确;用焦炭和铁矿石冶炼钢铁,不仅会带来严重的环境污染,而且将加重常规能源的危机,所以选项B错误;开发风力发电,能有效地解决“能源危机”和“环境污染”两大难题,但显然不符合题目中利用物质的化学能这一特点,所以选项C错误;采伐森林生产纸张和一次性木筷将加重“能源危机”,因此是不可取的,所以选项D错误.
答案:A
6.质量为m的钢球以速度v落入沙坑,钢球在沙坑中下陷的深度为d,重力加速度为g,求:
(1)钢球在沙坑中受到的平均阻力大小f.
(2)钢球下陷过程中产生的内能.
解析:(1)钢球在沙坑中下陷过程由动能定理得
mgd-fd=0?
1
2
??
??
2
解得f=mg+
??
??
2
2??
.
(2)由能量守恒定律可知内能的增量等于钢球机械能的减少量,
故ΔE内=mgd+
1
2
??
??
2
.
答案:(1)mg+
??
??
2
2??
　(2)??????+
1
2
??
??
2
7.如图所示,粗糙水平面长l=0.20 m,其右端与一内壁光滑、半径R=0.10 m的半圆形轨道平滑连接,且该半圆形轨道在竖直平面内.一质量m=1 kg的物体(可视为质点)以初速度v0=
31
5
m/s进入水平轨道,由于摩擦产生的热量为??=0.6 J,??取10 m/s2.求:
/
(1)物体与水平地面间的动摩擦因数.
(2)物体能否通过半圆形轨道的最高点.
解析:(1)物体在粗糙水平面上运动过程中满足功能关系
μmgl=Q①
由①有μ=0.3.
(2)设物体在粗糙水平面上末速度为v1,物体在粗糙水平面上运动能量守恒
1
2
??
??
0
2
=
1
2
??
??
1
2
+??②
假设物体能运动到半圆轨道最高点且速度为v2,物体在半圆轨道上能量守恒有
1
2
??
??
1
2
=2??????+
1
2
??
??
2
2
③
由②③可得v2=1 m/s
设物体通过最高点的最小速度为v3,有
mg=??
??
3
2
??
④
由④有v3=1 m/s
故物体能通过半圆形轨道的最高点.
答案:(1)0.3　(2)能