高中物理人教版必修2 课后练习题 7-10 能量守恒定律与能源 Word版含解析

能量守恒定律与能源

一、单项选择题
1．关于“能量耗散”的下列说法中，正确的是(　A　)
①能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用，这种现象叫做能量的耗散；②能量在转化过程中变少的现象叫能量的耗散；③能量耗散表明，在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量的数量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的了，而自然界的能量是守恒的；④能量耗散表明，各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的．
A．①③　　　B．②④　　　C．①④　　　D．②③
解析：由能量耗散的定义可知①说法正确，能量的耗散是指能源的可利用品质下降，但能量仍然是守恒的，故A选项正确．
2．质量为m的子弹，以水平速度射入放在光滑水平面上质量为M的木块中，刚好能从木块中射出，下列说法中正确的是(　B　)
A．子弹克服阻力做的功，等于系统内能的增加
B．子弹动能的减少量，等于子弹克服阻力做的功
C．子弹损失的机械能，等于木块和子弹组成的系统内能的增加
D．阻力对子弹做的功，等于木块获得的动能
解析：对子弹射击木块的过程，由于子弹和木块之间存在相互作用力，子弹受到阻力作用，木块受动力推动而获得动能，所以子弹克服阻力做的功等于子弹动能的减少量，而子弹减少的动能一部分使木块的动能增加，另一部分转化为系统的内能，B选项正确．
3．下列说法中正确的是(　D　)
A．能就是功，功就是能
B．做功越多，物体的能量就越大
C．外力对物体不做功，这个物体就没有能量
D．能量转化的多少可以用功来量度
解析：功和能是两个不同的概念，做功的多少只是说明了能量转化的多少而不能说明能量的多少，外力做功与否不能说明物体能量的有无．功是能量转化的量度，故D正确，正确把握功、能关系，理解能量守恒．
4．自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法中正确的是(　D　)
A．机械能守恒
B．能量正在消失
C．只有动能和重力势能的相互转化
D．减少的机械能转化为内能，但总能量守恒
解析：秋千在摆动过程中受阻力作用，克服阻力做功，机械能减小，内能增加，但总能量不变．
5．利用下列哪种能源时，给人类带来污染较小(　D　)
A．煤 B．石油
C．天然气 D．核能
二、多项选择题
6．如图所示，在升降机内固定一光滑的斜面体，一轻弹簧的一端连在位于斜面体上方的固定木板B上，另一端与质量为m的物块A相连，弹簧与斜面平行．整个系统由静止开始加速上升高度h的过程中(　CD　)
A．物块A的重力势能增加量一定等于mgh
B．物块A的动能增加量等于斜面的支持力和弹簧的拉力对其做功的和
C．物块A的机械能增加量等于斜面的支持力和弹簧的拉力对其做功的和
D．物块A和弹簧组成系统的机械能增加量等于斜面对物块的支持力和B对弹簧拉力做功的和
解析：由于斜面光滑，物块A静止时弹簧弹力与斜面支持力的合力与重力平衡，当整个装置加速上升时，由牛顿第二定律可知物块A受到的合力应向上，故弹簧伸长量增加，物块A相对斜面下滑一段距离，下滑高度小于h，故选项A错误；根据动能定理可知，物块A动能的增加量应等于重力、支持力及弹簧弹力对其做功的代数和，故选项B错误；物块A机械能的增加量应等于除重力以外的其他力对其做功的代数和，选项C正确；物块A和弹簧组成的系统机械能增加量应等于除重力和弹簧弹力以外的其他力做功的代数和，故选项D正确．
7．滑雪是人们喜爱的一种冬季户外活动，某滑雪场有一种双人无动力滑雪车，两人前后相隔一定距离坐在车上，沿倾斜雪道加速滑到坡底水平雪道上，惊险刺激．甲、乙两人同乘一辆滑雪车，甲在前，乙在后，如果两人可视为质点，忽略滑雪车质量，且不计各种机械能损耗，当两人都到达水平雪道上时，甲的机械能与出发时相比(　AC　)
A．一定增加
B．一定减少
C．两人下滑时间距越大，甲的机械能变化越大
D．两人下滑时间距越大，甲的机械能变化越小
解析：该题考查了机械能的变化问题．忽略滑雪车质量，甲、乙相当于相互牵拉的连接体，下滑过程中乙的作用力对甲做正功，甲的作用力对乙做负功，因此甲的机械能增加，乙的机械能减少，故A对，B错；设两人质量都为m，间距为x，甲距地面高度为h，根据系统机械能原理得mgh＋mg(h＋xsinθ)＝(2m)v2，甲机械能增加量ΔE＝mv2－mgh＝mgx·sinθ，所以x越大，机械能增加越大，C正确，D错误．
8．如图所示，质量为M的木块放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度v0水平射中木块，并最终留在木块中与木块一起以速度v运动．已知当子弹相对木块静止时，木块前进距离L，子弹进入木块的深度为s.若木块对子弹的阻力Ff视为恒定，则在此过程中产生的热量(　CD　)
A．Q＝Ff(L＋s)　　　　 B．Q＝mv－mv2
C．Q＝Ffs D．Q＝mv－(M＋m)v2
解析：对木块：FfL＝Mv2
对子弹：－Ff(L＋s)＝mv2－mv
联立可得，Ffs＝mv－(M＋m)v2
依据能量转化和守恒定律，Q＝mv－(M＋m)v2
产生的热量Q＝Ffs，故C、D正确．
三、非选择题
9．如图甲所示，一倾角为37°的传送带以恒定速度运行．现将一质量m＝2 kg的小物体以某一初速度放上传送带，物体相对地面的速度随时间变化的关系如图乙所示，取沿传送带向上为正方向，g取10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：
(1)0～10 s内物体位移的大小；
(2)物体与传送带间的动摩擦因数；
(3)0～10 s内物体机械能的增量及因与传送带摩擦产生的热量Q.
解析：(1)从题图乙中求出物体位移为
s＝ m－×2×3 m＝33 m.
(2)由图象知，物体在传送带上滑动时的加速度a＝1.5 m/s2，在此过程中对物体分析得：μmgcosθ－mgsinθ＝ma，
得μ＝.
(3)物体被送上的高度h＝ssinθ＝19.8 m，
重力势能增量ΔEp＝mgh＝396 J，
动能增量ΔEk＝mv－mv＝27 J，
机械能增量ΔE＝ΔEp＋ΔEk＝423 J.
因0～10 s内只有前6 s发生相对滑动，而0～6 s内传送带运动距离s带＝6×6 m＝36 m.
0～6 s内物体位移s物＝×4×6 m－×2×3 m＝9 m，所以Δx＝s带－s物＝27 m，故产生的热量Q＝μmgcosθΔx＝405 J.
答案：(1)33 m　(2)　(3)423 J　405 J
10．太阳能烟囱式热力发电原理如图所示，像种蔬菜大棚一样的太阳能集热棚将太阳能收集起来，对空气加热，热空气进入烟囱．由于烟囱内热空气的压强大于外界的大气压，在烟囱中就形成了强大的热气流，推动安置在烟囱底部的空气涡轮发电机发电．已知太阳在地面每平方米面积上的辐射功率为P0，太阳能集热棚的面积为S0，烟囱内部的半径为R，烟囱底部与外界冷空气的压强差为Δp，烟囱内热空气的密度为ρ，热空气的动能转化为电能的效率为η.以下分析中可不考虑发电过程中空气温度的变化．求：
(1)烟囱热空气的流速；
(2)发电机的发电功率．
解析：(1)太阳能集热棚吸收太阳热辐射的功率应等于烟囱内热气流的机械功率，即P0S0＝ΔpπR2v①
热气流流速v＝.
(2)根据能量守恒定律知发电机发电功率为
P电＝η·mv2②
其中mv2为单位时间内流过发电机的热空气的动能，则P电＝ρπR2v·v2·η.
将①式代入此式中，结果得P电＝.
答案：(1)　(2)
11．如图所示，光滑坡道顶端距水平面高度为h，质量为m的小物块A从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时无机械能损失．为使A制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线M处的墙上，另一端恰位于坡道的底端O点．已知在OM段，物块A与水平面间的动摩擦因数均为μ，其余各处的摩擦不计，重力加速度为g，求：
(1)物块滑到O点时的速度大小；
(2)弹簧为最大压缩量d时的弹性势能(设弹簧处于原长时弹性势能为零)；
(3)若物块A能够被弹回到坡道上，则它能够上升的最大高度是多少？
解析：(1)由机械能守恒定律得mgh＝mv2
解得v＝.
(2)在水平滑道上物块A克服摩擦力所做的功为
W＝μmgd
由能量守恒定律得mgh＝Ep＋μmgd
以上各式联立得Ep＝mgh－μmgd.
(3)物块A被弹回的过程中，克服摩擦力所做的功仍为
W＝μmgd
由能量守恒定律得Ep＝μmgd＋mgh′
所以物块A能够上升的最大高度为
h′＝h－2μd.
答案：(1)　(2)mgh－μmgd　(3)h－2μd