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高中教科版 (2019)1 能量 能量守恒定律精练
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这是一份高中教科版 (2019)1 能量 能量守恒定律精练，共7页。
考点一 能量守恒定律的理解和应用
1．有人设想在夏天用冰箱来降低房间内的温度，他的办法是关好房间的门窗，然后打开冰箱的所有门让冰箱运转，则开机后，室内的温度将( )
A．升高
B．保持不变
C．开机时降低，停机后又升高
D．开机时升高，停机后降低
A [冰箱压缩机将冰箱内部的热量通过消耗电能转移到冰箱外部来，但由于和室外没有热交换，故热量仍在室内，并且，压缩机工作时其电路中也会因为有电阻而产生热量，即产生的热量大于制冷量，故室内温度不降反升，故A正确。]
2．从能量的转化与守恒的角度理解，太阳能草坪节能灯( )
A．创造了电能
B．草坪节能灯白天储存太阳能，晚上再把太阳能释放
C．创造了太阳能
D．把太阳能转化成了电能，电能再转化为光能
D [根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。草坪节能灯把太阳能转化成了电能，电能又转化为光能，故D正确，ABC错误。]
3．我国的“天舟一号”返回舱圆满完成飞行任务返回地球，返回舱受空气阻力匀速下降过程中，它的( )
A．动能增加，势能减少，内能不变
B．动能减少，势能不变，内能增加
C．动能不变，热能增加，内能减少
D．动能不变，势能减少，内能增加
D [“天舟一号”返回舱匀速下降过程中，返回舱的质量不变，速度不变，动能不变；高度减小，重力势能减小，返回舱不具有弹性势能，所以势能减小；返回舱由于受空气阻力作用，阻力对返回舱做功，返回舱的内能增大，故D正确，ABC错误。]
4．(多选)下列关于能量转化的说法，正确的是( )
A．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
B．各种形式的能量在转化时，总能量是不变的
C．在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成了不便于利用的
D．各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的
ABC [根据能量守恒定律可知，不论在能量的转化还是在能量的转移过程中，能量的总量都是不变的。由能量耗散知，在能量转化的过程中，有一部分能量转化为周围环境的内能，而我们无法把这些内能收集起来重新利用，这表明，在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但是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，而自然界的能量仍是守恒的。故选项ABC正确，D错误。]
5．如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图。图中①和②为楔块，③和④为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦。在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中( )
A．缓冲器的机械能守恒
B．摩擦力做功消耗机械能
C．垫板的动能全部转化为内能
D．弹簧的弹性势能全部转化为动能
B [在弹簧压缩过程中，摩擦力做功，缓冲器的机械能不守恒，故A错误，B正确；根据能量守恒可知，垫板的动能转化为弹簧的弹性势能以及克服摩擦力做功产生的内能，故CD错误。]
6．如图所示是一种太阳能草坪节能灯，太阳能电池板供一只“10 V 9 W”的电子节能灯工作，若太阳能电池板接收太阳能的有效面积为0.3 m2，平均1小时得到的太阳辐射能为4×105J，太阳光平均一天按8小时计算，恰好可以供电子节能灯工作10小时。问：(结果保留整数)
(1)太阳能节能灯的能量转化情况；
(2)太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率大约是多少？
(3)太阳能节能灯利用太阳能的效率大约是多少？
[解析] (1)能量转化：太阳能→电能→光能(热能)。
(2)太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率
P＝eq \f(4×105,0.3×1×3 600) W≈370 W。
(3)节能灯利用太阳能的效率
η＝eq \f(9×10×3 600,4×105×8)×100%≈10%。
[答案] (1)见解析 (2)370 W (3)10%
考点二 功能关系的理解与应用
7．质量为4 kg的物体被人由静止开始向上提升0.25 m后速度达到1 m/s，则下列判断错误的是( )
A．人对物体做的功为12 J
B．合外力对物体做的功为2 J
C．物体克服重力做的功为10 J
D．人对物体做的功等于物体增加的动能
D [人对物体做的功等于物体机械能的增加量，即W入＝mgh＋eq \f(1,2)mv2＝12 J，选项A正确；D错误；合外力对物体做的功等于物体动能的增加量，即W合＝eq \f(1,2)mv2＝2 J，选项B正确；物体克服重力做的功等于物体重力势能增加量，即W＝mgh＝10 J，选项C正确。]
8．两块完全相同的木块A、B，其中A固定在水平桌面上，B放在光滑的水平桌面上，两颗同样的子弹以相同的水平速度射入两木块，穿透后子弹的速度分别为vA、vB，在子弹穿透木块过程中因克服摩擦力产生的热量分别为QA、QB，设木块对子弹的摩擦力大小一定，则( )
A．vA>vB，QA>QB B．vAC．vA＝vB，QAvB，QA＝QB
D [两颗同样的子弹穿透木块的过程中，摩擦阻力Ff相同，子弹相对木块滑动的距离相同，所以摩擦力做功过程中产生的内能Q＝FfΔx相同，根据能量守恒定律有：eq \f(1,2)mv2＝QA＋eq \f(1,2)mveq \\al( 2,A)，eq \f(1,2)mv2＝QB＋eq \f(1,2)mveq \\al( 2,B)＋eq \f(1,2)mBv′2，由以上两式可知vA>vB，综上所述选项D正确。]
9．一质量均匀不可伸长的绳索，固定在A、B两端，重为G，A、B两端固定在天花板上，如图所示。今在最低点C施加一竖直向下的力，将绳索缓慢拉至D点，在此过程中，绳索AB的重心位置将( )
A．升高 B．降低
C．先降低后升高 D．始终不变
A [物体的重心不一定在物体上，对于一些不规则的物体要确定重心是比较困难的，本题绳索的重心是不容易标出的。因此，要确定重心的变化，只有通过其他途径确定。当用力将绳索缓慢地从C点拉到D点，外力在不断地做功，而绳索的动能不增加，因此外力做功必定使绳索的重力势能增加，故绳索的重心将升高，故A正确。]
10．(多选)某运动员采用蹲踞式起跑，在发令枪响后，左脚迅速蹬离起跑器，在向前加速的同时提升身体重心。如图所示，假设该运动员的质量为m，在起跑时前进的距离s内，重心升高量为h，获得的速度为v，则此过程中( )
A．运动员克服重力做功WG＝mgh
B．运动员的机械能增加了eq \f(1,2)mv2
C．运动员的机械能增加了eq \f(1,2)mv2＋mgh
D．运动员对自身做功W1＝eq \f(1,2)mv2＋mgh
ACD [运动员在此过程中重力势能增加mgh，动能增加eq \f(1,2)mv2，机械能增加eq \f(1,2)mv2＋mgh，AC正确，B错误，运动员通过蹬地对自身做功，做功的量为其机械能的增量，D正确。]
11．(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，而是完全转化为物块M与桌面间摩擦产生的热量，C正确；若小球加速下降，则小球减小的机械能一部分转化为摩擦产生的热量，另一部分转化为M的动能，D正确。]
12． (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x1和x2，如图所示，则这段时间内此人所做的功的大小等于( )
A．Fx2
B．F(x1＋x2)
C．eq \f(1,2)m2veq \\al( 2,2)＋eq \f(1,2)(m＋m1)veq \\al( 2,1)
D．eq \f(1,2)m2veq \\al( 2,2)
BC [根据能量守恒可知，人通过做功消耗的化学能将全部转化为物体m1和m2的动能以及人的动能，所以人做的功的大小等于F(x1＋x2)＝eq \f(1,2)m2veq \\al( 2,2)＋eq \f(1,2)(m＋m1)veq \\al( 2,1)，故BC正确。]
13．随着我国经济的发展，汽车数量迅猛增长，汽车排放的尾气造成的空气污染越来越严重。据有关资料统计，汽车尾气排放造成的空气污染目前已占整个污染源的一半以上。在这种情况下，目前研制开发的太阳能汽车具有更好的发展前景。如图是某研究所研制的太阳能汽车，它是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动的一种新型汽车。设太阳光照射到电池板上的辐射功率为7 kW。在晴朗的天气里，太阳能电池对着太阳时产生的电压为160 V，并对车上的电动机提供12 A的电流。
(1)在这种情况下电动机消耗的电功率是多大？
(2)如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为75%，当汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力为180 N，则在1 min内这辆汽车行驶了多少米？
[解析] (1)电动机消耗的电功率
P＝UI＝160 V×12 A＝1 920 W。
(2)由P＝eq \f(W,t)得，W电＝Pt＝1 920 W×60 s＝115 200 J
由题意W机＝W电．η＝115 200 J×75%＝86 400 J
又由W＝Fs得，汽车行驶的距离
s＝eq \f(W机,F)＝eq \f(86 400,180) m＝480 m。
[答案] (1)1 920 W (2)480 m
考点一 能量守恒定律的理解和应用
1．有人设想在夏天用冰箱来降低房间内的温度，他的办法是关好房间的门窗，然后打开冰箱的所有门让冰箱运转，则开机后，室内的温度将( )
A．升高
B．保持不变
C．开机时降低，停机后又升高
D．开机时升高，停机后降低
A [冰箱压缩机将冰箱内部的热量通过消耗电能转移到冰箱外部来，但由于和室外没有热交换，故热量仍在室内，并且，压缩机工作时其电路中也会因为有电阻而产生热量，即产生的热量大于制冷量，故室内温度不降反升，故A正确。]
2．从能量的转化与守恒的角度理解，太阳能草坪节能灯( )
A．创造了电能
B．草坪节能灯白天储存太阳能，晚上再把太阳能释放
C．创造了太阳能
D．把太阳能转化成了电能，电能再转化为光能
D [根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。草坪节能灯把太阳能转化成了电能，电能又转化为光能，故D正确，ABC错误。]
3．我国的“天舟一号”返回舱圆满完成飞行任务返回地球，返回舱受空气阻力匀速下降过程中，它的( )
A．动能增加，势能减少，内能不变
B．动能减少，势能不变，内能增加
C．动能不变，热能增加，内能减少
D．动能不变，势能减少，内能增加
D [“天舟一号”返回舱匀速下降过程中，返回舱的质量不变，速度不变，动能不变；高度减小，重力势能减小，返回舱不具有弹性势能，所以势能减小；返回舱由于受空气阻力作用，阻力对返回舱做功，返回舱的内能增大，故D正确，ABC错误。]
4．(多选)下列关于能量转化的说法，正确的是( )
A．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
B．各种形式的能量在转化时，总能量是不变的
C．在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成了不便于利用的
D．各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的
ABC [根据能量守恒定律可知，不论在能量的转化还是在能量的转移过程中，能量的总量都是不变的。由能量耗散知，在能量转化的过程中，有一部分能量转化为周围环境的内能，而我们无法把这些内能收集起来重新利用，这表明，在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但是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，而自然界的能量仍是守恒的。故选项ABC正确，D错误。]
5．如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图。图中①和②为楔块，③和④为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦。在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中( )
A．缓冲器的机械能守恒
B．摩擦力做功消耗机械能
C．垫板的动能全部转化为内能
D．弹簧的弹性势能全部转化为动能
B [在弹簧压缩过程中，摩擦力做功，缓冲器的机械能不守恒，故A错误，B正确；根据能量守恒可知，垫板的动能转化为弹簧的弹性势能以及克服摩擦力做功产生的内能，故CD错误。]
6．如图所示是一种太阳能草坪节能灯，太阳能电池板供一只“10 V 9 W”的电子节能灯工作，若太阳能电池板接收太阳能的有效面积为0.3 m2，平均1小时得到的太阳辐射能为4×105J，太阳光平均一天按8小时计算，恰好可以供电子节能灯工作10小时。问：(结果保留整数)
(1)太阳能节能灯的能量转化情况；
(2)太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率大约是多少？
(3)太阳能节能灯利用太阳能的效率大约是多少？
[解析] (1)能量转化：太阳能→电能→光能(热能)。
(2)太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率
P＝eq \f(4×105,0.3×1×3 600) W≈370 W。
(3)节能灯利用太阳能的效率
η＝eq \f(9×10×3 600,4×105×8)×100%≈10%。
[答案] (1)见解析 (2)370 W (3)10%
考点二 功能关系的理解与应用
7．质量为4 kg的物体被人由静止开始向上提升0.25 m后速度达到1 m/s，则下列判断错误的是( )
A．人对物体做的功为12 J
B．合外力对物体做的功为2 J
C．物体克服重力做的功为10 J
D．人对物体做的功等于物体增加的动能
D [人对物体做的功等于物体机械能的增加量，即W入＝mgh＋eq \f(1,2)mv2＝12 J，选项A正确；D错误；合外力对物体做的功等于物体动能的增加量，即W合＝eq \f(1,2)mv2＝2 J，选项B正确；物体克服重力做的功等于物体重力势能增加量，即W＝mgh＝10 J，选项C正确。]
8．两块完全相同的木块A、B，其中A固定在水平桌面上，B放在光滑的水平桌面上，两颗同样的子弹以相同的水平速度射入两木块，穿透后子弹的速度分别为vA、vB，在子弹穿透木块过程中因克服摩擦力产生的热量分别为QA、QB，设木块对子弹的摩擦力大小一定，则( )
A．vA>vB，QA>QB B．vA
D [两颗同样的子弹穿透木块的过程中，摩擦阻力Ff相同，子弹相对木块滑动的距离相同，所以摩擦力做功过程中产生的内能Q＝FfΔx相同，根据能量守恒定律有：eq \f(1,2)mv2＝QA＋eq \f(1,2)mveq \\al( 2,A)，eq \f(1,2)mv2＝QB＋eq \f(1,2)mveq \\al( 2,B)＋eq \f(1,2)mBv′2，由以上两式可知vA>vB，综上所述选项D正确。]
9．一质量均匀不可伸长的绳索，固定在A、B两端，重为G，A、B两端固定在天花板上，如图所示。今在最低点C施加一竖直向下的力，将绳索缓慢拉至D点，在此过程中，绳索AB的重心位置将( )
A．升高 B．降低
C．先降低后升高 D．始终不变
A [物体的重心不一定在物体上，对于一些不规则的物体要确定重心是比较困难的，本题绳索的重心是不容易标出的。因此，要确定重心的变化，只有通过其他途径确定。当用力将绳索缓慢地从C点拉到D点，外力在不断地做功，而绳索的动能不增加，因此外力做功必定使绳索的重力势能增加，故绳索的重心将升高，故A正确。]
10．(多选)某运动员采用蹲踞式起跑，在发令枪响后，左脚迅速蹬离起跑器，在向前加速的同时提升身体重心。如图所示，假设该运动员的质量为m，在起跑时前进的距离s内，重心升高量为h，获得的速度为v，则此过程中( )
A．运动员克服重力做功WG＝mgh
B．运动员的机械能增加了eq \f(1,2)mv2
C．运动员的机械能增加了eq \f(1,2)mv2＋mgh
D．运动员对自身做功W1＝eq \f(1,2)mv2＋mgh
ACD [运动员在此过程中重力势能增加mgh，动能增加eq \f(1,2)mv2，机械能增加eq \f(1,2)mv2＋mgh，AC正确，B错误，运动员通过蹬地对自身做功，做功的量为其机械能的增量，D正确。]
11．(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，而是完全转化为物块M与桌面间摩擦产生的热量，C正确；若小球加速下降，则小球减小的机械能一部分转化为摩擦产生的热量，另一部分转化为M的动能，D正确。]
12． (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x1和x2，如图所示，则这段时间内此人所做的功的大小等于( )
A．Fx2
B．F(x1＋x2)
C．eq \f(1,2)m2veq \\al( 2,2)＋eq \f(1,2)(m＋m1)veq \\al( 2,1)
D．eq \f(1,2)m2veq \\al( 2,2)
BC [根据能量守恒可知，人通过做功消耗的化学能将全部转化为物体m1和m2的动能以及人的动能，所以人做的功的大小等于F(x1＋x2)＝eq \f(1,2)m2veq \\al( 2,2)＋eq \f(1,2)(m＋m1)veq \\al( 2,1)，故BC正确。]
13．随着我国经济的发展，汽车数量迅猛增长，汽车排放的尾气造成的空气污染越来越严重。据有关资料统计，汽车尾气排放造成的空气污染目前已占整个污染源的一半以上。在这种情况下，目前研制开发的太阳能汽车具有更好的发展前景。如图是某研究所研制的太阳能汽车，它是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动的一种新型汽车。设太阳光照射到电池板上的辐射功率为7 kW。在晴朗的天气里，太阳能电池对着太阳时产生的电压为160 V，并对车上的电动机提供12 A的电流。
(1)在这种情况下电动机消耗的电功率是多大？
(2)如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为75%，当汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力为180 N，则在1 min内这辆汽车行驶了多少米？
[解析] (1)电动机消耗的电功率
P＝UI＝160 V×12 A＝1 920 W。
(2)由P＝eq \f(W,t)得，W电＝Pt＝1 920 W×60 s＝115 200 J
由题意W机＝W电．η＝115 200 J×75%＝86 400 J
又由W＝Fs得，汽车行驶的距离
s＝eq \f(W机,F)＝eq \f(86 400,180) m＝480 m。
[答案] (1)1 920 W (2)480 m
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