PAGEPAGE7能量守恒定律與能源eq\o(\s\up7(限時：45分鐘),\s\do5())一、單項選擇題1．出行是人們工作生活中必不行少的環節，出行的工具五花八門，運用的能源也各不相同．自行車、電動自行車、一般汽車消耗能量的類型分別是(B)①生物質能②核能③電能④太陽能⑤化學能A．①④⑤B．①③⑤C．①②③D．①③④解析：人騎自行車是將生物質能轉化為機械能；電動自行車是將蓄電池的電能轉化為機械能；一般汽車是將汽油的化學能轉化為機械能，所以B選項正確．2．能源短缺和環境惡化指的是(D)①煤炭和石油的開采與技術有關，在當前技術條件下，煤炭和石油的開采是有限的，這叫能源短缺．②煤炭和石油資源是有限的，以今日的開采和消耗速度，石油貯存將在百年內用完，煤炭資源也不行能永續，這叫能源短缺．③煤炭和石油具有很大的氣味，在開采、存放和運用過程中這些氣味會聚集在空氣中污染空氣，使環境惡化．④大量煤炭和石油產品在燃燒時排出的有害氣體污染了空氣，變更了大氣成分，使環境惡化．A．①③B．①④C．②③D．②④解析：煤炭和石油都是由幾億年以前的生物遺體形成的，這些能源不能再次生成，也不行重復運用，它們的儲量是有限的，并不是取之不盡、用之不竭的，這就是所講的能源短缺，②正確；能源在運用時會排出有害氣體，污染空氣，這就是所講的環境惡化，④正確．故D正確．3．如圖所示，一個粗細勻稱的U形管內裝有同種液體，液體質量為m.在管口右端用蓋板A密閉，兩邊液面高度差為h，U形管內液體的總長度為4h，拿去蓋板，液體起先運動，由于管壁的阻力作用，最終管內液體停止運動，則該過程中產生的內能為(A)A.eq\f(1,16)mghB.eq\f(1,8)mghC.eq\f(1,4)mghD.eq\f(1,2)mgh解析：去掉右側蓋板之后，液體向左側流淌，最終兩側液面相平，液體的重力勢能削減，削減的重力勢能轉化為內能．如圖所示，最終狀態可等效為右側eq\f(1,2)h的液柱移到左側管中，即增加的內能等于該液柱削減的重力勢能，則Q＝eq\f(1,8)mg·eq\f(1,2)h＝eq\f(1,16)mgh，故A正確．4．如圖所示，質量為m的物塊從A點由靜止起先下落，加速度是eq\f(1,2)g，下落H到B點后與一輕彈簧接觸，又下落h后到達最低點C，在由A運動到C的過程中，空氣阻力恒定，則(D)A．物塊機械能守恒B．物塊和彈簧組成的系統機械能守恒C．物塊機械能削減eq\f(1,2)mg(H＋h)D．物塊和彈簧組成的系統機械能削減eq\f(1,2)mg(H＋h)解析：因為下落加速度是eq\f(1,2)g，所以有阻力做功且阻力大小Ff＝eq\f(1,2)mg，機械能不守恒，A、B錯；下落(H＋h)過程中，阻力做功WFf＝－Ff(H＋h)，所以物塊和彈簧組成的系統機械能削減eq\f(1,2)mg(H＋h)．5．如圖所示，在水平地面上平鋪著n塊磚，每塊磚的質量為m，厚度為h.假如工人將磚一塊一塊地疊放起來，那么工人至少做功(B)A．n(n－1)mgh B.eq\f(1,2)n(n－1)mghC．n(n＋1)mgh D.eq\f(1,2)n(n＋1)mgh解析：本題關鍵在于分析各塊磚的重心位置變更狀況，從而找出n塊磚的重力勢能變更．把n塊磚看作一個整體，其總質量是M＝nm，以地面為零勢能面，n塊磚都平放在地上時，其重心都在eq\f(h,2)高處，所以n塊磚的初始重力勢能為E1＝eq\f(nmgh,2).當n塊磚疊放在一起時，其總高度為H＝nh，其總的重心位置在eq\f(H,2)＝eq\f(nh,2)處，所以末態重力勢能為E2＝nmgeq\f(H,2)＝eq\f(n2mgh,2)，人做的功至少等于重力勢能的增量，即W＝ΔEp＝E2－E1＝eq\f(nn－1mgh,2).二、多項選擇題6．質量為m的物體在豎直向上的拉力F的作用下從靜止動身以2g的加速度勻加速上升h，則(AB)A．物體的機械能增加3mghB．物體的重力勢能增加mghC．物體的動能增加FhD．物體在上升過程中機械能守恒解析：由F－mg＝2mg，得拉力F＝3mg，機械能的增加量等于拉力F做的功，即Wf＝Fh＝3mgh，A對，D錯．重力勢能的增加量等于克服重力做的功mgh，B對．動能的增加量等于合力做的功，即W合＝m·2g·h＝2mgh＝eq\f(2,3)Fh，C錯．7．將質量為m的小球在距地面高度為h處拋出．拋出時的速度大小為v0，小球落到地面時的速度大小為2v0.若小球受到的空氣阻力不能忽視，則對于小球下落的整個過程中，下列說法正確的是(AB)A．小球克服空氣阻力做的功小于mghB．重力對小球做的功等于mghC．合外力對小球做的功小于mveq\o\al(2,0)D．合外力對小球做的功等于mveq\o\al(2,0)解析：由題意可知，小球落地時的速度比拋出時大，即從拋出到落地的過程中，動能變大了．依據動能定理W合＝ΔEk，則W合>0，即重力所做的功大于阻力所做的功．而這個過程中重力對小球做的功為WG＝mgh，所以A、B正確．從拋出到落地的過程中，合外力做的功等于小球動能的變更量，即W合＝eq\f(1,2)m(2v0)2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(3,2)mveq\o\al(2,0)>mveq\o\al(2,0)，故C、D均錯．8．如圖所示，一塊長木板B放在光滑水平面上，B上放一粗糙物體A.現以恒力F拉B，A在B上滑動但未滑離B，以地面為參考系，A、B都前移了一段距離，在此過程中(BD)A．外力F做的功等于A和B的動能的增量B．B對A的摩擦力所做的功，等于A的動能的增量C．A對B的摩擦力所做的功，等于B對A的摩擦力所做的功D．外力F對B做的功等于B的動能的增量與B克服摩擦力所做的功之和解析：A所受的合力即為B給A的摩擦力，由動能定理可知B正確；A、B間有一對相互作用的摩擦力，盡管兩摩擦力等大，但A、B相對于地面的位移不相等，故兩個摩擦力做的功也不相等，故C錯誤；對B物體，由動能定理有WF－Wf＝ΔEkB，D正確；而對于選項A，正確的說法是外力F做的功等于A和B動能的增量加上系統內能的增量，A錯誤．三、非選擇題9．電動車所需能量由它所攜帶的蓄電池供應．下圖為某類電動車與汽油車性能的比較．通常車用電動機的質量是汽油機的4倍或5倍．為促進電動車的推廣運用，在技術上主要應對電動車的蓄電池、電動機等部件加以改進．給電動車蓄電池充電的能量事實上來自于發電站，一般發電站燃燒燃料所釋放出來的能量僅30%轉化為電能，在向用戶輸送及充電過程中又損失了20%，這意味著運用電動車時能量轉化的總效率約為16.8%.解析：從題圖中可以看出電動車每千克蓄能物質所儲存的能量和充一次電能行駛的距離均遠小于汽油車，因此應對蓄電池加以改進．另外，電動車的效率也不是很高，所以也可對電動機進行改進．設發電站消耗的能量為E0，電動車輸出的機械能為E，由題意可知運用電動車時能量轉化的總效率為η＝eq\f(E,E0)＝eq\f(E0×30%×80%×70%,E0)×100%＝16.8%.10．如圖所示，斜面的傾角為θ，質量為m的滑塊距擋板P的距離為x0，滑塊以初速度v0沿斜面上滑，滑塊與斜面間的動摩擦因數為μ，滑塊所受摩擦力小于重力沿斜面對下的分力．若滑塊每次與擋板相碰均無機械能損失，求滑塊經過的總路程．答案：eq\f(1,μ)(eq\f(v\o\al(2,0),2gcosθ)＋x0tanθ)解析：滑塊最終要停在斜面底部，設滑塊經過的總路程為s，對滑塊運動的全程應用能量守恒定律，全程所產生的熱量為Q＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mgx0sinθ又因為全程產生的熱量等于克服摩擦力所做的功，即Q＝μmgscosθ解以上兩式可得s＝eq\f(1,μ)(eq\f(v\o\al(2,0),2gcosθ)＋x0tanθ)．11．如圖所示，在光滑的水平面上，有一質量為M的長木塊以肯定的初速度向右勻速運動，將質量為m的小鐵塊無初速度地輕放到長木塊右端，小鐵塊與長木塊間的動摩擦因數為μ，當小鐵塊在長木塊上相對長木塊滑動L時與長木塊保持相對靜止，此時長木塊對地的位移為l，求這個過程中：(1)系統產生的熱量；(2)小鐵塊增加的動能；(3)長木塊削減的動能；(4)系統機械能的削減量．答案：(1)μmgL(2)μmg(l－L)(3)μmgl(4)μmgL解析：畫出這一過程兩物體位移示意圖，如圖所示．(1)m、M間相對滑動的位移為L，依據能量守恒定律，有Q＝μmgL，即摩擦力對系統做的總功等于系統產生的熱量．(2)依據動能定理有μmg(l－L)＝eq\f(1,2)mv2－0，其中(l－L)為小鐵塊相對地面的位移，從上式可看出ΔEkm＝μmg(l－L)，說明摩擦力對小鐵塊做的正功等于小鐵塊動能的增加量．(3)摩擦力對長木塊做負功，依據功能關系，得ΔEkM＝－μmgl，即長木塊削減的動能等于長木塊克服摩擦力做的功μmgl.(4)系統機械能的削減量等于系統克服摩擦力做的功ΔE＝μmgL.12．如圖所示，傳送帶與水平面之間的夾角為θ＝30°，其上A、B兩點間的距離為l＝5m，傳送帶在電動機的帶動下以v＝1m/s的速度勻速運動，現將一質量為m＝10kg的小物體(可視為質點)輕放在傳送帶的A點，已知小物塊與傳送帶之間的動摩擦因數μ＝eq\f(\r(3),2)，在傳送帶將小物體從A點傳送到B點的過程中，求：(g取10m/s2)(1)傳送帶對小物體做的功；(2)電動機做的功．答案：(1)255J(2)270J解析：(1)小物塊輕放在傳送帶上時，受力分析如圖所示．依據牛頓其次定律得沿斜面方向：μmgcosθ－mgsinθ＝ma，可知，小物體上升的加速度為a＝2.5m/s2.當小物體的速度為v＝1m/s時，位移x＝eq\f(v2