高中物理人教版必修2练习：第七章 第13讲 能量守恒定律与能源 word版含解析

高中物理人教版必修2练习：第七章 第13讲 能量守恒定律与能源 word版含解析

第 13 讲 能量守恒定律 与能源 [时间：60 分钟] 题组一 对能量守恒定律的理解及应用 1．下列关于能量守恒定律的认识不．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．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机不可能制成 D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了 2．自由摆动的秋千摆动的幅度越来越小，下列说法中正确的是( ) 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 3．有人设想在夏天用电冰箱来降低房间的温度．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，且不考虑房间内外热量的传递，则开机后，室内的温度将( ) A．逐渐升高 B．保持不变 C．开机时降低，停机时又升高 D．开机时升高，停机时降低 4.如图 1 所示，一小孩从公园中粗糙的滑梯上自由加速滑下，其能量的变化情况是( ) 图 1 A．重力势能减小，动能不变，机械能减小，总能量减小 B．重力势能减小，动能增加，机械能减小，总能量不变 C．重力势能减小，动能增加，机械能增加，总能量增加 D．重力势能减小，动能增加，机械能守恒，总能量不变 5．物体只在重力和一个不为零的向上的拉力作用下，分别做匀速上升、加速上升和减速上升 三种运动．在这三种情况下，物体机械能的变化情况是( ) A．匀速上升机械能不变，加速上升机械能增加，减速上升机械能减小 B．匀速上升和加速上升机械能增加，减速上升机械能减小 C．由于该拉力与重力大小的关系不明确，所以不能确定物体机械能的变化情况 D．三种情况中，物体的机械能均增加 6.如图 2 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( ) 图 2 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 题组二 对功能关系的理解及应用 7．石块自由下落过程中，由 A 点到 B 点重力做的功是 10 J，下列说法正确的是( ) A．由 A 到 B，石块的势能减少了 10 J B．由 A 到 B，功减少了 10 J C．由 A 到 B,10 J 的功转化为石块的动能 D．由 A 到 B,10 J 的势能转化为石块的动能 8.在奥运比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项．如图 3 所示，质量为 m 的跳水运动员进 入水中后受到水的阻力而做减速运动，设水对她的阻力大小恒为 F，那么在她减速下降高度为 h 的过程中，下列说法正确的是(g 为当地的重力加速度)( ) 图 3 A．她的动能减少了 Fh B．她的重力势能增加了 mgh C．她的机械能减少了(F－mg)h D．她的机械能减少了 Fh 9.如图 4 所示，轻质弹簧长为 L，竖直固定在地面上，质量为 m 的小球，在离地面高度为 H 处，由静止开始下落，正好落在弹簧上，使弹簧的最大压缩量为 x，在下落过程中，小球受到 的空气阻力为 F 阻，则弹簧在最短时具有的弹性势能为( ) 图 4 A．(mg－F 阻)(H－L＋x) B．mg(H－L＋x)－F 阻(H－L) C．mgH－F 阻(H－L) D．mg(L－x)＋F 阻(H－L＋x) 10.如图 5 所示，在抗洪救灾中，一架直升机通过绳索用恒力 F 竖直向上拉起一个漂在水面上 的木箱，使其由水面开始加速上升到某一高度，若考虑空气阻力而不考虑空气浮力，则在此 过程中，以下说法正确的有( ) 图 5 A．力 F 所做的功减去克服阻力所做的功等于木箱重力势能的增量 B．木箱克服重力所做的功等于木箱重力势能的增量 C．力 F、重力、阻力三者的合力所做的功等于木箱动能的增量 D．力 F 和阻力的合力所做的功等于木箱机械能的增量 题组三 摩擦生热及内能的有关计算 11.如图 6 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 Ff，那么在这一过程中不．正确的是( ) 图 6 A．木块的机械能增量为 FfL B．子弹的机械能减少量为 Ff(L＋d) C．系统的机械能减少量为 Ffd D．系统的机械能减少量为 Ff(L＋d) 12．一质量为 2 kg 的物块从离地 80 m 高处自由落下，测得落地速度为 30 m/s，求下落过程中 产生的内能．(g 取 10 m/s2) 13.如图 7 所示，传送带保持 v＝4 m/s 的速度水平匀速运动，将质量为 1 kg 的物块无初速度地 放在 A 端，若物块与皮带间动摩擦因数为 0.2，A、B 两端相距 6 m，则物块从 A 到 B 的过程 中，皮带摩擦力对物块所做的功为多少？产生的摩擦热又是多少？(g 取 10 m/s2) 图 7 答案精析 第 13 讲 能量守恒定律与能源 1．D [能量可以转化或转移，但总量不变，A、B、C 对；D 中机械能转化成了内能，D 错．] 2．D [在秋千摆动的过程中，由于阻力的存在，需要克服阻力做功，机械能会减少，但能量 并没有消失，减少的机械能转化为内能，总能量保持不变．] 3．A [冰箱工作，会产生热量，即消耗电能，产生了内能，且房间与外界没有能量交换，所 以房内温度会升高，A 正确．] 4．B [由能量守恒定律可知，小孩在下滑过程中总能量守恒，故 A、C 均错；由于摩擦力要 做负功，机械能不守恒，故 D 错；下滑过程中重力势能向动能和内能转化，故只有 B 正确．] 5．D [无论物体怎样向上运动，拉力都做正功，物体的机械能均增加，故选 D.] 6．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 M 的动能， 因此 D 正确．] 7．AD [重力的功与重力势能和其他形式的能转化对应．] 8．D [运动员下降高度 h 的过程中，重力势能减少了 mgh，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，C 错误，D 正确；由动能定理可知，动能减 少了(F－mg)h，故 A 错误．] 9．A [设小球克服弹力做功为 W 弹， 则对小球应用动能定理得(mg－F 阻)(H－L＋x)－W 弹＝ ΔEk＝0，所以，W 弹＝(mg－F 阻)(H－L＋x)，即为弹簧在最短时具有的弹性势能．] 10．BCD [木箱运动过程中，有力 F、重力、阻力三个力对木箱做功，合力做功决定着物体 动能的改变量，C 正确；重力做功决定着重力势能的改变量，B 正确，A 错误；除重力做功以 外，其他力做功的代数和等于物体机械能的改变量，D 正确．] 11．D [木块机械能的增量等于子弹对木块的作用力 Ff 做的功 FfL，A 对；子弹机械能的减少 量等于动能的减少量，即子弹克服阻力做的功 Ff(L＋d)，B 对；系统增加的机械能等于力 Ff 做 的总功，即ΔE＝FfL－Ff(L＋d)＝－Ffd，故机械能减少量为 Ffd，C 对，D 错．] 12．700 J 解析 这里，内能显然无法直接计算，但是下落过程中减少的机械能转化成了内能． 根据能量守恒，产生的内能为 E＝mgh－1 2mv2＝(2×10×80－1 2 ×2×302)J＝700 J. 13．8 J 8 J 解析 物块与皮带间的摩擦力 Ff＝μFN＝μmg＝0.2×1×10 N＝2 N. 由牛顿第二定律得物块加速度 a＝Ff m ＝2 1 m/s2＝2 m/s2. 物块速度达到 4 m/s 时需发生位移 l＝v2 2a ＝ 42 2×2 m＝4 m<6 m， 即物块在到达 B 端之前就已达到最大速度 4 m/s，后与传送带一起匀速运动，不再发生滑动． 皮带摩擦力对物块所做的功等于物块动能的增加量，即 W＝ΔEk＝1 2mv2＝1 2 ×1×42 J＝8 J. 物块滑动过程中与传送带的相对位移 l 相＝vv a －l＝ 4×4 2 －4 m＝4 m. 所以产生的摩擦热为 Q＝μmgl 相＝0.2×1×10×4 J＝8 J.