教科版 (2019)1 能量 能量守恒定律一课一练

这是一份教科版 (2019)1 能量 能量守恒定律一课一练，共8页。
基础巩固
1.(多选)下列关于能量转化现象的说法,正确的是( )
A.用太阳灶烧水是光能转化为内能
B.电灯发光是电能转化为光能
C.核电站发电是电能转化为内能
D.生石灰放入盛有凉水的烧杯里,水温升高是动能转化为内能
答案:AB
解析:C选项中是核能转化为电能,D选项中是化学能转化为内能,A、B选项正确。
2.下列对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——永动机是不可能制成的
D.石子从空中落下,最后停止在地面上,说明机械能消失了
答案:D
解析:选项A是指不同形式的能量间的转化,转化过程中能量是守恒的;选项B是指能量在不同的物体间发生转移,转移过程中能量是守恒的,这正好是能量守恒定律的两个方面——转化与转移;选项C中任何永动机都是不可能制成的,它违背了能量守恒定律;选项D中石子在运动和碰撞过程中机械能转化为石子、空气、大地的内能,机械能并没有消失。
3.(多选)“神舟”载人飞船从发射至返回的过程中,以下哪些阶段返回舱的机械能是守恒的( )
A.飞船升空的阶段
B.只在地球引力作用下,返回舱沿椭圆轨道绕地球运行的阶段
C.只在地球引力作用下,返回舱飞向地球的阶段
D.临近地面时返回舱减速下降的阶段
答案:BC
解析:飞船升空的阶段,推力做正功,机械能增加,故A错误;飞船在椭圆轨道上绕地球运行的阶段,只受重力作用,重力势能和动能之和保持不变,故B正确;返回舱在大气层外向着地球做无动力飞行阶段,只有重力做功,重力势能减小,动能增加,机械能总量守恒,故C正确;降落伞张开后,返回舱下降的阶段,克服空气阻力做功,故机械能减小,故D错误。
4.(多选)竖直放置的轻弹簧下连接一个小球,用手托起小球,使弹簧处于压缩状态,如图所示。则迅速放手后(不计空气阻力)( )
A.放手瞬间小球的加速度等于重力加速度
B.小球、弹簧、地球组成的系统机械能守恒
C.小球的机械能守恒
D.小球向下运动过程中,小球动能与弹簧弹性势能之和不断增大
答案:BD
解析:放手瞬间小球加速度大于重力加速度,A错;整个系统(包括地球)的机械能守恒,B对,C错;向下运动过程中,由于重力势能减小,所以小球的动能与弹簧弹性势能之和增大,D对。
5.如图所示,轻绳连接A、B两物体,A物体悬在空中距地面H高处,B物体放在水平面上。若A物体质量是B物体质量的2倍,不计一切摩擦。由静止释放A物体,以地面为零势能参考面。当A的动能与其重力势能相等时,A距地面的高度是( )

A.15HB.25H
C.35HD.45H
答案:B
解析:设A的动能与重力势能相等时A距地面高度为h,对A、B组成的系统,由机械能守恒得mAg(H-h)=12mAv2+12mBv2,又由题意得mAgh=12mAv2, mA=2mB,解得h=25H,故B正确。
6.如图所示,一个质量为20 kg的绝热汽缸竖直放置,绝热活塞的质量为5 kg,处于静止状态时被封闭气体的高度为50 cm,现在在活塞上方加一15 kg的物体,待稳定后,被封闭气体的高度变为40 cm。求在这一过程中气体的内能增加多少?(g取10 m/s2,忽略大气压力及摩擦阻力的影响)
答案:20 J
解析:由能量守恒定律可知,内能的增加等于活塞和物体重力势能的减少,ΔU=ΔE=(M+m)gh=(15+5)×10×(50-40)×10-2 J=20 J。
7.如图所示,质量为m的物体自由下落的过程中,经过高度为h1的A点时速度为v1,下落到高度为h2的B点时速度为v2,不计空气阻力,选择地面为参考平面,求:
(1)物体在A、B处的机械能;
(2)物体在A、B处的机械能的大小关系。
答案:(1)EA=mgh1+12mv12 EB=mgh2+12mv22 (2)相等
解析:(1)以地面为参考平面,故在A点重力势能为mgh1,动能为12mv12,故在A点的机械能为EA=mgh1+12mv12;在B点的重力势能为mgh2,动能为12mv22,故在B点的机械能为EB=mgh2+12mv22。
(2)下落过程中,不计空气阻力,只有重力做功,所以机械能守恒,A、B两点机械能相等。
能力提升
1.(多选)下列物理过程,物质运动形式没有发生变化的是( )
A.哈雷彗星绕太阳做变速椭圆运动
B.冰块沿光滑斜面下滑
C.氢气球匀速上升
D.热水瓶瓶塞向上跳起
答案:AB
解析:因为A、B为机械运动,在运动过程中只有动能和势能的相互转化,始终在机械能的范畴内。C和D都有内能和机械能之间的相互转化。
2.如图所示,滑块由静止开始沿曲面下滑,滑到B点时,速度恰好等于零;如果滑块从B点以速度v沿曲面下滑返回A点时,速度恰好也等于零。设滑块从A到B和从B到A平均摩擦力大小相等,则A、B两点的高度差等于( )
A.0B.v22g
C.v24gD.v2g
答案:C
解析:由能量守恒定律可知,由A到B有mgh=Q,从B到A有12mv2-mgh=Q,联立解得h=v24g。
3.如图所示,一个粗细均匀的U形管内装有同种液体,液体质量为m。在管口右端用盖板A密闭,两边液面高度差为h,U形管内液体的总长度为4 h,先拿去盖板,液体开始运动,管壁对液体有阻力作用,最终管内液体停止运动,则该过程中产生的内能为( )
A.116mghB.18mgh
C.14mghD.12mgh
答案:A
解析:去掉右侧盖板之后,液体向左侧流动,最终两侧液面相平,液体的重力势能减少,减少的重力势能转化为内能。如图所示,最终状态可等效为右侧12h的液柱移到左侧管中,即增加的内能等于该液柱减少的重力势能,则Q=18mg·12h=116mgh,故A正确。
4.同种材料做成的电阻丝,分别接在两个电路中,甲电阻丝长为l,直径为d,乙电阻丝长为2l,直径为2d,要使两电阻丝消耗的功率相等,加在两电阻丝上的电压应满足( )
A.U甲U乙=1B.U甲U乙=22
C.U甲U乙=2D.U甲U乙=2
答案:C
解析:由R=ρlS可知,R甲R乙=ρlS1ρ2lS2=2,功率P=U2R
所以U甲U乙=PR甲PR乙=2。
5.(多选)如图所示,把四个相同的灯泡接成(a)(b)两种电路后,灯泡都正常发光,且两个电路的总功率相等,则这两个电路中的Ua、Ub,Ra、Rb之间的关系正确的是( )
(a)
(b)
A.Ua>Ub
B.Ua=4Ub
C.Ra=4Rb
D.Ra=2Rb
答案:AC
解析:设灯泡正常工作时电压为U,电流为I,则UaI=Ub×2I,则Ua=2Ub,A正确,B错误;根据I2Ra=(2I)2Rb得Ra=4Rb,C正确,D错误。
6.如图所示,电动机带动水平传送带以速度v匀速传动,一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上。若小木块与传送带之间的动摩擦因数为μ,当小木块与传送带相对静止时,求:
(1)小木块的位移;
(2)传送带转过的路程;
(3)小木块获得的动能;
(4)摩擦过程产生的热量;
(5)电动机带动传送带匀速转动输出的总能量。
答案:(1)v22μg (2)v2μg (3)12mv2 (4)12mv2
(5)mv2
解析:小木块刚放上传送带时,速度为0,受到传送带的滑动摩擦力作用,做匀加速直线运动,达到与传送带相同的速度后不再受摩擦力。整个过程中小木块获得一定的动能,系统内因摩擦产生一定的热量。
(1)对小木块,相对滑动时,由μmg=ma,得a=μg
由v=at,得小木块由静止到与传送带相对静止时所用的时间t=vμg
则小木块的位移l=12at2=v22μg。
(2)传送带始终匀速运动,转过的路程s=vt=v2μg。
(3)小木块获得的动能Ek=12mv2。
(4)摩擦过程产生的热量Q=μmg(s-l)=12mv2。
(5)由能的转化与守恒得,电动机输出的总能量转化为小木块的动能与摩擦产生的热量,所以E总=Ek+Q=mv2。