7.10 能量守恒定律与能源

7.10 能量守恒定律与能源

1．下列关于能的转化与守恒定律的说法错误的是()

A．能量能从一种形式转化为另一种形式，但不能从一个物体转移到另一物体

B．能量的形式多种多样，它们之间可以相互转化

C．一个物体能量增加，必然伴随着别的物体能量减少

D．能的转化与守恒定律证明了能量既不会产生也不会消失

2．下列对能量耗散的理解正确的是()

A．能量耗散说明能量在不断的减少

B．能量耗散遵循能量守恒定律

C．能量耗散导致能量品质降低

D．能量耗散是指其他形式的能量转化为环境的内能后，我们无法将分散在环境中的内能重新收集起来加以利用的现象

3．关于做功和物体动能变化的关系，正确的是()

A．只要动力对物体做功，物体的动能就增加

B．只要物体克服阻力做功，它的动能就减少

C．外力对物体做功的代数和等于物体的末动能与初动能之差

D．动力和阻力都对物体做功，物体的动能一定变化

4．一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块，并从中穿出．对于这一过程，下列说法正确的是()

A．子弹减少的机械能等于木块增加的机械能

B．子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统产生的热量

C．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和

D．子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和

5．物体以60 J的初动能从A点出发沿一斜面向上运动，当它到达某一高度时，动能损失了50 J，而机械能损失了10 J，则该物体返回A点时动能为多少？

一、选择题

1．下列关于能量转化的说法中正确的是( )

A ．举重运动员把重物举起来，体内一部分化学能转化成重物的机械能

B ．电流通过电阻丝时电能转化为内能

C ．内燃机做功过程实现了燃料的化学能和机械能的转化

D ．水流冲击水轮发电机，水流的动能转化成电能

2．行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流．上述不同现象中所包含的相同的物理过程是( )

A ．物体克服阻力做功

B ．物体的动能转化为其他形式的能量

C ．物体的势能转化为其他形式的能量

D ．物体的机械能转化为其他形式的能量

3．从地面竖直向上抛出一个质量为m 的小球，小球上升的最大高度为H .设上升过程中空气阻力F f 恒定．在小球从抛出到上升至最高处的过程中，下列判断正确的是( )

A ．小球的动能减少mgH

B ．小球的动能减少F f H

C ．小球的机械能减少F f H

D ．小球的机械能减少(mg ＋F f )H

4．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 ．逐渐有所升高

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

5．一质量均匀的不可伸长的绳索(其重力不可忽略)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拉至D 点，在此过程中绳索AB 的重心位置将( )

A ．逐渐升高

B ．逐渐降低

C ．先降低后升高

D ．始终不变

6．如图所示，足够长的传送带以v 匀速传动，一质量为m 的小物块A 由静止轻放于传送带上，若小物体与传送带之间的动摩擦因数为μ，当物体与传送带相对静止时，转化为内能的能量为( )

A ．m v 2

B ．2m v 2 C.14m v 2 D.12m v 2

7．质量为m 的物体，在距地面h 高处以1

3

g 的加速度由静止竖直下落到地面，下面说

法中正确的是( )

A ．物体的重力势能减少1

3mgh

B ．物体的机械能减少2

3mgh

C ．物体的动能增加1

3

mgh

D ．物体的重力做功mgh

8．如图所示，卷扬机的绳索通过定滑轮用力F 拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移动，在移动过程中，下列说法正确的是( )

A ．F 对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所

做的功之和

B ．F 对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和

C ．木箱克服重力做功等于木箱增加的重力势能

D ．F 对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力所做的功之和

9．如图所示，一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上．其正上方

A 位置有一只小球．小球从静止开始下落，在

B 位置接触弹簧的上端，在

C 位置小球所受弹力大小等于重力，在

D 位置小球速度减小到零．下列对小球下降阶段的说法中正确的是( )

A ．在

B 位置小球动能最大 B ．在

C 位置小球动能最大

C ．从A →C 位置小球重力势能的减少量大于小球动能的增加量

D ．从A →D 位置小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量

二、非选择题

10．如图所示为推行节水灌溉工程中使用的转动式喷水龙头的示意图．喷水口离地面的高度为5 m ，用效率为50%的抽水机从地下20 m 深的井里抽水，使水充满喷水口并以恒定的速率从该水龙头沿水平方向喷出．喷水口横截面积为10 cm 2，其喷灌半径为10 m ．水

的密度为1×103 kg/m 3

，若不计空气阻力．带动该抽水机的电动机的最小输出功率为________W(g 取10 m/s 2)．

11．质量为m的小球被系在轻绳的一端，在竖直平面内做半径为R的圆周运动如图所示，运动过程中小球受到空气阻力的作用，设某一时刻小球通过轨道的最低点，此时绳子的张力为7mg，此后小球继续做圆周运动，经过半个圆周恰能通过最高点，求在此过程中转化的内能．

12．如图所示，一质量为m的滑块从高为h的光滑圆弧形槽的顶端A处无初速度地滑下，槽的底端B与水平传送带相接，传送带的运行速度恒为v0，两轮轴心间距为l，滑块滑到传送带上后做匀加速运动，滑到传送带右端C时，恰好加速到与传送带的速度相同，求：

(1)滑块到达底端B时的速度大小v B；

(2)滑块与传送带间的动摩擦因数μ；

(3)此过程中，由于克服摩擦力做功而产生的热量Q.

参考答案

1．解析：选A.能量可以在不同物体之间转移也可以相互转化，但能的总量保持不变． 2．答案：BCD 3．答案：C

4．解析：选BD.由能量守恒定律可知对子弹来讲，减少的机械能一是用于木块增加动能，二是用于增加木块和子弹的内能，D 对．对子弹和木块来讲减少的机械能只用来增加它们的内能，B 对，A 、C 错

5．解析：由A 点上升到某一点：动能损失ΔE k1＝50 J ，机械能损失ΔE k2＝10 J ．由此可知由此点上升到最高点：动能损失ΔE k2＝10 J.

设机械能损失为ΔE 2，则有ΔE k1ΔE k2＝ΔE 1

ΔE 2

，

可知ΔE 2＝2 J.

全程机械能损失为(10＋2)×2 J ＝24 J ， 该物体返回A 点时动能为(60－24)J ＝36 J. 答案：36 J

1．解析：选ABCD.物体被举高时，机械能增加，增加的机械能由人体内化学能转化而来，A 对；电流通过电阻丝时，电阻丝内能增加，这由电能转化而来，B 对；内燃机中燃料燃烧，将化学能转化为内能，再进一步转化为机械能，C 对；水力发电的原理就是将水的动能转化成电能，D 对．

2．解析：选AD.四个现象中物体运动过程中都受到运动阻力，汽车主要是制动阻力，流星、降落伞是空气阻力，条形磁铁下落受磁场阻力，因而物体都克服阻力做功，故A 对；四个物体运动过程中，汽车是动能转化成了内能，流星、降落伞、条形磁铁是重力势能转化成其他形式的能．总之都是物体的机械能转化为其他形式的能量，故D 对．

3．解析：选C.小球的动能减少量等于合力做的功，即ΔE k 减＝(mg ＋F f )H ，A 、B 错，小球机械能的减少量等于克服阻力做的功，即ΔE 减＝F f H ，C 对，D 错．

4．解析：选A.冰箱压缩机虽然制冷，但压缩机电机有电流流过，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，所以房间温度会升高，A 正确．

5．解析：选A.由功能关系可知，拉力对绳做正功机械能增加，而动能初、末状态均为零，所以绳的重力势能增加，重心升高，故A 对．

6．答案：D

7．解析：选BCD.由题意知物体所受的合力F ＝ma ＝ 1

3

mg ，方向向下．

8．解析：选CD.克服重力做的功等于物体重力势能的增加ΔE p ＝W G ，C 正确．由动

能定理：－W G －WF f ＋W F ＝12m v 2，W F ＝1

2

m v 2＋W G ＋WF f ＝ΔE k ＋ΔE p ＋WF f ，A 、B 不对；

D 对．

9．解析：选BCD.小球动能的增加用合外力做功来量度，A →C 小球受的合力一直向下，对小球做正功，使动能增加；C →D 小球受的合力一直向上，对小球做负功，使动能

减小，所以B 正确．从A →C 小球重力势能的减少等于小球动能的增加和弹性势能之和，所以C 正确．A 、D 两位置动能均为零，重力做的正功等于弹力做的负功，所以D 正确．

10．解析：水离开管口后，可以认为是做平抛运动，落地时间t ＝2h

g

＝1 s ，则离开

管口时的速度v ＝x

t

＝10 m/s ，1 s 内所喷水的质量：m ＝ρS v ＝10 kg.1 s 内喷出水的动能E k

＝1

2

m v 2＝500 J ．抽水机抽水，1 s 内水获得的重力势能E p ＝mg (h ＋H )＝2500 J ；1 s 内抽水机对水做功为W ＝E k ＋E p ＝3000 J ．则带动抽水机的电动机的最小输出功率P ＝W

ηt

＝6000

W.

答案：6000

11．解析：设小球通过最低点时绳子张力为F T 1，根据牛顿第二定律得F T 1－mg ＝m v 21

R

将F T 1＝7mg 代入得E k1＝1

2

m v 21＝3mgR .

经过半个圆周恰能通过最高点，则

mg ＝m v 22R

此时小球的动能E k2＝1

2

mgR ，

从最低点到最高点应用动能定理得 W F f －mg ·2R ＝E k2－E k1

所以W F f ＝－1

2

mgR ，

由能量守恒可知，转化的内能为1

2

mgR .

答案：1

2

mgR

12．解析：(1)滑块在由A 到B 的过程中机械能守恒，可得mgh ＝1

2m v 2B

，

解得v B ＝2gh .

(2)滑块在由B 到C 的过程中，应用动能定理得

μmgl ＝12m v 20－12m v 2

B ，

解得μ＝v 2

0－2gh

2gl

.

(3)Q ＝F f ·l 相对＝μmgl 相对， 又v 0＝v B ＋μg t ，

得l 相对＝v 0t －v B ＋v 02t ＝(v 0－v B )22μg ＝(v 0－2gh )2

2μg

，

故Q ＝m (v 0－2gh )2

2

.

答案：见解析