高中物理人教版必修2课时跟踪检测（十八）能量守恒定律与能源

课时跟踪检测（十八）能量守恒定律与能源1．一个物体沿粗糙斜面匀速滑下，则下列说法中正确的是()A．物体机械能不变，内能不变B．物体机械能减少，内能不变C．物体机械能减少，内能增加，机械能与内能总量减少D．物体机械能减少，内能增加，机械能与内能总量不变解析：选D物体沿粗糙斜面匀速滑下，由于摩擦，内能增加，机械能减少，由能量守恒可知，机械能转化成内能，但机械能和内能的总量不变。故A、B、C错误，D正确。2．在今年上海的某活动中引入了全国首个户外风洞飞行体验装置，体验者在风力作用下漂浮在半空。若减小风力，体验者在加速下落过程中()A．失重且机械能增加B．失重且机械能减少C．超重且机械能增加D．超重且机械能减少解析：选B据题意，体验者漂浮时受到的重力和风力平衡；在加速下降过程中，风力小于重力，即重力对体验者做正功，风力做负功，体验者的机械能减小；加速下降过程中，加速度方向向下，体验者处于失重状态，故选项B正确。3．一质量均匀、不可伸长的绳索，重为G，A、B两端固定在天花板上，现在最低点C处施加一竖直向下的力，将最低点缓慢拉至D点，在此过程中，绳的重心位置()图1A．逐渐升高 B．逐渐降低C．先降低后升高 D．始终不变解析：选A外力对绳索做正功，绳索的机械能增加，由于绳索的动能不变，增加的必是重力势能，重力势能增加是重心升高的结果，故A正确。4.(多选)在最近几年的空调市场上出现一个新宠——变频空调，据专家介绍变频空调比定频的要节能，因为定频空调开机时就等同于汽车启动时，很耗能，是正常运行的5～7倍。空调在工作时达到设定温度就停机，等温度高了再继续启动。这样的频繁启动，耗电多，而变频空调启动时有一个由低到高的过程，而运行过程是自动变速来保持室内温度，从开机到关机中间不停机。而是达到设定温度后就降到最小功率运行，所以比较省电。阅读上述介绍后，探究以下说法中合理的是()A．变频空调节能，运行中不遵守能量守恒定律B．变频空调运行中做功少，转化能量多C．变频空调在同样工作条件下运行效率高，省电D．变频空调与定频空调做同样功时，消耗同样电能解析：选CD自然界的一切过程都遵守能量守恒定律，A错。功是能量转化的量度，做同样功，消耗同样电能，B错、D对。由变频空调的工作特点可知省电的原理是效率高，C对。5.(多选)如图2所示是流星在夜空中发出明亮的光焰。此时会有人在内心里许下一个美好的愿望。有些流星是外太空物体被地球强大引力吸引坠落到地面的过程中同空气发生剧烈摩擦造成的。下列相关说法正确的是()图2A．流星同空气摩擦时部分机械能转化为内能B．引力对流星做正功则其动能增加，机械能守恒C．当流星的速度方向与空气阻力和重力的合力不在同一直线上时，流星做曲线运动D．流星物体进入大气层后做斜抛运动解析：选AC流星同空气摩擦时部分机械能转化为内能，A正确；引力对流星做正功，除了重力之外还有其他力做功，机械能不守恒，B错误；当流星的速度方向与空气阻力和重力的合力不在同一直线上时，流星做曲线运动，C正确，D错误。6．(多选)悬崖跳水是一项极具挑战性的极限运动，需要运动员具有非凡的胆量和过硬的技术。跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动，设质量为m的运动员刚入水时的速度为v，水对他的阻力大小恒为F，那么在他减速下降深度为h的过程中，下列说法正确的是(g为当地的重力加速度)()A．他的动能减少了(F－mg)hB．他的重力势能减少了mgh－eq\f(1,2)mv2C．他的机械能减少了FhD．他的机械能减少了mgh解析：选AC在进入水中的过程中，由动能定理，mgh－Fh＝E′k－Ek，所以动能的减少量为Ek－E′k＝(F－mg)h，故A正确；重力势能的减少量等于重力所做的功，即mgh，故B错误；克服阻力所做的功等于机械能的减少量，即等于Fh，故C正确，D错误。7．(2015年9月浙江测试)三峡水电站是我国最大的水力发电站，平均水位落差约为100m，每秒约有1×104m3的水用来发电，水的重力势能约有20%转化为电能。已知水的密度为1.0×103kg/m3,火电厂每发一度电大约需耗标准煤0.3kg，同时排放二氧化碳1kg。关于三峡水电站，下列说法正确的是()A．发电平均功率约为2×1012WB．每天的发电量约为4.8×107kW·hC．相比于同功率的火电厂，每天约可减少煤炭消耗2×106kgD．相比于同功率的火电厂，每天约可减少二氧化碳排放4.8×106kg解析：选B发电功率P＝eq\f(W,t)＝eq\f(1.0×103×104×10×100×20%,1)W＝2×109W，A错误；每天的发电量W1＝Pt1＝2×106×24kW·h＝4.8×107kW·h，B正确；相比于同功率的火电厂，每天约可减少煤炭消耗4.8×107×0.3kg＝1.44×107kg，减少二氧化碳排放约为4.8×107×1kg＝4.8×107kg，C、D错误。8．(多选)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解析：选BD子弹射穿木块的过程中，由于相互间摩擦力的作用使得子弹的动能减少，木块获得动能，同时产生热量，且系统产生的热量在数值上等于系统机械能的损失。A选项没考虑系统增加的内能，C选项应考虑的是系统(子弹、木块)内能的增加，C错。9．(多选)在离水平地面h高处将一质量为m的小球水平抛出，在空中运动的过程中所受空气阻力大小恒为f，落地时小球距抛出点的水平距离为x，速率为v，那么，在小球运动的过程中()A．重力做功为mghB．克服空气阻力做的功为f·eq\r(h2＋x2)C．落地时，重力的瞬时功率为mgvD．重力势能和机械能都逐渐减少解析：选AD重力做功为WG＝mgh，A正确。空气阻力做功与经过的路程有关，而小球经过的路程大于eq\r(h2＋x2)，故克服空气阻力做的功大于f·eq\r(h2＋x2)，B错误。落地时，重力的瞬时功率为重力与沿重力方向的分速度的乘积，故落地时重力的瞬时功率小于mgv，C错误。重力做正功，重力势能减少，空气阻力做负功，机械能减少，D正确。10.如图3示，质量为m的滑块以一定初速度滑上倾角为θ的固定斜面，同时施加一沿斜面向上的恒力F＝mgsinθ；已知滑块与斜面间的动摩擦因数μ＝tanθ，取出发点为参考点，能正确描述滑块运动到最高点过程中产生的热量Q、滑块动能Ek、势能Fp、机械能E随时间t和位移x关系的是()图3解析：选C根据滑块与斜面间的动摩擦因数μ＝tanθ可知，滑动摩擦力等于重力沿斜面向下的分力。施加一沿斜面向上的恒力F＝mgsinθ，物体机械能保持不变，重力势能随位移x均匀增大，选项C正确，D错误。产生的热量Q＝Ffx，随位移均匀增大，滑块动能Ek随位移x均匀减小，选项A、B错误。11.如图4示，绷紧的传送带与水平面的夹角θ＝30°，皮带在电动机的带动下，始终保持v0＝2m/s的速率运行。现把一质量为m＝10kg的工件(可看为质点)轻轻放在皮带的底端，经时间1.9s，工件被传送到h＝1.5m的高处，取g＝10m/s2。求：图4(1)工件与皮带间的动摩擦因数；(2)电动机由于传送此工件多消耗的电能。解析：(1)由题意得，皮带长为：L＝eq\f(h,sin30°)＝3m，工件速度达到v0之前，从静止开始做匀加速运动，设匀加速运动的时间为t1，位移为x1，有x1＝eq\x\to(v)t1＝eq\f(v0,2)t1，假设工件最终取得了与传送带相同的速度，则达到v0之后工件将做匀速运动，有L－x1＝v0(t－t1)，解得t1＝0.8s<1.9s，故工件最终取得与传送带相同的速度的假设正确。加速运动阶段的加速度为a＝eq\f(v0,t1)＝2.5m/s2，在加速运动阶段，根据牛顿第二定律，有μmgcosθ－mgsinθ＝ma，解得μ＝eq\f(\r(3),2)。(2)在时间t1内，传送带的位移为x＝v0t1＝1.6m，工件的位移为x1＝eq\x\to(v)t1＝eq\f(v0,2)t1＝0.8m，所以在时间t1内，工件相对传送带的位移Δx＝x－x1＝0.8m，在时间t1内，因摩擦而产生的热量为Q＝μmgcosθ·Δx＝60J，工件到达最高点时获得的动能为Ek＝eq\f(1,2)mv02＝20J，工件增加的势能为Ep＝mgh＝150J，所以电动机由于传送工件多消耗的电能为E＝Q＋Ek＋Ep＝230J。答案：(1)eq\f(\r(3),2)(2)230J12．风力发电是一种环保的电能获取方式。图5某风力发电机外观图，现设计的每台风力发电机的功率为40kW。实验测得风的动能转化为电能的效率约为20%，空气的密度是1.29kg/m3，当地水平风速约为10m/s。求风力发