精选2017_2018学年高中物理课下能力提升二十一能量守恒定律与能源新人教版必修2

课下能力提升(二十一) 能量守恒定律与能源
[基础练]
一、选择题
1．下列现象属于能量的耗散的是( ) A ．利用水流能发电产生电能 B ．电能在灯泡中变成光能 C ．电池的化学能变成电能 D ．火炉把屋子烤暖
2．关于能量转化的说法错误的是( )
A ．举重运动员举起重物，体内的一部分化学能转化为机械能
B ．电流通过电阻丝使电能转化为内能
C ．内燃机做功的过程是机械能转化为内能的过程
D ．做功过程是能量转化过程，某过程做了10 J 的功，一定有10 J 的能量发生了转化 3．[多选]一质量为m 的物体，在距地面高h 处以1
3g 的加速度由静止竖直下落到地面，
下列说法中正确的是( )
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 ．物体的重力做的功为mgh
4．将小球竖直上抛，经一段时间落回抛出点，若小球所受的空气阻力大小不变，对其上升过程和下降过程损失的机械能进行比较，下列说法中正确的是( )
A ．上升过程损失的机械能大于下降过程损失的机械能
B ．上升过程损失的机械能小于下降过程损失的机械能
C ．上升过程损失的机械能等于下降过程损失的机械能
D ．无法比较
5．一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，如图所示。

今在最低点C 施加一竖直向下的力，将绳索缓慢拉至D 点。

在此过程中，绳索AB 的重心位置将( )
A ．升高
B ．降低
C ．先降低后升高
D ．始终不变 二、非选择题
6．风力发电是一种环保的电能获取方式。

图为某风力发电机外观图，现设计的每台风力发电机的功率为40 kW 。

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1.29
kg/m 3
，当地水平风速约为10 m/s 。

问风力发电机的叶片长度约为多少时才能满足设计要求？
[提能练]
一、选择题
1．(2016·酒泉高一检测)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．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
2．[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内能的增加量
C．子弹减少的机械能等于木块增加的动能和内能之和
D．子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块系统增加的内能之和
3．[多选]质量为m1、m2的两物体，静止在光滑的水平面上，质量为m的人站在m1上用恒力F拉连接着m2的绳子，经过一段时间后，两物体的速度大小分别为v1和v2，位移分别为x1和x2，如图所示，则这段时间内此人所做的功的大小等于( )
A．Fx2
B．F(x1＋x2)
C.1
2
m2v22＋
1
2
(m＋m1)v21
D.1
2
m2v22
4．[多选]构建和谐、节约型社会的思想深得民心，也体现在生活的方方面面。

自动充电式电动车就是很好的一例：电动车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接，当电动车滑行时，就可以向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来。

现有某人骑车以500 J 的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭充电装置，让车自由滑行，其动能随位移的变化关系如图线①所示；第二次启动充电装置，其动能随位移的变化关系如图线②所示，则( )
A ．电动车受到的摩擦阻力为50 N
B ．电动车受到的摩擦阻力为83 N
C ．第二次启动充电装置，向蓄电池所充的电能是200 J
D ．第二次启动充电装置，向蓄电池所充的电能是300 J 二、非选择题
5．(2016·黄浦区高一检测)节能混合动力车是一种可以利用汽油及所储存电能作为动力来源的汽车。

有一质量m ＝1 000 kg 的混合动力轿车，在平直公路上以v 1＝90 km/h 匀速行驶，发动机的输出功率为P ＝50 kW 。

当驾驶员看到前方有80 km/h 的限速标志时，保持发动机功率不变，立即启动利用电磁阻尼带动工作的发电机给电池充电，使轿车做减速运动，运动L ＝72 m 后，速度变为v 2＝72 km/h 。

此过程中发动机功率的15用于轿车的牵引，45用于
供给发电机工作，发动机输送给发电机的能量最后有50%转化为电池的电能。

假设轿车在上
述运动过程中所受阻力保持不变。

求
(1)轿车以90 km/h 在平直公路上匀速行驶时，所受阻力F 阻的大小； (2)轿车从90 km/h 减速到72 km/h 过程中，获得的电能E 电；
(3)轿车仅用其在上述减速过程中获得的电能E 电维持72 km/h 匀速运动的距离L ′。

答 案 [基础练]
1．解析：选D 能量耗散主要指其他形式的能量最终转化成环境的内能后，不能再次被收集起来重新利用，D 正确。

2．解析：选C 运动员举高重物过程中，消耗了体内存储的化学能，通过对重物做功使重物的机械能增加，A 正确；电流通过电阻丝时，电流做功，使电能转化为内能，B 正确；内燃机中燃料燃烧膨胀，对外做功，内能转化为机械能，C 错误；功是能量转化的量度，D 正确。

3．解析：选BCD 物体从高h 处落到地面的过程中，重力做的功为mgh ，重力势能减少
mgh ，选项A 错误，D 正确；物体的加速度为13g ，故合外力为13mg ，合外力做的功为13
mgh ，根
据动能定理，物体的动能增加13mgh ，选项C 正确；物体的重力势能减少mgh ，动能增加1
3mgh ，
故机械能减少了2
3
mgh ，选项B 正确。

4．解析：选C 上升过程和下降过程中空气阻力均做负功，W f ＝－F f h ，因此上升损失的机械能与下降损失的机械能大小相等，C 正确。

5．解析：选A 物体的重心不一定在物体上，对于一些不规则的物体要确定重心是比较困难的，本题绳索的重心是不容易标出的，因此，要确定重心的变化，只有通过别的途径确定。

当用力将绳索缓慢地从C 点拉到D 点，外力在不断的做功，而绳索的动能不增加，因此外力做功必定使绳索的重力势能增加，故绳索的重心位置将升高，A 正确。

6．解析：设叶片长度为r ，则叶片转动的面积S ＝πr 2。

取时间t 内作用到面积为S 的叶片上的空气流为研究对象，如图所示。

这部分空气流的质量m ＝ρV ＝ρSvt ，
空气流的动能E k ＝12mv 2
，
电功率P ＝E k ×20%t ＝110
ρπr 2v 3
， 得r ＝
10P
ρπv
3≈9.94 m。

答案：9.94 m
[提能练]
1．解析：选A 电冰箱的压缩机运行时，一部分电能转化为内能，室内的温度将升高，故A 正确。

2．解析：选BD 由于子弹穿过木块的过程中，子弹与木块有相对位移，由能量守恒定律可得，子弹减少的动能转化为木块的动能和子弹与木块系统增加的内能，A 、C 错误，B 、D 正确。

3．解析：选BC 根据能量守恒可知，人通过做功消耗的化学能将全部转化为物体m 1和m 2的动能以及人的动能，所以人做的功的大小等于F (x 1＋x 2)＝12m 2v 22＋12(m ＋m 1)v 2
1，B 、C
正确。

4．解析：选AC 当关闭充电装置，让车自由滑行时，电动车的动能全部用来克服摩擦力做功，转化为内能，有E k ＝F f x 1，解得F f ＝50 N ，A 正确；当启动充电装置滑行时，电动车的动能一部分克服摩擦力做功，另一部分转化为蓄电池的电能，根据能量守恒有E k ＝F f x 2＋E 电，故E 电＝E k －F f x 2＝200 J ，C 正确。

5．解析：(1)汽车牵引力与输出功率的关系P ＝F 牵v ， 将P ＝50 kW ，v 1＝90 km/h ＝25 m/s ，
代入得F 牵＝P v 1
＝2×103
N ，
当轿车匀速行驶时，牵引力与阻力大小相等，有 F 阻＝2×103 N 。

(2)在减速过程中，发动机只有1
5P 用于汽车的牵引，根据动能定理有
15Pt －F 阻L ＝12mv 22－12mv 21， 代入数据得Pt ＝1.575×105
J ， 电池获得的电能为
E 电＝0.5×45
Pt ＝6.3×104 J 。

(3)根据题设，轿车在平直公路上匀速行驶时受到的阻力仍为F 阻＝2×103
N 。

此过程中，由能量守恒定律可知，仅有电能用于克服阻力做功E 电＝F 阻L ′，代入数据得L ′＝31.5 m 。

答案：(1)2×103 N (2)6.3×104
J (3)31.5 m。