2018-2019学年高二物理学业分层测评：第4章 6.能源的开发与利用

学业分层测评(十六)
(建议用时：45分钟)
1．下列说法正确的是( )
A．随着科技的发展，永动机是可以制成的
B．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了
C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生
【解析】永动机是指不消耗或少消耗能量，而可以大量对外做功的装置，违背了能量转化和守恒定律，A错；太阳辐射大量的能量，地球只吸收了极少的一部分，但辐射到星际空间的能量也没有消失，一定是转化成了别的能量，B错；马和其他动物，包括人要运动，必须消耗能量，动物的能量来源是食物中储存的生物质能，C正确；所谓的“全自动”手表内部是有能量转化装置的，只有当人戴着手表活动时，才能不断补充能量，维持手表的运行，如果把表放在桌面上静置一段时间，它一定会停摆的，D错．
【答案】 C
2．市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图4­6­7所示)．在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉爽．该装置的能量转化情况是( )
图4­6­7
A．太阳能→电能→机械能
B．太阳能→机械能→电能
C．电能→太阳能→机械能
D．机械能→太阳能→电能
【解析】电池板中太阳能转化为电能，小电动机中电能转化为机械能．
【答案】 A
3．(多选)为了探究能量转化和守恒，小明将小铁块绑在橡皮筋中部，并让橡皮筋穿入铁罐，两端分别固定在罐盖和罐底上，如图4­6­8所示．让该装置从不太陡的斜面上A处滚下，到斜面上B处停下，发现橡皮筋被卷紧了，接着铁罐居然从B处自动滚了上去．下列关于该装置能量转化的判断正确的是( )
【导学号：22852120】
图4­6­8
A．从A处滚到B处，主要是重力势能转化为动能
B．从A处滚到B处，主要是重力势能转化为弹性势能
C．从B处滚到最高处，主要是动能转化为重力势能
D．从B处滚到最高处，主要是弹性势能转化为重力势能
【解析】在A处和B处时铁罐速度为零，动能为零，所以从A处到B处是重力势能转化为弹性势能，故A项错误，B项正确．从B处又滚到最高处的过程是弹性势能转化为重力势能的过程，故C项错误，D项正确．
【答案】BD
4．下列关于能源开发和利用的说法中正确的是( )
A．能源利用的过程是内能转化成机械能的过程
B．要合理开发和节约使用核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等常规能源
C．能源利用的过程是一种形式的能向其他形式的能转化的过程
D．无论是节约能源还是开发能源，我国都需要外国支援
【解析】能源的利用过程实际上是一种形式的能向其他形式的能转化的过程，并不一定是单一的向机械能转化的过程，所以C正确，A错误；B中的核能、风能、地热能、海洋能等属于新能源，而不是常规能源，故B错误；节约能源和开发能源方面，我国主要依靠自己，故D错误．
【答案】 C
5．下列对能的转化和守恒定律的认识错误的是( )
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，最后静止在地面上，说明机械能消失了
【解析】根据能量守恒定律得知，某种形式的能量减少，其他形式的能量一定增加；某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加，A、B正确；不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机，违反了能量的转化和守恒定律，不可能制成，C正确；石子在运动和碰撞中机械能转化为了石子本身及周围物体的内能，能量并没有消失，故D错误．【答案】 D
6．(多选)如图4­6­9所示，高h＝2 m的曲面固定不动．一个质量为1 kg的物体，由静止开始从曲面的顶点滑下，滑到底端时的速度大小为4 m/s.g取10 m/s2.在此过程中，下
列说法正确的是( )
图4­6­9
A ．物体克服摩擦力做功20 J
B ．物体的动能增加了8 J
C ．物体的重力势能减少了20 J
D ．曲面对物体的支持力对物体不做功
【解析】 根据动能定理得mgh ＋W f ＝12mv 2＝12×1×42
J ＝8 J ，B 对；其中重力做功W G
＝mgh ＝1×10×2 J＝20 J ，故重力势能减少20 J ，C 对；所以摩擦力做功W f ＝8 J －20 J ＝－12 J ，A 错；支持力始终与物体的速度垂直，故支持力不做功，D 对．
【答案】 BCD
7．(多选)如图4­6­10所示，一木块放在光滑水平面上，一子弹水平射入木块中，射入深度为d ，平均阻力为f .设木块滑行距离为s 时开始匀速前进，下列判断正确的是( )
【导学号：22852121】
图4­6­10
A ．子弹损失的动能等于fd
B ．子弹损失的动能等于f (s ＋d )
C ．总机械能的损失等于fs
D ．总机械能的损失等于fd
【解析】 子弹受到的合外力为f ，合外力做负功，即W f ＝－f (s ＋d )，根据动能定理得，子弹损失的动能为f (s ＋d )，选项A 错误，B 正确；合外力对木块做的功为W ＝fs ，则木块增加的动能为fs ；根据以上分析知道，子弹动能的减少量大于木块动能的增加量，选项C 也错误；根据能量守恒可知，子弹、木块系统总机械能的损失为ΔE ＝－f (s ＋d )＋fs ＝－fd ，选项D 正确．
【答案】 BD
8．在质量为0.5 kg 的重物上安装一极轻的细棒(设细棒足够长)，如图4­6­11所示的那样，用手在靠近重物处握住细棒，使重物静止，握细棒的手不动，稍稍减小握力，使手和细棒间保持一定的摩擦力，让重物和细棒保持一定的加速度下落，在起初的1.0 s 的时间里，重物落下了0.50 m ．在此过程中手和细棒之间所产生的热量是多少？(g 取10 m/s 2
)
图4­6­11
【解析】 由h ＝12at 2
a ＝2h
t
2＝1 m/s 2
由v ＝at ＝1×1.0 m/s＝1 m/s 由能量守恒mgh ＝12
mv 2
＋Q 热
Q 热＝0.5×10×0.50 J－1
2
×0.5×12 J ＝2.25 J.
【答案】 2.25 J
9．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，若小物块与传送带之间的动摩擦因数为μ，如图4­6­12所示，当小物块与传送带相对静止时，转化为内能的能量为( )
图4­6­12
A ．mv 2
B ．2mv 2
C.14
mv 2
D.12
mv 2 【解析】 物块A 被放于传送带即刻做匀加速直线运动，加速度a ＝μmg
m
＝μg ，匀加
速过程前进的距离：x 1＝v 22a ＝v 2
2μg
，该时间内传送带前进距离：
x 2＝vt ＝v ·v
μg ＝v 2
μg
，所以物块相对传送带滑动距离：
Δx ＝x 2－x 1＝v 2
2μg
，故产生的内能：
Q ＝μmg ·Δx ＝μmg ·
v 2
2μg ＝12
mv 2
，D 正确． 【答案】 D
10．两块完全相同的木块A 、B ，其中A 固定在水平桌面上，B 放在光滑的水平桌面上，
两颗同样的子弹以相同的水平速度射入两木块，穿透后子弹的速度分别为v A 、v B ，在子弹穿透木块过程中因克服摩擦力产生的热量分别为Q A 、Q B ，设木块对子弹的摩擦力大小一定，则( )
A ．v A ＞v
B ，Q A ＞Q B B ．v A ＜v B ，Q A ＝Q B
C ．v A ＝v B ，Q A ＜Q B
D ．v A ＞v B ，Q A ＝Q B
【解析】 两颗同样的子弹穿透木块的过程中，摩擦阻力f 相同，子弹相对木块滑动的距离相同，所以摩擦力做功过程中产生的内能Q ＝f Δx 相同，根据能量守恒定律有：
12mv 2＝Q A ＋12
mv 2A 12mv 2＝Q B ＋12mv 2B ＋12
m B v ′2 由以上两式可知v A ＞v B ，综上所述选项D 正确． 【答案】 D
11．如图4­6­13所示，AB 与CD 为两个对称斜面，其上部足够长，下部分别与一个光滑的圆弧面的两端相切，圆弧圆心角为120°，半径R 为2.0 m ．一个物体在离弧底E 高度为h ＝3.0 m 处，以初速度4.0 m/s 沿斜面运动．若物体与两斜面的动摩擦因数为0.02，则物体在两斜面上(不包括圆弧部分)一共能走多长路程？(g 取10 m/s 2
)
【导学号：22852122】
图4­6­13
【解析】 由于圆弧面是光滑的，由能量守恒定律知，物体最终在B 、C 之间摆动，且在B 、C 两点时速度为零．设物体在斜面上运动的总路程为s ，物体在斜面上所受摩擦力为f ＝μmg cos 60°，由能量守恒定律知
12
mv 2
0＋mg ＝μmgs cos 60° 物体在斜面上通过的总路程为 s ＝2g h －12
R ＋v 20
μg
＝
－＋4.0
2
0.02×10
m ＝280 m.
【答案】 280 m
12．如图4­6­14所示，在光滑水平地面上放置质量M ＝2 kg 的长木板，木板上表面与固定的光滑弧面相切．一质量m ＝1 kg 的小滑块自弧面上高h 处由静止自由滑下，在木板上滑行t ＝1 s 后，滑块和木板以共同速度v ＝1 m/s 匀速运动，g 取10 m/s 2
.求：
图4­6­14
(1)滑块与木板间的摩擦力大小F f ； (2)滑块下滑的高度h ；
(3)滑块与木板相对滑动过程中产生的热量Q . 【解析】 (1)对木板：F f ＝Ma 1 由运动学公式，有v ＝a 1t ， 解得F f ＝2 N. (2)对滑块：－F f ＝ma 2
设滑块滑上木板时的速度是v 0， 则v －v 0＝a 2t ，可得v 0＝3 m/s. 由机械能守恒定律有mgh ＝12
mv 2
0，
h ＝v 20
2g ＝32
2×10
m ＝0.45 m. (3)根据功能关系有：
Q ＝12mv 20－12
(M ＋m )v 2
＝12×1×32 J －12×(1＋2)×12
J ＝3 J.
【答案】 (1)2 N (2)0.45 m (3)3 J。