第13講 能量守恒定律
與能源
[時間：60分鐘]
題組一 對能量守恒定律的理解及應用
1．下列關于能量守恒定律的認識不正確的是( )
A．某種形式的能量減少，一定存在其他形式的能量增加
B．某個物體的能量減少，必然有其他物體的能量增加
C．不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機器——永動機不可能制成
D．石子從空中落下，最后停止在地面上，說明機械能消失了
2．自由擺動的秋千擺動的幅度越來越小，下列說法中正確的是( )
A．機械能守恒
B．能量正在消失
C．只有動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化
D．減少的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但總能量守恒
3．有人設想在夏天用電冰箱來降低房間的溫度．他的辦法是：關好房間的門窗然后打開冰箱的所有門讓冰箱運轉(zhuǎn)，且不考慮房間內(nèi)外熱量的傳遞，則開機后，室內(nèi)的溫度將( )
A．逐漸升高
B．保持不變
C．開機時降低，停機時又升高
D．開機時升高，停機時降低
4.如圖1所示，一小孩從公園中粗糙的滑梯上自由加速滑下，其能量的變化情況是( )
圖1
A．重力勢能減小，動能不變，機械能減小，總能量減小
B．重力勢能減小，動能增加，機械能減小，總能量不變
C．重力勢能減小，動能增加，機械能增加，總能量增加
D．重力勢能減小，動能增加，機械能守恒，總能量不變
5．物體只在重力和一個不為零的向上的拉力作用下，分別做勻速上升、加速上升和減速上升三種運動．在這三種情況下，物體機械能的變化情況是( )
A．勻速上升機械能不變，加速上升機械能增加，減速上升機械能減小
B．勻速上升和加速上升機械能增加，減速上升機械能減小
C．由于該拉力與重力大小的關系不明確，所以不能確定物體機械能的變化情況
D．三種情況中，物體的機械能均增加
6.如圖2所示，在粗糙的桌面上有一個質(zhì)量為M的物塊，通過輕繩跨過定滑輪與質(zhì)量為m的小球相連，不計輕繩與滑輪間的摩擦，在小球下落的過程中，下列說法正確的是( )
圖2
A．小球的機械能守恒
B．物塊與小球組成的系統(tǒng)機械能守恒
C．若小球勻速下降，小球減少的重力勢能等于物塊M與桌面間摩擦產(chǎn)生的熱量
D．若小球加速下降，小球減少的機械能大于物塊M與桌面間摩擦產(chǎn)生的熱量
題組二 對功能關系的理解及應用
7．石塊自由下落過程中，由A點到B點重力做的功是10 J，下列說法正確的是( )
A．由A到B，石塊的勢能減少了10 J
B．由A到B，功減少了10 J
C．由A到B,10 J的功轉(zhuǎn)化為石塊的動能
D．由A到B,10 J的勢能轉(zhuǎn)化為石塊的動能
8.在奧運比賽項目中，高臺跳水是我國運動員的強項．如圖3所示，質(zhì)量為m的跳水運動員進入水中后受到水的阻力而做減速運動，設水對她的阻力大小恒為F，那么在她減速下降高度為h的過程中，下列說法正確的是(g為當?shù)氐闹亓铀俣?( )
圖3
A．她的動能減少了Fh
B．她的重力勢能增加了mgh
C．她的機械能減少了(F－mg)h
D．她的機械能減少了Fh
9.如圖4所示，輕質(zhì)彈簧長為L，豎直固定在地面上，質(zhì)量為m的小球，在離地面高度為H處，由靜止開始下落，正好落在彈簧上，使彈簧的最大壓縮量為x，在下落過程中，小球受到的空氣阻力為F阻，則彈簧在最短時具有的彈性勢能為( )
圖4
A．(mg－F阻)(H－L＋x)
B．mg(H－L＋x)－F阻(H－L)
C．mgH－F阻(H－L)
D．mg(L－x)＋F阻(H－L＋x)
10.如圖5所示，在抗洪救災中，一架直升機通過繩索用恒力F豎直向上拉起一個漂在水面上的木箱，使其由水面開始加速上升到某一高度，若考慮空氣阻力而不考慮空氣浮力，則在此過程中，以下說法正確的有( )
圖5
A．力F所做的功減去克服阻力所做的功等于木箱重力勢能的增量
B．木箱克服重力所做的功等于木箱重力勢能的增量
C．力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于木箱動能的增量
D．力F和阻力的合力所做的功等于木箱機械能的增量
題組三 摩擦生熱及內(nèi)能的有關計算
11.如圖6所示，木塊靜止在光滑水平桌面上，一子彈水平射入木塊的深度為d時，子彈與木塊相對靜止，在子彈入射的過程中，木塊沿桌面移動的距離為L，木塊對子彈的平均阻力為Ff，那么在這一過程中不正確的是( )
圖6
A．木塊的機械能增量為FfL
B．子彈的機械能減少量為Ff(L＋d)
C．系統(tǒng)的機械能減少量為Ffd
D．系統(tǒng)的機械能減少量為Ff(L＋d)
12．一質(zhì)量為2 kg的物塊從離地80 m高處自由落下，測得落地速度為30 m/s，求下落過程中產(chǎn)生的內(nèi)能．(g取10 m/s2)
13.如圖7所示，傳送帶保持v＝4 m/s的速度水平勻速運動，將質(zhì)量為1 kg的物塊無初速度地放在A端，若物塊與皮帶間動摩擦因數(shù)為0.2，A、B兩端相距6 m，則物塊從A到B 的過程中，皮帶摩擦力對物塊所做的功為多少？產(chǎn)生的摩擦熱又是多少？(g取10 m/s2)
圖7
答案精析
第13講 能量守恒定律與能源
1．D [能量可以轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，但總量不變，A、B、C對；D中機械能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，D錯．]
2．D [在秋千擺動的過程中，由于阻力的存在，需要克服阻力做功，機械能會減少，但能量并沒有消失，減少的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，總能量保持不變．]
3．A [冰箱工作，會產(chǎn)生熱量，即消耗電能，產(chǎn)生了內(nèi)能，且房間與外界沒有能量交換，所以房內(nèi)溫度會升高，A正確．]
4．B [由能量守恒定律可知，小孩在下滑過程中總能量守恒，故A、C均錯；由于摩擦力要做負功，機械能不守恒，故D錯；下滑過程中重力勢能向動能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化，故只有B正確．]
5．D [無論物體怎樣向上運動，拉力都做正功，物體的機械能均增加，故選D.]
6．CD [由于繩子對小球做負功，因此小球的機械能減小，A錯誤；由于桌面粗糙，摩擦力對M做負功，因此物塊與小球組成的系統(tǒng)機械能減小，B錯誤；若小球勻速下降，根據(jù)能量守恒，小球減小的重力勢能沒有轉(zhuǎn)化為動能，而是完全轉(zhuǎn)化為M與桌面摩擦生成的熱量，C正確；而若小球加速下降，則小球減小的機械能一部分摩擦生熱，另一部分轉(zhuǎn)化為M的動能，因此D正確．]
7．AD [重力的功與重力勢能和其他形式的能轉(zhuǎn)化對應．]
8．D [運動員下降高度h的過程中，重力勢能減少了mgh，B錯誤；除重力做功以外，只有水對她的阻力F做負功，因此機械能減少了Fh，C錯誤，D正確；由動能定理可知，動能減少了(F－mg)h，故A錯誤．]
9．A [設小球克服彈力做功為W彈， 則對小球應用動能定理得(mg－F阻)(H－L＋x)－W彈＝ΔEk＝0，所以，W彈＝(mg－F阻)(H－L＋x)，即為彈簧在最短時具有的彈性勢能．]
10．BCD [木箱運動過程中，有力F、重力、阻力三個力對木箱做功，合力做功決定著物體動能的改變量，C正確；重力做功決定著重力勢能的改變量，B正確，A錯誤；除重力做功以外，其他力做功的代數(shù)和等于物體機械能的改變量，D正確．]
11．D [木塊機械能的增量等于子彈對木塊的作用力Ff做的功FfL，A對；子彈機械能的減少量等于動能的減少量，即子彈克服阻力做的功Ff(L＋d)，B對；系統(tǒng)增加的機械能等于力Ff做的總功，即ΔE＝FfL－Ff(L＋d)＝－Ffd，故機械能減少量為Ffd，C對，D錯．]
12．700 J
解析 這里，內(nèi)能顯然無法直接計算，但是下落過程中減少的機械能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能．
根據(jù)能量守恒，產(chǎn)生的內(nèi)能為
E＝mgh－eq \f(1,2)mv2＝(2×10×80－eq \f(1,2)×2×302)J＝700 J.
13．8 J 8 J
解析 物塊與皮帶間的摩擦力
Ff＝μFN＝μmg＝0.2×1×10 N＝2 N.
由牛頓第二定律得物塊加速度
a＝eq \f(Ff,m)＝eq \f(2,1) m/s2＝2 m/s2.
物塊速度達到4 m/s時需發(fā)生位移
l＝eq \f(v2,2a)＝eq \f(42,2×2) m＝4 m

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10. 能量守恒定律與能源

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