能量守恒定律与能源

一、选择题：

1．有关功和能，下列说法正确的是( )

A．力对物体做了多少功，物体就具有多少能

B．物体具有多少能，就一定能做多少功

C．物体做了多少功，就有多少能量消失

D．能量从一种形式转化为另一种形式时，可以用功来量度能量转化的多少

2．一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，下列说法不正确的是( )

A．子弹减少的机械能等于木块增加的机械能

B．子弹减少的动能等于木块增加的动能和子弹增加的内能

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

3．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

4．质量为m的物体，从静止开始以2g的加速度竖直向下运动距离h，不计空气阻力，则下列说法中正确的是( )

A．物体的重力势能减少2mgh B．物体的机械能保持不变

C．物体的动能增加2mgh D．物体的机械能增加mgh

5．如图所示，一根长为word/media/image2_1.png的橡皮条和一根长为word/media/image3_1.png的绳子悬于同一点，已知word/media/image2_1.png<word/media/image3_1.png。橡皮条另一端系A球，绳子另一端系B球，两球质量相等。现从悬线水平位置（橡皮条保持原长）将两球由静止释放，当两球摆至最低点时，橡皮条的长度与绳子长度相等，此时两球速度的大小( )

A．B球的速度较大 B．A球的速度较大

C．两球速度大小相等 D．不能确定谁的速度大

6．物体以100J的初动能从斜面底端沿斜面向上运动到某一点时，动能减少80J，其机械能减少了32J。则物体重返斜面底端时的动能为( )

A．68J B．64J C．48J D．20J

7．如图所示，质量为m的木块放在地面上，一根弹簧下端连着木块。用恒力F竖直向上拉弹簧的上端，使木块离开地面。如果恒力F的作用点向上移动的距离为h，则( )

A．木块的重力势能增加了Fh

B．木块的机械能增加了Fh

C．恒力F所做的功为Fh

D．木块的动能增加了Fh

二、解答题：

1．风力发电是一种环保的电能获取方式。设计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功的效率约为20％，空气的密度是1.29kg/m3，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才能满足设计要求?

2.一个质量m=0.20kg的小球系于轻质弹簧的一端，且套在光滑竖立的圆环上的B点，弹簧的上端固定于环的最高点A，环的半径R=0.50m，

弹簧的原长L0=0.50m，劲度系数为4.8N/m，如图所示.若小球

从图中所示位置B点由静止开始滑到最低点C时，弹簧的弹性

势能E=0.60J.取重力加速度g=10m/s2,求：

(1)小球到C点时的速度vC的大小；

(2)小球在C点时对环的作用力大小和方向。

3.如图，在竖直平面内有一半径为R的半圆形圆柱截面，用轻质不可伸长的细绳连接的A、B两球，悬挂在圆柱面边缘两侧，A球质量为B球质量的两倍，现将A球从圆柱边缘处由静止释放，已知A始终不离开球面，且细绳足够长，圆柱固定.若不计一切摩擦.求:

(1)A球沿圆柱截面滑至最低点时速度的大小；

(2)A球沿圆柱截面运动的最大位移.

4．如图所示，静止在水平桌面的纸带上有一质量为0. 1kg的小铁块，它离纸带的右端距离为0. 5 m，铁块与纸带间动摩擦因数为0.1．现用力向左以2 m/s2的加速度将纸带从铁块下抽出，求：（不计铁块大小，铁块不滚动）

(1)将纸带从铁块下抽出需要多长时间？

(2)纸带对铁块做多少功？

5.一个质量为m=0. 20 kg的小球系于轻质弹簧的一端，且套在光竖直的圆环上，弹簧固定于环的最高点A，环的半径R=0. 50 m,弹簧原长L0 = 0. 50 m，劲度系数为4.8 N/m，如图所示，若小球从图示位置B点由静止开始滑到最低点C时，弹簧的弹性势能word/media/image9_1.png=0. 60J；求：

(1)小球到C点时的速度vC的大小．

(2)小球在C点时对环的作用力（g=10 m/s2)

6.如图所示，光滑1/4圆弧的半径为0.8m，有一质量为1.0kg的物体自A点从静止开始下滑到B点，然后沿水平面前进4.0m，到达C点停止.g取10m/s2，求：

（1）物体到达B点时的速率；

（2）在物体沿水平面运动的过程中摩擦力做的功；

（3）物体与水平面间的动摩擦因数.

【答案与解析】

一、选择题：

1． D

解析:功是能量转化的量度，即物体做了多少功，就有多少能量发生了转化；并非力对物体做了多少功，物体就具有多少能；也非物体具有多少能，就一定能做多少功，所以A、B错误．做功的过程是能量转化的过程，能量在转化过程中总量守恒并不消失，所以C错误．正确选项是D．

2．A、B、C

解析: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选项漏考虑系统增加的内能，B选项漏考虑木块增加的内能，C选项应考虑的是系统(子弹、木块)内能的增加，故A、B、C错．

3．A

解析:电冰箱消耗电能，部分转化成焦耳热，房间内温度逐渐升高．

4.CD

解析：重力势能的减少为word/media/image12_1.png，故A错误；动能增量为合外力做的功，即word/media/image13_1.png，故C正确；动能增量减去重力势能的减少量即机械能的增量，即word/media/image14_1.png，故D正确。

5.A

解析：由能量守恒知，B球的重力势能完全转化为动能，而A球的重力势能一部分转化为动能一部分转化为橡皮条的弹性势能，故B的速度大。

6.D

解析：动能减少80J，其机械能减少了32J，那么动能减少100J时，机械能减少40J，即向上运动过程克服阻力做功40J，向下运动过程也需要克服阻力做功40J，共克服阻力做功80J，那么返回时还有动能20J。即D选项正确。

7.C

解析：恒力向上移动h，做功为Fh，故C选项正确；由能量守恒可知，恒力做的功一部分转化为木块的重力势能，一部分为弹簧的弹性势能，故ACD错误；

二、解答题：

1. 解析：设叶片长度为r，则叶片转动的面积S＝πr2．取时间t内作用到横截面积为S的面积上的空气流为研究对象，则这部分空气流的质量为m＝ρV＝ρ·Svt．

空气流的动能为word/media/image15_1.png，则电功率word/media/image16_1.png．

得word/media/image17_1.png9.94 m，所以叶片长度约为9.94m．

2．解析：(1)小球在运动过程中受重力，环对它的弹力和弹簧对它的弹力作用，机械能守恒， 设C点为重力势能零点 word/media/image18_1.png ①

word/media/image19_1.png ②

由①②得vC=3m/s

(2)小球在C点时受重力、弹簧弹力和环对它的作用力，受力如图所示：

小球在C点所受合外力等于向心力:

word/media/image21_1.png ③

F=kx ④

x=R ⑤

由③④⑤得N=3.2N

3. 解析：(1)设A球沿圆柱面滑至最低点时速度的大小为v，则根据机械能守恒定律可得

word/media/image22_1.png

又word/media/image23_1.png

解得 word/media/image24_1.png

(2)当A球的速度为零时，A球沿圆柱面运动的位移最大，设为S，则根据机械能守恒定律可得

word/media/image25_1.png

由几何关系word/media/image26_1.png得word/media/image27_1.png

解得word/media/image28_1.png

4. 解析：(1)设纸带的加速度为a1，铁块的加速度为a2．则

word/media/image29_1.png ，得t=1s。

(2)word/media/image30_1.png

word/media/image31_1.png

5. 解析：小球由B点滑到C点，由能量守恒得

word/media/image32_1.png

得vC=3 m/s.

(2）在C点时有word/media/image33_1.png,

设环对小球作用力为N，方向指向圆心，则

word/media/image34_1.png.

小球对环作用力为word/media/image35_1.png, word/media/image36_1.png.

6. 解析：由题意知，圆弧半径R=0.8m，物体质量m=1.0kg ，水平位移S=4.0m

（1）设物体到达B点时的速率为v，从A到B过程中，由机械能守恒定律有

mgR=word/media/image37_1.pngmv2

上式带入数据解得v=4 m/s

（2）由动能定理得

物体沿水平面运动的过程中摩擦力做的功W= -word/media/image37_1.pngmv2

上式带入数据得 W= -8J

（3）设物体与水平面间的动摩擦因数为μ，由做功公式得

W=－μmgS

上式带入数据解得μ=0.2

1．下列温度最接近23 ℃的是(　 C　) A．人体的正常体温 B．北方冬季的平均气温 C．让人感觉温暖、舒适的房间温度 D．冰水混合物的温度2．当温度发生变化时，物质的状态通常会发生变化。下列现象中物态变化判断正确的是(　 C　) A．初秋的早晨，草叶上出现的晶莹剔透的露珠属于固态变为液态现象 B．晒在太阳下的湿衣服变干是气态变为液态现象 C．擦在皮肤上的酒精很快变干是液态变为气态现象 D．初冬树上的霜是液态变为固态现象3．下面是四位同学用温度计测水温的实验操作过程，其中正确的是(　 C　)4．在测量水的温度时，甲、乙、丙三位同学按如图所示方法读数，正确的是__乙__，水的温度是__42__℃，温度计的工作原理是利用液体的__热胀冷缩__。5．摄氏温度规定，在标准大气压下，沸水的温度为(　 B　) A.120 ℃ B.100 ℃ C.90 ℃ D.80 ℃6.下列温度值最接近实际的是(　 B　) A．健康成年人的体温是39 ℃ B．让人感觉温暖而舒适的室内温度是25 C．洗澡时淋浴的适宜水温是60 ℃第一节 物态变化与温度 D．在一个标准大气压下盐水的凝固点是0 ℃7．下面分别表示几位同学在“练习用温度计测液体的温度”实验中的做法，正确的是(　 D　)8．如图所示的温度计，关于它的说法正确的是(　 D　) A．该温度计是根据固体热胀冷缩的原理制成的 B．在使用该温度计测量物体温度时，可以离开被测物体读数 C．该温度计的量程是20 ℃～100 ℃ D．该温度计此时的示数约为21 ℃9.如图所示是实验室常用温度计，关于它的说法正确的是(　 A　) A．该温度计的示数为39 ℃ B．该温度计的分度值是0.1 ℃ C．常用温度计是根据固体热胀冷缩的原理制成的 D．在使用该温度计测量物体温度时，可以离开被测物体读数10．物质通常有三种状态：__固__态、__液__态和__气__态。在1个标准大气压下5 ℃的酒精、氢气、铁三种物质中，有固定的体积和形状的是__铁__，既没有固定的体积又没有固定的形状的是__氢气__。11．把①糖、②醋、③白雾、④碗、⑤勺子、⑥味精、⑦水蒸气、⑧二氧化碳、⑨干冰按物质的状态进行分类：属于气态的是__⑦⑧__；属于液态的是__②③__；属于固态的是__①④⑤⑥⑨__。(均填序号)12．气象学里的平均气温是一日当中的2时、8时、14时、20时这四个时刻气温的平均值，若某地某日这四个时刻的气温如图所示，则此地的最高气温是__5 ℃__，最低气温是__－2 ℃__，一天的温差为__7 ℃__，平均气温是__1.25 ℃__。13．在寒冷的冬天，河面上结了一层厚厚的冰，若冰面上方气温是－10 ℃，那么，下列说法中正确的是(　 A　) A．冰的上表面为－10 ℃，下表面是0 ℃ B．整个冰层的温度都是－10 ℃ C．整个冰层的温度都是0 ℃ D．冰层下表面的温度是－10 ℃14.科学家发明了一种世界上最小的温度计“碳纳米管温度计”。研究人员在长约10－6米，直径10－7米的碳纳米管中充入液态的金属镓，当温度升高时，管中的金属镓会膨胀，通过电子显微镜就可读出温度值。其测量范围为18 ℃～490 ℃，且精确度高，可用于检查电子线路是否异常毛细血管的温度等许多方面。根据以上信息，你认为下列推测错误的是(　 C　)A．碳纳米管的体积在18 ℃～490 ℃之间随温度变化很小，可忽略不计B．金属镓的熔点很低，沸点很高C．金属镓的体积在18℃～490℃之间随温度变化很小，可忽略不计D．金属镓的体积在18℃～490℃之间随温度变化比较均匀15如图所示，甲是体温计，乙是实验室用温度计，它们都是利用液体__热胀冷缩__的性质制成的。可用来测沸水温度的是__乙__；没有甩过的体温计的读数是38℃，用两支这样的体温计给两个病人测体温，如果病人的体温分别是37.3℃和38.6℃，则这两支体温计的读数将分别是__38__℃和__38.6__℃。16．如图所示是小明同学设计的一个气体温度计的示意图。瓶中装的是气体，瓶塞不漏气，弯管中间有一段液柱。(1)这个温度计是根据__气体__的热胀冷缩来测量温度的。(2)将此装置放在室内，温度升高时液柱向__左__(选填“左”或“右”)移动。(3)若放到冰水混合物中，液柱处的刻度应标__0__℃。(4)该温度计测量温度时__会__(选填“会或“不会”)受到大气压的影响17．有一只刻度均匀，但实际测量不准确的温度计，把它放在冰水混合物中，示数是4 ℃；把它放在1标准大气压下的沸水中，示数是94 ℃。把它放在某种液体中时，示数是22 ℃，则该液体的实际温度是__20 ℃__，当把该温度计放入实际温度为40 ℃的温水中时，温度计的示数为___40 ℃__。第四节 地球上的水循1．水是生命的乳汁、经济的命脉，是自然界奉献给人类的宝贵资源。下列关于地球上的水循环和水资源，认知正确的是(　 A　)A．水循环的过程伴随着水的物态变化过程B．水循环按照固态→液态→气态的固定顺序循环进行C．地球上的淡水大约占地球总水量的3%，淡水资源丰富D．大量开采地下水，对环境不会造成损害，可以解决部分地区饮水问题2．霜、露、雾、冰、“白气”中，由液化而形成的是(　 C　) A．霜、雾、“白气” B．霜、露、“白气” C．露、雾、“白气” D．露、雾、冰3．冬天晾在室外的湿衣服里的水会结成冰，但是冰冻的湿衣服也能晾干，这是因为__衣服上的冰升华成水蒸气了__。4．有下列物态变化：①洒在地上的水慢慢变干的过程；②放入衣箱中的樟脑球变小的过程；③冬天室内的水蒸气在玻璃窗上形成“冰花”的过程；④出炉的钢水变成钢锭的过程。其中属于凝华的是__③__，属于吸热过程的是__①②__(填写序号)。5.有一天，雨、露、冰、雪四姐妹在一起争论自己的出生由来，谁也不认同谁。下列她们的说法中，你认为正确的是(　 C　)A．雨说：我是水汽化而来B．露说：我是水蒸气凝华而来C．冰说：我是水凝固而来D．雪说：我是水升华而来6.对下列现象的成因解释正确的是(　 D　) A．早春，河中的冰逐渐消融——汽化 B．盛夏，剥开包装纸后冰棒会冒“白气”——熔化 C．深秋，清晨的雾在太阳出来后散去——液化 D．严冬，堆起的雪人逐渐变小——升华7.下列有关物态变化的叙述中正确的是(　 D　) A．蒸发和沸腾在任何温度下都能发生 B．烧水时在壶口上方看到的“白气”是水蒸气 C．衣柜里的樟脑丸逐渐减少是汽化现象 D．霜的形成是凝华现象，放出热量8.以下常见的物态变化实例中，放热的是(　 C　) A．春天，冰雪消融 B．夏天，积水干涸 C．秋天，草木上出现了霜 D．冬天，冰冻的衣服变干9.下列有关物态变化的判断，正确的是(　 C　) A．擦在皮肤上的酒精很快变干，是升华现象，需要吸热 B．夏天会看到冰棒周围冒“白气”，是汽化现象，需要吸热 C．秋天的早晨花草上出现小露珠，是液化现象，需要放热 D．寒冷的冬天室外飘起了雪花，是凝固现象，需要放热10．关于自然界的水循环，下列说法中正确的是(　 C　) A．水蒸气在高空遇冷吸热液化成小水珠 B．冰山上的积雪只能先熔化，再蒸发成水蒸气升腾至空中 C．江河湖海中的水吸热蒸发成水蒸气升腾至空中 D．积雪放热熔化成水归入大海11.英国科学家研发出一种“激光橡皮”。在激光照射下，纸张上的黑色碳粉直接__升华__(填物态变化名称)为高温碳蒸气，字迹消失；经过特殊冷却装置，高温碳蒸气又直接__凝华__成碳粉。这样，废纸和碳粉重新得到了利用，可有效地节约资源并保护环境。12．夏天，从冰箱中取出饮料瓶，可观察到瓶子表面有小水珠，擦干后很快又形成，这个过程中发生的物态变化是__液化__；南极地区年平均气温是－25 ℃，降水量很小，但这里的空气却很湿润，这是由于冰发生了升华现象，升华过程需要__吸热__(选填“吸热”或“放热”)。13．随着科技的发展，过去“呼风唤雨”的神话已成为现实。人工降雨的原理是用飞机在空中喷洒干冰(固态二氧化碳)，干冰在空气中迅速吸热__升华__，使周围空气温度急剧下降，空气中的水蒸气遇冷__凝华__成小冰粒，冰粒逐渐变大而下落，下落过程中遇到暖气流就__熔化__成水滴，水滴降落就形成了雨。(均填物态变化名称)14．农谚说“霜前冷，雪后寒”，其中蕴含的道理是：气温低的时候水蒸气会__凝华__形成霜，雪熔化形成水的过程中需要__吸__热。15．阳光照射下，海洋、陆地上的水会不断地__汽化__成水蒸气；夜间气温降低时，水蒸气会__液化__成小水珠，附着在空气中的浮尘上，形成了雾。冬天，夜晚气温如迅速降到0 ℃以下，你家窗户的玻璃上会形成一层冰花，这是水蒸气__凝华__而成的，这层冰花在你家窗户玻璃的__内侧__(选填“外侧”或“内侧”)。16．某同学在探究物态变化的实验中，在试管中放入少量碘。塞紧盖子放入热水中，观察到试管中固态碘逐渐消失，变为紫色的碘蒸气并充满试管。(1)此过程固态碘发生的物态变化是__升华__(填物态变化名称)。(2)在上述实验中，小明同学猜想：固态碘是先变成液体，再变成气体，因为速度太快，液态碘出现的时间太短，因而没有观察到。为验证猜想，他查询了一些小资料：碘的熔点是113.5 ℃；碘的沸点是184.4 ℃；水的沸点是100 ℃。请你根据上述资料分析说明小明的猜想是错误的原因：__热水温度低于碘的熔点，碘不可能熔化__。(3)为了进一步探究此类现象，小明在试管中放入适量温水，然后放入一小块干冰(固态二氧化碳)，此时观察到水中有大量气泡产生，同时水面上有大量白雾。水中大量的气泡是由__干冰升华吸热__形成的。水面上大量的白雾是由__水蒸气遇冷液化__形成的17．有霜的季节，农作物常被冻坏，这就是人们常说的遭到霜冻。实际上，农作物不是因为霜而受冻的，0 ℃以下的低气温才是真正的凶手。当空气干燥时，即使温度降低到－20 ℃～－10 ℃，也不会出现霜，但此时农作物早就被冻坏了，农民们称这种情况为“黑霜”。(1)霜是由__水蒸气__直接变为小冰晶形成的，对应的物态变化名称是__凝华__。(2)请根据短文，对“霜”形成的条件提出猜想。猜想：霜的形成条件是__空气湿润__和__气温在0 ℃以下__。(3)某同学为验证上述猜想，做了如下实验：从冰箱取出一些－10 ℃的冰块，放在不锈钢杯子里，一段时间后可看到在杯底出现一些白色的小冰晶(即霜)。你认为该实验能否验证上述猜想，请简要陈述理由第三节 汽化和液1．下列措施中，能使蒸发加快的是(　 D　)A．给播种后的农田覆盖地膜B．把新鲜的蔬菜装入保鲜袋中C．把盛有酒精的瓶口盖严D．给湿头发吹热风2．下列哪一种现象属于液化？(　 C　)A．钢水浇铸成火车轮B．倒在地上的水一会儿变干了

高中物理第四章机械能和能源能量守恒定律与能源课时跟踪练习教科版必修2