遼寧省大連市高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 7.10 能量守恒定律與能源同步測(cè)試 新人教版必修2.doc

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7.10 能量守恒定律及能源 1.關(guān)于能源的利用，下列說(shuō)法中正確的是 A. 由于我國(guó)煤和石油的儲(chǔ)量十分豐富，所以太陽(yáng)能和核能的開(kāi)發(fā)在我國(guó)并不十分重要 B. 能源的利用過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是能的轉(zhuǎn)化和傳遞過(guò)程 C. 現(xiàn)在人類(lèi)社會(huì)使用的能源主要是煤、石油和天然氣 D. 煤、石油和天然氣的化學(xué)能歸根到底來(lái)自太陽(yáng)能 【答案】BCD 【解析】 我國(guó)煤和石油的儲(chǔ)量較豐富但人均占有量很低，開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能和核能，改善能源結(jié)構(gòu)具有十分重要的意義，可知A錯(cuò)，BCD正確，故選ＢＣＤ 思路分析：根據(jù)我國(guó)能源現(xiàn)狀和對(duì)人類(lèi)目前對(duì)能源的利用情況進(jìn)行解答 試題點(diǎn)評(píng)：考查了學(xué)生對(duì)能源的利用和我國(guó)能源現(xiàn)狀的了解情況。能源已經(jīng)成為制約我國(guó)發(fā)展的一個(gè)瓶頸。 2.如將小球拉至水平位置，釋放小球，在小球達(dá)到豎直位置時(shí)，小球受重力的瞬時(shí)功率的變化情況為（ ） A. 一直增大 B. 一直減小 C. 先增大后減小 D. 先減小后增大 【答案】C 【解析】 【詳解】根據(jù)PG=mgvy可知，小球在初位置重力做功的功率為零，在最低點(diǎn)，由于重力的方向與速度方向垂直，則重力做功的功率為零，因?yàn)槌跄┪恢枚紴榱?，則整個(gè)過(guò)程中重力做功的功率先增大后減小，故選C． 3.一個(gè)小孩站在船頭，如圖，兩種情況下用同樣大小的力拉船，經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間t，小孩做的功分別為W1，W2，及愛(ài)相同時(shí)間內(nèi)小孩拉升的功率P1,P2的關(guān)系為 A. W1＞ W2 ,P1=P2 B. W1 = W2,P1=P2 C. W1＜W2 , P1＜P2 D. W1＜W2,P1=P2 【答案】C 【解析】 【詳解】?jī)煞N情況用同樣大小的力拉繩，左右兩幅圖中左邊的船移動(dòng)的位移相同，但右圖中右邊的船也要移動(dòng)，故拉力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離大；拉力的功等于拉力與作用點(diǎn)在拉力方向上的位移的乘積，故右圖中拉力做功多，由于時(shí)間相同，故右圖中拉力的功率大；故選C。 【點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵明確拉力的功等于拉力與拉力作用點(diǎn)在拉力方向的位移的乘積，然后根據(jù)功率定義判斷功率的大小。 4.在勻加速運(yùn)動(dòng)的車(chē)廂里，一個(gè)人用力向前推車(chē)廂，人相對(duì)車(chē)廂未移動(dòng)， 下列說(shuō)法正確的是（ ） A. 人對(duì)車(chē)不做功 B. 人對(duì)車(chē)做負(fù)功 C. 推力對(duì)車(chē)做正功 D. 車(chē)對(duì)人做正功 【答案】BCD 【解析】 【詳解】在加速向左運(yùn)動(dòng)的車(chē)廂中，人的加速度向左，根據(jù)牛頓第二定律得出人受的合力向左，人受力在豎直方向平衡，人的合力是由車(chē)廂對(duì)人的力提供的，所以車(chē)廂對(duì)人的力向左，所以車(chē)廂對(duì)人做正功，根據(jù)牛頓第三定律人對(duì)車(chē)廂的合力應(yīng)向右，所以人對(duì)車(chē)做負(fù)功，所以A錯(cuò)誤，BD正確；人對(duì)車(chē)廂的力向左，車(chē)向左運(yùn)動(dòng)，所以人對(duì)車(chē)廂的推力做正功，故C正確；故選BCD。 【點(diǎn)睛】此題涉及到牛頓第二定律的應(yīng)用和力的作用的相互性，解決此類(lèi)題目要結(jié)合作用力和反作用力考慮，即一個(gè)物體在施力的同時(shí)必然也受力，另一個(gè)物體在受力的同時(shí)必然也是施力物體． 5.將一個(gè)質(zhì)量為m，變長(zhǎng)為a的勻質(zhì)正方體翻到，多連續(xù)翻滾十次，則推力至少做功（ ） A. 0 B. C. D. 【答案】C 【解析】 【詳解】要使正方體剛能翻到，對(duì)角線恰好在豎直線上時(shí)，重力勢(shì)能的增加量等于推力所做的最小的功。開(kāi)始時(shí)，重心的高度：h0＝a；對(duì)角線恰好在豎直線上時(shí)，物體重心的高度：h=a；所以：W=△EP=mg△h=mga；則連續(xù)翻滾十次，推力至少做功，故選C. 【點(diǎn)睛】該題中是變力功的問(wèn)題，不能直接通過(guò)功的公式計(jì)算，必須通過(guò)能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)求解；使木箱剛能翻到，對(duì)角線恰好在豎直線上時(shí)，重力勢(shì)能的增加量等于推力所做的最小的功是解題的關(guān)鍵． 6.人的心臟每跳一次大約輸送的血液，正常血壓的平均值為，心臟每分鐘跳70次，據(jù)此估計(jì)心臟工作的平均功率為_(kāi)_________W。 【答案】1.4 【解析】 【詳解】人的心臟每跳一次輸送的血液看做長(zhǎng)為L(zhǎng)，截面積為S的液柱，心臟每跳一次需做的功為W=FL=pSL=p△V，心跳每分鐘70次，則心臟工作的平均功率為， 【點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵會(huì)建立模型，將心臟每跳一次輸送的血液看做長(zhǎng)為L(zhǎng)，截面積為S的液柱．以及掌握平均功率的公式P＝W/t. 7.額定功率為80KW的汽車(chē)在平直的公路上行駛，其最大速度可達(dá)到20m/s，汽車(chē)的質(zhì)量為2t。如果從靜止開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)中阻力不變，加速度為2m/s2，求： （1）汽車(chē)所受的阻力， （2）這個(gè)勻加速過(guò)程能維持多長(zhǎng)時(shí)間？ （3）第三秒末汽車(chē)的瞬時(shí)功率； （4）汽車(chē)做勻加速過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)做的功； 【答案】.(1) (2)5s (3)48kw (4)J 【解析】 【詳解】（1）當(dāng)汽車(chē)達(dá)最大速度時(shí)，加速度為零，牽引力的大小等于阻力的大小，即 （2）設(shè)汽車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要的牽引力為F1，有F1=f+ma=8103N 汽車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，牽引力恒定，隨著車(chē)速的增大，汽車(chē)的輸出功率增大，當(dāng)輸出功率等于額定功率時(shí)的速度是汽車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng)的最大速度，設(shè)為v1，有 v1＝m/s＝10m/s 根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，汽車(chē)維持勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 （3）假設(shè)3s末汽車(chē)仍然勻加速，則此時(shí)的瞬時(shí)速度為v3=at=6m/s P3=F1v3=8103N6m/s=48kW＜80kw 汽車(chē)在3s末的瞬時(shí)功率為48kW （4）勻加速過(guò)程的位移： 發(fā)動(dòng)機(jī)做的功： 【點(diǎn)睛】本題考查的是機(jī)車(chē)啟動(dòng)的兩種方式，即恒定加速度啟動(dòng)和恒定功率啟動(dòng)．要求同學(xué)們能對(duì)兩種啟動(dòng)方式進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，能畫(huà)出動(dòng)態(tài)過(guò)程的方框圖，公式p=Fv，p指實(shí)際功率，F(xiàn)表示牽引力，v表示瞬時(shí)速度．當(dāng)牽引力等于阻力時(shí)，機(jī)車(chē)達(dá)到最大速度vm=P/f． 8.如圖，一雜技運(yùn)動(dòng)員騎摩托車(chē)沿一豎直圓軌道做特技表演，若摩托車(chē)的運(yùn)動(dòng)速度始終為v=20m/s，人和車(chē)的總質(zhì)量為末200kg，摩托車(chē)受到的阻力是摩托車(chē)對(duì)軌道壓力的k倍，且k=0.1。摩托車(chē)通過(guò)最高點(diǎn)A時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為零（摩托車(chē)的身長(zhǎng)不計(jì)），g=10m/s2，求： （1）豎直遠(yuǎn)軌道的半徑 （2）摩托車(chē)通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率 【答案】R=40m P=8000W 【解析】 【詳解】（1）由于車(chē)在A點(diǎn)時(shí)的功率為0，故車(chē)在A點(diǎn)受到的牽引力、阻力和軌道對(duì)摩托車(chē)的彈力均為0．由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得：mg= 代入數(shù)據(jù)解得： （2）設(shè)摩托車(chē)在最低點(diǎn)時(shí)，軌道對(duì)它的彈力為N，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得：N-mg= 解得：N=+mg=+20010=4000N 摩托車(chē)在最低點(diǎn)時(shí)受到的阻力為：f=kN=0.14000N=400N 則發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力為：F=f=400N 故摩托車(chē)在最低點(diǎn)時(shí)的功率為：P=Fv=40020W=8000W 【點(diǎn)睛】求發(fā)動(dòng)機(jī)的功率時(shí)要注意用瞬時(shí)功率的公式，車(chē)在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí)對(duì)車(chē)受力分析，應(yīng)用圓周運(yùn)動(dòng)的公式即可求得對(duì)軌道的壓力，由功率公式可求得發(fā)動(dòng)機(jī)的功率． 9.環(huán)保汽車(chē)將為2008年奧運(yùn)會(huì)館服務(wù)。某量以蓄電池為驅(qū)動(dòng)能源的環(huán)保汽車(chē)，總質(zhì)量為。當(dāng)它在水平路面上以v=36km/h的速度勻速行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入電流為I=50A,電壓U=300V。求在此行駛狀態(tài)下： （1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入功率P電。 （2）若驅(qū)動(dòng)電機(jī)能將輸入功率的90%轉(zhuǎn)化用于牽引汽車(chē)前進(jìn)的機(jī)械功率P機(jī)，求汽車(chē)所受的阻力與成中的比值， （3）設(shè)想改用太陽(yáng)能電池給該汽車(chē)供電，其他條件不變，求所需太陽(yáng)能電池板的最小面積。 已知太陽(yáng)輻射的總功率Pu=W,太陽(yáng)到地球的距離r=m，太陽(yáng)光傳播到達(dá)地球的過(guò)程中，大約有30%的能量損耗，該車(chē)所用太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率約為15% 【答案】（1）1.5104W （2）0.045 （3） 【解析】 【詳解】（1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入功率P電=IU=1.5104W 故驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入功率P電=1.5104W。 （2）在勻速行駛時(shí)：P機(jī)=0.9P電=Fv=fv，故有：f＝，v=36km/h=10m/s， 代入數(shù)據(jù)得汽車(chē)所受阻力與車(chē)重之比為：＝0.045。 故汽車(chē)所受阻力與車(chē)重的比值為0.045。 （3）當(dāng)陽(yáng)光垂直電磁板入射時(shí)，所需板面積最小，設(shè)其為S，距太陽(yáng)中心為r的球面面積：S0=4πr2。 若沒(méi)有能量的損耗，太陽(yáng)能電池板接受到的太陽(yáng)能功率為P′，則 ① 設(shè)太陽(yáng)能電池板實(shí)際接收到的太陽(yáng)能功率為P，P=（1-30%）P/② 所以由①②可得： 由于P電=15%P，所以電池板的最小面積 故所需最小面積為101m2。 【點(diǎn)睛】本題依據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒考查了太陽(yáng)能的利用，有一定的現(xiàn)實(shí)意義，易錯(cuò)點(diǎn)在于不能正確求出地面上單位面積太陽(yáng)能功率。