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1、2022-2023学年高中物理 第07章 机械能守恒定律 专题7.10 能量守恒定律与能源情景分组训练 新人教版必修2【本节知识清单】一、能量守恒定律1定律内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从 为另一种形式，或者从一个物体 ，在转化或转移的过程中， 保持不变2建立定律的两个重要事实(1)确认了 的不可能性(2)各种自然现象之间能量的相互联系与转化二、能源和能量耗散1能源：能源是人类社会活动的物质基础，人类对能源的利用大致经历了三个时期，即 、 、石油时期2能量耗散：燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用如电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转
2、化成 ，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的 ，我们无法把这些内能收集起来重新利用这种现象叫做能量的 3能量转化的方向性：能量的耗散从 的角度反映出自然界中宏观过程的方向性4能源危机的含义：在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上 了，从便于利用的变成 的了【答案】一、1.一种形式转化；转移到别的物体；能量 2.永动机 二、1.柴薪时期；煤炭时期 2.内能和光能；内能；耗散 3.能量转化 4.降低；不便利用【问题与练习变式】1.(问题与练习1变式)下面关于能量转化的说法中，正确的是( )节日里点燃的“冲天爆竹”腾空而起，是化学能转化为内能又转化为机械
3、能的过程将一杯热水倒入一盆冷水中，冷水和热水温度变成一样，是热水的内能转移到冷水中的过程冬日，人们在太阳光下晒太阳取暖，是太阳能转化为机械能的过程在炉子上放一壶水，将水加热到50是机械能转化为内能的过程ABCD【答案】A 【解析】炮竹内火药燃烧将化学能转化为产生气体的内能，气体对炮竹产生推力做功，又将内能一部分转化为炮竹的机械能，正确。热水与冷水的混合，是内能的转移，正确。阳光下取暖是光能向内能的转化，错误。水加热的过程是内能的转移，错误。2.(问题与练习2变式)2010年11月5日，在新疆召开的“引渤入疆”（指引渤海水进入新疆）研讨会，引起了全国舆论的广泛关注。其中一个方案是：从天津取水，由
4、黄旗海一库布齐沙漠一毛乌素沙漠一腾格里沙漠一乌兰布和沙漠巴丹吉林沙漠，走河西走廊，经疏勒河自流进入罗布泊。此路径中最高海拔约为1200m，从罗布泊到下游的艾丁湖，又有近1000m的落差。此方案是否可行，涉及到环境、能源、技术等多方面的因素。下面我们仅从能量角度来分析这个方案。取重力加速度g=10ms2，水的密度。（1）通过管道提升海水，电能的利用率=60，将1吨海水提升到海拔1200m，需要耗多少电能?利用水的落差发电，发电效率也为=60，在1000m的落差中1吨水可以发多少电能?（2）如果每年调4109m3海水入疆，尽管利用落差发的电可以全部用来提升海水，但还需要额外提供电能。（i）额外需要
5、的电能可从三峡水电站输送。已知三峡水电站水库面积约10109m2，年平均流量Q=501011m3，水库水面与发电机所在位置的平均高度差h=100m，发电站的发电效率=60%。求在一年中“引渤入疆”工程额外需要的电能占三峡电站发电量的比例。（ii）我国西北地区风能充足，额外需要的电能也可通过风力发电来解决。通过风轮机一个叶片旋转一周扫过面积的最大风能为可利用风能。取空气密度=125kgm3。某风力发电机的发电效率=40%，其风轮机一个叶片旋转一周扫过的面积S=400m2。某地区风速不低于=l0ms的时间每年约为5500小时（合20107s）。求在该地区最多建多少台这样的风力发电机就能满足“引渤入
6、疆”工程额外需要的电能?【答案】(1)(2)(i)18.7%(ii)2.8104台【解析】（1）将1T海水提升到海拔1200m，重力势能增加由于电能的利用率为60%，所以要耗电利用1000m落差，1T水可以发电（ii）对一台这样的风力发电机，1s内垂直流向叶片旋转面积的气体质量为风能的最大功率处发电量约为满足“引渤入疆”工程额外需要的电能，需建数量3.(问题与练习3变式)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，是一种形式的能向另一种形式的能转化的过程D无论是节约能源
7、还是开发能源，我国都要靠外国支援【答案】C 【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；节约能源也好，开发能源也好，我国主要依靠自己，故D错误【本节考点题组】【题组一】功能关系的理解与应用1.下列说法中正确的是()A能就是功，功就是能B做功越多，物体的能量就越大C外力对物体不做功，这个物体就没有能量D能量转化的多少可以用做功来量度【答案】D【解析】功和能是两个不同的概念，能是物体对外做功本领的大小，而功是能量转化的多少，是能量转化的量度，但做功
8、的多少只是说明能量转化的多少，而不能说明能量的多少，A、B皆错误D正确；外力做功与否只能说明有无能量是否发生转化，而不能说明物体能量的多少，C错误。2.质量为m的物体，在距地面为h的高处，以g/3的恒定加速度由静止竖直下落到地面，下列说法中不正确的是（ ）A物体的重力势能减少mgh/3 B物体的机械能减少2mgh/3C物体的动能增加mgh/3 D重力做功mgh【答案】A 3.如图所示，具有一定初速度的物块，沿倾角为30的粗糙斜面向上运动的过程中，受一个恒定的沿斜面向上的拉力F作用，这时物块的加速度大小为4 m/s2，方向沿斜面向下，那么，在物块向上运动的过程中，下列说法正确的是( )A物块的机
9、械能一定增加B物块的机械能一定减小C物块的机械能可能不变D物块的机械能可能增加也可能减小【答案】A 【解析】机械能变化的原因是有除重力、弹力之外的其它力做功，题中除重力外，有拉力F和摩擦力Ff做功，则机械能的变化决定于F与Ff做功大小关系由mgsin FfFma知：FFfmgsin 30ma0，即FFf，故F做正功多于克服摩擦力做功，故机械能增加A正确4.如图所示,一质量为m的物体放在水平地面上,上端用一根原长为L、劲度系数为k的轻弹簧相连.现用手拉弹簧的上端P缓慢向上移动.当P点位移为H时,物体离开地面一段距离h,则在此过程中（ ） A.拉弹簧的力对弹簧做功为mgHB.拉弹簧的力对弹簧做功为
10、mgh+C.物体增加的重力势能为mgH-D.弹簧增加的弹性势能为mg(H-h)【答案】BC 5.如图甲所示，将一质量为5的重物静置在电梯内的压力传感器上，电梯由静止开始运动，重物对传感器的压力随时间变化的图像如图乙所示，已知重力加速度，则在0这段时间内，重物的机械能减小量为A. B.C. D.【答案】C6.如图所示，卷扬机的绳索通过定滑轮用力F拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移动.在移动过程中，下列说法正确的是 A木箱克服重力所做的功等于木箱增加的重力势能BF对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和CF做的功与木箱克服摩擦力所做的功之和等于木箱增加的动能DF对木箱做的功与
11、重力所做的功之和等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和【答案】AD 【解析】由功能关系知A正确。由动能定理有,故，B错误；，C错误；，D正确。【题组二】能量守恒定律的应用1如图所示，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，现在最低点C处施加一竖直向下的力，将最低点缓慢拉至D点，在此过程中，绳的重心位置()A逐渐升高B逐渐降低C先降低后升高D始终不变【答案】A【解析】外力对绳索做正功绳索的机械能增加，由于绳索的动能不变，增加的必是重力势能，重力势能增加是重心升高的结果，故A正确2.小球由地面竖直上抛，上升的最大高度为H，设所受阻力大小恒定，地面为零势能面。在上升至离
12、地高度h处，小球的动能是势能的2倍，在下落至离高度h处，小球的势能是动能的2倍，则h等于（）（A）H/9（B）2H/9（C）3H/9（D）4H/9【答案】D 3.如图所示，一个粗细均匀的U形管内装有同种液体，液体质量为m.在管口右端用盖板A密闭，两边液面高度差为h，U形管内液体的总长度为4h，先拿去盖板，液体开始运动，由于管壁的阻力作用，最终管内液体停止运动，则该过程中产生的内能为()A.mghB.mghC.mghDmgh【答案】A 【解析】去掉右侧盖板之后，液体向左侧流动，最终两侧液面相平，液体的重力势能减少，减少的重力势能转化为内能如图所示，最终状态可等效为右侧h的液柱移到左侧管中，即增加
13、的内能等于该液柱减少的重力势能，则Qmghmgh，故A正确4.一质量为m的小球以初动能Eko从地面竖直向上抛出，已知上升过程中受到阻力作用，图中两条图线分别表示小球在上升过程中动能、重力势能中的某一个与其上升高度之间的关系（以地面为零势能面，h表示上升的最大高度，图中坐标数据中的k值为常数且满足0kv1)滑上传送带，最后滑块返回传送带的右端关于这一过程，下列判断正确的有( )A滑块返回传送带右端的速率不可能为v1 B此过程中传送带对滑块做功为mvmvC此过程中电动机对传送带做功为2mvD此过程中滑块与传送带间摩擦产生的热量为m(v1v2)2【答案】BD 【解析】滑块先在摩擦力作用下向左减速运动,速度由v2减小到0,再在摩擦力作用下向右加速运动,由于v2v1,速度先增加到后与传送带间无相对运动而摩擦力消失,之后再以速度v1匀速运动到传送带右端,A错误.由动能定理知此过程中传送带对滑块所做功等于滑块动能变化量,B正确.由功能关系可知,此过程中滑块与传送带间摩擦产生的热量等于摩擦力与相对路程的乘积,以传送带为参考系,滑块以初速度v2+v1向左匀减速运动,加速度,故摩擦产生的热量为
