教科版高中物理必修第三册课后习题 第四章 1.能量 能量守恒定律.docVIP

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1.能量能量守恒定律

课后训练巩固提升

基础巩固

1.(多选)下列关于能量转化现象的说法,正确的是()

A.用太阳灶烧水是光能转化为内能

B.电灯发光是电能转化为光能

C.核电站发电是电能转化为内能

D.生石灰放入盛有凉水的烧杯里,水温升高是动能转化为内能

答案:AB

解析:C选项中是核能转化为电能,D选项中是化学能转化为内能,A、B选项正确。

2.下列对能量守恒定律的认识不正确的是()

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,最后停止在地面上,说明机械能消失了

答案:D

解析:选项A是指不同形式的能量间的转化,转化过程中能量是守恒的;选项B是指能量在不同的物体间发生转移,转移过程中能量是守恒的,这正好是能量守恒定律的两个方面——转化与转移;选项C中任何永动机都是不可能制成的,它违背了能量守恒定律;选项D中石子在运动和碰撞过程中机械能转化为石子、空气、大地的内能,机械能并没有消失。

3.(多选)一物体从离水平地面H高度处由静止开始下落,下落过程中物体的机械能E随下落高度h的变化规律如图所示(选地面为零势能面)。图中ab段为曲线,bc段为直线。下列说法正确的是()

A.物体先匀加速下落,后匀速下落

B.物体落地过程中重力势能减少E0

C.物体落地过程中克服阻力做功为E0-E2

D.物体落地时的动能为E0-E2

答案:BC

解析:物体从高处下落,机械能的减小是因为物体受到的阻力做负功导致的,所以题图的斜率的绝对值表示阻力的大小。图像的斜率先增大后不变,则物体所受的空气阻力先变大后不变,所以物体先做变加速运动,后做匀变速运动,故A错误;初始状态物体的机械能为E0,而物体处于静止状态,则物体的重力势能为E0,当达到地面时,物体的重力势能减少E0,故B正确;物体机械能的减小是因为克服阻力做功导致的,由题图可知,物体落地过程中克服阻力做功为E0-E2,故C正确;当物体落地时,物体的重力势能为零,此时物体的机械能等于物体的动能,即物体落地时的动能为E2,故D错误。

4.(多选)竖直放置的轻弹簧下连接一个小球,用手托起小球,使弹簧处于压缩状态,如图所示。则迅速放手后(不计空气阻力)()

A.放手瞬间小球的加速度等于重力加速度

B.小球、弹簧、地球组成的系统机械能守恒

C.小球的机械能守恒

D.小球向下运动过程中,小球动能与弹簧弹性势能之和不断增大

答案:BD

解析:放手瞬间小球加速度大于重力加速度,A错;整个系统(包括地球)的机械能守恒,B对,C错;向下运动过程中,由于重力势能减小,所以小球的动能与弹簧弹性势能之和增大,D对。

5.如图所示,轻绳连接A、B两物体,A物体悬在空中距地面H高处,B物体放在水平面上。若A物体质量是B物体质量的2倍,不计一切摩擦。由静止释放A物体,以地面为零势能参考面。当A的动能与其重力势能相等时,A距地面的高度是()

A.15H B.2

C.35H D.4

答案:B

解析:设A的动能与重力势能相等时A距地面高度为h,对A、B组成的系统,由机械能守恒得mAg(H-h)=12mAv2+12mBv2,又由题意得mAgh=12mAv2,mA=2mB

6.如图所示,一个质量为20kg的绝热汽缸竖直放置,绝热活塞的质量为5kg,处于静止状态时被封闭气体的高度为50cm,现在在活塞上方加一15kg的物体,待稳定后,被封闭气体的高度变为40cm。求在这一过程中气体的内能增加多少?(g取10m/s2,忽略大气压力及摩擦阻力的影响)

答案:20J

解析:由能量守恒定律可知,内能的增加等于活塞和物体重力势能的减少,ΔU=ΔE=(M+m)gh=(15+5)×10×(50-40)×10-2J=20J。

7.如图所示,质量为m的物体自由下落的过程中,经过高度为h1的A点时速度为v1,下落到高度为h2的B点时速度为v2,不计空气阻力,选择地面为参考平面,求:

(1)物体在A、B处的机械能;

(2)物体在A、B处的机械能的大小关系。

答案:(1)EA=mgh1+12mv12EB

解析:(1)以地面为参考平面,故在A点重力势能为mgh1,动能为12mv12,故在A点的机械能为EA=mgh1+12mv12;在B点的重力势能为mgh

(2)下落过程中,不计空气阻力,只有重力做功,所以机械能守恒,A、B两点机械能相等。

能力提升

1.(多选)下列物理过程,物质运动形式没有发生变化的是 ()

A.哈雷彗星绕太阳做变速椭圆运动

B.冰块沿光滑斜面下滑

C.氢气球匀速上升