1、第 6 节 能源的开发与利用A 组能源的开发和利用1.(多选)能源短缺和环境恶化指的是( BD )A.煤炭和石油的开采与技术有关,在当前技术条件下,煤炭和石油的开采是有限的,这叫能源短缺B.煤炭和石油资源是有限的,以今天的开采和消耗速度,石油储藏将在百年内用尽,煤炭资源也不可能永续,这叫能源短缺C.煤炭和石油具有很大的气味,在开采、存放和使用过程中这些气味会聚集在空气中污染空气,使环境恶化D.大量煤炭和石油产品在燃烧时排出的有害气体污染了空气,改变了大气成分,使环境恶化解析:煤炭和石油都是由几亿年以前的生物遗体形成的,这些能源不能短时间内再次生成,也不可重复使用,它们的储量是有限的,并不是取之
2、不尽、用之不竭的,这是所讲的能源短缺,B 正确;能源在使用时会排出有害气体污染空气,这是所讲的环境恶化,D 正确.2.下列关于能源开发和利用的说法中正确的是( C )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其他形式的能转化的过程D.无论是节约能源还是开发能源,我国都需要外国支援解析: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;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
3、也好,我国主要依靠自己,故 D 错误.3.(多选)构建和谐、节约型社会的思想深得民心,也体现在生活的方方面面.自动充电式电动车就是很好的一例:电动车的前轮装有发电机,发电机与蓄电池连接,当电动车滑行时,就可以向蓄电池充电,将其他形式的能转化成电能储存起来.现有某人骑车以 500 J 的初动能在粗糙的水平路面上滑行,第一次关闭充电装置,让车自由滑行,其动能随位移的变化关系如图线所示;第二次启动充电装置.其动能随位移的变化关系如图线所示,则( AC )A.电动车受到的摩擦阻力为 50 NB.电动车受到的摩擦阻力为 83 NC.第二次启动充电装置,向蓄电池所充的电能是 200 JD.第二次启动充电装
4、置,向蓄电池所充的电能是 300 J解析:当关闭充电装置,让车自由滑行时,电动车的动能全部用来克服摩擦力做功,转化为内能,有 Ek=fs1,解得 f=50 N;当启动充电装置滑行时,电动车的动能一部分克服摩擦力做功,另一部分转化为蓄电池的电能,根据能量守恒有 Ek=fs2+E 电 ,故 E 电 =Ek-fs2=200 J.能量守恒定律的理解及其应用4.(多选)溜溜球是一种流行的健身玩具,具有很浓的趣味性,备受学生的欢迎.溜溜球类似“滚摆”,对称的左右两轮通过固定轴连接(两轮均用透明塑料制成),轴上套一个可以自由转动的圆筒,圆筒上系条长约 1 m 的棉线,玩时手掌向下,用力向正下方掷出溜溜球,当
5、滚到最低处时,轻抖手腕,向上拉一下棉线,溜溜球将返回到手上,如图所示.溜溜球在运动过程中( ACD )A.一边转动一边向下运动,由于重力做功,溜溜球越转越快,动能不断增大,溜溜球的势能转化为动能B.在溜溜球上下运动中,由于发生动能和势能的相互转化,因此机械能守恒C.在溜溜球上下运动中,由于空气阻力和棉线与固定轴之间摩擦力的作用,会损失一部分能量D.在溜溜球转到最低点棉线将要开始向上缠绕时,轻抖手腕,向上拉一下棉线,给溜溜球提供能量解析:溜溜球向下运动时由于重力做正功,动能一定增大,势能转化为动能,选项 A 正确;溜溜球在上下运动的过程中由于有阻力做功,所以会损失一部分机械能,机械能不守恒,若不
6、及时补充能量则上升的高度会越来越低,因此可在溜溜球运动到最低点时轻抖手腕,向上拉一下棉线,给其补充能量,故选项 C,D 正确,B 错误.5.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 )A. mgh B. mgh116 18C. mgh D. mgh14 12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
7、 的液柱移到左侧管中,即增加的内能等于该液柱减少12的重力势能,则 Q= mg h= mgh,故 A 正确.18 12 116功能关系6.(多选)下列关于功和机械能的说法,正确的是( BC )A.在有阻力作用的情况下,物体重力势能的减少不等于重力对物体所做的功B.合力对物体所做的功等于物体动能的改变量C.物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能,其大小与势能零点的选取有关D.运动物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量解析:物体重力势能的减少始终等于重力对物体所做的功,A 项错误;运动物体动能的减少量等于合外力对物体做的功,D 项错误.7.如图,木块 m 放在光滑的水平面上,一颗子弹水平射
8、入木块中,子弹受到的平均作用力为 f,射入深度为 d,此过程中木块移动了 s,则( D )A.子弹损失的动能为 fsB.木块增加的动能为 f(s+d)C.子弹动能的减少等于木块动能的增加D.子弹、木块系统总机械能的损失为 fd解析:子弹克服阻力做功为 Wf=f(s+d),子弹损失的动能为 f(s+d),A错;f 对木块做的功为 Wf=fs,木块增加的动能为 fs,B 错;由功能关系知,子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块系统增加的内能之和,C 错;子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统内能的增加量等于 fd,D 正确.8.(多选)如图所示,竖立在水平面上的一根轻弹簧下端固定,其正上
9、方 A 位置有一个小球.小球从静止开始下落,在 B 位置接触弹簧的上端,在 C 位置小球所受弹力大小等于重力,在 D 位置小球速度减小为零.下列对小球下落阶段的说法中正确的是(不计空气阻力)( BCD )A.在 B 位置时小球动能最大B.在 C 位置时小球动能最大C.从 A 到 C 位置,小球重力势能的减少量大于小球动能的增加量D.从 A 到 D 位置,小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量解析:小球动能的增加量用合力做功来量度,从 A 到 C 位置,小球受的合力一直向下,合力对小球做正功,使小球动能增加;从 C 到 D 位置,小球受的合力一直向上,合力对小球做负功,使小球动能减少,所以
10、在C 位置时小球动能最大,选项 A 错误,B 正确.从 A 到 C 位置,小球重力势能的减少量等于小球动能的增加量和弹簧弹性势能的增加量之和,所以选项 C 正确.A,D 两位置小球动能均为 0,重力做的正功等于克服弹力做的功,所以选项 D 正确.9.(多选)如图所示,楔形木块 abc 固定在水平面上,粗糙斜面 ab 和光滑斜面 bc 与水平面的夹角相同,顶角 b 处安装一定滑轮.质量分别为M,m(Mm)的滑块,通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接,轻绳与斜面平行.两滑块由静止释放后,沿斜面做匀加速运动.若不计滑轮的质量和摩擦,在两滑块沿斜面运动的过程中( CD )A.两滑块组成系统的机械能守恒B.
11、重力对 M 做的功等于 M 动能的增加C.轻绳对 m 做的功等于 m 机械能的增加D.两滑块组成系统的机械能损失等于 M 克服摩擦力做的功解析:由于斜面 ab 粗糙,在两滑块沿斜面运动的过程中,两滑块组成系统的机械能不守恒,选项 A 错误.由动能定理,重力对 M 做的功大于M 动能的增加,选项 B 错误.由功能关系,轻绳对 m 做的功等于 m 机械能的增加,选项 C 正确.由功能关系可知,两滑块组成系统的机械能损失等于 M 克服摩擦力做的功,选项 D 正确.B 组10.如图所示,工厂利用足够长的皮带传输机把货物从地面运送到高出水平地面的 C 平台上,C 平台离地面的高度一定.传输机的皮带以一定
12、的速度 v 顺时针转动且不打滑.将货物轻轻地放在 A 处,货物随皮带到达平台.货物在皮带上相对滑动时,会留下一定长度的痕迹.已知所有货物与皮带间的动摩擦因数为 ,满足 tan ,可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力( D )A.皮带对货物做的功等于货物动能的增加量B.皮带对货物做的功数值上等于货物对皮带做的功C.因传送货物,电动机需多做的功等于货物机械能的增加量D.货物质量 m 越大,系统产生的热越多解析:皮带对货物做的功等于货物的机械能的增加量,即动能和势能的增加量的和,故选项 A 错.设货物向上加速时的加速度为 a,则它加速过程沿皮带方向的位移为 x 物 = ,此过程皮带前进的距离 x 带2
13、2=v = .故皮带对货物做的功 W1=mgcos x 物 ,货物对皮带做2的功大小 W2=mgcos x 带 ,W1W2,故选项 B 错.根据能量守恒定律知,电动机对皮带多做的功,等于货物机械能的增加量和系统内能增加量的和,故选项 C 错.系统产生的热量 Q=mgcos (x 带 -x 物 )=mgcos ,故 m 越大,产生的热量越多,故选项 D 对.2211.人身体在最佳状态下,只能把人体化学能的 25%转化为有用的机械能.假如一位质量为 60 kg 的登山运动员恰好具有这样的转化效率,若他平均每小时登高 500 m,那么,他在 5 h 内共消耗的化学能为多少?(g 取 10 m/s2)
14、解析:设运动员克服重力做功的功率为 P1,则 P1= (t1=1 h),则人体1消耗化学能的功率 P2= ( 为转化效率).1因此 P2= ,1运动员在 5 h 内共消耗的化学能E=P2t2= = J=6106 J.21 601050050.251答案:610 6 J12.如图所示,在光滑水平地面上放置质量 M=2 kg 的长木板,木板上表面与固定的光滑弧面相切.一质量 m=1 kg 的小滑块自弧面上高 h处由静止自由滑下,在木板上滑行 t=1 s 后,滑块和木板以共同速度v=1 m/s 匀速运动,g 取 10 m/s2.求:(1)滑块与木板间的摩擦力大小 Ff;(2)滑块下滑的高度 h;(3)滑块与木板相对滑动过程中产生的热量 Q.解析:(1)对木板:F f=Ma1由运动学公式,有 v=a1t,解得 Ff=2 N.(2)对滑块:-F f=ma2设滑块滑上木板时的速度是 v0,则 v-v0=a2t,可得 v0=3 m/s.由机械能守恒定律有mgh= m ,1202h= = m=0.45 m.022 32210(3)根据功能关系有Q= m - (M+m)v2=3 J.120212答案:(1)2 N (2)0.45 m (3)3 J
