专题7.10 能量守恒定律与能源

第七章机械能守恒定律第10节能量守恒定律与能源一、能量守恒定律1．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。

一种形式转化转移到别的物体能量的总量永动机柴薪时期煤炭时期内能和光能内能耗散能量转化降低不便利用对应不同形不同的力做功定量关系式能的变化合外力做功动能变化W合=E k2–E k1=∆E k重力做功重力势能变化重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加，W G=–∆E p= E p1–E p2弹簧弹力做功弹性势能变化弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加，W F=–∆E p= E p1–E p2只有重力、弹力做功不引起机械能变化机械能守恒，∆E=0除重力和弹力之外的力做功机械能变化除重力和弹力之外的力做多少正功，物体的机械能就增加多少；除重力和弹力之外的力做多少负功，物体的机械能就减少多少，W=∆E一对相互作用的滑动摩擦力做的总功内能变化作用于系统的一对滑动摩擦力一定做负功，系统内能增加Q=fs相对注意：功和能的关系可以从以下三个层次来理解和把握：（1）能量有多种不同的形式，且不同形式的能量可以相互转化；（2）不同形式的能量之间的转化通过做功来实现，即做功的过程就是能量转化的过程；学科*网（3）做了多少功就有多少能量从一种形式转化为另一种形式，即能量转化的多少可用做功的多少来量度。

【例题】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．F对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和B．F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C．木箱克服重力做的功等于木箱增加的重力势能D．F对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力做的功之和参考答案：CD1．（2018·福建省华安一中、长泰一中等四校联考）习总书记反复强调“绿水青山就是金山银山”，请问下述做法能改善空气质量的是A．以煤等燃料作为主要生活燃料B．利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源C．鼓励私人购买和使用普通汽车D．用纯电动车汽车代替燃油公交车2．关于能量和能源，下列说法中正确的是A．能量在转化和转移的过程中，其总量有可能增加B．能量在转化和转移的过程中，其总量会不断减少C．能量在转化和转移的过程中总量保持不变，故节约能源没有必要D．能量的转化和转移具有方向性，且现有可利用的能源有限，故应节约能源3．下列说法中正确的是A．能量的耗散从能量的转化角度反映出自然界中宏观过程的方向性B．能量守恒表明，节约能源是无意义的C．随着科技的发展，永动机是可以制成的D．机械能守恒是自然界遵循的普遍规律4．某节能运输系统装置的简化示意图如图所示。

小车在轨道顶端时，自动将货物装入车中，然后小车载着货物沿不光滑的轨道无初速度下滑，并压缩弹簧，当弹簧被压缩至最短时，立即锁定并自动将货物卸下。

卸完货物后随即解锁，小车恰好被弹回到轨道顶端，此后重复上述过程。

则下列说法中正确的是A．小车上滑的加速度小于下滑的加速度B．小车每次运载货物的质量必须是确定的C．小车上滑过程中克服摩擦阻力做的功小于小车下滑过程中克服摩擦阻力做的功D．小车与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能5．如图所示，倾角θ=30°的粗糙斜面固定在地面上，长为l 、质量为m 、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平。

用细线将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面（此时物块未到达地面），在此过程中A ．物块的机械能逐渐增加B ．软绳重力势能共减少14mglC ．物块重力势能的减少量等于软绳克服摩擦力所做的功D ．软绳重力势能的减少等于其动能的增加与克服摩擦力所做功之和6．将小球以某一初速度从地面竖直向上抛出，取地面为零势能面，小球在上升过程中的动能k E ，重力势能p E 与其上升高度h 间的关系分别如图中两直线所示，取210m/s g ，下列说法正确的是A ．小球的质量为0.2 kgB ．小球受到的阻力（不包括重力）大小为0.25 NC ．小球动能与重力势能相等时的高度为2013D ．小球上升到2 m 时，动能与重力势能之差为0.5 J7．（2018·广西南宁三中收网试题）如图所示，竖直平面内四分之一圆弧轨道AP 和水平传送带PC 相切于P 点，圆弧轨道的圆心为O ，半径为R =2 m 。

小耿同学让一质量为m =1 kg 的小物块从圆弧顶点A 由静止开始沿轨道下滑，再滑上传送带PC ，传送带以速度v =4 m/s 沿逆时针方向的转动。

小物块与传送带间的动摩擦因数为，滑块第一次滑到传送带上离P点2.5 m处速度为零，不计物体经过圆弧轨道与传送带连接处P时的机械能损失，重力加速度为g=10 m/s2。

则A．滑块从A开始下滑到P点过程机械能守恒B．滑块再次回到P点时对圆弧轨道P点的压力大小为18 NC．滑块第一次在传送带上运动由于摩擦产生的热量为31.5 JD．滑块第一次在传送带上运动而使电动机额外多做的功为36 J8．（2018·广东省惠阳高级中学热身模拟）如图所示，将一轻弹簧下端固定在倾角为的粗糙斜面底端，弹簧处于自然状态时上端位于A点。

质量为m的物体从斜面上的B点由静止开始下滑，与弹簧发生相互作用后，最终停在斜面上。

下列说法正确的是A．物体最终将停在A点B．整个过程中物体第一次到达A点时动能最大C．物体第一次反弹后不可能到达B点D．整个过程中重力势能的减少量大于克服摩擦力做的功9．（2018·江西省浮梁一中冲刺训练）如图所示，一轻绳吊着粗细均匀的棒，棒下端离地面高H，上端套着一个细环。

棒和环的质量均为m，相互间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，大小为kmg（k>1）。

断开轻绳，棒和环自由下落。

假设棒足够长，与地面发生碰撞时，触地时间极短，无动能损失。

棒在整个运动过程中始终保持竖直，空气阻力不计。

则A．从断开轻绳到棒和环都静止的过程中，环相对于棒有往复运动，但总位移向下B．棒第一次与地面碰撞弹起上升过程中，棒和环都做匀减速运动C．从断开轻绳到棒和环都静止的过程中，环相对于地面始终向下运动D．从断开轻绳到棒和环都静止，摩擦力做的总功为10．（2018·四川省攀枝花市统一考试）如图所示，倾角为θ=37°的传送带以速度v=2 m/s沿图示方向匀速运动。

现将一质量为2 kg的小木块，从传送带的底端以v0=4 m/s的初速度，沿传送带运动方向滑上转送带。

已知小木块与传送带间的动摩擦因数为μ=0.5，传送带足够长，sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10 m/s2。

小物块从滑上转送带至到达最高点的过程中，下列说法正确的是A．运动时间为0.4 sB．发生的位移为1.6 mC．产生的热量为9.6 JD．摩擦力对小木块所做功为12.8 J11．（2018·浙江省余姚中学模拟）如图所示，倾角37°的斜面上，轻弹簧一端固定在A点，自然状态时另一端位于B点。

斜面上方有一半径R=1 m、圆心角等于143°的竖直圆弧形光滑轨道与斜面相切于D处，圆弧轨道的最高点为M。

用质量为m1=6.3 kg的物块将弹簧缓慢压缩至C点，由静止释放后弹簧恢复原长时物块到B点速度恰好减小为0。

用同种材料、质量为m2=0.3 kg的另一小物块将弹簧缓慢压缩到C 点后由静止释放，物块经过B点后的位移与时间的关系为x=8t–4t2（x单位：m，t单位：s），若物块经过D点后恰能到达M点，重力加速度g=10 m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。

求：（1）物块与斜面间的动摩擦因数；（2）BD间的距离l BD。

12．如图所示，半径R=1 m的光滑半圆轨道AC与高h=8R的粗糙斜面轨道BD放在同一竖直平面内，BD 部分水平长度为x=6R。

两轨道之间由一条光滑水平轨道相连，b球经D点没有机械能损失。

在水平轨道上，轻质弹簧被a、b两小球挤压（不连接），处于静止状态。

同时释放两个小球，a球恰好能通过半圆轨道最高点A，b球恰好能到达斜面轨道最高点B。

已知a球质量为m1=2 kg，b球质量为m2=1 kg，小球与斜面间动摩擦因素为1=3μ，重力加速度为g=10 m/s2。

（sin370.6︒=，cos370.8︒=）求：（1）经过C点时轨道对a球的作用力大小；（2）释放小球前弹簧的弹性势能E p。

13．能量是物理学中最重要，意义最深远的概念之一，下列与能量有关的说法中正确的是A．能量概念的引入是科学前辈们追寻恒量的一个重要事例B．无论选何处为重力势能的参考平面，位于同一位置的两个不同物体，质量大的物体的重力势能一定大C．动能定理的公式可由牛顿第二定律和匀变速直线运动的规律推出，所以动能定理只适用于物体在恒力作用下做匀变速直线运动的过程D．常规能源的短缺，环境恶化和能量耗散告诉我们，自然界的能量虽守恒，但还是要节约能源14．关于功和能的关系，下列说法正确的是A．物体做了多少功，就表示它原来具有多少能B．物体具有多少能，就能做多少功C．物体做了多少功，就有多少能量消失了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15．一颗子弹以较大的水平速度击穿原来静止在光滑水平面上的木块，设木块对子弹的阻力恒定，则当子弹射入速度增大时，下列说法正确的是A．木块获得的动能变大B．木块获得的动能变小C．子弹穿过木块的时间变长D．子弹穿过木块的时间变短16．如图所示，轻弹簧上端固定，下端系一物体，物体在A处时，弹簧处于原长状态。