高一级物理能量守恒定律与能源练习1

高考物理能量守恒题能量守恒是物理学中的一个基本原理，它指出在一个封闭系统中，能量的总量是恒定的，即能量既不能被创造，也不能被毁灭，只能从一种形式转化为另一种形式。

高考物理中，经常会出现涉及能量守恒的题目，考察学生对该原理的理解和运用能力。

下面将通过几道典型的高考物理能量守恒题目来详细讲解。

第一道题目是关于弹性碰撞的。

题目描述如下：一辆初速度为20m/s的小汽车以30°角度斜坡上爬行，小汽车质量为1000kg，爬升的高度为10m，求小汽车达到最高点时的速度。

解题思路如下：首先，我们可以利用重力势能转化为动能的原理来求解。

在小汽车达到最高点时，其动能为零，而它所具有的重力势能等于初始动能，即mgh=1/2mv^2，其中m为小汽车的质量，g为重力加速度，h为爬升的高度，v为小汽车达到最高点时的速度。

代入已知数据计算即可。

接下来是一道关于弹簧振子的题目。

题目描述如下：一根质量为m，劲度系数为k的一端固定的水平弹簧上挂着一个质量为M的重物，现在将重物初始位置拉到与弹簧伸长到原长的位置之间的某一位置，然后释放，求在振动过程中质点动能与势能的最大值。

解题思路如下：在弹簧振子的振动过程中，势能和动能不断地互相转化。

当质点通过平衡位置时，它的动能最大，此时势能为零；而当质点达到最大位移时，势能最大，动能为零。

所以，在振动过程中，质点的动能和势能会不断地在最大值和最小值之间交替变化。

最后来看一道关于机械能守恒的题目。

题目描述如下：一个滑雪者以一定初速度从斜坡的最高点滑下，斜坡高度为h，滑到底线水平路面的速度为v，求滑雪者在斜坡上的最高点与底线之间损失的机械能。

解题思路如下：在整个滑行过程中，滑雪者只受到重力做功，没有受到其他形式的外力。

根据机械能守恒定律可知，初位置的机械能等于滑到底线位置的机械能加上失去的机械能。

初位置的机械能等于重力势能，滑到底线位置的机械能等于动能，所以损失的机械能等于重力势能减去动能。

第10节能量守恒定律与能源一、能量守恒定律1．建立能量守恒定律的两个重要事实(1)确认了永动机的不可能性。

(2)发现了各种自然现象之间能量的相互联系与转化。

2．内容能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。

3．意义能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃。

它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式。

二、能源和能量耗散1．能源与人类社会人类对能源的利用大致经历了三个时期，即柴薪时期、煤炭时期、石油时期。

自工业革命以来，煤和石油成为人类的主要能源。

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。

电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化成内能和光能，热和光被其他物体吸收之后变成周围环境的内能，我们无法把这些散失的能量收集起来重新利用。

3．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，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的了。

4．能量转化的方向性与节约能源的必要性能量耗散反映了能量转化的宏观过程具有方向性。

所以，能源的利用是有条件的，也是有代价的，所以自然界的能量虽然守恒，但还是很有必要节约能源。

1．自主思考——判一判(1)当一个物体的能量减少时，一定有其他物体的能量增多。

(√)(2)做功越多，能量的转化也越多。

(√)(3)外力对物体不做功，这个物体就没有能量。

(×)(4)煤、石油、天然气属于常规能源。

(√)(5)电能、焦炭、氢能属于一次能源。

(×)(6)冒起的煤烟和散开的炭灰可以重新合成一堆煤炭。

(×)2．合作探究——议一议(1) 一个叫丹尼斯·李(Dennis Lee)的美国人在《美国今日》《新闻周刊》等全国性报刊上刊登大幅广告，在全美各地表演，展示其号称无需任何能源的发电机。

一、选择题1．在如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑动片向下移动时，关于电灯L 的亮度及电容器C 所带电荷量Q 的变化判断，正确的是（ ）A ．L 变暗，Q 增大B ．L 变暗，Q 减小C ．L 变亮，Q 增大D ．L 变亮，Q 减小B解析：B当滑动变阻器的滑动片向下移动时，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律 E I R r=+ 得知，干路电流增大，则电源的内电压增大，由U E Ir =- 知路端电压减小，灯L 变暗。

电容器板间电压等于变阻器两端的电压。

由上得知，路端电压减小，则通过灯L 的电流减小，而干路电流增大，则通过R 1的电流1R L I I I =-增大，R 1的电压也增大，则变阻器两端的电压减小，电容器所带电量Q CU =减小。

故选B 。

2．如图是某锂电池外壳上的文字说明，由此可知（ ）BL 528M 700mA h ⨯⨯-⋅标准3.7V 锂离子电池充电限制电压：4.2V执行标准：GB/T18287-2000待机时间：48h警告：切勿投入火中！！！序号：×××× 只能使用指定充电器Li-ion 电池制造厂商：中国××股份有限公司地址：深圳××工业大厦A ．该电池通过1C 的电量时，非静电力做功3.7JB ．两块此种型号电池串联使用的电动势为8.4VC ．该电池的额定工作电流一定为700mAD ．该电池完全放电将有10584J 的化学能转化为电能A解析：AA ．根据非静电力做功公式得3.7J W Uq ==A 正确；B ．两块此种型号电池串联使用的电动势为2 3.7V=7.4V E =⨯B 错误；C ．条件不足，无法确定其额定电流。

C 错误；D ．该电池完全放电，化学能转化为电能，即33.7700103600J=9324J W UQ -==⨯⨯⨯D 错误。

故选A 。

3．某热敏电阻的阻值随温度的变化关系为R =(2t －400）Ω（t 的单位为K ，计算时t 只取数值），使用该热敏电阻测量温度大于t A 的温度值（t A =250K ），需首先把热敏电阻、电池、电流表、滑动变阻器串联起来，如图所示，然后把装置放入标准温度箱内，保持温度箱内温度为t A ，调整滑动变阻器使电流表达到满偏，满偏处标注温度为t s ，提高标准温度箱内的温度，在电流表表盘上刻上相应温度，这就得到了一个简易温度计。

高中物理第十二章电能能量守恒定律知识总结例题单选题1、若用E表示电源电动势，U表示路端电压，U内表示内电压，R表示外电路的总电阻，r表示电源的内阻，I 表示总电流，则下列各式中正确的是（）A．U＝IR B．U＝E＋IRC．U=ERrD．U内＝IR答案：A根据闭合电路欧姆定律I=ER+r,可知U=IR=E−Ir=ER+rRU内=Ir=E−IR故选A。

2、如图所示，电键K接通时，A、B两灯均正常发光，后因电路出现了故障，A、B两灯均熄灭，用理想电压表测电压Uab＝0，Ubc＝0，Ucd＝4V，Uad＝4V，由此可知电路中发生断路的地方是（）A．A灯B．B灯C．变阻器D．A、B两灯同时断路答案：C该电路为串联电路，闭合开关后，两灯泡都不发光，说明电路有断路；用理想电压表测电压Ucd＝4V，Uad＝4V；因为Ucd＝4V，即为电源电压，因此cd之间的变阻器出现断路现象，其它部分接触良好，故C正确；ABD错误。

故选C。

3、一电源的电动势为E，内阻为r，仅对阻值为R的电阻供电时，通过R的电流为I，路端电压为U，供电效率为η，R消耗的功率为P。

若外电阻阻值变为2R，下列判断正确的是（）A．电流变为12I B．路端电压可能为7U3C．电阻2R消耗的功率可能是7P8D．效率可能为2η答案：CA．当外电阻阻值为R时，根据闭合电路欧姆定律得I=E R+r当外电阻阻值变为2R时，根据闭合电路欧姆定律得Iʹ=E2R+r>I2故A错误；B．当外电阻阻值为R时，路端电压U=RR+rE当外电阻阻值变为2R时，路端电压U′=2R2R+rE<2U故B错误；C．根据P=U2 R又U′<2U 可得P′<2P 根据P=I2R 又I′>I 2可得P′>P 2联立可得P2<P′<2P 故C正确；D．根据η=U E结合B选项，可知η′<2η故D错误。

故选C。

4、图所示的电路中，电阻R=2 Ω。

通用版带答案高中物理必修三第十二章电能能量守恒定律微公式版典型例题单选题1、如图所示，电源电动势E=6V，内电阻r=1Ω，电阻R=5Ω，当开关S闭合后，电路中的电流为（）A．0.5AB．1AC．1.2AD．6A答案：B由闭合电路欧姆定律可得I=ER+r=65+1A=1A故选B。

2、我国新一代高速列车牵引功率达9000kW，持续运行速度为350km/h，则新一代高速列车沿全长约1300km 的京沪线从北京到上海，在动力上耗电约为（）A．3.3×104kW·hB．3.1×106kW·hC．1.8×104kW·hD．3.3×105kW·h答案：A由题可知，列车从北京到上海的时间为t =s v =1300350h =267h 在动力上消耗电能为W =Pt =9000kW ×267h ≈3.3×104kW ⋅h 故选A 。

3、用如图甲所示的电路来测量电池电动势和内阻，根据测得的数据作出了如图乙所示的U -I 图线，由图可知（ ）A ．电池电动势的测量值是0.40VB ．电池内阻的测量值是3.50ΩC ．外电路发生短路时的电流为0.40AD ．电压表的示数为1.20V 时电流表的示数I′=0.20A答案：DA ．由题图乙可知，U －I 图线纵坐标截距为电源的电动势，E ＝1.40V ，A 错误；B ．U －I 图线的斜率绝对值表示电源内阻r =|ΔU ΔI |=1.40-1.000.4Ω=1.00Ω B 错误；C ．外电路发生短路时的电流为I=Er=1.40AC错误；D．当电压表示数为U＝1.20 V时I′=E-Ur=1.40-1.201.00=0.20AD正确。

故选D。

4、下面各种电器的工作原理中，主要利用电流的热效应的是（）A．电风扇B．微波炉C．电热水壶D．电视机答案：CABD．电风扇、微波炉、电视机全是非纯电阻用电器，电能没有全部转化成焦耳热，不是主要利用电流热效应工作的，ABD错误。

能量守恒定律练习学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．在一个与外界没有热交换的房间里打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将如何变化（）A．降低B．升高C．不变D．无法确定2．如图所示，密闭绝热容器内有一绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽略不计．置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为Ep（弹簧处在自然长度时的弹性势能为零）．现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡态，经过此过程（）A．Ep全部转换为气体的内能B．Ep一部分转换成活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能C．Ep全部转换成活塞的重力势能和气体的内能D．Ep一部分转换成活塞的重力势能，一部分转换为气体的内能，其余部分仍为弹簧的弹性势能3．17世纪70年代，英国赛斯特城的约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”，如图所示，在斜坡顶上放一块强有力的磁铁，斜坡上端有一个小孔，斜面下有一个连接小孔直至底端的弯曲轨道，维尔金斯认为：如果在斜坡底端放一个小铁球，那么由于磁铁的吸引，小铁球就会向上运动，当小球运动到小孔P处时，它就要掉下，再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜坡底端Q，由于有速度而可以对外做功，然后又被磁铁吸引回到上端，到小孔P处又掉下。

下列关于维尔金斯“永动机”，正确的认识应该是（）A．满足能量守恒定律，所以可能实现B．如果忽略斜面的摩擦，维尔金斯“永动机”一定可以实现C．如果忽略斜面的摩擦，铁球质量较小，磁铁磁性又较强，则维尔金斯“永动机”可以实现D．违背能量转化和守恒定律，不可能实现4．大约在1670年，英国赛斯特城的主教约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”。

如图所示，在斜坡顶上放一块强有力的磁铁，斜坡上端有一个小孔，斜面下有一个连接小孔直至底端的弯曲轨道，维尔金斯认为：如果在斜坡底端放一个小铁球，那么由于磁铁的吸引，小铁球就会向上运动，当小球运动到小孔P处时，它就要掉下，再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜坡底端Q，由于有速度而可以对外做功，然后又被磁铁吸引回到上端，到小孔P处又掉下。

第10节能量守恒定律与能源能量转化和守恒的理解1.(多选)如图所示的是流星在夜空中发出明亮的光焰.有些流星是外太空物体被地球强大引力吸引坠落到地面的过程中同空气发生剧烈摩擦造成的.下列相关说法正确的是( AC )A.流星同空气摩擦时部分机械能转化为内能B.引力对流星做正功则其动能增加,机械能守恒C.当流星的速度方向与空气阻力和重力的合力不在同一直线上时,流星做曲线运动D.流星物体进入大气层后做斜抛运动解析:流星同空气摩擦时部分机械能转化为内能,选项A正确;引力对流星做正功,除了重力之外还有其他力做功,机械能不守恒,选项B错误;当流星的速度方向与空气阻力和重力的合力不在同一直线上时,流星做曲线运动,选项C正确,D错误.2.关于能源的开发和利用,下列观点不正确的是( B )A.能源是有限的,无节制地使用常规能源,是一种盲目的短期行为B.根据能量守恒定律,能源是取之不尽、用之不竭的C.能源的开发和利用,必须同时考虑其对生态环境的影响D.不断开发新能源,是缓解能源危机、加强环境保护的重要途径解析:在能源的利用过程中,虽然能量的数量并未减少,但在可利用的品质上降低了,从便于利用的变成不便于利用的了.所以,我们要节约能源.故选项B符合题意.3.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,绳的重心位置将( A )A.逐渐升高B.逐渐降低C.先降低后升高D.始终不变解析: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,故选项A正确.功能关系的应用4.(2016·江西吉安检测)设想在一间与外界绝热的房间里,有一台正在工作的电冰箱,如果电冰箱的门是开着的,那么室内的温度将( A )A.升高B.降低C.不变D.都有可能解析:电冰箱是利用制冷剂,如氟利昂从箱内蒸发器处吸热而汽化后,到箱外冷凝器中放热液化,然后又到蒸发器中吸热汽化……如此循环而制冷的.由于蒸发器温度低,冷凝器温度高,制冷过程中,全靠压缩机将蒸发器中的氟利昂抽出再压缩到冷凝器中,以实现热量从低温物体传递到高温物体.其中压缩机对氟利昂蒸汽做了功,电能转化为内能,所以制冷剂从蒸发器吸收的热量比整台冰箱放出的热量要少,房间又是绝热的,故室内温度升高.故A正确,B,C,D均错.5.(2016·江苏徐州检测)(多选)质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动,设水对他的阻力大小恒为F,那么在他减速下降高度为h的过程中,下列说法正确的是(g为当地的重力加速度)( BD )A.他的动能减少了FhB.他的重力势能减少了mghC.他的机械能减少了(F-mg)hD.他的机械能减少了Fh解析:W合=-(F-mg)h,所以动能减少(F-mg)h;W G=mgh,重力势能减少mgh,除重力以外其他力做功W=-Fh,所以机械能减少Fh,故选项B,D正确.摩擦生热6.(2016·山东济南期末)(多选)如图所示,在光滑水平面上放一辆小车,小车的左端放一只箱子,在水平恒力F作用下,将箱子从小车右端拉出,如果第一次小车被固定于水平面,第二次小车不固定,小车在摩擦力作用下可沿水平面运动,在这两种情况下( BC )A.摩擦力大小不相等B.F所做的功不相等C.摩擦产生的热量相等D.箱子增加的动能相等解析:小车固定时,箱子的位移等于小车的长度,设为L;小车不固定时,小车相对地面的位移设为x,则箱子的位移为x+L.两种情况下,滑动摩擦力F f都等于μmg,F做的功分别为W1=FL,W2=F(x+L);摩擦产生的热量Q都等于F f L;箱子增加的动能分别为ΔE k1=(F-F f)L,ΔE k2=(F-F f )(x+L).故选项B,C正确.7.如图所示,质量为m的物体,从半径为R的竖直半圆形轨道的边缘由静止开始下滑,滑至最低点时速度为,则物体沿轨道下滑的过程中,产生的热量是多少?若摩擦力大小不变,则摩擦力是多大?解析:利用能量守恒定律求解.物体由边缘到最低点的过程中,重力势能减少mgR,动能增加mv2,产生热量Q,由系统总能量守恒ΔE增=ΔE减得mv2+Q=mgR,解得Q=mgR因为功是能量转化的量度,所以克服摩擦力做的功数值上等于产生的热能.即F f·l=Q,所以F f··2πR=mgR,得F f=mg/π.答案:mgR mg/π8.(2015·福建卷,17)如图,在竖直平面内,滑道ABC关于B点对称,且A,B,C三点在同一水平线上.若小滑块第一次由A滑到C,所用的时间为t1,第二次由C滑到A,所用的时间为t2,小滑块两次的初速度大小相同且运动过程始终沿着滑道滑行,小滑块与滑道的动摩擦因数恒定,则( A )A.t1<t2B.t1=t2C.t1>t2D.无法比较t1,t2的大小解析:在AB段同一位置(或关于过最高点的竖直线对称的位置)处速度越大,对滑道的压力越小,所受摩擦力越小;在BC段同一位置(或关于过最低点的竖直线对称的位置)处速度越小,对滑道的压力越小,所受摩擦力越小.分析可知第一次滑块在及,A项所受平均摩擦力较小,减少的机械能较少,平均速率较大,由t=可知t正确.9.严重的雾霾天气,对国计民生已造成了严重的影响.汽车尾气是形成雾霾的重要污染源,“铁腕治污”已成为国家的工作重点.地铁列车可实现零排放,大力发展地铁,可以大大减少燃油公交车的使用,减少汽车尾气排放.若一地铁列车从甲站由静止启动后做直线运动,先匀加速运动20 s达最高速度72 km/h,再匀速运动80 s,接着匀减速运动15 s到达乙站停住.设列车在匀加速运动阶段牵引力为1×106 N,匀速运动阶段牵引力的功率为6×103 kW,忽略匀减速运动阶段牵引力所做的功.(1)求甲站到乙站的距离;(2)如果燃油公交车运行中做的功与该列车从甲站到乙站牵引力做的功相同,求公交车排放气态污染物的质量.(燃油公交车每做1焦耳功排放气态污染物3×10-6克)解析:(1)设列车匀加速直线运动阶段所用的时间为t1,距离为s1;在匀速直线运动阶段所用的时间为t2,距离为s2,速度为v;在匀减速直线运动阶段所用的时间为t3,距离为s3;甲站到乙站的距离为s.则s1=vt1 ①s2=vt2 ②s3=vt3 ③s=s1+s2+s3 ④联立①②③④式并代入数据得s=1 950 m.⑤(2)设列车在匀加速直线运动阶段的牵引力为F,所做的功为W1;在匀速直线运动阶段的牵引力的功率为P,所做的功为W2.设燃油公交车做与该列车从甲站到乙站做相同的功W,将排放气态污染物质量为M.则W1=F·s1 ⑥W2=P·t2 ⑦W=W1+W2 ⑧M=(3×10-9 kg·J-1)·W ⑨联立①⑥⑦⑧⑨式并代入数据得M=2.04 kg. ⑩答案:(1)1 950 m (2)2.04 kg【教师备用】(2016·河南郑州期末)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F f;(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F f=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,v0=3 m/s.由机械能守恒定律有mgh=m,h== m=0.45 m.(3)根据功能关系有Q=m-(M+m)v2=×1×32 J-×(1+2)×12 J=3 J.答案:(1)2 N (2)0.45 m (3)3 J是物块和弹簧组成的系统机械能守恒物块机械能减少因为下落加速度是=mg(H+h),械能减少a= mgh=0.50 J-。

高中物理第十二章电能能量守恒定律题型总结及解题方法单选题1、某款扫地机器人如图所示，额定功率为24 W，额定电流为3 A，正常工作时电机输出的功率为19.5 W，锂电池容量为9 A·h。

为延长锂电池寿命，当剩余电量为总容量的20%时就需要充电，则（）ΩA．电机的电阻为83B．额定电压为6.5 VC．正常工作时，单位时间内电机产生的热量为19.5 JD．充满电的电池可以正常工作的时间为2.4 h答案：DA．由P=P出+I2r得r=0.5 ΩA项错误；B．由P=UI得额定电压U=8 VB项错误；C．正常工作时，单位时间内电机产生的热量Q=I2rt=4.5 JC项错误；D．由解得t=2.4 hD项正确。

故选D。

2、下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中不正确．．．的是（）A．电功率越大，则电流做功越快，电路中产生的热量一定越多B．W=UIt适用于任何电路，而W=I2Rt=U2Rt只适用于纯电阻电路C．在非纯电阻电路中，UIt>I2RtD．热量Q=I2Rt适用于任何电路答案：AA．电功率越大，则电流做功越快，但电路中产生的热量不一定多，故A错误；B．电功的定义式为W=UIt适用于任何电路，而计算式W=I2Rt=U2 Rt只适用于纯电阻电路，故B正确；C．在非纯电阻电路中，电流所做的功等于产生的热量与其他形式的能之和，所以W>Q即UIt>I2Rt故C正确；D．电路热功率的定义式为Q=I2Rt适用于计算任何电路中产生的热量，故D正确。

3、在如图所示的电路中R1=4Ω，R2=6Ω，电源电动势E=3V。

当S闭合时，理想电压表的示数为U=1V。

则流过电源的电流为和电源的内阻分别为（）A．0.25A，2ΩB．0.5A，2ΩC．0.25A，4ΩD．0.5A，4Ω答案：A流过电源的电流与流过R1的电流相同，根据欧姆定律I=UR1=14A=0.25A根据闭合电路欧姆定律I=ER1+R2+r代入数据可得电源内电阻r=2Ω故选A。