資源簡介

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新課預習銜接 能量 能量守恒定律
一．選擇題（共3小題）
1．（2024秋 遼陽期末）一種叫作“壓電陶瓷”的電子元件，當對它擠壓或拉伸時，它的兩端就會形成一定的電壓，這種現(xiàn)象稱為壓電效應。一種燃氣打火機，就是應用了該元件的壓電效應制成的。只要用大拇指壓一下打火機上的按鈕，壓電陶瓷片就會產(chǎn)生10kV～20kV的高壓，形成火花放電，從而點燃可燃氣體。上述過程中，壓電陶瓷片完成的能量轉(zhuǎn)化是（　　）
A．化學能轉(zhuǎn)化為電能 B．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能
C．光能轉(zhuǎn)化為電能 D．機械能轉(zhuǎn)化為電能
2．（2024秋 臺州期末）2022年卡塔爾世界杯，中國制造大放異彩，其中卡塔爾首座光伏電站由“中國電建”建設(shè)。光伏發(fā)電作為清潔電能已廣泛應用，如圖為某太陽能電池板，每塊電池板的面積為2m2。晴天時，電池板每平方米每秒接收到的太陽能為1×103J，電池板的光電轉(zhuǎn)化效率為25%。下列說法正確的是（　　）
A．太陽能的利用，說明能量可以創(chuàng)生
B．電池板的光電轉(zhuǎn)化效率25%表示此過程能量不守恒
C．晴天時太陽照射2h，每塊電池板產(chǎn)生的電能3.6×106J
D．晴天時的一天，一塊電池板產(chǎn)生的電能可供10盛60W的白熾燈正常工作約20h
3．（2024秋 西城區(qū)期末）利用面積為S的某海灣修建一座水庫，漲潮時水深h1，此時關(guān)上水壩的閘門，可使水庫水位保持h1不變。退潮時，壩外水位降至h2。若利用此水壩建造水力發(fā)電站，且重力勢能轉(zhuǎn)化為電能的效率是η，水的密度為ρ，重力加速度為g，每天有兩次漲潮、兩次退潮。漲潮和退潮時水流都可以推動水輪機發(fā)電，則該電站一天能發(fā)的電能約為（　　）
A．2ρSgη（h1﹣h2）2 B．4ρSgη（h1﹣h2）2
C．2ρSgη（h1﹣h2） D．4ρSgη（h1﹣h2）
二．多選題（共4小題）
（多選）4．（2024秋 河西區(qū)期末）固定在豎直面內(nèi)的光滑圓管POQ，PO段長度為L，與水平方向的夾角為30°，在O處有插銷，OQ段水平且足夠長。管內(nèi)PO段裝滿了質(zhì)量均為m的小球，小球的半徑遠小于L，其編號如圖所示。拔掉插銷，1號球在下滑過程中（　　）
A．機械能不守恒
B．做勻加速運動
C．對2號球做的功為mgL
D．經(jīng)過O點時速度v
（多選）5．（2024秋 慈溪市期末）學校為創(chuàng)建綠色校園改裝了一批太陽能路燈，太陽能路燈技術(shù)參數(shù)如下：太陽能電池組件（太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率為18%，得到的電池功率為100W）；免維護蓄電池（60～250A h/12V，充電效率為80%）；照明時間（4～12h，可根據(jù)需要任意調(diào)節(jié)，陰雨天可連續(xù)工作5～7天）；光控時LED照明恒流輸出功率（15～60W）；其他輔助系統(tǒng)組成部分。結(jié)合上述數(shù)據(jù)，下列說法正確的是（　　）
A．太陽照射2h，光電系統(tǒng)可吸收太陽能為4.0×106J
B．LED照明5h，照明時恒流輸出電能最多為1.08×106J
C．利用太陽能電池給免維護蓄電池充電，充滿需要的最長時間為30h
D．利用免維護蓄電池給額定功率為60W的LED供電，最長時間為45h
（多選）6．（2024秋 郫都區(qū)校級期末）如圖，長度為l的小車靜止在光滑的水平面上，可視為質(zhì)點的小物塊放在小車的最左端．將一水平恒力F作用在小物塊上，物塊和小車之間的摩擦力大小為f．當小車運動的位移為s時，物塊剛好滑到小車的最右端，下列判斷正確的有（　　）
A．此時物塊的動能為（F﹣f）（s+l）
B．這一過程中，物塊對小車所做的功為f （s+l）
C．這一過程中，物塊和小車系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能為f l
D．這一過程中，物塊和小車系統(tǒng)增加的機械能為Fs
（多選）7．（2024秋 郫都區(qū)校級期末）如圖，長度為l的小車靜止在光滑的水平面上，可視為質(zhì)點的小物塊放在小車的最左端。將一水平恒力F作用在小物塊上，物塊和小車之間的摩擦力大小為f。當小車運動的位移為s時，物塊剛好滑到小車的最右端，下列判斷正確的有（　　）
A．此時物塊的動能為（F﹣f）（s+l）
B．這一過程中，物塊對小車所做的功為f （s+l）
C．這一過程中，物塊和小車系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能為f l
D．這一過程中，物塊和小車系統(tǒng)增加的機械能為F（s+l）
三．填空題（共3小題）
8．（2024春 閔行區(qū)期末）烏魯木齊市達坂城地區(qū)風力發(fā)電網(wǎng)每臺風力發(fā)電機4張葉片總共的有效迎風面積為s，空氣密度為ρ、平均風速為v．設(shè)風力發(fā)電機的效率（風的動能轉(zhuǎn)化為電能的百分比）為η，則每臺風力發(fā)電機的平均功率P＝　 　．
9．（2024秋 浦東新區(qū)校級期末）氫原子經(jīng)典結(jié)構(gòu)模型：從經(jīng)典力學角度，我們可以把氫原子的結(jié)構(gòu)看成帶電荷量﹣e的電子由于受到帶電荷量+e的質(zhì)子的庫侖力作用而圍繞質(zhì)子做勻速圓周運動。若電子質(zhì)量為m，做勻速圓周運動的軌道半徑為a（稱之為玻爾半徑），靜電力常量為k，則電子的線速度大小為 　 　；原子發(fā)生電離的含義為其核外電子獲得了足夠的能量擺脫質(zhì)子對其束縛，運動至無窮遠處。在此模型下，要使氫原子發(fā)生電離，至少需要向氫原子的核外電子提供 　 　能量。（忽略重力的影響；以無窮遠處為零勢能面，電荷量為Q的點電荷在距離其r處的電勢為）
10．（2024秋 徐匯區(qū)期末）有一種手電筒，當其電池的電能耗盡時，搖晃它，即可為電池充電，在這個搖晃過程中　 　能轉(zhuǎn)化為電能；如果將這種手電筒搖晃一次，相當于將200g的重物舉高20cm，每秒搖兩次，則搖晃手電筒的平均功率為　 　W，g＝10m/s2。
四．解答題（共5小題）
11．（2024春 昌平區(qū)期末）二十一世紀，能源問題是全球關(guān)注的焦點問題。從能源和環(huán)境保護的角度出發(fā)，近年來我國大力發(fā)展電動汽車。如表給出的是某款電動汽車的相關(guān)參數(shù)：
參數(shù)指標 整車質(zhì)量 0～100km/h加速時間 最大速度 電池容量 100km/h～0制動距離
數(shù)值 2000kg 4.4s 250km/h 90kW h 40m
請從上面的表格中選擇相關(guān)數(shù)據(jù)，重力加速度g取10m/s2，不計車內(nèi)人的質(zhì)量，完成下列問題：
（1）求汽車在制動過程中的加速度大小a（計算過程中100km/h近似為30m/s）。
（2）若已知電動汽車電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率為η＝80%，整車在行駛過程中的阻力約為車重的0.05倍，試估算此電動汽車以20m/s的速度勻速行駛時的續(xù)航里程X（能夠行駛的最大里程）。
（3）某次直線行駛時，此電動汽車的速度從5m/s提升到20m/s用時25s，此過程中電動汽車的牽引力功率隨時間變化的關(guān)系如圖所示，整車在行駛過程中的阻力仍約為車重的0.05倍，求此加速過程中汽車運動的位移大小x。
12．（2024秋 松江區(qū)期末）
“綠色、低碳、節(jié)能”
采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理以及環(huán)境和社會可以承受的措施，從能源生產(chǎn)到消費的各個環(huán)節(jié)，降低消耗、減少損失和污染物排放、制止浪費，有效、合理地利用能源。
（1）廣泛應用且屬于清潔能源的是 　 　（選涂：A．太陽能 B．煤炭 C．天然氣）。
（2）核電站發(fā)電的能量來自于 　 　（選涂：A．核裂變 B．核聚變 C．化學變化）。
（3）下列做法不符合節(jié)能要求的是 　 　。
A．電腦使用完畢后關(guān)機并切斷電源
B．長時間外出需要切斷熱水器電源
C．電視機長時間處于待機狀態(tài)
D．手機充電結(jié)束后拔掉充電器
（4）電動車正在逐步取代燃油車，下列關(guān)于電動車說法正確的是 　 　。
A．噪音小、無尾氣排放，更環(huán)保
B．效率更高可達到100%
C．充電時將電能轉(zhuǎn)化為化學能
D．工作原理是電磁感應
（5）“動能回收”是指電動車在剎車或下坡過程中把機械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。電動車以1.0×105J的初動能沿傾角為15°的平直斜坡運動。第一次關(guān)閉發(fā)動機，讓車自由滑行，其動能—位移關(guān)系如圖2直線①所示；第二次關(guān)閉發(fā)動機同時開啟“動能回收”裝置，其動能—位移關(guān)系如圖線②所示。假設(shè)機械能回收效率為90%，求電動車開啟動能回收裝置行駛200m的過程中：（簡答）
①所受的合力的變化規(guī)律；
②共回收了多少電能；
③若電動車質(zhì)量為2噸，行駛到150m處電能的回收功率。
13．（2024秋 平頂山期末）物塊放在平板小車的最右端，兩者一起在光滑水平面上以4m/s的速度勻速向右運動，當經(jīng)過前方某一固定位置P時，有人持錘頭水平向左敲擊一下物塊，使得物塊瞬間原速向左返回。由于小車摩擦力的作用，過一會兒物塊又會經(jīng)過位置P，然后又被錘頭敲擊瞬間原速左返，過一會兒物塊再回到位置P，再被敲擊原速左返，如此多次。已知物塊與平板小車之間的動摩擦因數(shù)為0.5，平板小車質(zhì)量是小物塊質(zhì)量的3倍，物塊可看作質(zhì)點，重力加速度g取10m/s2，求：
（1）物塊第一次被敲擊后，物塊離P的最遠距離為多少；
（2）為保證物塊不從小車上掉下，小車的最短長度為多少。
14．（2024秋 青羊區(qū)校級期末）某種彈射裝置如圖所示，左端固定的輕彈簧處于壓縮狀態(tài)且鎖定，彈簧具有的彈性勢能EP＝4.5J，質(zhì)量m＝1.0kg的小滑塊靜止于彈簧右端，光滑水平導軌AB的右端與傾角θ＝30°的傳送帶平滑連接，傳送帶長度L＝8.0m，傳送帶以恒定速率v0＝8.0m/s順時針轉(zhuǎn)動。某時刻解除鎖定，滑塊被彈簧彈射后滑上傳送帶，并從傳送帶頂端滑離落至地面。已知滑塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ，重力加速度g取10m/s2。
（1）求滑塊離開傳送帶時的速度大小v；
（2）求電動機傳送滑塊多消耗的電能E；
（3）若每次開始時彈射裝置具有不同的彈性勢能E'p，要使滑塊滑離傳送帶后總能落至地面上的同一位置，求E'p的取值范圍。
15．（2024秋 大同期末）海邊會發(fā)生潮汐現(xiàn)象，漲潮時水面升高，退潮時水面降低。太陽、月球?qū)δ骋粎^(qū)域海水引力的周期性變化，就引起了潮汐現(xiàn)象。某海灣共占面積1.0×106m2，漲潮時水深21m，若利用這個海灣修建一座水壩，此時關(guān)上水壩的閘門時，可使水位保持21m不變。退潮時，壩外水位降至19m。假如利用此水壩建造水力發(fā)電站，且重力勢能轉(zhuǎn)化為電能的效率是50%，每天有兩次漲潮、退潮，該電站只在退潮時水流推動水輪機發(fā)電，試估算該電站一天能發(fā)多少電能。（海水的密度約為1.0×103kg/m3）
新課預習銜接 能量 能量守恒定律
參考答案與試題解析
一．選擇題（共3小題）
1．（2024秋 遼陽期末）一種叫作“壓電陶瓷”的電子元件，當對它擠壓或拉伸時，它的兩端就會形成一定的電壓，這種現(xiàn)象稱為壓電效應。一種燃氣打火機，就是應用了該元件的壓電效應制成的。只要用大拇指壓一下打火機上的按鈕，壓電陶瓷片就會產(chǎn)生10kV～20kV的高壓，形成火花放電，從而點燃可燃氣體。上述過程中，壓電陶瓷片完成的能量轉(zhuǎn)化是（　　）
A．化學能轉(zhuǎn)化為電能 B．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能
C．光能轉(zhuǎn)化為電能 D．機械能轉(zhuǎn)化為電能
【考點】用能量守恒定律解決實際問題．
【專題】定性思想；推理法；功能關(guān)系 能量守恒定律；推理論證能力．
【答案】D
【分析】理解“壓電陶瓷”的工作原理，結(jié)合題選項完成分析。
【解答】解：壓電陶瓷片能量轉(zhuǎn)化前要消耗機械能轉(zhuǎn)化后得到了電能，故ABC錯誤，D正確。
故選：D。
【點評】該題考查能量的轉(zhuǎn)化與守恒，在分析能量的轉(zhuǎn)化時，要注意消耗的能量是什么種類，產(chǎn)生的能量是什么種類．
2．（2024秋 臺州期末）2022年卡塔爾世界杯，中國制造大放異彩，其中卡塔爾首座光伏電站由“中國電建”建設(shè)。光伏發(fā)電作為清潔電能已廣泛應用，如圖為某太陽能電池板，每塊電池板的面積為2m2。晴天時，電池板每平方米每秒接收到的太陽能為1×103J，電池板的光電轉(zhuǎn)化效率為25%。下列說法正確的是（　　）
A．太陽能的利用，說明能量可以創(chuàng)生
B．電池板的光電轉(zhuǎn)化效率25%表示此過程能量不守恒
C．晴天時太陽照射2h，每塊電池板產(chǎn)生的電能3.6×106J
D．晴天時的一天，一塊電池板產(chǎn)生的電能可供10盛60W的白熾燈正常工作約20h
【考點】用能量守恒定律解決實際問題；能源的分類與應用；電功和電功率的計算．
【專題】定量思想；推理法；恒定電流專題；分析綜合能力．
【答案】C
【分析】太陽能可以源源不斷的獲得，是可再生能源，能量的轉(zhuǎn)化是守恒的；根據(jù)題意解得每塊電池板的產(chǎn)生的電能結(jié)合功率的公式可分析D選項。
【解答】解：A、根據(jù)能量守恒定律，能量既不能憑空消失，也不能憑空產(chǎn)生，故A錯誤；
B、電池板的光電轉(zhuǎn)化效率25%，只是表示太陽能有25%能轉(zhuǎn)化成電能，并不代表能量不守恒，故B錯誤；
C．由題意可知晴天時太陽照射2h，每塊電池板的產(chǎn)生的電能：
E＝2×103×2×60×60×25%J＝3.6×106J，故C正確；
D、晴天時的一天，日照按8h計算，一塊電池板產(chǎn)生的電能為：E′＝4E＝4×3.6×106J＝1.44×107J，
能讓10盞60W的白熾燈工作的時間：，故D錯誤。
故選：C。
【點評】本題考查了學生對電能的計算、效率的計算方法。
3．（2024秋 西城區(qū)期末）利用面積為S的某海灣修建一座水庫，漲潮時水深h1，此時關(guān)上水壩的閘門，可使水庫水位保持h1不變。退潮時，壩外水位降至h2。若利用此水壩建造水力發(fā)電站，且重力勢能轉(zhuǎn)化為電能的效率是η，水的密度為ρ，重力加速度為g，每天有兩次漲潮、兩次退潮。漲潮和退潮時水流都可以推動水輪機發(fā)電，則該電站一天能發(fā)的電能約為（　　）
A．2ρSgη（h1﹣h2）2 B．4ρSgη（h1﹣h2）2
C．2ρSgη（h1﹣h2） D．4ρSgη（h1﹣h2）
【考點】用能量守恒定律解決實際問題；常見力做功與相應的能量轉(zhuǎn)化．
【專題】定量思想；推理法；功能關(guān)系 能量守恒定律；推理論證能力．
【答案】A
【分析】發(fā)電過程中，潮水的重力勢能轉(zhuǎn)換成電能，轉(zhuǎn)換過程中能量守恒，可選取一次漲潮水為研究對象進行分析。
【解答】解：依題意，設(shè)海灣面積為S，壩內(nèi)水的質(zhì)量為：m水＝ρ（h1﹣h2）S
這部分水的重心下落高度：Δh
這部分水的重力勢能Ep＝mgΔh
發(fā)電時減少的重力勢能ΔEp＝Ep﹣0
一次落潮所發(fā)的電能E電＝ηΔEP
該電站一天能發(fā)電能為：E＝4E電
聯(lián)立解得E＝2ρSgη（h1﹣h2）2
故A正確，BCD錯誤；
故選：A。
【點評】本題考查能量守恒，解題過程中注意能量轉(zhuǎn)化的方向，研究對象的選取，根據(jù)能量守恒定律進行解答。
二．多選題（共4小題）
（多選）4．（2024秋 河西區(qū)期末）固定在豎直面內(nèi)的光滑圓管POQ，PO段長度為L，與水平方向的夾角為30°，在O處有插銷，OQ段水平且足夠長。管內(nèi)PO段裝滿了質(zhì)量均為m的小球，小球的半徑遠小于L，其編號如圖所示。拔掉插銷，1號球在下滑過程中（　　）
A．機械能不守恒
B．做勻加速運動
C．對2號球做的功為mgL
D．經(jīng)過O點時速度v
【考點】用能量守恒定律解決實際問題；物體在光滑斜面上的運動；動能定理的簡單應用；判斷機械能是否守恒及如何變化．
【專題】定性思想；推理法；功能關(guān)系 能量守恒定律；分析綜合能力．
【答案】AC
【分析】只有重力或彈力做功，機械能守恒，根據(jù)機械能守恒的條件判斷1號球的機械能是否守恒；
應用牛頓第二定律求出小球的加速度大小，然后判斷小球的運動性質(zhì)；
應用能量守恒定律求出所有小球都到達OQ段時的速度大小，應用動能定理求出1號球隊2號球做的功。
【解答】解：A、小球下滑過程中，1號球會受到2號球?qū)λ匦泵嫦蛏系膹椓ψ饔茫瑥椓?號球做負功，1號球的機械能會減小，機械能不守恒，故A正確；
B、設(shè)所有小球的個數(shù)為n，OP段小球的個數(shù)為n1，對系統(tǒng)，根據(jù)牛頓第二定律得：，則隨著n1減小，整體的加速度減小，則球1的加速度減小，1號球下滑過程做加速度減小的加速運動，故B錯誤；
D、對所有小球整體，從開始下滑到全部滑到水平部分OQ過程，由能量守恒定律得：nmgLsin30°nmv2，解得：，故D錯誤；
C、對1號球，由動能定理得：，解得：，則1號球?qū)?號球做的功為，故C正確。
故選：AC。
【點評】本題考查了機械能守恒定律、能量守恒定律與牛頓第二定律的應用，掌握基礎(chǔ)知識、分析清楚球的運動過程、正確選擇研究對象，應用牛頓第二定律、能量守恒定律與動能定理即可解題。
（多選）5．（2024秋 慈溪市期末）學校為創(chuàng)建綠色校園改裝了一批太陽能路燈，太陽能路燈技術(shù)參數(shù)如下：太陽能電池組件（太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率為18%，得到的電池功率為100W）；免維護蓄電池（60～250A h/12V，充電效率為80%）；照明時間（4～12h，可根據(jù)需要任意調(diào)節(jié)，陰雨天可連續(xù)工作5～7天）；光控時LED照明恒流輸出功率（15～60W）；其他輔助系統(tǒng)組成部分。結(jié)合上述數(shù)據(jù)，下列說法正確的是（　　）
A．太陽照射2h，光電系統(tǒng)可吸收太陽能為4.0×106J
B．LED照明5h，照明時恒流輸出電能最多為1.08×106J
C．利用太陽能電池給免維護蓄電池充電，充滿需要的最長時間為30h
D．利用免維護蓄電池給額定功率為60W的LED供電，最長時間為45h
【考點】用能量守恒定律解決實際問題；根據(jù)家用電器的技術(shù)參數(shù)求解相關(guān)物理量．
【專題】定量思想；推理法；功的計算專題；推理論證能力．
【答案】AB
【分析】已知太陽能電池功率為100W，光電轉(zhuǎn)換效率為18%，根據(jù)能量守恒定律列式求解吸收的太陽能情況；根據(jù)W＝Pt求解多輸出電能和供電時間。
【解答】解：A、光電轉(zhuǎn)換電池功率為P＝100W，光電轉(zhuǎn)換效率為η＝18%，經(jīng)過t＝2小時＝2×3600s＝7800s內(nèi)，
可吸收的太陽能為：EJ＝4.0×106J，故A正確；
B、LED照明t1＝5小時＝5×3600s＝18000s，恒流輸出的最多電能為：W＝Pt＝60×18000J＝1.08×106J，故B正確；
C、根據(jù)蓄電池的規(guī)格（60～250A h/12V，充電效率為80%）可知能夠儲存的電能為：
E1＝qU＝250×3600×12J＝1.08×107J，根據(jù)能量關(guān)系可得：E1＝80%Pt2；
利用太陽能電池給蓄電池充電，充滿需要的最長時間為：
t2，解得：t2＝135000s＝37.5小時，故C錯誤；
D、利用免維護蓄電池給P′＝60W的LED供電，最長時間約為：
t3sh＝50h，故D錯誤。
故選：AB。
【點評】本題考查了能量的相互轉(zhuǎn)化、電能的計算以及太陽能的利用，我們不但要學會從題目所給信息中找到有用的數(shù)據(jù)，更要學會環(huán)保節(jié)能。
（多選）6．（2024秋 郫都區(qū)校級期末）如圖，長度為l的小車靜止在光滑的水平面上，可視為質(zhì)點的小物塊放在小車的最左端．將一水平恒力F作用在小物塊上，物塊和小車之間的摩擦力大小為f．當小車運動的位移為s時，物塊剛好滑到小車的最右端，下列判斷正確的有（　　）
A．此時物塊的動能為（F﹣f）（s+l）
B．這一過程中，物塊對小車所做的功為f （s+l）
C．這一過程中，物塊和小車系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能為f l
D．這一過程中，物塊和小車系統(tǒng)增加的機械能為Fs
【考點】用能量守恒定律解決實際問題；常見力做功與相應的能量轉(zhuǎn)化．
【專題】參照思想；尋找守恒量法；功能關(guān)系 能量守恒定律．
【答案】AC
【分析】物塊在F作用下做勻加速運動，小車也做勻加速運動，由圖確定出物塊相對于地面的位移，由動能定理求物塊的動能．根據(jù)功的計算公式求物塊對小車所做的功．系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能等于系統(tǒng)克服摩擦力做的功．對系統(tǒng)，運用能量守恒定律求系統(tǒng)增加的機械能．
【解答】解：A、對物塊分析，物塊相對于地面的位移為s+l，根據(jù)動能定理得：（F﹣f）（l+s）mv2﹣0，則知，物塊到達小車最右端時具有的動能為（F﹣f）（s+l）。故A正確。
B、對小車分析，小車的位移為s，則物塊對小車所做的功為fs，故B錯誤。
C、物塊和小車系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能等于系統(tǒng)克服摩擦力做的功，為fl，故C正確。
D、根據(jù)能量守恒得，外力F做的功轉(zhuǎn)化為小車和物塊的機械能和摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能，則有：F（l+s）＝ΔE+Q，則物塊和小車增加的機械能為ΔE＝F（l+s）﹣fl．故D錯誤。
故選：AC。
【點評】本題關(guān)鍵是靈活地選擇研究對象進行受力分析，再根據(jù)動能定理列式后分析求解．要注意求功時，位移應是相對于地面的位移．摩擦生熱等于摩擦力與相對位移的乘積．
（多選）7．（2024秋 郫都區(qū)校級期末）如圖，長度為l的小車靜止在光滑的水平面上，可視為質(zhì)點的小物塊放在小車的最左端。將一水平恒力F作用在小物塊上，物塊和小車之間的摩擦力大小為f。當小車運動的位移為s時，物塊剛好滑到小車的最右端，下列判斷正確的有（　　）
A．此時物塊的動能為（F﹣f）（s+l）
B．這一過程中，物塊對小車所做的功為f （s+l）
C．這一過程中，物塊和小車系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能為f l
D．這一過程中，物塊和小車系統(tǒng)增加的機械能為F（s+l）
【考點】用能量守恒定律解決實際問題；常見力做功與相應的能量轉(zhuǎn)化．
【專題】參照思想；模型法；動能定理的應用專題．
【答案】AC
【分析】物塊在F作用下做勻加速運動，小車也做勻加速運動，由圖確定出物塊相對于地面的位移，由動能定理求物塊的動能。根據(jù)功的計算公式求物塊對小車所做的功。系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能等于系統(tǒng)克服摩擦力做的功。對系統(tǒng)，運用能量守恒定律求系統(tǒng)增加的機械能。
【解答】解：A、對物塊分析知，物塊相對于地面的位移為s+l，根據(jù)動能定理得：（F﹣f）（l+s）mv2﹣0，則知，物塊到達小車最右端時具有的動能為（F﹣f）（s+l）。故A正確。
B、對小車分析，小車的位移為s，則物塊對小車所做的功為fs，故B錯誤。
C、物塊和小車系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能等于系統(tǒng)克服摩擦力做的功，為fl，故C正確。
D、根據(jù)能量守恒得，外力F做的功轉(zhuǎn)化為小車和物塊的機械能和摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能，則有：F（l+s）＝ΔE+Q，則物塊和小車增加的機械能為ΔE＝F（l+s）﹣fl．故D錯誤。
故選：AC。
【點評】本題關(guān)鍵是靈活地選擇研究對象進行受力分析，再根據(jù)動能定理列式后分析求解。要注意求功時，位移應是相對于地面的位移。摩擦生熱等于摩擦力與相對位移的乘積。
三．填空題（共3小題）
8．（2024春 閔行區(qū)期末）烏魯木齊市達坂城地區(qū)風力發(fā)電網(wǎng)每臺風力發(fā)電機4張葉片總共的有效迎風面積為s，空氣密度為ρ、平均風速為v．設(shè)風力發(fā)電機的效率（風的動能轉(zhuǎn)化為電能的百分比）為η，則每臺風力發(fā)電機的平均功率P＝　ηρsv3　．
【考點】用能量守恒定律解決實際問題．
【答案】見試題解答內(nèi)容
【分析】在時間t內(nèi)，通過風力發(fā)電機葉片的空氣的動能轉(zhuǎn)化為電能，根據(jù)能量守恒定律列式求解即可；
【解答】解：葉片旋轉(zhuǎn)所形成的圓面積為S，t秒內(nèi)流過該圓面積的風柱體積為：V＝Svt
風柱體的質(zhì)量為：m＝ρV＝ρsvt
風柱體的動能為：Ekmv2＝ρsv3t
轉(zhuǎn)化成的電能為：E＝ηEkηρsv3t
發(fā)出的電功率為：Pηρsv3
故答案為：ηρsv3
【點評】本題關(guān)鍵根據(jù)能量守恒定律列式求解，要細心
9．（2024秋 浦東新區(qū)校級期末）氫原子經(jīng)典結(jié)構(gòu)模型：從經(jīng)典力學角度，我們可以把氫原子的結(jié)構(gòu)看成帶電荷量﹣e的電子由于受到帶電荷量+e的質(zhì)子的庫侖力作用而圍繞質(zhì)子做勻速圓周運動。若電子質(zhì)量為m，做勻速圓周運動的軌道半徑為a（稱之為玻爾半徑），靜電力常量為k，則電子的線速度大小為 　　；原子發(fā)生電離的含義為其核外電子獲得了足夠的能量擺脫質(zhì)子對其束縛，運動至無窮遠處。在此模型下，要使氫原子發(fā)生電離，至少需要向氫原子的核外電子提供 　　能量。（忽略重力的影響；以無窮遠處為零勢能面，電荷量為Q的點電荷在距離其r處的電勢為）
【考點】用能量守恒定律解決實際問題；牛頓第二定律的簡單應用；牛頓第二定律與向心力結(jié)合解決問題；庫侖定律的表達式及其簡單應用．
【專題】定量思想；模型法；電場力與電勢的性質(zhì)專題；分析綜合能力．
【答案】，。
【分析】電子繞質(zhì)子做勻速圓周運動，由質(zhì)子對電子的庫侖力提供電子所需要的向心力，根據(jù)牛頓第二定律求解電子的線速度大小。根據(jù)題意，確定電子在此模型下具有的能量，再根據(jù)能量守恒定律求要使氫原子發(fā)生電離需要提供的能量。
【解答】解：由題意可知，質(zhì)子對電子的庫侖力提供電子做勻速圓周運動所需要的向心力，由牛頓第二定律有
解得電子的線速度大小為：
在此模型下，氫原子的核外電子具有的能量為
E＝Ep+Ek
其中：Ep＝qφ＝﹣e kk
聯(lián)立可得：
要使氫原子發(fā)生電離，根據(jù)能量守恒定律，至少需要向核外電子提供的能量為
故答案為：，。
【點評】解答本題時，要明確電子做圓周運動的向心力來源，利用動力學方法求電子的速度。要讀懂題意，確定電子所在處電勢，進而求出電子的電勢能。
10．（2024秋 徐匯區(qū)期末）有一種手電筒，當其電池的電能耗盡時，搖晃它，即可為電池充電，在這個搖晃過程中　機械　能轉(zhuǎn)化為電能；如果將這種手電筒搖晃一次，相當于將200g的重物舉高20cm，每秒搖兩次，則搖晃手電筒的平均功率為　0.8　W，g＝10m/s2。
【考點】用能量守恒定律解決實際問題；功率的定義、物理意義和計算式的推導．
【專題】計算題；定量思想；功率的計算專題；功能關(guān)系 能量守恒定律；應用數(shù)學處理物理問題的能力．
【答案】見試題解答內(nèi)容
【分析】搖晃手機實際上就是人對手機做功，將機械能轉(zhuǎn)化成手機的電能；根據(jù)題意可以求得1s內(nèi)搖晃兩次時對手機做功的大小，進而可以根據(jù)功率的公式計算出平均功率的大小。
【解答】解：搖晃手機實際上就是人對手機做功，將機械能轉(zhuǎn)化成手機的電能；
把手機搖晃一次做的功的大小為W＝mgh＝0.2kg×10N/kg×0.2m＝0.4J，所以搖晃兩次對手機做的功的大小為0.8J，平均功率的大小為 。
故答案為：機械；0.8
【點評】本題考查了功能轉(zhuǎn)化及關(guān)于功、功率的計算，關(guān)鍵要記清相關(guān)的公式，在計算中注意要統(tǒng)一單位，難度不大。
四．解答題（共5小題）
11．（2024春 昌平區(qū)期末）二十一世紀，能源問題是全球關(guān)注的焦點問題。從能源和環(huán)境保護的角度出發(fā)，近年來我國大力發(fā)展電動汽車。如表給出的是某款電動汽車的相關(guān)參數(shù)：
參數(shù)指標 整車質(zhì)量 0～100km/h加速時間 最大速度 電池容量 100km/h～0制動距離
數(shù)值 2000kg 4.4s 250km/h 90kW h 40m
請從上面的表格中選擇相關(guān)數(shù)據(jù)，重力加速度g取10m/s2，不計車內(nèi)人的質(zhì)量，完成下列問題：
（1）求汽車在制動過程中的加速度大小a（計算過程中100km/h近似為30m/s）。
（2）若已知電動汽車電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率為η＝80%，整車在行駛過程中的阻力約為車重的0.05倍，試估算此電動汽車以20m/s的速度勻速行駛時的續(xù)航里程X（能夠行駛的最大里程）。
（3）某次直線行駛時，此電動汽車的速度從5m/s提升到20m/s用時25s，此過程中電動汽車的牽引力功率隨時間變化的關(guān)系如圖所示，整車在行駛過程中的阻力仍約為車重的0.05倍，求此加速過程中汽車運動的位移大小x。
【考點】用能量守恒定律解決實際問題；勻變速直線運動速度與位移的關(guān)系；動能定理的簡單應用．
【專題】定量思想；推理法；動能定理的應用專題；推理論證能力．
【答案】（1）汽車在制動過程中的加速度大小a為11.25m/s2；
（2）電動汽車以20m/s的速度勻速行駛時的續(xù)航里程X為259.2km；
（3）此加速過程中汽車運動的位移大小x為265m。
【分析】（1）根據(jù)勻變速直線運動的推論進行解答；
（2）根據(jù)勻速運動推導牽引力大小，結(jié)合功能關(guān)系列式求解；
（3）根據(jù)圖像計算牽引力總功，利用功能關(guān)系列式代入數(shù)據(jù)求解加速位移。
【解答】解：（1）根據(jù)勻變速直線運動的推論公式結(jié)合逆向思維方法有v2＝2ax
代入題中數(shù)據(jù)v＝30m/s，x＝40m解得加速度大小a＝11.25m/s2
（2）汽車勻速行駛的牽引力為F＝f＝0.05mg＝0.05×2000×10N＝1000N
可轉(zhuǎn)化為機械能的電能為
此電動汽車以20m/s的速度勻速行駛時的續(xù)航里程為
（3）由圖像可以求出牽引力做的總功為
根據(jù)能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律，可知牽引力做的功轉(zhuǎn)化為汽車的動能增加量與克服阻力做功
代入數(shù)據(jù)有
解得x＝265m。
答：（1）汽車在制動過程中的加速度大小a為11.25m/s2；
（2）電動汽車以20m/s的速度勻速行駛時的續(xù)航里程X為259.2km；
（3）此加速過程中汽車運動的位移大小x為265m。
【點評】考查機車的啟動和功能關(guān)系、圖像的理解問題，會根據(jù)題意進行準確分析和解答。
12．（2024秋 松江區(qū)期末）
“綠色、低碳、節(jié)能”
采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理以及環(huán)境和社會可以承受的措施，從能源生產(chǎn)到消費的各個環(huán)節(jié)，降低消耗、減少損失和污染物排放、制止浪費，有效、合理地利用能源。
（1）廣泛應用且屬于清潔能源的是 　A　（選涂：A．太陽能 B．煤炭 C．天然氣）。
（2）核電站發(fā)電的能量來自于 　A　（選涂：A．核裂變 B．核聚變 C．化學變化）。
（3）下列做法不符合節(jié)能要求的是 　C　。
A．電腦使用完畢后關(guān)機并切斷電源
B．長時間外出需要切斷熱水器電源
C．電視機長時間處于待機狀態(tài)
D．手機充電結(jié)束后拔掉充電器
（4）電動車正在逐步取代燃油車，下列關(guān)于電動車說法正確的是 　AC　。
A．噪音小、無尾氣排放，更環(huán)保
B．效率更高可達到100%
C．充電時將電能轉(zhuǎn)化為化學能
D．工作原理是電磁感應
（5）“動能回收”是指電動車在剎車或下坡過程中把機械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。電動車以1.0×105J的初動能沿傾角為15°的平直斜坡運動。第一次關(guān)閉發(fā)動機，讓車自由滑行，其動能—位移關(guān)系如圖2直線①所示；第二次關(guān)閉發(fā)動機同時開啟“動能回收”裝置，其動能—位移關(guān)系如圖線②所示。假設(shè)機械能回收效率為90%，求電動車開啟動能回收裝置行駛200m的過程中：（簡答）
①所受的合力的變化規(guī)律；
②共回收了多少電能；
③若電動車質(zhì)量為2噸，行駛到150m處電能的回收功率。
【考點】用能量守恒定律解決實際問題；能源與社會發(fā)展；常見力做功與相應的能量轉(zhuǎn)化．
【專題】定量思想；推理法；功能關(guān)系 能量守恒定律；分析綜合能力．
【答案】（1）A；（2）A；（3）C；（4）AC；（5）①汽車受到的合外力逐漸減小；②共回收了7.74×104J電能；③若電動車質(zhì)量為2噸，行駛到150m處電能的回收功率3600W。
【分析】（1）明確清潔能源的性質(zhì)，再根據(jù)風能、煤、石油、太陽能在使用時的產(chǎn)物和對環(huán)境的影響，進行分析判斷；
（2）考查了核能的利用，根據(jù)裂變反應的應用可直接求解；
（3）從節(jié)能、減排等環(huán)保角度考慮即可；
（4）根據(jù)電動汽車的特點可做出判斷；能量在轉(zhuǎn)化過程中會存在一定的損耗；電動汽車充電時將電能轉(zhuǎn)化為化學能；電動汽車的主要部件是電動機，利用了通電導體在磁場中受力的作用；
（5）根據(jù)牛頓第二定律可知，汽車受到的合外力逐漸減小；根據(jù)功能關(guān)系，大小等于初動能減去向蓄電池所充的電能E；根據(jù)功能關(guān)系列式求解，利用動能公式、功率公式求解。
【解答】解：（1）太陽能屬于可再生資源，并且它們的使用也不會對環(huán)境及大氣造成污染，屬于清潔能源，煤炭和天然氣燃燒后產(chǎn)生有害氣體屬于非清潔能源，故選：A。
（2）核電站利用重核裂變，鏈式反應獲得能量，不是化學變化，故選：A。
（3）A．電腦使用完畢后關(guān)機并切斷電源，有利于節(jié)省電能，故A不符合題意；
B．長時間外出需要切斷熱水器電源，有利于放止熱水器反復加熱而浪費電能，故B不符合題意；
C．電視機長時間處于待機狀態(tài)，也會消耗電能，故C符合題意；
D．手機充電結(jié)束后拔掉充電器，有利于節(jié)省電能，故D不符合題意。
故選：C。
（4）A．電動車行駛過程中消耗電能，噪音小、無尾氣排放，更環(huán)保，故A符合題意；
B．任何機械的效率都不會達到100%，故B不符合題意；
C．充電時將電能轉(zhuǎn)化為化學能儲存在電池里，故C符合題意；
D．工作原理是電動機原理，線圈在磁場里受到安培力的作用，故D不符合題意。
故選：AC。
（5）根據(jù)圖線可知速度減小的越來越慢，即加速度逐漸減小到零，根據(jù)牛頓第二定律可知，汽車受到的合外力逐漸減小；
在0﹣100m距離內(nèi)回收的電能為
E1＝ΔEK×90%＝（100×103 64×103）J×90%＝3.24×104J
100﹣200m過程中勻速運動，該過程中根據(jù)圖線①可知100m處的動能為
EK1＝1.50×105J
合外力做功為
W＝ΔE′K＝2.00×105 1.50×105＝5×104J
該過程轉(zhuǎn)化的電能為
E2＝ΔE′K×90%＝5×104J×90%＝4.5×104J
則共回收的電能為
E＝E1+E2＝3.24×104J+4.5×104J＝7.74×104J
根據(jù)圖線①可知受到的合外力為
Fx＝ΔEK
代入數(shù)據(jù)解得
F＝500N
150m處的速度為v，由動能定義可得
EKmv2
代入數(shù)據(jù)解得
v＝8m/s
此時回收功率為
P＝Fv×90%
代入數(shù)據(jù)可得
P＝3600W
故答案為：（1）A；（2）A；（3）C；（4）AC；（5）①汽車受到的合外力逐漸減小；②共回收了7.74×104J電能；③若電動車質(zhì)量為2噸，行駛到150m處電能的回收功率3600W。
【點評】能源與環(huán)境問題，是社會的熱點，也是物理所考查的熱點，了解能源的分類、能源使用對環(huán)境的影響、新能源開發(fā)利用等是正確解答此類題；利用功能關(guān)系列式計算是解決此題的關(guān)鍵。
13．（2024秋 平頂山期末）物塊放在平板小車的最右端，兩者一起在光滑水平面上以4m/s的速度勻速向右運動，當經(jīng)過前方某一固定位置P時，有人持錘頭水平向左敲擊一下物塊，使得物塊瞬間原速向左返回。由于小車摩擦力的作用，過一會兒物塊又會經(jīng)過位置P，然后又被錘頭敲擊瞬間原速左返，過一會兒物塊再回到位置P，再被敲擊原速左返，如此多次。已知物塊與平板小車之間的動摩擦因數(shù)為0.5，平板小車質(zhì)量是小物塊質(zhì)量的3倍，物塊可看作質(zhì)點，重力加速度g取10m/s2，求：
（1）物塊第一次被敲擊后，物塊離P的最遠距離為多少；
（2）為保證物塊不從小車上掉下，小車的最短長度為多少。
【考點】用能量守恒定律解決實際問題；牛頓第二定律的簡單應用；機械能守恒定律的簡單應用．
【專題】定量思想；推理法；動量和能量的綜合；分析綜合能力．
【答案】（1）物塊第一次被敲擊后，物塊離P的最遠距離為1.6m；
（2）為保證物塊不從小車上掉下，小車的最短長度為6.4m。
【分析】（1）物塊向左減做勻減速直線運動，平板車向右做勻減速直線運動，由牛頓第二定律可以求出物塊與平板車的加速度；
（2）由能量守恒與轉(zhuǎn)化定律求平板車的長度。
【解答】解：（1）取水平向右為正方向，設(shè)物塊質(zhì)量為m，則平板小車的質(zhì)量為3m，物塊第一次被敲擊后小物塊速度反向，速度和加速度分別為：vA1＝﹣v0＝﹣4m/s
根據(jù)牛頓第二定律有：aA1m/s2＝5m/s2
平板小車的速度和加速度分別為：vB1＝v0＝4m/s
同理有：aB1m/s2
當物塊速度為零時，離P的距離最遠：sm＝﹣1.6m （“﹣”表示方向向左）
（2）當物塊與平板小車最終靜止時物塊恰好位于平板小車的最左端，則平板車的長度最短，由于每次敲擊沒有改變物塊的動能大小，設(shè)小車的最短長度為L，整個過程根據(jù)能量守恒定律可得：
解得：L＝6.4m
答：（1）物塊第一次被敲擊后，物塊離P的最遠距離為1.6m；
（2）為保證物塊不從小車上掉下，小車的最短長度為6.4m。
【點評】本題考查了牛頓第二定律的應用，分析清楚物體運動過程與受力情況是解題的前提與關(guān)鍵，應用牛頓第二定律\運動學公式能量守恒與轉(zhuǎn)化定律可以解題。
14．（2024秋 青羊區(qū)校級期末）某種彈射裝置如圖所示，左端固定的輕彈簧處于壓縮狀態(tài)且鎖定，彈簧具有的彈性勢能EP＝4.5J，質(zhì)量m＝1.0kg的小滑塊靜止于彈簧右端，光滑水平導軌AB的右端與傾角θ＝30°的傳送帶平滑連接，傳送帶長度L＝8.0m，傳送帶以恒定速率v0＝8.0m/s順時針轉(zhuǎn)動。某時刻解除鎖定，滑塊被彈簧彈射后滑上傳送帶，并從傳送帶頂端滑離落至地面。已知滑塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ，重力加速度g取10m/s2。
（1）求滑塊離開傳送帶時的速度大小v；
（2）求電動機傳送滑塊多消耗的電能E；
（3）若每次開始時彈射裝置具有不同的彈性勢能E'p，要使滑塊滑離傳送帶后總能落至地面上的同一位置，求E'p的取值范圍。
【考點】用能量守恒定律解決實際問題；判斷是否存在摩擦力；牛頓第二定律的簡單應用；水平傳送帶模型；常見力做功與相應的能量轉(zhuǎn)化；用焦耳定律計算電熱．
【專題】定量思想；方程法；功能關(guān)系 能量守恒定律；分析綜合能力；模型建構(gòu)能力．
【答案】（1）滑塊離開傳送帶時的速度大小為7m/s；
（2）電動機傳送滑塊多消耗的電能E為96J；
（3）EP′的取值范圍為12J≤Ep′≤132J。
【分析】（1）解除鎖定，滑塊被彈簧彈射后彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為滑塊的動能，由能量守恒定律求出滑塊獲得的速度；滑塊沖上傳送帶后，先向上做勻加速運動，由牛頓第二定律和速度—時間公式求出二者達到共速經(jīng)過的時間，由位移—時間公式求出此過程滑塊的位移，再判斷滑塊能否與傳送帶保持相對靜止，即可得到滑塊離開傳送帶時的速度大小v。
（2）計算滑塊與傳送帶的相對位移，根據(jù)滑動摩擦力大小與相對位移大小的乘積計算因摩擦產(chǎn)生的熱量；再由能量守恒定律計算電動機傳送滑塊多消耗的電能E；
（3）物塊滑出傳送帶時，當物塊一直減速到傳送帶頂端時與傳送帶共速，所需彈簧的彈性勢能最大；當物塊減速到傳送帶頂端與傳送帶共速，彈簧的彈性勢能最大。由能量守恒定律求解EP′的取值范圍。
【解答】解：（1）設(shè)滑塊被彈簧彈出時速度大小為v1。
彈簧具有彈性勢能Ep＝4.5J，解除鎖定，滑塊被彈簧彈射后彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為滑塊的動能，根據(jù)能量守恒定律可知：
Ep
代入數(shù)據(jù)解得：v1＝3m/s＜v0＝8.0m/s
則滑塊沖上傳送帶后先向上做勻加速運動，根據(jù)牛頓第二定律得：
μmgcosθ﹣mgsinθ＝ma
代入數(shù)據(jù)解得：a＝2.5m/s2
加速到與傳送帶共速時間：ts＝2s
此過程滑塊的位移為xt
代入數(shù)據(jù)解得：x＝11m＞L＝8.0m，物塊沒有與傳送帶共速，一直做勻加速直線運動。
設(shè)物塊勻加速運動的總時間為t′，則有：L＝v1t′at′2
解得：t′＝1.6s
則滑塊離開傳送帶時的速度大小：v＝v1+at′＝3m/s+2.5×1.6m/s＝7m/s；
（2）滑塊與傳送帶間相對位移：Δx＝vt′﹣L＝8×1.6m﹣8m＝4.8m
滑塊與傳送帶因摩擦產(chǎn)生的熱量：Q＝μmg Δxcosθ
代入數(shù)據(jù)解得：Q＝36J
由能量守恒定律得電動機傳送滑塊多消耗的電能：E＝Q+mgLsinθ+（mv2）
代入數(shù)據(jù)解得：E＝96J；
（3）要使滑塊滑離傳送帶后總能落至地面上的同一位置，則物塊滑出傳送帶時的速度必相同，可知物塊滑出傳送帶時的速度總與傳送帶相同。
當物塊一直加速到傳送帶頂端時與傳送帶共速，所需彈簧的彈性勢能最小，則有：
2aLv1′2
解得：v1′2＝24m2/s2
則最小彈性勢能為：Epminmv1′2J＝12J
當物塊一直減速到傳送帶頂端時與傳送帶共速，所需彈簧的彈性勢能最大，則有：
μmgcosθ+mgsinθ＝ma1
解得：a1＝12.5m/s2
2a1L＝v1″2
解得：v1″2＝264m2/s2
則最大彈性勢能為：Epmaxmv1″2J＝132J
故EP′的取值范圍為：12J≤Ep′≤132J。
答：（1）滑塊離開傳送帶時的速度大小為7m/s；
（2）電動機傳送滑塊多消耗的電能E為96J；
（3）EP′的取值范圍為12J≤Ep′≤132J。
【點評】本題考查滑塊在傳送帶的運動問題，關(guān)鍵在于判斷滑塊的運動情況，搞清滑塊與傳送帶的相對位移，由相對位移求摩擦生熱。
15．（2024秋 大同期末）海邊會發(fā)生潮汐現(xiàn)象，漲潮時水面升高，退潮時水面降低。太陽、月球?qū)δ骋粎^(qū)域海水引力的周期性變化，就引起了潮汐現(xiàn)象。某海灣共占面積1.0×106m2，漲潮時水深21m，若利用這個海灣修建一座水壩，此時關(guān)上水壩的閘門時，可使水位保持21m不變。退潮時，壩外水位降至19m。假如利用此水壩建造水力發(fā)電站，且重力勢能轉(zhuǎn)化為電能的效率是50%，每天有兩次漲潮、退潮，該電站只在退潮時水流推動水輪機發(fā)電，試估算該電站一天能發(fā)多少電能。（海水的密度約為1.0×103kg/m3）
【考點】用能量守恒定律解決實際問題；常見力做功與相應的能量轉(zhuǎn)化．
【專題】定量思想；方程法；功能關(guān)系 能量守恒定律；理解能力．
【答案】該電站一天能發(fā)2×1010J的電能。
【分析】發(fā)電過程中，潮水的重力勢能轉(zhuǎn)換成電能，轉(zhuǎn)換過程中能量守恒，可選取一次漲潮水為研究對象進行分析。
【解答】解：依題意，設(shè)海灣面積為S，h1＝21m，h2＝19m，壩內(nèi)水的質(zhì)量為：
m水＝ρ（h1﹣h2）S，代入數(shù)據(jù)解得：m水＝2×109kg
這部分水的重心下落高度：m＝1m
這部分水的重力勢能，代入數(shù)據(jù)解得：EP＝2×1010J
發(fā)電時減少的重力勢能ΔEp＝Ep﹣0
一次落潮所發(fā)的電能E電＝ηΔEP＝0.5×2×1010J＝1×1010J
該電站一天能發(fā)電能為：E＝2E電＝2×1×1010J＝2×1010J。
答：該電站一天能發(fā)2×1010J的電能。
【點評】本題考查能量守恒，解題過程中注意能量轉(zhuǎn)化的方向，研究對象的選取，根據(jù)能量守恒定律進行解答。
21世紀教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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