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4.8能源的开发与利用
达标作业（解析版)
1．如图，一轻弹簧原长为L，一端固定在光滑细杆的O点，另一端连接一质量为m的小球，小球和弹簧穿在细杆上，杆上有A、B两点，OA=L，OB=。当细杆与水平面成30°时，小球由A点无初速度释放，到达B点时速度为零。现让细杆绕O点转到竖直位置，小球再由A点无初速度释放，重力加速度大小为g，则小球运动到B点的过程中，下列说法正确的是
A．小球重力势能减少mgL/4 B．弹簧的弹性势能增加3mgL/4
C．小球动能增加3mgL/4 D．小球机械能减少3mgL/8
2．如图，一木块放在光滑水平地面上，一颗子弹水平射人木块中，此过程中木块受到的平均阻力为，子弹射入深度为，木块位移为，则此过程中（ ）
A．子弹的内能增加了
B．子弹和木块组成的系统机械能守恒
C．木块增加的动能为
D．子弹动能的减少等于木块动能的增加
3．能源的种类有很多，下列能源属于二次能源的是
A．煤 B．石油 C．电能 D．天然气
4．下列设备工作时，将电能转化为机械能的是
A．电动机 B．发电机 C．蒸汽机 D．柴油机
5．下列用电器中，消耗的电能主要转化为内能的是（ ）
A．电风扇 B．电视机 C．电水壶 D．电动自行车
6．下面的例子中，属于内能转化成机械能的是（ ）
A．钻木取火 B．陨石的降落
C．用弹弓把石子射出 D．点燃爆竹，爆竹腾空而起
7．如图所示，木板A静止在光滑的水平地面上，物体B以水平速度冲上A后，由于摩擦力作用，最后停止在木板A上，则从B冲上木板A到相对板A静止的过程中，下述说法中正确是
A．物体B克服摩擦力做的功等于B动能的减少量
B．物体B克服摩擦力做的功等于系统机械能的减少量
C．物体B克服摩擦力做的功等于摩擦力对木板A做的功
D．物体B损失的动能等于木板A获得的动能
8．如图所示，一台升降机在箱底装有若干个弹簧，设在某次事故中，升降机吊索在空中断裂，忽略摩擦力，则升降机从弹簧下端触地到压缩弹簧至最低点的运动过程中（弹簧始终在弹性限度范围内），则
A．升降机的速度不断减小
B．升降机的加速度不断减小
C．升降机克服弹力做的功大于重力对升降机做的功
D．升降机在最低点时，系统（升降机、弹簧和地球）重力势能和弹性势能之和最小
9．石油、煤、天然气等是不可再生的能源．人类无节制地使用和开釆这些能源，不但破坏环境，还会导致能源枯竭．下列措施有助于缓解能源危机、保证可持续发展的有
A．用木材代替煤，进行火力发电 B．将高能耗企业从发达地区转移到欠发达地区
C．少开汽车，多骑自行车或搭乘公共交通工具出行 D．大力开发风力发电，减少火力发电
10．一人用力把质量为m的物体由静止竖直向上匀加速提升h，速度增加为v，则对此过程，下列说法正确的是(　　)
A．人对物体所做的功等于物体机械能的增量
B．物体所受合外力所做的功为mv2
C．人对物体所做的功为mgh
D．人对物体所做的功为mv2
11．如图所示是一个物理演示实验：A是一个圆盘形物体。为了增加弹性，A的下面固定一个半球形的弹性物体。为了放置实验仪器，A的中央还固定一个竖直光滑的细杆。圆盘、细杆和半球形物体的总质量为M，B是一个套在细杆最下端中的一个环形实验仪器，其质量为m。现将此装置从水平地板上方高度为H处静止释放。实验中，物体A触地后在极短时间内反弹，且其速度大小不变；然后物体A又在极短的时间内和仪器B相碰，碰后仪器B便沿着细杆开始上升，而物体A恰好停留在地板上不动。最后仪B刚好能到达细杆的顶端而不滑出。试求细杆的长度。
12．如图所示，足够长的圆柱形管底端固定一弹射器，弹射器上有一圆柱形滑块，圆柱管和弹射器的总质量为2m，滑块的质量为m，滑块与管内壁间的滑动摩擦力，在恒定外力的作用力下，圆柱管和滑块以同一加速度竖直向上做匀加遠直线运动，某时刻弹射器突然开启，将滑块向上以相对地面2v弹离圆柱管的底端，同时圆柱管也以速度v仍向上运动，若弹射器启动的瞬间过程中滑块与弹射器间的作用力远大于系统所受外力，忽略空气影响，重力加速度为g，求：

（1）弹射器开启前时刻圆柱管和滑块的速度；
（2）弹射后，滑块相对管上升的最大距离；
（3）从滑块被弹开到它第二次获得相对地面速度大小为2v的过程中，摩擦力对滑块做的功。
13．太阳能光电池是一种新型清洁电源，它在工作时把________能转化为________能．
14．按基本形态分类，能源通常可分为一次能源和二次能源．太阳能属于________．按再生性分类，能源分为再生能源和非再生能源．天然气属于________．
参考答案
1．D
【解析】
【详解】
A．当细杆与水平面成30°时，从A到B，根据能量守恒：。细杆绕O点转到竖直位置，AB的高度差为3L/4，重力做功，小球重力势能减少3mgL/4，故A错误；
BC．，弹簧形变相同所以，弹性势能增加，联立可求到达B点时，小球的动能，故B、C错误；
D．根据能量守恒可知弹簧增加的弹性势能是小球减少的机械能转化而来，所以小球机械能减少3mgL/8，D正确。
2．C
【解析】
【详解】
A.根据能量守恒，子弹和木块损失的机械能转化成了内能，所以子弹和木块内能增加为，A错误
B.因为该过程产生了内能，所以子弹和木块组成的系统机械能减少，B错误
C.对木块应用动能定理可知：，C正确
D.根据能量守恒定律可知，子弹动能的减少，一部分增加了木块的动能，另一部分转化成了内能，所以子弹动能的减少大于木块动能的增加，D错误
3．C
【解析】
【详解】
煤、石油、天然气等是直接从自然界直接获取的能源，是一次能源，故ABD错误；我们生活中所使用的电能都是通过其他形式的能转化而来的，是二次能源。故C正确。
4．A
【解析】
【详解】
电动机工作时，消耗电能获得机械能，是把电能转化为机械能，故A符合题意；发电机工作时，将其他形式的能转化为电能，故B不符合题意；蒸汽机工作时，是燃料燃烧产生的内能转化为机械能，故C不符合题意；柴油机工作时，是燃料燃烧产生的内能转化为机械能，故D不符合题意。故选A。
5．C
【解析】
【详解】
A.电风扇消耗电能主要用来转化为机械能，A错误
B.电视机消耗电能主要转化为光能，B错误
C.电水壶消耗电能主要转化为内能，用来加热，C正确
D.电动自行车消耗电能主要转化为机械能，D错误
6．D
【解析】
【详解】
A.钻木取火是将机械能转化为内能来引燃，A错误
B.陨石降落与大气摩擦生热，是将机械能转化为内能，B错误
C.弹弓把石子射出是将弹弓的弹性势能转化为动能，C错误
D.点燃爆竹，爆竹内部燃烧释放能量，腾空而起，内能转化为机械能，D正确
7．A
【解析】
【详解】
A．对B应用动能定理：，所以物体B克服摩擦力做的功等于B动能的减少量，A正确
BCD．根据系统能量守恒有：，B的位移大于相对位移，所以物体B克服摩擦力做的功大于系统机械能的减少量；因为整个过程中产生了热能，所以物体B克服摩擦力做的功即B物体机械能减小量大于摩擦力对木板A做的功即A物体的机械能增加量，同理物体B损失的动能大于木板A获得的动能，BCD错误
8．C
【解析】
【详解】
A．刚接触地面时，弹力小于重力，合力向下，升降机继续向下加速，A错误
B．当弹力等于重力时，加速度为零，速度最大，继续压缩弹簧，弹力大于重力合力向上，加速度增大，B错误
C．根据能量守恒有：触地时的动能加上重力势能的减小都转化成了弹簧的弹性势能，所以克服弹力做的功大于重力对升降机做的功，C正确
D．根据系统机械能守恒，系统（升降机、弹簧和地球）重力势能和弹性势能之和与动能之和是定值，在最低点，动能最小，所以系统（升降机、弹簧和地球）重力势能和弹性势能之和最大，D错误
9．CD
【解析】
【详解】
将木材代替煤，进行火力发电，不能减少电能的消耗，也不能减少化石燃料的使用，不能做到节能减排，无助于缓解能源危机、保证可持续发展，故A错误；将高能耗企业从发达地区转移到欠发达地区，不能减少化石燃料的使用，也不能做到节能减排，无助于缓解能源危机、保证可持续发展，故B错误；少开汽车，采取骑自行车或做公交车，可减少污染物的排放，减少化石能源的使用，有助于缓解能源危机、保证可持续发展，故C正确；大力开发风力发电，减少火力发电，可减少污染物的排放，减少化石能源的使用，有助于缓解能源危机、保证可持续发展．故D正确．
10．AB
【解析】
试题分析：A、除重力和弹力以外，其它力对物体所做的功等于物体机械能的增加量；正确
B、物体动能增加量等于，根据动能定理可知，合外力对物体所做的功等于物体动能的增加量；正确
CD、人对物体所做的功为；错误
故选AB
考点：功能关系
点评：除重力(或万有引力)、弹力（一般指弹簧的弹力）之外，其他所有力对物体所做的功等于物体机械能的增量，这个结论叫做“功能原理”．
11．
【解析】整体下落过程：设整体到达地板时的速度为v1，重力加速度为g，
有：（M+m）gH=（M+m）v12 ①
物体A和地面碰撞过程：设物体A碰后反弹速度大小为v2，由题意知：v2=v1 ②
物体A和物体B碰撞过程：设碰后物体B反弹的速度为v3，取向上为正方向，有
Mv2-mv1=mv3 ③
物体B上升过程：设细杆的长度为h，有：mgh=mv32 ④
联立以上各式解得 h=（-1）2H
故本题答案是：
点睛：本题考查了多个过程的动量守恒，在运用动量守恒解题时要规定正方向，并且要找到相互作用的初末状态，然后列公式求解。
12．(1) (2) (3)
【解析】【分析】弹射器启动的瞬间滑块与弹射器间的作用力远大于系统所受外力，故系统动量守恒，根据动量守恒定律求出弹射器开启前时刻圆柱管和滑块的速度；滑块被弹射后与圆柱管共速前，滑块做匀减速运动，管子做匀加速运动，根据牛顿第二定律求得各自的加速度，由速度时间公式求出共速时经过的时间以及共同速度．再由位移公式求出此过程中两者的位移，得到位移之差即相对位移，即为滑块相对管上升的最大距离；共速后，假设两者相对静止，设圆柱管和滑块系统的加速度为a0，根据牛顿第二定律求得临界加速度a0，并求出滑块所受的摩擦力，即可分析出两者共速，再由速度位移公式求出滑块从速度v1至2v的过程中通过的位移，最后运用动能定理求摩擦力对滑块做的功；
解：（1）弹射器启动的瞬间滑块与弹射器间的作用力远大于系统所受外力，故系统动量守恒，设弹射器启动前系统初速度为，则：
则：
（2）滑块被弹射后与圆柱管共速前，设圆柱管和滑块的加速度分别为和，根据牛顿第二定律： ，
共速时滑块相对管上升的距离最大，设经过时间后，两者以共速，由运动学公式得到：

联立解得： ，
圆柱管的位移，滑块的位移
两者相对位移
联立解得
(3)共速后,假设两者相对静止,设圆柱管和滑块系统的加速度为a0，根据牛顿第二定律得
对滑块
联立解得
结果表明假设成立,圆柱管与滑块相对静止向上以a0匀加速向上运动，滑块从速度v1至2v的过程中通过的位移为
滑块被弹开到它第二次获得相对地面速度大小为2v的过程中,设摩擦力做的总功Wf，根据动能定理得
联立解得
13． 太阳； 电
【解析】
【详解】
太阳能电池板工作时消耗太阳能，得到了电能，故它在工作时把太阳能转化为电能．
【点睛】
太阳能电池板可以将太阳能转化为电能，太阳能电动车靠由太阳能转化来的电能驱动，驱动时电能转化为电动车的机械能，太阳能是一种清洁能源，在生活中的使用已经越来越广泛．
14． 一次能源 非再生能源
【解析】
【详解】
按基本形态分类，能源通常可分为一次能源和二次能源．太阳能属于一次能源．按再生性分类，能源分为再生能源和非再生能源．天然气属于非再生能源.

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