第4.4讲 能量守恒定律-2022-2023学年高二物理链接教材精准变式练（人教版2019必修第三册）

第4.4讲能量守恒定律 ( 本资料涵盖习题类型： 教材同步课后练习 4、流体相关能量转化 能源分类 能量守恒定律 )【教材习题】P99，“练习与应用”第3题 解析：（1）v=29.2km/h=8.1m/s。 能量守恒定律得， ∴v1=5.07m/s （2）车进站需要停车，若刹车就会把动能全部转化为内能，若上坡就会把动能一大部分转化为重力势能储存起来，待出发时下坡又重新把储存的重力势能转化为动能，达到节能的效果。 [链接知识]能量守恒定律 【教材习题】P99，“练习与应用”第4题 解析：设发电机的功率P，时间为t。 能量守恒定律得，Pt=×20% m=ρvtS ∴P=1.43×105W [链接知识]能量守恒及转化、流体质量计算 【教材习题】P99，“练习与应用”第5题 E=E0×S×t×20% ∴E=4.032×107J [链接知识]能量守恒及转化 【教材习题】P99，“练习与应用”第6题 解析：（1）设时间为t，水体积V=1.35×104t,船需要用的水体积为V0. 能转化为电能的水的重力势能EP=ρ（V-V0）gh×20% ∴P=EP/t=2×109W （2） 按照调查结果，三口之家的用电0.5kw/户 ∴用户数N=2×109W/500w=4×106户 ∴人口n=3N=12×106人 [链接知识]能量守恒与转化 ( 精准变式题 ) 【变式1】下列有关能量的描述正确的是 A.“又要马儿跑得快，又要马儿不吃草”违背了能量守恒定律 B.工作中的电风扇，消耗的电能大于输出的机械能，该过程能量不守恒 C.滑块在粗糙的水平面上减速滑行，最终停了下来，动能消失，能量不守恒 D.同时做自由落体运动的物体，质量越大，势能减少越快，机械能减少也越快 【答案】A 【解析】 B. 消耗的电能=输出的机械能+电机和导线自身产生的热量 C. 动能减少，转化为摩擦时产生的热能 D. 自由落体过程中，下降的高度是相同的，所以质量大的物体，其重力势能变化的越多，但是动能增加的也越多，其机械能总量保持不变。 【变式2】（多选题）如图所示，质量相同的两物体a、b，用不可伸长的轻绳跨接在同一光滑的轻质定滑轮两侧，a在水平桌面上方，b在水平租糙桌面上。初始时用力压住b使a、b静止，撤去此压力后，a开始运动，在a下降的过程中，b始终未离开桌面。在此过程中（） A．a的动能小于b的动能 B．两物体机械能的变化量相等 C．a的重力势能的减小量等于两物体总动能的增加量 D．绳的拉力对a所做的功与对b所做的功的代数和为零 【答案】AD 【解析】 由图可看出，a物块的速度的等于b物块的一个分速度 ，在速度矢量的直角三角形中Va<Vb ，因两物块质量相等，所以a物块的动能小于b物块的动能，故A选项正确；有摩擦力对系统做功，系统机械能不守恒，所以两物块机械能的变化量不相等，故B选项错；由能量守恒定律知，a物块重力势能的减少转化为两物块总动能的增加及克服摩擦产生的内能，故C选项错；绳子没有弹性势能，没有能量变化，所以绳子对a、b做的总功为零，对a做负功，对b做正功，代数和一定为零，故D选项正确。 ( 教材知识链接 ) 能量分类 不可再生能源：短时间内无法再生的能源。如：煤、石油、天然气等化石燃料。 可再生能源：自然界中能再生的能源。如风能、水能、潮汐能等，这些归根都是来自于太阳能 能量守恒定律 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其他形式，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。 公式一：E初=E末 系统初始状态的能量总和=系统末状态的能量总和。 公式二：∆E增=∆E减 系统能量增加之和等于系统能量减少之和 注意： 1、 这里的初始状态和末状态因选择的运动过程或者时间段的不同会有所不同。 2、 能量总和是指系统的所有能量，不单单是机械能。 流体相关计算 流体，一般指的是气体或者液体。在很多模型中会涉及到连续流动的气体或者液体，当流体以一定的速度v在横截面为S的管道中移动时，我们会假设在∆t时间内，流体的质量就是m=ρV=ρ∆lS=ρSv∆t。 1.某同学在100米短跑时采用蹲踞式起跑，发令枪响后，向前加速的同时提升身体重心。设该同学质量为m，在起跑前进的这段距离内重心上升高度为h ，获得速度为v ，克服阻力做功为W阻，重力加速度为g。则在此过程中（） A.该同学的重力势能减小量为mgh B.该同学的动能增加量为mgh+ C.该同学的机械能增加量为W阻+mgh D.该同学自身提供的能量至少为W阻+mgh+ 【答案】D 【解析】 A.该同学的重心升高，则重力势能增加量为mgh B. 该同学的动能增加量为 C. 该同学的机械能增加量为mgh+ D. 由能量守恒定律可知，该同学自身提供的能量至少为W阻+mgh+ 2.如图，光滑