2022版高中物理 第二章 能的轉(zhuǎn)化與守恒檢測試題 魯科版必修2

2022版高中物理 第二章 能的轉(zhuǎn)化與守恒檢測試題 魯科版必修2 【二維選題表】 物理觀念 科學(xué)思維 科學(xué)探究 科學(xué)態(tài)度與 責(zé)任 重力做功及重力勢能 1(易) 功能關(guān)系的 理解 2(易) 能的轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)化的方向性 7(易) 機(jī)械能守恒的判斷 8(易),10(中) 機(jī)械能守恒定律的 應(yīng)用 3(易),5(中), 12(中),17(中) 動能定理的 應(yīng)用 4(中),6(中),9(中), 11(中),15(易), 17(中),18(難) 16(中) 18(難) 實驗 13(中,)14(中) 一、選擇題(第1～6題為單項選擇題,第7～12題為多項選擇題,每小題4分,共48分) 1.當(dāng)物體克服重力做功時,物體的(　C　) A.重力勢能一定減少,機(jī)械能可能不變 B.重力勢能一定增加,機(jī)械能一定增加 C.重力勢能一定增加,動能可能不變 D.重力勢能一定減少,動能可能減少 解析:當(dāng)物體克服重力做功時,重力勢能一定增加,動能可能不變,可能增加也可能減少,機(jī)械能可能不變,可能增加,可能減少.故選項C正確,A,B,D錯誤. 2.下列關(guān)于功和機(jī)械能的說法,正確的是(　C　) A.在有阻力作用的情況下,物體重力勢能的減少量不等于重力對物體所做的功 B.合力對物體所做的功等于物體機(jī)械能的改變量 C.物體的重力勢能是物體與地球之間的相互作用能,其大小與零勢能點的選取有關(guān) D.運(yùn)動物體動能的減少量一定等于其重力勢能的增加量 解析:重力勢能的減少量恒等于重力對物體所做的功,與有無阻力作用無關(guān),選項A錯;由動能定理可知,合力對物體所做的功等于物體動能的變化量,選項B錯;物體的重力勢能是物體與地球相互作用能,勢能大小與零勢能點的選取有關(guān),選項C對;在只有重力做功的前提下才可滿足物體動能的減少量等于物體重力勢能的增加量,選項D錯. 3.一個質(zhì)量為m的滑塊,以初速度v0沿光滑斜面向上滑行,當(dāng)滑塊從斜面底端滑到高為h的地方時,以斜面底端為參考平面,滑塊的機(jī)械能為(　A　) A.m B.mgh C.m+mgh D.m-mgh 解析:在整個過程中,只有重力做功,機(jī)械能守恒,總量都是m,選項A正確. 4.某運(yùn)動員臂長為L,將質(zhì)量為m的鉛球推出,鉛球出手時的速度大小為v0,方向與水平方向成30°角,則該運(yùn)動員對鉛球所做的功是(　A　) A.mgL+m B.mgL+m C.m D.mgL+m 解析:設(shè)運(yùn)動員對鉛球做功為W,由動能定理得W-mgLsin 30°=m,所以W=mgL+m. 5. 質(zhì)量為m的小球從高H處由靜止開始自由下落,以地面作為零勢能面.當(dāng)小球的動能和重力勢能相等時,重力的瞬時功率為(　B　) A.2mg B.mg C.mg D.mg 解析:在小球的動能和重力勢能相等時,設(shè)此時的高度為h,物體的速度為v,則根據(jù)機(jī)械能守恒可得,mgH=mgh+mv2,由于mgh=mv2,所以mgH=2×mv2, 所以此時的速度的大小為v=, 此時重力的瞬時功率為P=Fv=mgv=mg,所以選項B正確. 6. 如圖所示,光滑斜面的頂端固定一彈簧,一小球向右滑行,并沖上固定在地面上的斜面.設(shè)小球在斜面最低點A的速度為v,壓縮彈簧至C點時彈簧最短,C點距地面高度為h,則從A到C的過程中彈簧彈力做功是(　A　) A.mgh-mv2 B.mv2-mgh C.-mgh D.-(mgh+mv2) 解析:由A到C的過程運(yùn)用動能定理可得 -mgh+W=0-mv2, 所以W=mgh-mv2,故A正確. 7.下列說法中正確的有(　ACD　) A.熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體,而不能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體 B.內(nèi)能不能轉(zhuǎn)化為動能 C.內(nèi)能不能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為動能 D.自然界中涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都有方向性 解析:內(nèi)能可以在一定條件下轉(zhuǎn)化為動能,選項B錯誤,A,C,D均正確. 8.下列運(yùn)動物體,機(jī)械能守恒的有(　BD　) A.物體沿斜面勻速下滑 B.物體做自由落體運(yùn)動 C.跳傘運(yùn)動員在空中勻速下落 D.沿光滑曲面自由下滑的木塊 解析:物體沿斜面勻速下滑,過程中受到重力、支持力、摩擦力,其中摩擦力做功,機(jī)械能不守恒,A錯誤;做自由落體運(yùn)動過程中只受重力,并且只有重力做功,所以機(jī)械能守恒,B正確;跳傘運(yùn)動員在空中勻速下落受到重力、向上的阻力作用,阻力做功,機(jī)械能不守恒,C錯誤;沿光滑曲面下滑的木塊運(yùn)動過程中,只有重力做功,機(jī)械能守恒,D正確. 9.人站在h高處的平臺上,水平拋出一個質(zhì)量為m的小球,物體落地時的速度為v,不計阻力,則(　BC　) A.人對小球做的功是mv2 B.人對小球做的功是mv2-mgh C.取地面為零勢能面,小球落地時的機(jī)械能是mv2 D.取地面為零勢能面,小球落地時的機(jī)械能是mv2-mgh 解析:對全過程運(yùn)用動能定理得mgh+W=mv2-0,解得W=mv2-mgh,A錯誤,B正確;以地面為重力勢能的零點,小球落地時的重力勢能為0,動能為mv2,物體的機(jī)械能為E=0+mv2=mv2,C正確,D錯誤. 10. 如圖所示,一輕質(zhì)彈簧固定于O點,另一端固定一小球,將小球從與懸點O在同一水平面且彈簧保持原長的A點無初速度釋放,讓其自由擺下,不計空氣阻力,在小球擺向最低點B的過程中,下列說法正確的是(　BD　) A.小球的機(jī)械能守恒 B.小球的機(jī)械能減少 C.小球的重力勢能與彈簧的彈性勢能之和不變 D.小球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 解析:由A到B的過程中,只有重力和彈簧彈力做功,系統(tǒng)機(jī)械能守恒,即彈簧與小球的總機(jī)械能守恒,根據(jù)能量守恒定律知,系統(tǒng)機(jī)械能不變,彈簧的彈性勢能增加,則小球的機(jī)械能減少,故選項A錯誤,B,D正確;根據(jù)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒知,小球的動能、重力勢能與彈簧的彈性勢能之和不變,而小球的動能增大,則小球的重力勢能與彈簧的彈性勢能之和變小,故選項C錯誤. 11. 如圖所示,某段滑雪雪道傾角為30°,總質(zhì)量為m(包括雪具在內(nèi))的滑雪運(yùn)動員從距底端高為h處的雪道上由靜止開始勻加速下滑,加速度為g.在他從上向下滑到底端的過程中,下列說法正確的是(　AD　) A.運(yùn)動員獲得的動能為mgh B.運(yùn)動員減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能 C.運(yùn)動員克服摩擦力做功為mgh D.下滑過程中系統(tǒng)減少的機(jī)械能為mgh 解析:運(yùn)動員的加速度為g,沿斜面mg-f=m·g,f=mg,Wf=mg·2h= mgh,所以B,C項錯誤,D項正確;Ek=mgh-mgh=mgh,A項正確. 12. 如圖所示,在傾角θ=30°的光滑固定斜面上,放有兩個質(zhì)量分別為1 kg和2 kg的可視為質(zhì)點的小球A和B,兩球之間用一根長L= 0.2 m的輕桿相連,小球B距水平地面的高度h=0.1 m. 兩球從靜止 開始下滑到光滑地面上,不計球與地面碰撞時的機(jī)械能損失,g取 10 m/s2,則下列說法中正確的是(　BD　) A.下滑的整個過程中A球機(jī)械能守恒 B.下滑的整個過程中兩球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 C.兩球在光滑水平面上運(yùn)動時的速度大小為2 m/s D.下滑的整個過程中B球機(jī)械能的增加量為 J 解析:當(dāng)小球A在斜面上、小球B在水平地面上時,輕桿分別對A,B做功,因此下滑的整個過程中A球機(jī)械能不守恒,而兩球組成系統(tǒng)機(jī)械能守恒,A錯誤,B正確;從開始下滑到兩球在光滑水平面上運(yùn)動,利用機(jī)械能守恒定律可得mAg(Lsin 30°+h)+mBgh=(mA+mB)v2,解得v= m/s,C錯誤;下滑的整個過程中B球機(jī)械能的增加量為ΔE=mBv2- mBgh= J,D正確. 二、非選擇題(共52分) 13.(6分)驗證“機(jī)械能守恒定律”的實驗采用重物自由下落的方法: (1)用公式mv2=mgh時對紙帶上起點的要求是　　　　　　　　.  (2)若實驗中所用重錘質(zhì)量m=1 kg,理想紙帶如圖所示,打點時間間隔為0.02 s,則記錄B點時,重錘的速度vB=　　 　　,重錘動能EkB= 　　　　.從開始下落起至B點,重錘的重力勢能減少量是　　　　,因此可得出的結(jié)論是　 .  解析:(1)用公式mv2=mgh驗證機(jī)械能守恒定律的前提是重物的初速度為零,這樣在下落高度h的過程中,動能變化才為mv2. (2)vB= m/s=0.585 m/s. EkB=m=×1×0.5852 J≈0.171 J. ΔEp=mgh=1×9.8×1.76×10-2 J≈0.172 J. ΔEp≈EkB. 答案:(1)初速度等于零(1分) (2)0.585 m/s(1分)　0.171 J(1分)　0.172 J(1分) 在誤差允許范圍內(nèi),重錘動能的增加量等于其重力勢能的減少量,重錘下落過程中機(jī)械能守恒(2分) 14.(6分)某實驗小組利用拉力傳感器和速度傳感器“探究功與速度變化的關(guān)系”.如圖(甲)所示,他們將拉力傳感器固定在小車上,用不可伸長的細(xì)線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連,用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小.在水平桌面上相距50.0 cm的A,B兩點各安裝一個速度傳感器,記錄小車通過A,B點時的速度大小,小車中可以放置砝碼. (1)實驗主要步驟如下: ①測量　　　 　和拉力傳感器的總質(zhì)量M1;把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上,另一端通過定滑輪與鉤碼相連;正確連接所需電路.  ②將小車移至C點后釋放,小車在細(xì)線拉動下運(yùn)動,記錄細(xì)線拉力及小車通過A,B點時的速度. ③在小車中增加砝碼或　　　　,重復(fù)②的操作.  (2)下表是他們測得的實驗數(shù)據(jù),其中M是M1與小車中砝碼質(zhì)量之和,|-|是兩個速度傳感器記錄速度的平方差,可以據(jù)此計算出動能變化量ΔE,F是拉力傳感器受到的拉力,W是F在A,B間所做的功.表格中的ΔE3=　　　　,W3=　　　　.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)  次數(shù) M/kg |-|/(m2/s2) ΔE/J F/N W/J 1 0.500 0.76 0.190 0.400 0.200 2 0.500 1.65 0.413 0.840 0.420 3 0.500 2.40 ΔE3 1.220 W3 4 1.000 2.40 1.200 2.420 1.210 5 1.000 2.84 1.420 2.860 1.430 (3)根據(jù)表格,請在圖(乙)中的方格紙上作出ΔE-W圖線. 解析:(1)①在實驗過程中拉力對小車和拉力傳感器做功使小車和拉力傳感器的動能增加,所以需要測量小車和拉力傳感器的總質(zhì)量;③通過控制變量法只改變小車的質(zhì)量或只改變拉力大小得出不同的數(shù)據(jù);(2)通過拉力傳感器的示數(shù)和A,B間距用W=FL可計算拉力做的功;(3)利用圖像法處理數(shù)據(jù),可知W與ΔE成正比,作圖可用描點法,圖線如圖所示. 答案:(1)小車(1分)　減少砝碼(1分)　(2)0.600 J(1分) 0.610 J (1分)　(3)圖見解析(2分) 15.(6分)小球自h=2 m的高度由靜止釋放,與地面碰撞后反彈的高度為h.設(shè)碰撞時沒有動能的損失,且小球在運(yùn)動過程中受到的空氣阻力大小不變,求: (1)小球受到的空氣阻力是重力的多少倍? (2)小球從開始到停止運(yùn)動的過程中運(yùn)動的總路程. 解析:設(shè)小球的質(zhì)量為m,所受阻力大小為f. (1)小球從h處釋放時速度為零,與地面碰撞反彈到h時, 由動能定理mg(h-h)-f(h+h)=0, (2分) 得f=mg. (1分) (2)設(shè)小球運(yùn)動的總路程為s,且最后小球靜止在地面上,對于整個過程,由動能定理mgh-fs=0 (2分) 得s=h=7×2 m=14 m. (1分) 答案:(1)　(2)14 m 16.(11分)某一品牌汽車發(fā)動機(jī)的額定功率為60 kW,質(zhì)量為5×103 kg,汽車在水平長直路面上行駛時,阻力是車的重力的0.05倍,若汽車始終保持額定的功率不變,取g=10 m/s2,則從靜止起動后,求: (1)汽車所能達(dá)到的最大速度. (2)當(dāng)汽車的加速度為1 m/s2時,速度的大小. (3)如果汽車由起動到速度變?yōu)樽畲笾禃r,馬上關(guān)閉發(fā)動機(jī),測得汽車通過624 m的路程所經(jīng)歷的時間. 解析:(1)汽車保持額定功率不變,那么隨著速度v的增大,牽引力F牽變小,當(dāng)牽引力大小減至與阻力f大小相同時,物體速度v到達(dá)最大 值vm. P額=f·vm,則vm===24 m/s. (2分) (2)a=,則F牽=ma+f=7.5×103 N, (2分) v===8 m/s. (1分) (3)設(shè)由起動到速度最大歷時為t1,關(guān)閉發(fā)動機(jī)到停止歷時為t2. m=P額·t1-f·s1, (2分) 將數(shù)值代入,得t1=50 s. (1分) 由vm=·t2,得t2=48 s. (1分) 故t總=t1+t2=98 s. (2分) 答案:(1)24 m/s　(2)8 m/s　(3)98 s 17.(10分) 如圖所示,物體A的質(zhì)量M=2 kg和物體B的質(zhì)量m=1 kg,通過輕繩跨過滑輪相連.斜面光滑,不計繩子和滑輪之間的摩擦.開始時A物體離地的高度為h=0.4 m,B物體位于斜面的底端,斜面傾角為θ=30°,剛開始時用手托住A物體,使A,B兩物體均處于靜止?fàn)顟B(tài).重力加速度g=10 m/s2,撤去手后,求: (1)A物體落地瞬間的速度大小; (2)A物體落地后B物體還能夠繼續(xù)沿斜面向上滑多遠(yuǎn)? 解析:(1)法一　應(yīng)用動能定理 A下落過程中,A,B兩物體速度大小相等 在A下落過程中,由動能定理得 Mgh-Th=Mv2 (2分) 同時B物體沿斜面上升,由動能定理得 Th-mghsin θ=mv2. (2分) 聯(lián)立解得v=2 m/s. (2分) 法二　應(yīng)用機(jī)械能守恒定律 對系統(tǒng)由ΔEp減=ΔEk增得 Mgh-mghsin θ=(M+m)v2, (4分) 解得v=2 m/s. (2分) (2)A落地后B繼續(xù)上升,只有重力做功,機(jī)械能守恒, 則有-mgh1=0-mv2, (2分) s=,解得s=0.4 m. (2分) 答案:(1)2 m/s　(2)0.4 m 18.(13分)滑板運(yùn)動是一項驚險刺激的運(yùn)動,深受青少年的喜愛.如圖所示是滑板運(yùn)動的軌道,AB和CD是一段圓弧形軌道,BC是一段長是 7 m的水平軌道.一運(yùn)動員從AB軌道上P點以6 m/s的速度下滑,經(jīng)BC軌道后沖上CD軌道,到Q點時速度減為零.已知運(yùn)動員的質(zhì)量為 50 kg,h=1.4 m,H=1.8 m,不計圓弧軌道上的摩擦.(g=10 m/s2)求: (1)運(yùn)動員第一次經(jīng)過B點、C點時的速度各是多大; (2)運(yùn)動員與BC軌道的動摩擦因數(shù); (3)運(yùn)動員最后停在BC軌道上何處. 解析:(1)運(yùn)動員從P點到第一次經(jīng)過B點過程, 由機(jī)械能守恒定律得mgh+m=m (2分) 代入數(shù)據(jù),得vB=8 m/s, (1分) 運(yùn)動員從第一次經(jīng)過C點到Q點過程, 由機(jī)械能守恒, 得m=mgH, (2分) 代入數(shù)據(jù)得vC=6 m/s. (1分) (2)運(yùn)動員從B到C過程,由動能定理,得 -μmgs=m-m, (2分) 代入數(shù)據(jù)得μ=0.2. (1分) (3)設(shè)運(yùn)動員在BC軌道上通過的路程為L, 由動能定理得,mgh-μmgL=0-m, (2分) 代入數(shù)據(jù),得L=16 m, (1分) 所以運(yùn)動員最后停在離B點2 m處. (1分) 答案:(1)8 m/s　6 m/s　 (2)0.2 (3)停在離B點2 m處