2018版高中物理 第二章 能的轉(zhuǎn)化與守恒 第3節(jié) 能量守恒定律試題 魯科版必修2.doc

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第3節(jié)　能量守恒定律 【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 機(jī)械能守恒定律的理解和 應(yīng)用 1(易),2(易), 3(易),4(易), 5(中), 11(中), 12(中), 13(中), 14(難) 能量守恒定律的 理解 6(易),7(易), 8(中) 6(易) 實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證機(jī)械能 守恒 9(易), 10(中) 基礎(chǔ)訓(xùn)練 1.在下列物理現(xiàn)象或者物理過程中,機(jī)械能守恒的是(　D　) A.勻速下落的降落傘 B.石塊在空中做平拋運(yùn)動(考慮空氣阻力) C.沿斜面勻速上行的汽車 D.細(xì)繩拴著的小球在光滑的水平桌面上做勻速圓周運(yùn)動 解析:勻速下落的降落傘受重力和阻力作用,阻力做負(fù)功,降落傘的機(jī)械能減少,沿斜面勻速上行的汽車,動能不變,重力勢能增加,機(jī)械能增加,選項(xiàng)A,C錯誤.選項(xiàng)B中除重力做功外,空氣阻力也做功,石塊機(jī)械能不守恒;選項(xiàng)D中小球機(jī)械能不變,故選D. 2.(2016福建邵武七中期中)如圖所示,在水平臺面上的A點(diǎn),一個(gè)質(zhì)量為m的物體以初速度v0拋出,不計(jì)空氣阻力,以水平地面為零勢能面,則當(dāng)它到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能為(　B　) A.m+mgh B.m+mgH C.mgH-mgh D.m+mg(H-h) 解析:物體在運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒,故在B處機(jī)械能與在A處機(jī)械能相等,故B正確. 3.從高處自由下落的物體,它的機(jī)械能E隨高度變化的規(guī)律由哪個(gè)圖象來表示(　C　) 解析:自由下落的物體,下落過程中機(jī)械能守恒,E保持不變,故選項(xiàng)C正確. 4. 如圖所示,將一物體以速度v從地面豎直上拋,當(dāng)物體運(yùn)動到離地h高處時(shí),它的動能恰好為重力勢能的一半,則這個(gè)高度h應(yīng)為(不計(jì)空氣阻力)(　C　) A. B. C. D. 解析:由機(jī)械能守恒定律得mv2=mgh+mgh,所以h=,選項(xiàng)C正確. 5.某同學(xué)身高1.8 m,在運(yùn)動會上他參加跳高比賽,起跳后身體橫著越過了1.8 m高的橫桿.據(jù)此可估算出他起跳時(shí)豎直向上的速度大約為(g取10 m/s2)(　B　) A.2 m/s B.4 m/s C.6 m/s D.8 m/s 解析:該同學(xué)起跳前重心高度h1=0.9 m,過桿時(shí)高度為h2=1.8 m,不考慮過桿時(shí)速度,有mgh1+m=mgh2,所以v0≈4 m/s.故選B. 6.(多選)下列對能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的認(rèn)識正確的是(　ABC　) A.某種形式的能減少,一定存在其他形式的能增加 B.某個(gè)物體的能減少,必然有其他物體的能增加 C.不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機(jī)器——永動機(jī)是不可能制成的 D.石子從空中落下,最后靜止在地面上,說明機(jī)械能消失了 解析:選項(xiàng)A是指不同形式的能量間的轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化過程中是守恒的.選項(xiàng)B是指能量在不同的物體間發(fā)生轉(zhuǎn)移,轉(zhuǎn)移過程中是守恒的.這正好是能量守恒定律的兩個(gè)方面——轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移.任何永動機(jī)都是不可能制成的,它違背了能量守恒定律,所以選項(xiàng)A,B,C正確.選項(xiàng)D中石子的機(jī)械能在變化,比如受空氣阻力作用,機(jī)械能要減少,但機(jī)械能并沒有消失,能量守恒定律表明能量既不能憑空產(chǎn)生,也不能憑空消失.故選項(xiàng)D錯誤. 7. (多選)一物體獲得一定初速度后,沿著一粗糙斜面上滑,在上滑過程中,物體和斜面組成的系統(tǒng)(　BD　) A.機(jī)械能守恒 B.總能量守恒 C.機(jī)械能和內(nèi)能增加 D.機(jī)械能減少,內(nèi)能增加 解析:物體沿斜面上滑的過程中,有摩擦力對物體做負(fù)功,所以物體的機(jī)械能減少,由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律知,內(nèi)能應(yīng)增加,能的總量不變.選項(xiàng)B,D正確. 8.在奧運(yùn)比賽項(xiàng)目中,高臺跳水是我國運(yùn)動員的強(qiáng)項(xiàng).質(zhì)量為m的跳水運(yùn)動員進(jìn)入水中后受到水的阻力而做減速運(yùn)動,設(shè)水對他的阻力大小恒為f,那么在他進(jìn)入水中后降低高度為h的過程中,下列說法正確的是(g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?(　D　) A.他的動能減少了mgh B.他的重力勢能增加了mgh C.他的機(jī)械能增加了fh D.他的機(jī)械能減少了fh 解析:下降過程中重力做正功,重力勢能減少了mgh,選項(xiàng)B錯誤;他的動能的變化量等于合外力做的功,即ΔEk=mgh-fh,故選項(xiàng)A錯誤;因重力之外的力做功等于機(jī)械能的變化,降低過程f做負(fù)功,機(jī)械能減少fh,選項(xiàng)D正確. 9. 如圖所示為用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置.關(guān)于這一實(shí)驗(yàn),下列說法中正確的是(　B　) A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接低壓直流電源 B.應(yīng)先接通電源打點(diǎn),后釋放紙帶 C.需使用秒表測出重物下落的時(shí)間 D.測量重物下落高度時(shí)刻度尺必須豎直放置 解析:打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接低壓交流電源,選項(xiàng)A錯誤;使用時(shí)先接通電源,再釋放紙帶,選項(xiàng)B正確;重物下落時(shí)間由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶直接得出,選項(xiàng)C錯誤;物體下落高度可通過紙帶用刻度尺測量得到,選項(xiàng)D錯誤. 10.(2016江蘇卷,11)某同學(xué)用如圖(甲)所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.一根細(xì)線系住鋼球,懸掛在鐵架臺上,鋼球靜止于A點(diǎn),光電門固定在A的正下方.在鋼球底部豎直地粘住一片寬度為d的遮光條.將鋼球拉至不同位置由靜止釋放,遮光條經(jīng)過光電門的擋光時(shí)間t可由計(jì)時(shí)器測出,取v=作為鋼球經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的速度.記錄鋼球每次下落的高度h和計(jì)時(shí)器示數(shù)t,計(jì)算并比較鋼球在釋放點(diǎn)和A點(diǎn)之間的勢能變化大小ΔEp與動能變化大小ΔEk,就能驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒. (1)用ΔEp=mgh計(jì)算鋼球重力勢能變化的大小,式中鋼球下落高度h應(yīng)測量釋放時(shí)的鋼球球心到　　　　之間的豎直距離. A.鋼球在A點(diǎn)時(shí)的頂端 B.鋼球在A點(diǎn)時(shí)的球心 C.鋼球在A點(diǎn)時(shí)的底端 (2)用ΔEk=mv2計(jì)算鋼球動能變化的大小,用刻度尺測量遮光條寬度,示數(shù)如圖(乙)所示,其讀數(shù)為　　　　 cm.某次測量中,計(jì)時(shí)器的示數(shù)為0.010 0 s,則鋼球的速度為v=　　　　 m/s. (3)下表為該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果: ΔEp(10-2 J) 4.892 9.786 14.69 19.59 29.38 ΔEk(10-2 J) 5.04 10.1 15.1 20.0 29.8 他發(fā)現(xiàn)表中的ΔEp與ΔEk之間存在差異,認(rèn)為這是由于空氣阻力造成的.你是否同意他的觀點(diǎn)?請說明理由. (4)請你提出一條減小上述差異的改進(jìn)建議. 解析:(1)鋼球下落的高度為初末位置球心間的豎直距離,所以選B.(2)由圖知讀數(shù)為1.50 cm(1.49～1.51都算對),鋼球的速度為v=,代入數(shù)據(jù)解得v=1.50 m/s(1.49～1.51都算對).(3)若是空氣阻力造成的,則ΔEk應(yīng)小于ΔEp,根據(jù)表格數(shù)據(jù)知不是空氣阻力造成的.(4)鋼球經(jīng)過A點(diǎn)時(shí),光電門的位置低于球心的位置,故實(shí)驗(yàn)中測得的鋼球速度大于鋼球在A點(diǎn)的實(shí)際速度.遮光條與鋼球運(yùn)動的角速度相等,由v=ωr知,ω一定時(shí),v與r成正比,故分別測出光電門和球心到懸點(diǎn)的距離L和l,即可折算出鋼球經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的速度v′=v. 答案:(1)B　(2)1.50(1.49～1.51都算對)　1.50(1.49～1.51都算對)　(3)見解析　(4)分別測出光電門和球心到懸點(diǎn)的長度L和l,計(jì)算ΔEk時(shí),將v折算成鋼球的速度v′=v 素養(yǎng)提升 11. (2016邵武七中期中)如圖所示,一根輕彈簧下端固定,豎立在水平面上,其正上方A位置有一小球.小球從靜止開始下落,在B位置接觸彈簧的上端,在C位置小球所受彈力大小等于重力,在D位置小球速度減小到零,在小球下降階段中,下列說法正確的是(　C　) A.在B位置小球動能最大 B.從A→C位置小球重力勢能的減少量等于小球動能的增加量 C.從A→D位置小球動能先增大后減小 D.從B→D位置小球動能的減少量等于彈簧彈性勢能的增加量 解析:小球從B至C過程,重力大于彈力,合力向下,小球加速,故在C點(diǎn)動能最大,故A錯誤;小球下降過程中,重力和彈簧彈力做功,小球和彈簧系統(tǒng)機(jī)械能守恒;從A→C位置小球重力勢能的減少量等于小球動能增加量和彈簧彈性勢能增加量之和,故B錯誤;從A到D小球下降過程中,在C處動能最大,故C正確;從B→D位置,小球動能減少量與重力勢能的減少量之和等于彈簧彈性勢能的增加量,故D錯誤. 12. 在跳水比賽中,有一個(gè)單項(xiàng)是“3 m跳板”,其比賽過程可簡化為:運(yùn)動員走上跳板,跳板被壓到最低點(diǎn),跳板又將運(yùn)動員豎直向上彈到最高點(diǎn),運(yùn)動員做自由落體運(yùn)動,豎直落入水中.將運(yùn)動員視為質(zhì)點(diǎn),運(yùn)動員質(zhì)量m=60 kg,g=10 m/s2,最高點(diǎn)A、跳板的水平點(diǎn)B、最低點(diǎn)C和水面之間的豎直距離如圖所示.求: (1)跳板被壓到最低點(diǎn)C時(shí)具有的彈性勢能多大? (2)運(yùn)動員入水前速度大小.(可以用根號表示結(jié)果) 解析:(1)運(yùn)動員由C點(diǎn)運(yùn)動到A點(diǎn)時(shí),跳板的彈性勢能轉(zhuǎn)化為運(yùn)動員的重力勢能,則 Ep=mghAC=6010(1.5+0.5) J=1 200 J. (2)運(yùn)動員由A點(diǎn)開始做自由落體運(yùn)動,機(jī)械能守恒, 則mghA=mv2 所以入水前的速度為 v== m/s=3 m/s. 答案:(1)1 200 J　(2)3 m/s 13. 如圖所示,在豎直平面內(nèi),由斜面和圓形軌道分別與水平面相切連接而成的光滑軌道,圓形軌道的半徑為R.質(zhì)量為m的小物塊從斜面上距水平面高為h=2.5R的A點(diǎn)由靜止開始下滑,物塊通過軌道連接處的B,C點(diǎn)時(shí),無機(jī)械能損失.求: (1)小物塊通過B點(diǎn)時(shí)速度vB的大小; (2)小物塊通過圓形軌道的最高點(diǎn)D的速度vD的大小. 解析:(1)在AB段由機(jī)械能守恒定律得 mgh=m 解得vB=. (2)在BD段由機(jī)械能守恒定律得 m=mg2R+m 解得vD=. 答案:(1)　(2) 14. 如圖所示,物塊A的質(zhì)量為2m,物塊B的質(zhì)量是m,A,B都可看做質(zhì)點(diǎn),A,B用細(xì)線通過滑輪連接,物塊A與物塊B到地面的距離都是h=15 m.現(xiàn)將物塊B下方的細(xì)線剪斷,若物塊B距滑輪足夠遠(yuǎn)且不計(jì)一切阻力.求: (1)物塊A落地前瞬間的速度v; (2)物塊A落地后物塊B繼續(xù)上升的最大高度H.(重力加速度取g= 10 m/s2,空氣阻力不計(jì)) 解析:(1)A落地前瞬間A,B具有相同的速率,選擇地面為零勢能面, 由機(jī)械能守恒定律得:2mgh+mgh=mg2h+mv2 (也可用動能定理) 代入數(shù)據(jù)得v=10 m/s. (2)對B用動能定理得:mv2=mgH 代入數(shù)據(jù)得H=5 m. 答案:(1)10 m/s　(2)5 m