【導(dǎo)學(xué)案】2021年高中物理人教版必修二教師用書-7.10-能量守恒定律與能源-配套練習(xí)

1.下列說法正確的是()。A.做勻變速直線運(yùn)動的物體機(jī)械能肯定守恒B.外力對物體做功為零,物體機(jī)械能肯定守恒C.做變速運(yùn)動的物體機(jī)械能可能守恒D.受摩擦力作用的物體,機(jī)械能可能守恒【解析】物體機(jī)械能守恒的條件是只有重力或彈力做功,其他力不做功或做功為零,本題只有選項(xiàng)C、D正確?！敬鸢浮緾D2.關(guān)于下列現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化的說法正確的是()。A.在水平大路上行駛的汽車,發(fā)動機(jī)熄火之后,速度越來越小,最終停止,是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B.電風(fēng)扇通電后開頭轉(zhuǎn)動,斷電后轉(zhuǎn)動著的風(fēng)扇又漸漸停下來,是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C.火藥爆炸產(chǎn)生燃?xì)?子彈在燃?xì)獾耐苿酉聫臉屘欧派涑鋈?射穿一塊鋼板,速度減小,是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D.用柴油機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電,供應(yīng)電動水泵抽水,把水從低處抽到高處,是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能【解析】在水平大路上行駛的汽車,發(fā)動機(jī)熄火之后,速度越來越小,最終停止,這一過程中,汽車所受的阻力做負(fù)功,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,選項(xiàng)A正確。風(fēng)扇通電后開頭轉(zhuǎn)動,電流做功,電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;斷電后轉(zhuǎn)動著的風(fēng)扇又漸漸停下來,阻力做負(fù)功,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,選項(xiàng)B錯誤?；鹚幈óa(chǎn)生燃?xì)?化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;子彈在燃?xì)獾耐苿酉聫臉屘欧派涑鋈?推力做功,內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;子彈射穿一塊鋼板,速度減小,阻力做負(fù)功,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,選項(xiàng)C錯誤。柴油的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為柴油機(jī)的機(jī)械能,再轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)的電能,電能又通過電動水泵轉(zhuǎn)化為水的機(jī)械能,選項(xiàng)D錯誤。【答案】A3.將質(zhì)量為m的小球在距地面高度為h處拋出,拋出時的速度大小為v0,小球落到地面時的速度大小為2v0。若小球受到的空氣阻力不能忽視,則對于小球下落的整個過程,下列說法中正確的是()。A.小球克服空氣阻力做的功小于mghB.重力對小球做的功等于mghC.合外力對小球做的功小于mD.合外力對小球做的功等于m【解析】由題意可知小球落地的速度比拋出時大,即從拋出到落地過程中動能變大了,由動能定理W合=ΔEk,得ΔEk>0,則W合>0,即重力所做的功大于空氣阻力所做的功,而這個過程中重力對小球做的功為WG=mgh,所以A、B選項(xiàng)正確。從拋出到落地過程中,合外力做的功等于小球動能的變化量,W合=ΔEk=m·(2v0)2-m=m>m,故C、D選項(xiàng)均不正確?！敬鸢浮緼B4.某人用100N的力將質(zhì)量為0.5kg的球以8m/s的速度沿水平方向踢出,球向前滾動20m后停下來,則人對球做的功為(A.200JB.16JC.2000JD.無法確定【解析】人用腳踢球的過程中,將人體的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為球的動能,依據(jù)功能的關(guān)系,可得人對球所做的功W人=ΔEk=mv2=×0.5×82J=16J,選項(xiàng)B正確?！敬鸢浮緽5.如圖所示的裝置,將重物勻速提高H,滑輪的重力、繩子的質(zhì)量及摩擦都不計(jì),在提起重物的過程中,第一次使繩與豎直方向夾角為θ1,且保持不變;其次次使繩與豎直方向的夾角為θ2(θ2>θ1),且保持不變。若第一次拉力所做的功為W1,其次次拉力所做的功為W2,則W1、W2的大小關(guān)系是()。A.W1>W2 B.W1<W2C.W1=W2 D.無法確定【解析】由于是勻速提升,兩次拉力做的功均轉(zhuǎn)化為物體的重力勢能,在提升相同的高度時做的功一樣多?！敬鸢浮緾6.足夠長的水平傳送帶以速度v勻速傳動,質(zhì)量為m的小物塊A由靜止輕放在傳送帶上,若小物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ,如圖所示,從開頭作用到小木塊與傳送帶相對靜止時,系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的能量為()。A.mv2B.mv2C.2mv2D【解析】小物塊在傳送帶上相對滑動的過程中,系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能Q=μmg·L相,由L相=vt-,v=μgt,可解得Q=mv2,A正確。【答案】A7.質(zhì)量為m的子彈,以速度v0水平射入放在光滑水平面上的質(zhì)量為M的木塊中(未穿出),從子彈射進(jìn)木塊到子彈剛相對于木塊靜止的過程,下列結(jié)論錯誤的是()。A.子彈動能的削減量與子彈克服摩擦力做功的數(shù)值相等B.子彈克服摩擦力做的功等于系統(tǒng)增加的內(nèi)能C.子彈對木塊的摩擦力做正功,其功的數(shù)值等于木塊增加的動能D.子彈損失的機(jī)械能等于木塊增加的動能和系統(tǒng)增加的內(nèi)能之和【解析】子彈對木塊的摩擦力對木塊做正功,會使木塊的動能增加,而木塊對子彈的摩擦力對子彈做負(fù)功,使子彈的動能削減;子彈削減的動能一部分通過摩擦力做功轉(zhuǎn)化成了木塊的動能,另一部分由于摩擦生熱轉(zhuǎn)化為子彈和木塊的內(nèi)能,由以上分析可知選項(xiàng)B錯誤,選項(xiàng)A、C、D正確。【答案】B8.用力推著一物體沿一足夠長的粗糙斜面對上運(yùn)動,t=0時撤去推力,0~6s內(nèi)該物體的速度隨時間的變化狀況如圖所示,由圖象可知()。A.0~1s內(nèi)重力的平均功率大小與1s~6s內(nèi)重力平均功率大小之比為5∶1B.0~1s內(nèi)摩擦力的平均功率與1s~6s內(nèi)摩擦力平均功率之比為1∶1C.0~1s內(nèi)機(jī)械能變化量大小與1s~6s內(nèi)機(jī)械能變化量大小之比為1∶5D.1s~6s內(nèi)動能變化量大小與機(jī)械能變化量大小之比為1∶2【解析】斜面的傾角為θ,0~1s內(nèi)重力的平均功率大小P1=,1s~6s內(nèi)重力平均功率大小P2=,則P1∶P2=1∶1,A錯誤;0~1s與1s~6s內(nèi)摩擦力平均功率之比即為平均速度之比,又因這兩個時段的平均速度大小相等,故平均功率之比為1∶1,B正確;依據(jù)功能關(guān)系,機(jī)械能變化量之比等于摩擦力做功之比,而0~1s與1s~6s內(nèi)位移之比為(×10×1)∶(×10×5)=1∶5,所以機(jī)械能變化量大小之比為1∶5,C正確;在0~1s內(nèi)mgsinθ+f=m×10,在1s~6s內(nèi)mgsinθ-f=m×2,解得f=4m,1s~6s內(nèi)動能變化量大小與機(jī)械能變化量大小之比為(×m×102)∶(4m××10×5)=1【答案】BCD9.如圖所示,A、B兩小球由繞過輕質(zhì)定滑輪的細(xì)線相連,A放在固定的光滑斜面上,B、C兩小球在豎直方向上通過勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連,C球放在水平地面上?，F(xiàn)用手把握住A,并使細(xì)線剛剛拉直但無拉力作用,并保證滑輪左側(cè)細(xì)線豎直、右側(cè)細(xì)線與斜面平行。已知A的質(zhì)量為4m,B、C的質(zhì)量均為m,重力加速度為g,細(xì)線與滑輪之間的摩擦不計(jì)。開頭時整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),釋放A后,A沿斜面下滑至速度最大時C恰好離開地面,則下列說法正確的是(A.斜面傾角α=30°B.A獲得最大速度為2C.C剛離開地面時,B的加速度最大D.從釋放A到C剛離開地面的過程中,A、B兩小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒【解析】A沿斜面下滑至速度最大時,此時A受的合力為零,則4mgsinα=2mg,解得α=30°,A正確;依據(jù)功能關(guān)系可知4mg·2xsinα-mg·2x=·4mv2+mv2,x=,解得A獲得的最大速度為v=2g,B正確;C剛離開地面時,B所受合力為零,加速度為零,C錯誤;從釋放A到C剛離開地面的過程中,A、B【答案】AB10.如圖所示,質(zhì)量為1kg的木塊m在水平面上運(yùn)動,經(jīng)過A點(diǎn)時速度v0=2m/s,已知A、B之間距離L=0.5m,且AB段粗糙,其他部分均光滑,m與A、B間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,木塊經(jīng)過B點(diǎn)后將壓縮右端固定的勁度系數(shù)較大的彈簧,g取10m/s(1)求彈簧能夠具有的最大彈性勢能。(2)木塊m是否還能到達(dá)A點(diǎn)?【解析】(1)木塊m從A運(yùn)動至B時損失的機(jī)械能為Wf=μmgL=0.2×1×10×0.5J=1J當(dāng)彈簧壓縮至最短時,彈性勢能最大,此時木塊m的速度為0,由能量守恒定律得:m-μmgL=Epm代入數(shù)據(jù)解得Epm=1J。(2)由于Epm=Wf,所以m剛好能夠到達(dá)A點(diǎn)?！敬鸢浮?1)1J(2)能夠到達(dá)A點(diǎn)11.如圖所示,質(zhì)量為m的小鐵塊A(可視為質(zhì)點(diǎn))以水平速度v0沖上質(zhì)量為M、長為l的置于光滑水平面C上的木板B,并恰好不從木板上掉下,已知A、B間的動摩擦因數(shù)為μ,此時木板相對地面的位移為x,求這一過程中:(1)木板增加的動能。(2)小鐵塊削減的動能。(3)系統(tǒng)機(jī)械能的削減量。(4)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量?！窘馕觥吭诖诉^程中摩擦力做功的狀況:A和B所受摩擦力分別為f1、f2,且f1=f2=μmg,A在f1的作用下勻減速運(yùn)動,B在f2的作用下勻加速運(yùn)動;當(dāng)A滑動到B的右端時,A、B達(dá)到相同的速度v,正好不掉下。(1)對B依據(jù)動能定理得:μmgx=Mv2-0從上式可知:ΔEkB=μmgx。(2)滑動摩擦力對小鐵塊A做負(fù)功,依據(jù)功能關(guān)系可知:ΔEkA=-μmg(x+l)即小鐵塊削減的動能為-ΔEkA=m-mv2=μmg(x+l)。(3)系統(tǒng)機(jī)械能的削減量為ΔE=m-mv2-Mv2=μmgl。(4)m、M相對位移為l,依據(jù)能量守恒得:Q=μmgl。【答案】(1)μmgx(2)μmg(x+l)(3)μmgl(4)μmgl12.如圖所示,左側(cè)為一個半徑為R的半球形的碗固定在水平桌面上,碗口水平,O點(diǎn)為球心,碗的內(nèi)表面及碗口光滑,右側(cè)是一個固定光滑斜面,斜面足夠長,傾角θ=30°。一根不行伸長的不計(jì)質(zhì)量的細(xì)繩跨在碗口及光滑斜面頂端的光滑定滑輪兩端上,線的兩端分別系有可視為質(zhì)點(diǎn)的小球m1和m2,且m1>m2。開頭時m1恰在右端碗口水平直徑A處,m2在斜面上且距離斜面頂端足夠遠(yuǎn),此時連接兩球的細(xì)繩與斜面平行且恰好伸直。當(dāng)m1由靜止釋放運(yùn)動到圓心O的正下方B點(diǎn)時細(xì)繩突然斷開,不計(jì)細(xì)繩斷開瞬間的能量損失。(1)求小球m2沿斜面上升的最大距離s。(2)若已知細(xì)繩斷開后小球m1沿碗的內(nèi)側(cè)上升的最大高度為,則等于多少?【解析】(1)設(shè)重力加速度為g,小球m1到達(dá)最低點(diǎn)B時m1、m2