高中物理魯科版第二章能的轉化與守恒 市賽獲獎

(本欄目內容，在學生用書中以獨立形式分冊裝訂！)一、選擇題1．關于重力做功和重力勢能的變化，下列敘述正確的是()A．做豎直上拋運動的物體，在上升階段，重力做負功，重力勢能減少B．做豎直上拋運動的物體，在上升階段，重力做正功，重力勢能增加C．做平拋運動的物體，重力勢能在不斷減少D．只要物體高度降低了，其重力勢能一定在減少解析：做豎直上拋的物體在上升過程中，重力做負功，重力勢能增加，故A、B錯誤；做平拋運動的物體，物體高度在降低，重力勢能一定減少，故C、D正確．答案：CD2．關于能量和能源，下列說法正確的是()A．由于自然界的能量守恒，所以不需要節(jié)約能源B．在利用能源的過程中，能量在數(shù)量上并未減少，但能量品質降低了C．能量耗散說明能量在轉化過程中沒有方向性D．人類在不斷地開發(fā)和利用新能源，所以能量可以被創(chuàng)造答案：B3．忽略空氣阻力，下列物體運動過程中滿足機械能守恒的是()A．電梯勻速下降B．物體由光滑斜面頂端滑到斜面底端C．物體沿著粗糙斜面勻速下滑D．拉著物體沿光滑斜面勻速上升解析：電梯勻速下降時，拉力對其做負功，機械能不守恒，A項錯；沿光滑斜面下滑時，支持力不做功，只有重力做功，機械能守恒，B項對；沿粗糙斜面勻速下滑時，摩擦力對其做負功，機械能不守恒，C項錯；拉物體沿光滑斜面勻速上升時，拉力對其做正功，機械能不守恒，D項錯．答案：B4.如圖所示，細繩跨過定滑輪，懸掛兩個物體M和m，M＞m，不計摩擦及繩的質量，系統(tǒng)從靜止開始運動的過程中，下列結論正確的是()A．M和m各自的機械能分別守恒B．M減少的機械能大于m增加的機械能C．M減少的重力勢能等于m增加的重力勢能D．M和m組成的系統(tǒng)機械能守恒解析：因為M＞m，所以M下降，m上升，同時系統(tǒng)動能增加，M減少的重力勢能大于m增加的重力勢能，很顯然m機械能增加．M和m構成的系統(tǒng)機械能守恒．答案：D5．一個小球從空中的a點運動到b點的過程中，重力做功5J，除重力之外其他力做功2J．則小球()A．在a點的重力勢能比在b點多5JB．在a點的動能比在b點少7JC．在a點的機械能比在b點少2JD．在a點的機械能比在b點多2J解析：由于重力做正功，則a點的重力勢能比在b點多5J，A對．又由動能定理知合外力對物體做的功為7J，從a到b動能增加7J，B對．由于除重力之外的力做正功為2J，則從a到b機械能增加2J，C對、D錯．答案：ABC6.質量為M的滑塊，置于光滑水平地面上，其上有一半徑為R的eq\f(1,4)光滑圓?。F(xiàn)將一質量為m的物體從圓弧的最高點滑下，在下滑過程中，M對m的彈力做功W1，m對M的彈力做功W2，如圖所示，則()A．W1＝0，W2＝0 B．W1<0，W2>0C．W1＝0，W2>0 D．W1>0，W2<0解析：此題僅憑感覺，很容易錯選A.即認為圓弧的彈力總與物體的速度方向垂直，不做功．而事實上，在m下滑過程中，滑塊應向左滑動，由于滑塊動能增加，而滑塊所受重力及地面對其的支持力總與運動方向垂直而不做功，因此m對M的彈力做正功．由于物體與滑塊組成的系統(tǒng)機械能守恒，滑塊的機械能增加，物體的機械能必定減少，則M對m的彈力必做負功．所以本題應選B.答案：B7．一個25kg的小孩從高度為m的滑梯頂端由靜止開始滑下，滑到底端時的速度為m/s.取g＝10m/s2，關于力對小孩做的功，以下結果正確的是()A．合外力做功50J B．阻力做功500JC．重力做功500J D．支持力做功50J解析：重力做功WG＝mgh＝25×10×3J＝750J，C錯；小孩所受支持力方向上的位移為零，故支持力做的功為零，D錯；合外力做的功W合＝Ek－0，即W合＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)×25×22J＝50J，A項正確；WG－W阻＝Ek－0，故W阻＝mgh－eq\f(1,2)mv2＝750J－50J＝700J，B項錯誤．答案：A8.如圖所示，一輕質彈簧固定于O點，另一端系一小球，將小球從與O點在同一水平面且彈簧保持原長的A點無初速度地釋放，讓它自由擺下，不計空氣阻力．在小球由A點擺向最低點B的過程中()A．小球的重力勢能減少B．小球的重力勢能增大C．小球的機械能不變D．小球的機械能減少解析：小球從A點釋放后，在從A點向B點運動的過程中，小球的重力勢能逐漸減少，動能逐漸增大，彈簧逐漸被拉長，彈性勢能逐漸增大．所以，小球減少的重力勢能一部分轉化為彈簧的彈性勢能．對物體、彈簧和地球組成的系統(tǒng)而言，機械能守恒；但對小球(還包括地球)而言，機械能減少．正確選項為A、D.答案：AD9．物體在合外力作用下做直線運動的v－t圖象如圖所示．下列表述正確的是()A．在0～1s內，合外力做正功B．在0～2s內，合外力總是做負功C．在1～2s內，合外力不做功D．在0～3s內，合外力總是做正功解析：根據(jù)動能定理，合外力做的功等于物體動能的變化，0～1s內，動能增加，所以合外力做正功，A正確；0～2s內動能先增加后減少，合外力先做正功后做負功，B錯誤；1～2s內，動能減少，合外力做負功，C錯誤；0～3s內，動能變化量為零，合力做功為零，D錯誤．答案：A10.如圖所示，在抗洪救災中，一架直升機通過繩索用恒力F豎直向上拉起一個漂在水面上的木箱，使其由水面開始加速上升到某一高度，若考慮空氣阻力，而不考慮空氣浮力，則在此過程中，下述說法正確的有()A．力F所做的功減去克服阻力所做的功等于重力勢能的增量B．木箱克服重力所做的功等于重力勢能的增量C．力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于木箱動能的增量D．力F和阻力的合力所做的功等于木箱機械能的增量解析：木箱運動過程中，有力F、重力、阻力三個力對木箱做功，合力做功決定著物體動能的改變量，C正確；重力做功決定著重力勢能的改變量，B正確，A錯誤；除重力做功以外，其他力做功的代數(shù)和等于物體機械能的改變量，D正確．答案：BCD二、非選擇題11.如圖所示，兩個質量各為m1和m2的小物塊A和B，分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端，已知m1＞m2.現(xiàn)要利用此裝置驗證機械能守恒定律．(1)若選定物塊A從靜止開始下落的過程進行測量，則需要測量的物理量有__________．(在橫線上填入選項前的編號)①物塊的質量m1、m2；②物塊A下落的距離及下落這段距離所用的時間；③物塊B上升的距離及上升這段距離所用的時間；④繩子的長度．(2)為提高實驗結果的準確程度，某小組同學對此實驗提出以下建議：①繩的質量要輕②在“輕質繩”的前提下，繩子越長越好：③盡量保證物塊只沿豎直方向運動，不要搖晃；④兩個物塊的質量之差要盡可能?。陨辖ㄗh中確實對提高準確程度有作用的是________________________________________________________________________．(在橫線上填入選項前的編號)(3)寫出一條上面沒有提到的對提高實驗結果準確程度有益的建議：________________________________________________________________________.解析：(1)A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒的表達式為(m1－m2)gl＝eq\f(1,2)(m1＋m2)v2，其中l(wèi)＝eq\f(v,2)t(l表示A下降或B上升的距離，t為A下降或B上升的時間)，故驗證機械能守恒的表達式為：(m1－m2)gl＝eq\f(1,2)(m1＋m2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2l,t)))2，測量的物理量為m1、m2、l、t，故應選①②或①③.(2)由上述分析可見，沒有考慮軟繩機械能變化，故采用輕繩以忽略繩的機械能，計算A、B速度時考慮的是二者沿繩方向的速度，故應保持兩物塊只沿豎直方向運動，不要搖晃．繩的長短與m1和m2的質量關系對實驗無影響，故選①③.(3)可從實驗條件和測量的量出發(fā)考慮問題：如：“對同一高度進行多次測量取平均值”，以減小偶然誤差，“選取受力后相對伸長量小的繩子”，以忽略繩勢能的變化，且使AB運動的距離相同．答案：(1)①②或①③(2)①③(3)對同一高度多次測量求平均或選受力后相對伸長量小的繩子等12.如圖所示，質量m＝2kg的物體，從光滑斜面的頂端A點以v0＝5m/s的初速度滑下，在D點與彈簧接觸并將彈簧壓縮到B點時的速度為零，已知從A到B的豎直高度差h＝5m，求彈簧的彈力對物體所做的功．(g取10m/s2)解析：由于斜面光滑，故物體和彈簧構成的系統(tǒng)機械能守恒．但被研究的過程中，彈簧彈力是變力，對物體做負功，彈簧的彈性勢能增加，且彈力做的功數(shù)值上與彈性勢能的增加量相等，取B所在水平面為零勢能參考平面，彈簧原長處D點為彈性勢能的零勢能參考點，則狀態(tài)A：EA＝mgh＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)狀態(tài)B：EB＝Ep彈＋0從A到B點，由機械能守恒定律知：EA＝EB，得Ep彈＝125J，則彈簧彈力對物體所做的功為W＝－125J.答案：負功125J13．民用航空客機的機艙一般都設有緊急出口，飛機發(fā)生意外情況著陸后，打開緊急出口的艙門，會自動生成一個由氣囊構成的斜面．如圖所示為某氣囊斜面，機艙離底端的豎直高度AB＝m，斜面長AC＝m，斜面與水平地面CD間由一段小圓弧平滑連接．旅客從氣囊上由靜止開始滑下，其與氣囊、地面間的動摩擦因數(shù)均為μ＝，不計空氣阻力，g＝10m/s2.求：(1)人滑到斜面底端C時的速度大??；(2)人離開C點后還要在地面上滑行多遠才能停下．解析：(1)由動能定理得mghAB－μmgsAC＝eq\f(1,2)mv2解得v＝m/s(2)設人在CD水平面上滑行的距離為s，由動能定理得μmgs＝eq\f(1,2)mv2，解得s＝m.答案：(1)m/s(2)m14．質量為5×103kg的汽車在t＝0時刻速度v0＝10m/s，隨后以P＝6×104W的額定功率沿平直公路繼續(xù)前進，經(jīng)72s達到最大速度，該汽車受恒定阻力，其大小為×103N．求：(1)汽車的最大速度vm；(2)汽車在72s內經(jīng)過的路程s.解析：(1)達到最大速度時，牽引力等于阻力P＝fvmvm＝eq