高中物理魯科版第二章能的轉化與守恒 學業(yè)分層測評8

學業(yè)分層測評(八)(建議用時：45分鐘)[學業(yè)達標]1．下列說法正確的是()A．機械能守恒時，物體一定不受阻力B．機械能守恒時，物體一定只受重力和彈力作用C．物體處于平衡狀態(tài)時，機械能必守恒D．物體所受的外力不等于零，其機械能也可以守恒【解析】機械能守恒的條件是只有重力做功或系統(tǒng)內物體間的彈力做功．機械能守恒時，物體或系統(tǒng)可能不只受重力和彈力作用，也可能受其他力，但其他力不做功或做的總功一定為零，A、B錯；物體沿斜面勻速下滑時，它處于平衡狀態(tài)，但機械能不守恒，C錯；物體做自由落體運動時，合力不為零，但機械能守恒，D對．【答案】D2．下列四個選項的圖中，木塊均在固定的斜面上運動，其中選項A、B、C中斜面是光滑的，選項D中的斜面是粗糙的，選項A、B中的F為木塊所受的外力，方向如圖中箭頭所示，選項A、B、D中的木塊向下運動，選項C中的木塊向上運動．在下列選項所示的運動過程中機械能守恒的是()【導學號：01360060】ABCD【解析】依據(jù)機械能守恒條件：只有重力做功的情況下，物體的機械能才能守恒，由此可見，A、B均有外力F參與做功，D中有摩擦力做功，故A、B、D均不符合機械能守恒的條件，故答案為C.【答案】C3．(多選)一物體從高h處自由下落，落至某一位置時其動能與重力勢能恰好相等(取地面為零勢能面)()A．此時物體所處的高度為eq\f(h,2)B．此時物體的速度為eq\r(gh)C．這段下落的時間為eq\r(\f(h,g))D．此時機械能可能小于mgh【解析】物體下落過程中機械能守恒，D錯；由mgh＝mgh′＋eq\f(1,2)mv2＝2×mgh′知h′＝eq\f(h,2)，A對；由eq\f(1,2)mv2＝mgh′知v＝eq\r(gh)，B對；由t＝eq\f(v,g)知t＝eq\r(\f(h,g))，C對．【答案】ABC4．兩物體質量之比為1∶3，它們距離地面高度之比也為1∶3，讓它們自由下落，它們落地時的動能之比為()【導學號：01360061】A．1∶3 B．3∶1C．1∶9 D．9∶1【解析】只有重力做功，機械能守恒．取地面為零勢能面，則落地時動能之比等于初位置重力勢能之比，據(jù)Ep＝mgh，有Ep1∶Ep2＝1∶9，所以Ek1∶Ek2＝1∶9，選C.【答案】C5．汽車關閉發(fā)動機后恰能沿斜坡勻速下滑，在這個過程中()A．汽車的機械能守恒B．汽車的動能和勢能相互轉化C．機械能轉化為內能，總能量守恒D．機械能和內能之間沒有轉化【解析】汽車關閉發(fā)動機后，勻速下滑，汽車與地面摩擦生熱、溫度升高．有部分機械能轉化為內能，機械能減小(動能不變，重力勢能減小)，但總能量守恒，故A、B、D錯誤，C正確．【答案】C6．(多選)石塊自由下落過程中，由A點到B點重力做的功是10J，下列說法正確的是()A．由A到B，石塊的勢能減少了10JB．由A到B，功減少了10JC．由A到B,10J的功轉化為石塊的動能D．由A到B,10J的勢能轉化為石塊的動能【解析】重力的功與重力勢能和其他形式的能轉化對應．【答案】AD7．在奧運比賽項目中，高臺跳水是我國運動員的強項．如圖2－3－11所示，質量為m的跳水運動員進入水中后受到水的阻力而做減速運動，設水對她的阻力大小恒為F，那么在她減速下降高度為h的過程中，下列說法正確的是(g為當?shù)氐闹亓铀俣?()【導學號：01360062】圖2－3－11A．她的動能減少了FhB．她的重力勢能增加了mghC．她的機械能減少了(F－mg)hD．她的機械能減少了Fh【解析】運動員下降高度h的過程中，重力勢能減少了mgh，B錯誤；除重力做功以外，只有水對她的阻力F做負功，因此機械能減少了Fh，C錯誤，D正確；由動能定理可知，動能減少了(F－mg)h，故A錯誤．【答案】D8．長為L的均勻鏈條，放在光滑的水平桌面上，且使其eq\f(1,4)L垂在桌邊，如圖2－3－12所示，松手后鏈條從靜止開始沿桌邊下滑，則鏈條滑至剛剛離開桌邊時的速度大小為多少？圖2－3－12【解析】設整條鏈質量為m，取桌面為零勢面，鏈條下落，由機械能守恒定律得－eq\f(m,4)geq\f(L,8)＝－mgeq\f(L,2)＋eq\f(1,2)mv2所以v＝eq\f(\r(15gL),4).【答案】eq\f(\r(15gL),4)[能力提升]9．如圖2－3－13所示，地面上豎直放一根輕彈簧，其下端和地面連接，一物體從彈簧正上方距彈簧一定高度處自由下落，則()【導學號：01360063】圖2－3－13A．物體和彈簧接觸時，物體的動能最大B．與彈簧接觸的整個過程，物體的動能和彈簧彈性勢能的和不斷增加C．與彈簧接觸的整個過程，物體的動能與彈簧彈性勢能的和先增加后減小D．物體在反彈階段，動能一直增加，直到物體脫離彈簧為止【解析】物體在接觸彈簧前做的是自由落體運動，從接觸彈簧到彈力等于重力時，其做的是加速度逐漸減小的加速運動，彈力等于重力時加速度最小，速度最大，再向下做的是加速度逐漸增大的減速運動，速度減至零后向上完成相反的過程，故A、D錯誤；接觸彈簧后，重力勢能先減小后增大，根據(jù)能量轉化，動能和彈性勢能之和先增大后減小，B錯誤，C正確．【答案】C10．水平傳送帶以速度v勻速轉動，一質量為m的小木塊A由靜止輕放在傳送帶上，若小木塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ，如圖2－3－14所示，在小木塊與傳送帶相對靜止時，轉化為內能的能量為()圖2－3－14A．mv2 B．2mv2\f(1,4)mv2 \f(1,2)mv2【解析】小木塊剛放在傳送帶上時速度為零，與傳送帶有相對滑動，受向前的滑動摩擦力，使小木塊加速，最終與傳送帶具有相同的速度v.由于題目要求出轉化為內能的能量，必須求出滑動摩擦力對系統(tǒng)做的總功．從小木塊放上傳送帶至與傳送帶相對靜止，小木塊做勻加速運動，勻加速運動的時間為t＝eq\f(v,a)＝eq\f(v,μg)傳送帶做勻速運動，其位移為x＝vt＝eq\f(v2,μg)摩擦力對小木塊做正功W1＝eq\f(1,2)mv2傳送帶克服摩擦力做功為W2＝fx＝μmg·eq\f(v2,μg)＝mv2此過程中傳送帶克服摩擦力做功將傳送帶的能量轉化為了兩部分——小木塊的動能和轉化的內能．由能量守恒定律求出轉化的內能為ΔE＝W2－W1＝eq\f(1,2)mv2.【答案】D11．(2023·莆田高一檢測)滑板運動是一項驚險刺激的運動，深受青少年的喜愛．如圖2－3－15所示是滑板運動的軌道，AB和CD是一段圓弧形軌道，BC是一段長7m的水平軌道．一運動員從AB軌道上P點以6m/s的速度下滑，經BC軌道后沖上CD軌道，到Q點時速度減為零．已知運動員的質量為50kg，h＝1.4m，H＝1.8m，不計圓弧軌道上的摩擦．(g取10m/s2)求：圖2－3－15(1)運動員第一次經過B點、C點時的速度各是多少？(2)運動員與BC軌道的動摩擦因數(shù)．【解析】以水平軌道為零勢能面(1)從P點到B點根據(jù)機械能守恒定律eq\f(1,2)mveq\o\al(2,P)＋mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)解得vB＝8m/s從C點到Q點根據(jù)機械能守恒定律eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)＝mgH解得vC＝6m/s.(2)從B到C由動能定理－μmgs＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)解得μ＝.【答案】(1)8m/s6m/s(2)12．小物塊A的質量為m，物塊與坡道間的動摩擦因數(shù)為μ，水平面光滑；坡道頂端距水平面高度為h，傾角為θ；物塊從坡道進入水平滑道時，在底端O點處無機械能損失，重力加速度為g.將輕彈簧的一端連接在水平滑道M處并固定在墻上，另一自由端恰位于坡道的底端O點，如圖2－3－16所示．物塊A從坡頂由靜止滑下，求：【導學號：01360064】圖2－3－16(1)物塊滑到O點時的速度大?。?2)彈簧為最大壓縮量d時的彈性勢能．(3)物塊A被彈回到坡道上升的最大高度．【解析】(1)由動能定理得mgh－μmgcosθeq\f(h,sinθ)＝eq\f(1,2)mv2①得v＝eq\r(2gh1－μcotθ).②(2)在水平滑道上由能量守恒定律得eq\f(1,2)mv2＝Ep③聯(lián)立②③解得