高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 第十節(jié) 能量守恒定律與能源練習(xí) 新人教版必修2

【成才之路】高中物理第七章機(jī)械能守恒定律第十節(jié)能量守恒定律與能源練習(xí)新人教版必修21．(·上海理綜，8)下圖是位于錦江樂園的摩天輪，高度為108m，直徑是98m.一質(zhì)量為50kg的游客乘坐該摩天輪做勻速圓周運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)一圈需25min.如果以地面為零勢(shì)能面，則他到達(dá)最高處時(shí)的(取g＝10m/s2)()A．重力勢(shì)能為5.4×104J，角速度為0.2rad/sB．重力勢(shì)能為4.9×104J，角速度為0.2rad/sC．重力勢(shì)能為5.4×104J，角速度為4.2×10－3rad/sD．重力勢(shì)能為4.9×104J，角速度為4.2×10－3rad/s答案：C解析：到達(dá)最高處時(shí)的重力勢(shì)能EP＝mgh＝50×10×108J＝5.4×104J，由角速度與周期之間的關(guān)系得ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(2×3.14,25×60)rad/s＝4.2×10－3rad/s，故選項(xiàng)C正確．點(diǎn)評(píng)：本題考查重力勢(shì)能的計(jì)算與圓周運(yùn)動(dòng)的有關(guān)知識(shí)，考查考生的推理能力，屬容易題．2．(·新課標(biāo)全國卷，16)如圖所示，在外力作用下某質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的v－t圖象為正弦曲線．從圖中可以判斷()A．在0～t1時(shí)間內(nèi)，外力做正功B．在0～t1時(shí)間內(nèi)，外力的功率逐漸增大C．在t2時(shí)刻，外力的功率最大D．在t1～t3時(shí)間內(nèi)，外力做的總功為零答案：AD解析：在0～t1時(shí)間內(nèi)，速度增大，由動(dòng)能定理知外力做正功，A項(xiàng)正確；在t1、t3兩個(gè)時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)速率相等，由動(dòng)能定理知t1～t3時(shí)間內(nèi)，外力做的總功為零，D項(xiàng)正確；v－t圖象的斜率表示加速度，在t1時(shí)刻，a＝0，F(xiàn)＝0，功率為零，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；t2時(shí)刻，F(xiàn)最大，但v＝0，由P＝Fv知P＝0，故C項(xiàng)錯(cuò)．點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查v－t圖象、動(dòng)能定理、功率知識(shí)，考查學(xué)生分析理解及用極限觀點(diǎn)處理物理問題的能力，中等難度．3．(·福建理綜，17)如圖(甲)所示，質(zhì)量不計(jì)的彈簧豎直固定在水平面上，t＝0時(shí)刻，將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放，小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點(diǎn)，然后又被彈起離開彈簧，上升到一定高度后下落，如此反復(fù)．通過安裝在彈簧下端的壓力傳感器，測(cè)出這一過程彈簧彈力F隨時(shí)間t變化的圖象如圖(乙)所示，則()A．t1時(shí)刻小球動(dòng)能最大B．t2時(shí)刻小球動(dòng)能最大C．t2～t3這段時(shí)間內(nèi)，小球的動(dòng)能先增加后減少D．t2～t3這段時(shí)間內(nèi)，小球增加的動(dòng)能等于彈簧減少的彈性勢(shì)能答案：C解析：0～t1時(shí)間內(nèi)小球做自由落體運(yùn)動(dòng)，落到彈簧上并往下運(yùn)動(dòng)的過程中，小球重力與彈簧對(duì)小球彈力的合力方向先向下后向上，故小球先加速后減速，t2時(shí)刻到達(dá)最低點(diǎn)，動(dòng)能為0，A、B錯(cuò)；t2～t3時(shí)間內(nèi)小球向上運(yùn)動(dòng)，合力方向先向上后向下，小球先加速后減速，動(dòng)能先增加后減少，C對(duì)；t2～t3時(shí)間內(nèi)由能量守恒知小球增加的動(dòng)能等于彈簧減少的彈性勢(shì)能減去小球增加的重力勢(shì)能，D錯(cuò)．點(diǎn)評(píng)：本題考查受力分析、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、能量守恒等知識(shí)，考查了考生的推理能力和分析綜合能力，中等難度．4．(·新課標(biāo)全國卷，22)圖為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平．回答下列問題：(1)為實(shí)成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材，還需要的器材有________．(填入正確選項(xiàng)前的字母)A．米尺B．秒表C．0～12V的直流電源D．0～12V的交流電源(2)實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有________________________________________________(寫出兩個(gè)原因)答案：(1)AD(2)見解析解析：(1)需要米尺來測(cè)量兩點(diǎn)之間的距離，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需用交流電源，故選A、D.(2)①紙帶與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間存在摩擦阻力；②測(cè)量兩點(diǎn)之間距離時(shí)的讀數(shù)有誤差；③計(jì)算勢(shì)能變化時(shí)，選取的兩點(diǎn)距離過近；④交變電流頻率不穩(wěn)定．(選取兩個(gè)原因即可)點(diǎn)評(píng)：本題考查驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)，屬于常規(guī)實(shí)驗(yàn)，考查學(xué)生對(duì)該實(shí)驗(yàn)基本內(nèi)容的掌握情況，屬較易題．5．(·北京理綜，22)如圖，跳臺(tái)滑雪運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過一段加速滑行后從O點(diǎn)水平飛出，經(jīng)3.0s落到斜坡上的A點(diǎn)．已知O點(diǎn)是斜坡的起點(diǎn)，斜坡與水平面的夾角θ＝37°，運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量m＝50kg.不計(jì)空氣阻力．(取sin37°＝0.60，cos37°＝0.80；g取10m/s2)求：(1)A點(diǎn)與O點(diǎn)的距離L；(2)運(yùn)動(dòng)員離開O點(diǎn)時(shí)的速度大小；(3)運(yùn)動(dòng)員落到A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能．答案：(1)75m(2)20m/s(3)32500J解析：(1)運(yùn)動(dòng)員在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，有Lsin37°＝eq\f(1,2)gt2A點(diǎn)與O點(diǎn)的距離L＝eq\f(gt2,2sin37°)＝75m(2)設(shè)運(yùn)動(dòng)員離開O點(diǎn)的速度為v0，運(yùn)動(dòng)員在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即Lcos37°＝v0t解得v0＝eq\f(Lcos37°,t)＝20m/s(3)由機(jī)械能守恒，取A點(diǎn)為重力勢(shì)能零點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)員落到A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為EkA＝mgL·sin37°＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝32500J.點(diǎn)評(píng)：本題考查了平拋運(yùn)動(dòng)及機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用，考查學(xué)生分析綜合能力，屬中等難度．6．(·山東理綜，24)如圖所示，四分之一圓軌道OA與水平軌道AB相切，它們與另一水平軌道CD在同一豎直面內(nèi)，圓軌道OA的半徑R＝0.45m，水平軌道AB長s1＝3m，OA與AB均光滑．一滑塊從O點(diǎn)由靜止釋放，當(dāng)滑塊經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)，靜止在CD上的小車在F＝1.6N的水平恒力作用下啟動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后撤去力F.當(dāng)小車在CD上運(yùn)動(dòng)了s2＝3.28m時(shí)速度v＝2.4m/s，此時(shí)滑塊恰好落入小車中．已知小車質(zhì)量M＝0.2kg，與CD間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.4.(取g＝10m/s2)求(1)恒力F的作用時(shí)間t.(2)AB與CD的高度差h.答案：(1)1s(2)0.8m解析：(1)小車受恒力F作用時(shí)加速度為a1，則F－μMg＝Ma1①經(jīng)時(shí)間t，小車速度v1＝a1t②設(shè)撤去恒力F到小車速度為2.4m/s時(shí)的時(shí)間為t2則μMg＝Ma2③v＝a1t－a2t2④s2＝eq\f(1,2)a1t2＋v1t2－eq\f(1,2)a2teq\o\al(2,2)⑤代入數(shù)據(jù)，解①②③④⑤得t＝1s，t2＝0.4s(2)滑塊從O滑至A時(shí)機(jī)械能守恒，設(shè)到A時(shí)速度為v2，則mgR＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)⑥設(shè)滑塊從A到B所用時(shí)間為t3，則t3＝eq\f(s1,v2)⑦代入數(shù)據(jù)，解⑥⑦得t3＝1s，由題意設(shè)滑塊從B點(diǎn)平拋到落入小車的時(shí)