2018-2019學(xué)年高中物理 第2章 能的轉(zhuǎn)化與守恒章末檢測(cè) 魯科版必修2

第2章 能的轉(zhuǎn)化與守恒 章末檢測(cè) (時(shí)間：90分鐘　滿分：100分) 一、選擇題(共10小題，每小題5分，共50分。1～6題為單項(xiàng)選擇題，7～10題為多項(xiàng)選擇題。) 1.下列運(yùn)動(dòng)的物體，機(jī)械能守恒的是(　　) A.物體沿斜面勻速下滑 B.物體從高處以0.9g的加速度豎直下落 C.物體沿光滑曲面滑下 D.拉著一個(gè)物體沿光滑的斜面勻速上升 解析　物體沿斜面勻速下滑時(shí)，動(dòng)能不變，重力勢(shì)能減小，所以機(jī)械能減小。物體以0.9g的加速度豎直下落時(shí)，除重力外，其他力的合力向上，大小為0.1mg，合力在物體下落時(shí)對(duì)物體做負(fù)功，物體機(jī)械能不守恒。物體沿光滑曲面滑下時(shí)，只有重力做功，機(jī)械能守恒。拉著物體沿斜面上升時(shí)，拉力對(duì)物體做功，物體機(jī)械能不守恒。綜上，機(jī)械能守恒的是C項(xiàng)。 答案　C 2.下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過(guò)程的說(shuō)法中正確的是(　　) A.所有能量守恒的過(guò)程都能自發(fā)地發(fā)生 B.摩擦生熱的過(guò)程是不可逆過(guò)程 C.空調(diào)既能制熱又能制冷，說(shuō)明熱傳遞不存在方向性 D.能的轉(zhuǎn)化過(guò)程符合能量守恒定律，因此不會(huì)發(fā)生能源危機(jī) 解析　所有能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，都遵循能量守恒定律，而能量的轉(zhuǎn)化具有方向性，A錯(cuò)誤；摩擦生熱的過(guò)程是不可逆過(guò)程，B正確；空調(diào)在制熱或制冷時(shí)，有電動(dòng)機(jī)做功，才能實(shí)現(xiàn)熱量由低溫處傳到高溫處，這種現(xiàn)象是不能自發(fā)發(fā)生的，C錯(cuò)誤；能的轉(zhuǎn)化過(guò)程符合能量守恒定律，但是在轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，能量的品質(zhì)降低了，由便于利用變?yōu)椴槐阌诶?，D錯(cuò)誤。 答案　B 3.物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，Ek表示動(dòng)能，Ep表示勢(shì)能，h表示下落的距離，以水平地面為零勢(shì)能面。下列所示圖象中能正確反映各物理量之間的關(guān)系的是(　　) 解析　設(shè)物體的質(zhì)量為m，初態(tài)勢(shì)能為E0，則有Ep＝E0－mg2t2＝E0－mv2＝E0－Ek＝E0－mgh。綜上可知只有B正確。 答案　B 4.(2018·梅州高一檢測(cè))物體在合外力作用下做直線運(yùn)動(dòng)的v－t圖象如圖1所示。下列表述正確的是(　　) 圖1 A.在0～1 s內(nèi)，合外力做正功 B.在0～2 s內(nèi)，合外力總是做負(fù)功 C.在1～2 s內(nèi)，合外力不做功 D.在0～3 s內(nèi)，合外力總是做正功 解析　根據(jù)動(dòng)能定理，合外力做的功等于物體動(dòng)能的變化，0～1 s內(nèi)，動(dòng)能增加，所以合外力做正功，A正確；0～2 s內(nèi)動(dòng)能先增加后減少，合外力先做正功后做負(fù)功，B錯(cuò)誤；1～2 s內(nèi)，動(dòng)能減少，合外力做負(fù)功，C錯(cuò)誤；0～3 s內(nèi)，動(dòng)能變化量為零，合力做功為零，D錯(cuò)誤。 答案　A 5.(2018·煙臺(tái)高一檢測(cè))一質(zhì)量均勻不可伸長(zhǎng)的繩索，固定在A、B兩端，重為G，A、B兩端固定在天花板上，如圖2所示。今在最低點(diǎn)C施加一豎直向下的力，將繩索緩慢拉至D點(diǎn)，在此過(guò)程中，繩索AB的重心位置將(　　) 圖2 A.升高 B.降低 C.先降低后升高 D.始終不變 解析　物體的重心不一定在物體上，對(duì)于一些不規(guī)則的物體要確定重心是比較困難的，本題繩索的重心是不容易標(biāo)出的。因此，要確定重心的變化，只有通過(guò)其他途徑確定。當(dāng)用力將繩索緩慢地從C點(diǎn)拉到D點(diǎn)，外力在不斷地做正功，而繩索的動(dòng)能不變，因此外力做功必定使繩索的重力勢(shì)能增加，故繩索的重心將升高。 答案　A 6.(2018·全國(guó)卷Ⅲ)如圖3，一質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為l的均勻柔軟細(xì)繩PQ豎直懸掛。用外力將繩的下端Q緩慢地豎直向上拉起至M點(diǎn)，M點(diǎn)與繩的上端P相距l(xiāng)。重力加速度大小為g。在此過(guò)程中，外力做的功為(　　) 圖3 A.mgl B.mgl C.mgl D.mgl 解析　由題意可知，PM段細(xì)繩的機(jī)械能不變，MQ段細(xì)繩的重心升高了，則重力勢(shì)能增加ΔEp＝mg·＝mgl，由功能關(guān)系可知，在此過(guò)程中，外力做的功為W＝mgl ，故選項(xiàng)A正確，B、C、 D錯(cuò)誤。 答案　A 7.質(zhì)量為m的跳水運(yùn)動(dòng)員入水后受到水的阻力而豎直向下做減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)水對(duì)他的阻力大小恒為F。那么在他減速下降到深度為h的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?(　　) A.他的動(dòng)能減少了Fh B.他的重力勢(shì)能減少了mgh C.他的動(dòng)能減少了(F－mg)h D.他的機(jī)械能減少了Fh 解析　跳水運(yùn)動(dòng)員入水減速下降h的過(guò)程中，他的重力勢(shì)能減少了mgh，則B選項(xiàng)正確；由動(dòng)能定理知，動(dòng)能減少了(F－mg)h，則C選項(xiàng)正確，A錯(cuò)誤；重力以外的力做的功等于機(jī)械能的變化，則D選項(xiàng)正確。 答案　BCD 8.(2018·丹東高一檢測(cè))如圖4所示，長(zhǎng)木板A放在光滑水平地面上，物體B以水平速度v0沖上A后，由于摩擦力作用，最后停止在木板A上。則從B沖到木板A上到相對(duì)板A靜止的過(guò)程中，下述說(shuō)法中正確的是(　　) 圖4 A.摩擦力對(duì)物體B做負(fù)功，對(duì)物體A做正功 B.物體B動(dòng)能的減少量等于系統(tǒng)損失的機(jī)械能 C.摩擦力對(duì)A物體做的功等于系統(tǒng)機(jī)械能增加量 D.物體B損失的機(jī)械能等于木板A獲得的動(dòng)能與系統(tǒng)損失的機(jī)械能之和 解析　物體B受的摩擦力方向向左，位移向右，故摩擦力對(duì)物體B做負(fù)功，A受B給它的摩擦力向右，位移向右，故摩擦力對(duì)物體A做正功，故A正確；根據(jù)能量守恒定律，物體B動(dòng)能的減少量等于A的機(jī)械能增量和系統(tǒng)損失的機(jī)械能之和，故B錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)能定理，摩擦力對(duì)木板A做的功等于A動(dòng)能的增加，故C錯(cuò)誤；根據(jù)能量守恒定律，物體B損失的機(jī)械能等于木板A獲得的動(dòng)能與系統(tǒng)損失的機(jī)械能之和，故D正確，故選A、D。 答案　AD 9.(2018·銀川高一檢測(cè))如圖5所示，質(zhì)量為1 kg的物塊靜止于水平面上，與之相連的輕質(zhì)彈簧處于自然伸直狀態(tài)，現(xiàn)用豎直向上的恒力F作用于彈簧上端，使物塊升高了0.2 m，在此過(guò)程中拉力F做了10 J的功。在上述過(guò)程中(g取10 m/s2) 圖5 A.彈簧的彈性勢(shì)能增加了8 J B.物塊的動(dòng)能增加了8 J C.彈簧的彈性勢(shì)能和物塊的動(dòng)能總和增加了8 J D.物塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能增加了10 J 解析　物塊的動(dòng)能增加，重力勢(shì)能也增加，彈簧的彈性勢(shì)能也增加，由于拉力做功10 J，故系統(tǒng)機(jī)械能總量增加了10 J；物塊升高了0.2 m，故重力勢(shì)能增加量為：mgh＝2 J，故動(dòng)能和彈性勢(shì)能增加量共為8 J，故A、B錯(cuò)誤，C、D正確。 答案　CD 10.如圖6所示，傳送帶與水平地面的夾角為θ，傳送帶以速度v勻速運(yùn)動(dòng)，在傳送帶底端無(wú)初速地放置一個(gè)質(zhì)量為m的物體，當(dāng)物體上升高度h時(shí)，物體已經(jīng)相對(duì)傳送帶靜止，在這個(gè)過(guò)程中對(duì)物體分析正確的是(　　) 圖6 A.動(dòng)能增加mgh B.動(dòng)能增加mv2 C.機(jī)械能增加mgh＋mv2 D.重力勢(shì)能增加mgh＋mv2 解析　當(dāng)物體相對(duì)傳送帶靜止時(shí)，物體的速度與傳送帶的速度相等，物體的動(dòng)能增加了mv2，選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；物體升高了h，物體的重力勢(shì)能增加了mgh，在該過(guò)程中物體的機(jī)械能增加了mgh＋mv2，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。 答案　BC 二、非選擇題(共5小題，共50分) 11.(6分)用如圖7所示的裝置測(cè)量彈簧的彈性勢(shì)能。將彈簧放置在水平氣墊導(dǎo)軌上，左端固定，右端在O點(diǎn)；在O點(diǎn)右側(cè)的B、C位置各安裝一個(gè)光電門，計(jì)時(shí)器(圖中未畫出)與兩個(gè)光電門相連。先用米尺測(cè)得B、C兩點(diǎn)間距離s，再用帶有遮光片的滑塊壓縮彈簧到某位置A，由靜止釋放，計(jì)時(shí)器顯示遮光片從B到C所用的時(shí)間t，用米尺測(cè)量A、O之間的距離x。 圖7 (1)計(jì)算滑塊離開彈簧時(shí)速度大小的表達(dá)式是________。 (2)為求出彈簧的彈性勢(shì)能，還需要測(cè)量________。 A.彈簧原長(zhǎng) B.當(dāng)?shù)刂亓铀俣? C.滑塊(含遮光片)的質(zhì)量 (3)增大A、O之間的距離x，計(jì)時(shí)器顯示時(shí)間t將______。 A.增大 B.減小 C.不變 解析　(1)滑塊從B到C所用時(shí)間為t，B、C兩點(diǎn)間距離為s，則v＝。 (2)由于滑塊(含遮光片)彈出后速度為，其動(dòng)能等于彈簧的彈性勢(shì)能，因此還需測(cè)量滑塊(含遮光片)的質(zhì)量。 (3)增大A、O之間距離x，滑塊經(jīng)B、C間速度變大，計(jì)時(shí)器顯示時(shí)間t減小。 答案　(1)v＝　(2)C　(3)B 12.(10分)某同學(xué)用如圖8甲所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律： (1)安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，紙帶的兩個(gè)限位孔必須處在同一________線上。 (2)接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后，松開________。 (3)將紙帶上打出的第一個(gè)點(diǎn)記為0，并在離0點(diǎn)較遠(yuǎn)的任意點(diǎn)依次選取幾個(gè)連續(xù)的點(diǎn)，分別記為1、2、3……。量出各點(diǎn)與0點(diǎn)的距離h, 算出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度，分別記為v1至v6，數(shù)據(jù)如下表： 代表符號(hào) v1 v2 v3 v4 v5 v6 數(shù)值(m/s) 2.80 2.99 3.29 3.39 3.59 3.78 表中有一數(shù)據(jù)有較大誤差，代表符號(hào)為________。 圖8 (4)修正數(shù)據(jù)后，該同學(xué)計(jì)算出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)速度的平方值，并作出v2－h(huán)圖象，如圖乙所示，若得出的直線斜率為k，則可測(cè)出重力加速度g＝________。與真實(shí)值相比，測(cè)出的g值________(選填“偏小”或“偏大”)。 解析　(1)根據(jù)本實(shí)驗(yàn)要求可知：安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，紙帶的兩個(gè)限位孔必須處在同一豎直線上。 (2)接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后，松開紙帶，讓紙帶和重物一起做自由落體運(yùn)動(dòng)。 (3)根據(jù)Δv＝gΔt知，相鄰記數(shù)點(diǎn)間的Δv一定相等，所以v3數(shù)據(jù)誤差較大。 (4)由mgh＝mv2可得：g＝＝；由于重物和紙帶下落過(guò)程中受到限位孔的阻力作用，速度值偏小，即測(cè)量值與真實(shí)值相比，測(cè)出的值偏小。 答案　(1)豎直　(2)紙帶　(3)v3　(4)　偏小 13.(10分)(2018·蘇州高一檢測(cè))如圖9所示，光滑坡道頂端距水平面高度為h，質(zhì)量為m的小物塊A從坡道頂端由靜止滑下，進(jìn)入水平面上的滑道時(shí)無(wú)機(jī)械能損失，為使A制動(dòng)，將輕彈簧的一端固定在水平滑道延長(zhǎng)線M處的墻上，另一端恰位于坡道的底端O點(diǎn)。已知在OM段，小物塊A與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，其余各處的摩擦不計(jì)，重力加速度為g。求： 圖9 (1)小物塊滑到O點(diǎn)時(shí)的速度； (2)輕彈簧在最大壓縮量d時(shí)的彈性勢(shì)能(設(shè)輕彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)彈性勢(shì)能為零)。 解析　(1)由機(jī)械能守恒定律得mgh＝mv2，解得v＝。 (2)在水平滑道上小物塊A克服摩擦力所做的功為W＝μmgd 由能量守恒定律得mv2＝Ep＋μmgd 以上各式聯(lián)立得Ep＝mgh－μmgd。 答案　(1)　(2)mgh－μmgd 14.(12分)如圖10甲所示，質(zhì)量m＝1 kg的物體靜止在光滑的水平面上，t＝0時(shí)刻，物體受到一個(gè)變力F作用，t＝1 s 時(shí)，撤去力F，某時(shí)刻物體滑上傾角為37°的粗糙斜面；已知物體從開始運(yùn)動(dòng)到斜面最高點(diǎn)的v－t圖象如圖乙所示，不計(jì)其他阻力，求： 圖10 (1)變力F做的功； (2)物體從斜面底端滑到最高點(diǎn)過(guò)程中克服摩擦力做功的平均功率； (3)物體回到出發(fā)點(diǎn)的速度。 解析　(1)物體1 s末的速度v1＝10 m/s，根據(jù)動(dòng)能定理得： WF＝mv＝50 J (2)物體在斜面上升的最大距離：s＝×1×10 m＝5 m 物體到達(dá)斜面時(shí)的速度v2＝10 m/s，到達(dá)斜面最高點(diǎn)的速度為零，根據(jù)動(dòng)能定理： －mgssin 37°－Wf＝0－mv 解得：Wf＝20 J，＝＝20 W (3)設(shè)物體重新到達(dá)斜面底端時(shí)的速度為v3，則根據(jù)動(dòng)能定理： －2Wf＝mv－mv 解得：v3＝2m/s 此后物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，到達(dá)原出發(fā)點(diǎn)的速度為2m/s 答案　(1)50 J　(2)20 W　(3)2m/s 15.(12分)電機(jī)帶動(dòng)水平傳送帶以速度v勻速傳動(dòng)，一質(zhì)量為m的小木塊由靜止輕放在傳送帶上，若小木塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，如圖11所示，當(dāng)小木塊與傳送帶相對(duì)靜止時(shí)，求： 圖11 (1)小木塊的位移； (2)傳送帶運(yùn)動(dòng)的路程； (3)小木塊獲得的動(dòng)能； (4)摩擦過(guò)程產(chǎn)生的熱量； (5)電機(jī)帶動(dòng)傳送帶勻速傳動(dòng)輸出的總能量。 解析　(1)小木塊輕放在勻速運(yùn)動(dòng)的傳送帶上，二者相對(duì)滑動(dòng)，小木塊在滑動(dòng)摩擦力作用下加速，直到達(dá)到同速，二者相對(duì)靜止。據(jù)動(dòng)能定理可得， μmgs＝mv2 則小木塊的位移為s＝ (2)小木塊由靜止勻加速到v所用時(shí)間為t，則t＝＝， 傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)的路程為s0＝vt＝ (3)小木塊獲得的動(dòng)能為Ek＝mv2 (4)相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程摩擦產(chǎn)生的熱量等于克服摩擦力所做的功， 即Q＝f·s相對(duì)，其中s相對(duì)＝s0－s 因此Q＝μmg·＝mv2 (5)根據(jù)能量守恒定律知，電機(jī)帶動(dòng)傳送帶勻速傳動(dòng)輸出的總能量等于小木塊增加的動(dòng)能和摩擦產(chǎn)生的熱量之和，即：E＝Q＋Ek＝mv2 答案　(1)　(2)　(3)mv2　(4)mv2 (5)mv2 9