高中物理鲁科版第二章能的转化与守恒 市赛获奖

(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)一、选择题1．关于重力做功和重力势能的变化，下列叙述正确的是()A．做竖直上抛运动的物体，在上升阶段，重力做负功，重力势能减少B．做竖直上抛运动的物体，在上升阶段，重力做正功，重力势能增加C．做平抛运动的物体，重力势能在不断减少D．只要物体高度降低了，其重力势能一定在减少解析：做竖直上抛的物体在上升过程中，重力做负功，重力势能增加，故A、B错误；做平抛运动的物体，物体高度在降低，重力势能一定减少，故C、D正确．答案：CD2．关于能量和能源，下列说法正确的是()A．由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源B．在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少，但能量品质降低了C．能量耗散说明能量在转化过程中没有方向性D．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造答案：B3．忽略空气阻力，下列物体运动过程中满足机械能守恒的是()A．电梯匀速下降B．物体由光滑斜面顶端滑到斜面底端C．物体沿着粗糙斜面匀速下滑D．拉着物体沿光滑斜面匀速上升解析：电梯匀速下降时，拉力对其做负功，机械能不守恒，A项错；沿光滑斜面下滑时，支持力不做功，只有重力做功，机械能守恒，B项对；沿粗糙斜面匀速下滑时，摩擦力对其做负功，机械能不守恒，C项错；拉物体沿光滑斜面匀速上升时，拉力对其做正功，机械能不守恒，D项错．答案：B4.如图所示，细绳跨过定滑轮，悬挂两个物体M和m，M＞m，不计摩擦及绳的质量，系统从静止开始运动的过程中，下列结论正确的是()A．M和m各自的机械能分别守恒B．M减少的机械能大于m增加的机械能C．M减少的重力势能等于m增加的重力势能D．M和m组成的系统机械能守恒解析：因为M＞m，所以M下降，m上升，同时系统动能增加，M减少的重力势能大于m增加的重力势能，很显然m机械能增加．M和m构成的系统机械能守恒．答案：D5．一个小球从空中的a点运动到b点的过程中，重力做功5J，除重力之外其他力做功2J．则小球()A．在a点的重力势能比在b点多5JB．在a点的动能比在b点少7JC．在a点的机械能比在b点少2JD．在a点的机械能比在b点多2J解析：由于重力做正功，则a点的重力势能比在b点多5J，A对．又由动能定理知合外力对物体做的功为7J，从a到b动能增加7J，B对．由于除重力之外的力做正功为2J，则从a到b机械能增加2J，C对、D错．答案：ABC6.质量为M的滑块，置于光滑水平地面上，其上有一半径为R的eq\f(1,4)光滑圆弧．现将一质量为m的物体从圆弧的最高点滑下，在下滑过程中，M对m的弹力做功W1，m对M的弹力做功W2，如图所示，则()A．W1＝0，W2＝0 B．W1<0，W2>0C．W1＝0，W2>0 D．W1>0，W2<0解析：此题仅凭感觉，很容易错选A.即认为圆弧的弹力总与物体的速度方向垂直，不做功．而事实上，在m下滑过程中，滑块应向左滑动，由于滑块动能增加，而滑块所受重力及地面对其的支持力总与运动方向垂直而不做功，因此m对M的弹力做正功．由于物体与滑块组成的系统机械能守恒，滑块的机械能增加，物体的机械能必定减少，则M对m的弹力必做负功．所以本题应选B.答案：B7．一个25kg的小孩从高度为m的滑梯顶端由静止开始滑下，滑到底端时的速度为m/s.取g＝10m/s2，关于力对小孩做的功，以下结果正确的是()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错；小孩所受支持力方向上的位移为零，故支持力做的功为零，D错；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项正确；WG－W阻＝Ek－0，故W阻＝mgh－eq\f(1,2)mv2＝750J－50J＝700J，B项错误．答案：A8.如图所示，一轻质弹簧固定于O点，另一端系一小球，将小球从与O点在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度地释放，让它自由摆下，不计空气阻力．在小球由A点摆向最低点B的过程中()A．小球的重力势能减少B．小球的重力势能增大C．小球的机械能不变D．小球的机械能减少解析：小球从A点释放后，在从A点向B点运动的过程中，小球的重力势能逐渐减少，动能逐渐增大，弹簧逐渐被拉长，弹性势能逐渐增大．所以，小球减少的重力势能一部分转化为弹簧的弹性势能．对物体、弹簧和地球组成的系统而言，机械能守恒；但对小球(还包括地球)而言，机械能减少．正确选项为A、D.答案：AD9．物体在合外力作用下做直线运动的v－t图象如图所示．下列表述正确的是()A．在0～1s内，合外力做正功B．在0～2s内，合外力总是做负功C．在1～2s内，合外力不做功D．在0～3s内，合外力总是做正功解析：根据动能定理，合外力做的功等于物体动能的变化，0～1s内，动能增加，所以合外力做正功，A正确；0～2s内动能先增加后减少，合外力先做正功后做负功，B错误；1～2s内，动能减少，合外力做负功，C错误；0～3s内，动能变化量为零，合力做功为零，D错误．答案：A10.如图所示，在抗洪救灾中，一架直升机通过绳索用恒力F竖直向上拉起一个漂在水面上的木箱，使其由水面开始加速上升到某一高度，若考虑空气阻力，而不考虑空气浮力，则在此过程中，下述说法正确的有()A．力F所做的功减去克服阻力所做的功等于重力势能的增量B．木箱克服重力所做的功等于重力势能的增量C．力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于木箱动能的增量D．力F和阻力的合力所做的功等于木箱机械能的增量解析：木箱运动过程中，有力F、重力、阻力三个力对木箱做功，合力做功决定着物体动能的改变量，C正确；重力做功决定着重力势能的改变量，B正确，A错误；除重力做功以外，其他力做功的代数和等于物体机械能的改变量，D正确．答案：BCD二、非选择题11.如图所示，两个质量各为m1和m2的小物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m1＞m2.现要利用此装置验证机械能守恒定律．(1)若选定物块A从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有__________．(在横线上填入选项前的编号)①物块的质量m1、m2；②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间；③物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间；④绳子的长度．(2)为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议：①绳的质量要轻②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好：③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；④两个物块的质量之差要尽可能小．以上建议中确实对提高准确程度有作用的是________________________________________________________________________．(在横线上填入选项前的编号)(3)写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议：________________________________________________________________________.解析：(1)A、B组成的系统机械能守恒的表达式为(m1－m2)gl＝eq\f(1,2)(m1＋m2)v2，其中l＝eq\f(v,2)t(l表示A下降或B上升的距离，t为A下降或B上升的时间)，故验证机械能守恒的表达式为：(m1－m2)gl＝eq\f(1,2)(m1＋m2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2l,t)))2，测量的物理量为m1、m2、l、t，故应选①②或①③.(2)由上述分析可见，没有考虑软绳机械能变化，故采用轻绳以忽略绳的机械能，计算A、B速度时考虑的是二者沿绳方向的速度，故应保持两物块只沿竖直方向运动，不要摇晃．绳的长短与m1和m2的质量关系对实验无影响，故选①③.(3)可从实验条件和测量的量出发考虑问题：如：“对同一高度进行多次测量取平均值”，以减小偶然误差，“选取受力后相对伸长量小的绳子”，以忽略绳势能的变化，且使AB运动的距离相同．答案：(1)①②或①③(2)①③(3)对同一高度多次测量求平均或选受力后相对伸长量小的绳子等12.如图所示，质量m＝2kg的物体，从光滑斜面的顶端A点以v0＝5m/s的初速度滑下，在D点与弹簧接触并将弹簧压缩到B点时的速度为零，已知从A到B的竖直高度差h＝5m，求弹簧的弹力对物体所做的功．(g取10m/s2)解析：由于斜面光滑，故物体和弹簧构成的系统机械能守恒．但被研究的过程中，弹簧弹力是变力，对物体做负功，弹簧的弹性势能增加，且弹力做的功数值上与弹性势能的增加量相等，取B所在水平面为零势能参考平面，弹簧原长处D点为弹性势能的零势能参考点，则状态A：EA＝mgh＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)状态B：EB＝Ep弹＋0从A到B点，由机械能守恒定律知：EA＝EB，得Ep弹＝125J，则弹簧弹力对物体所做的功为W＝－125J.答案：负功125J13．民用航空客机的机舱一般都设有紧急出口，飞机发生意外情况着陆后，打开紧急出口的舱门，会自动生成一个由气囊构成的斜面．如图所示为某气囊斜面，机舱离底端的竖直高度AB＝m，斜面长AC＝m，斜面与水平地面CD间由一段小圆弧平滑连接．旅客从气囊上由静止开始滑下，其与气囊、地面间的动摩擦因数均为μ＝，不计空气阻力，g＝10m/s2.求：(1)人滑到斜面底端C时的速度大小；(2)人离开C点后还要在地面上滑行多远才能停下．解析：(1)由动能定理得mghAB－μmgsAC＝eq\f(1,2)mv2解得v＝m/s(2)设人在CD水平面上滑行的距离为s，由动能定理得μmgs＝eq\f(1,2)mv2，解得s＝m.答案：(1)m/s(2)m14．质量为5×103kg的汽车在t＝0时刻速度v0＝10m/s，随后以P＝6×104W的额定功率沿平直公路继续前进，经72s达到最大速度，该汽车受恒定阻力，其大小为×103N．求：(1)汽车的最大速度vm；(2)汽车在72s内经过的路程s.解析：(1)达到最大速度时，牵引力等于阻力P＝fvmvm＝eq