高中物理鲁科版第二章能的转化与守恒 微课

(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)1．从地面竖直上抛两个质量不同的物体，设它们的初动能相同，当上升到同一高度时(不计空气阻力，选抛出点所在的水平面为参考面)，则两个物体()A．所具有的重力势能相等B．所具有的动能相等C．所具有的机械能不相等D．所具有的机械能相等解析：初态机械能相同，机械能守恒，D对，C错．同一高度质量不等，重力势能不等，动能不等，A、B错．答案：D2.游乐场中的一种滑梯如图所示．小朋友从轨道顶端由静止开始下滑，沿水平轨道滑动了一段距离后停下来，则()A．下滑过程中支持力对小朋友做功B．下滑过程中小朋友的重力势能增加C．整个运动过程中小朋友的机械能守恒D．在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功解析：下滑过程中支持力的方向总与速度方向垂直，所以支持力不做功，A错误；越往下滑动重力势能越小，B错误；摩擦力的方向与速度方向相反，所以摩擦力做负功，机械能减少，D正确，C错误．答案：D3．如图所示，从h高处以初速度v0竖直向上抛出一个质量为m的小球．若取抛出处物体的重力势能为零，不计空气阻力，则物体着地时的机械能为()A．mgh B．mgh＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)\f(1,2)mveq\o\al(2,0) \f(1,2)mveq\o\al(2,0)－mgh解析：物体在整个运动过程中不受阻力，仅有重力做功，物体的机械能守恒．取抛出处的重力势能为零，则抛出时的物体的机械能为eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，因此物体落地的瞬时机械能亦为eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，选项C正确．答案：C4.如图所示，一个质量为m的物体以某一速度从A点冲上倾角为30°的光滑斜面，这物体在斜面上上升的最大高度为h，则在这个过程中()A．物体的重力势能增加了mghB．机械能损失了mghC．动能损失了mghD．机械能不守恒解析：物体在斜面上上升h，重力做负功mgh，故物体重力势能增加了mgh，A选项正确．在上升h高度的过程中，只有重力做功，重力势能与动能之间转化，机械能守恒，故B、D选项错误．由于只有重力做功，则合力做功即为－mgh，由动能定理，物体的动能减少了mgh，C选项正确．答案：AC5.如图所示，一辆汽车从凸桥上的A点匀速率运动到等高的B点，以下说法正确的是()A．由于车速不变，汽车从A到B过程中机械能不变B．牵引力对汽车做的功等于汽车克服阻力做的功C．汽车在运动过程中所受合外力为零D．汽车所受的合外力做功为零解析：汽车的车速不变，其动能不变，但高度变化，重力势能变化，所以机械能不守恒，由动能定理WF＋Wf＝0，即合外力做功为零，由于速度方向变化，所以合外力不为零，故A、C错，B、D正确．答案：BD6.一物体从某一高度自由落下，落在直立于地面的轻弹簧上，如图所示，在A点物体开始与弹簧接触，到B点时，物体速度为零，然后被弹回，下列说法中正确的是()A．物体从A下降到B的过程中，动能不断变小B．物体从A下降到B的过程中，重力势能不断变小C．物体从A下降到B的过程中，弹性势能不断增大D．物体从A下降到B的过程中，弹性势能的增加量，等于重力势能的减小量解析：物体在下降过程中，先加速后减速，因此动能先增大后减小．重力势能一直减小，弹性势能一直增大．由于物体有初动能，而末动能为零，因此弹性势能的增加量等于物体动能和重力势能的减少量．答案：BC7．质量为m的物体，从静止开始以2g的加速度竖直向下运动h高度，下列说法中正确的是()A．物体的重力势能减少2mghB．物体的机械能保持不变C．物体的动能增加2mghD．物体的机械能增加mgh解析：因重力做了mgh的功，由重力做功与重力势能变化关系可知重力势能减少mgh，合力做功为2mgh，由动能定理可知动能增加2mgh，除重力之外的力做功mgh，所以机械能增加mgh，A、B错，C、D对．答案：CD8．如图所示，某人用平行于斜面的拉力将物体沿斜面拉下，已知拉力大小等于摩擦力大小，则下列说法正确的是()A．物体是匀速下滑的B．合外力对物体做的功等于零C．物体的机械能减少D．物体的机械能保持不变解析：因为重力的下滑分力未被平衡，合外力数值上等于该分力，所以物体将加速下滑；因为除重力外，其他力做功之和为零，所以物体的机械能将保持不变．答案：D9．如图所示，倾角θ＝30°的粗糙斜面固定在地面上，长为l、质量为m，粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平．用细线将物体与软绳连接，物体由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面(此时物块未到达地面)，在此过程中()A．物块的机械能逐渐增加B．软绳重力势能共减少了eq\f(1,4)mglC．物块重力势能的减小等于软绳克服摩擦力所做的功D．软绳重力势能的减少小于其动能的增加与克服摩擦力所做功之和解析：物块下落过程要克服绳的拉力做功，机械能逐渐减少，所以A错误．轻绳重心下落eq\f(L,2)－eq\f(L,2)sinθ＝eq\f(1,4)L，所以其重力势能共减少了eq\f(1,4)mgL，选项B正确．根据动能定理，物块与轻绳的重力所做的功与摩擦力做功之和等于物块与轻绳动能的增加量，所以选项C错误，D正确．因此B、D正确．答案：BD10.如图所示是上海“明珠线”某轻轨站的设计方案，与站台连接的轨道有一个小坡度，电车进站时要上坡，出站时要下坡，如果坡高2m，电车到a点时的速度是km/h，此后切断电动机电源，如果不考虑电车所受的摩擦力．问：(1)电车到a点切断电源后，能不能冲上站台？(2)如果能冲上，它到b点时的速度为多大？(g取10m/s2)解析：(1)取a所在平面为参考面，v1＝km/h＝7m/s，设电车能冲上的最大高度为h′，由机械能守恒定律得mgh′＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，h′＝eq\f(v\o\al(2,1),2g)＝eq\f(72,2×10)m＝m．因h′＞h，所以电车能冲上站台．(2)设电车到达b点的速度为v2.根据机械能守恒定律，可得出eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝mgh＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)，所以v2＝eq\r(v\o\al(2,1)－2gh)＝eq\r(72－2×10×2)m/s＝3m/s.答案：(1)能冲上站台(2)3m/s11．如图所示，质量为m＝2kg的小球系在轻弹簧的一端，另一端固定在悬点O点，将弹簧拉至水平位置A处由静止释放，小球到达距O点下方h处的B点时速度为2m/s.求小球从A运动B的过程中弹簧弹性势能增加多少？(h＝m，g取10m/s2)解析：以B点所在水平面为重力势能零势能面，A点为弹性势能零势能面，则在初状态A有E1＝Ek1＋Ep1＝mgh.对末状态B有E2＝Ek2＋Ep2＝eq\f(1,2)mv2＋Ep2.式中Ep2为弹簧的弹性势能．由机械能守恒定律有E1＝E2，mgh＝eq\f(1,2)mv2＋Ep2.所以Ep2＝mgh－eq\f(1,2)mv2＝2×10×J－eq\f(1,2)×2×22J＝6J.答案：6J12．如图所示，在大型露天游乐场中翻滚过山车的质量为1t，从轨道一侧的顶点A处释放，到达底部B处后又冲上环形轨道，使乘客头朝下通过C点，再沿环轨道到达底部，最后冲上轨道另一侧的顶端D处，已知D与A在同一水平面．如果不考虑车与轨道间的摩擦和空气阻力，A、B间的高度差为20m，圆环半径为5m，g取10m/s2，试求：(1)过山车通过B点时的动能；(2)过山车通过C点时的速度；(3)过山车通过D点时的机械能．解析：(1)过山车由A点运动到B点的过程中，由机械能守恒定律ΔEk增＝ΔEp减可得过山车在B点的动能．eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－0＝mghABEkB＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝mghAB＝103×10×20J＝2×105J(2)同理可得，过山车从A点运动到C点时有eq\f(1,2)