【导学案】2021年高中物理人教版必修二教师用书-7.1-追寻守恒量-能量-配套练习

1.关于如图所示的伽利略的抱负斜面试验,以下说法正确的是()。A.小球从A运动到B的过程动能保持不变B.小球从A运动到B的过程势能削减C.小球只有从B运动到C的过程中动能和势能的总和不变D.小球在斜面CD上运动的最大距离等于AB【解析】由于斜面光滑,小球从A运动到B动能增加,势能削减,总能量保持不变,因此A错,B正确;小球在整个运动过程中,动能和势能的总和都不变,小球在斜面CD上运动的最大高度与小球开头运动时的高度相同,运动的距离与斜面倾角有关,C、D均错。【答案】B2.下列说法正确的是()。A.能量就是动能和势能的总和B.做自由落体运动的物体,其势能减小,动能增加C.做竖直上抛运动的物体,其动能和势能总和不变D.平抛运动中,动能和势能总和在不断变大【解析】选项A的错误在于认为能量的形式只有两种,选项A错误。在平抛运动中动能不断增大,势能不断减小,总能量守恒,选项D错误。自由落体运动及竖直上抛运动中均只发生动能和势能的转化,总能量守恒,选项B、C正确。【答案】BC3.下列例子中,属于动能和势能相互转化,而动能和势能的总和保持不变的是()。A.游乐园中的海盗船,假如没有摩擦和空气阻力,船在摇摆过程中的运动B.在不计空气阻力的状况下,将一小球竖直上抛,小球从抛出点到落回抛出点的运动过程C.物体以肯定的速度沿粗糙的固定斜面上滑而达到肯定的高度D.自行车从斜坡顶端由静止滑下【解析】在没有摩擦和空气阻力的条件下,海盗船在摇摆时势能和动能相互转化,每次摇摆都能达到相同的高度,总能量保持不变。在不计空气阻力的状况下,小球竖直上抛后的运动是动能转变为势能、势能又转变为动能的过程,总能量保持不变;物体沿粗糙斜面运动和自行车沿斜坡下滑,动能和势能相互转化,但动能和势能的总和减小,由于摩擦,物体会消耗一部分机械能。【答案】AB4.在如图所示的试验中,小球每次从光滑斜面的左端A自由滑下,每次都能到达右端与A等高的B点。关于其缘由,下列说法正确的是()。A.由于小球总是记得自己的高度B.由于小球在运动过程中,始终保持能量守恒C.由于小球在运动过程中,始终保持势能守恒D.由于小球在运动过程中,始终保持动能守恒【解析】小球在运动过程中守恒的“东西”是能量。【答案】B5.关于伽利略的斜面试验,下列说法正确的是()。A.伽利略斜面试验对于任意斜面都适用,都可以使小球在另一个斜面上升到同样的高度B.只有斜面光滑时,才有可能重复伽利略试验C.在伽利略斜面试验中,只有斜面“坡度”较缓才有可能使小球上升到同样高度D.设想在伽利略斜面试验中,若斜面光滑,并且使斜面变成水平面,则可以使小球沿水平面运动到无穷远处【解析】伽利略斜面实际上是一个抱负化模型,在不计阻力的状况下,我们可以“看”到小球在运动过程中的不变量——高度,实际上是能量不变。为了能够透过现象看本质,伽利略才使用了抱负模型——光滑斜面。在伽利略斜面试验中,必需是阻力不计(光滑斜面)时,小球才能在另一个斜面上上升到相同高度,且不管另一个斜面的倾角多大,小球都能上升到相同高度。所以在A、B、C选项中A、C选项错误,B选项正确。当斜面的倾角减小到接近0°时,小球仍在斜面上上升到同样高度,所以D项正确。【答案】BD6.在伽利略的抱负斜面试验中,假如空气阻力和摩擦阻力不能忽视,人们要查找的守恒量还存在吗?【解析】伽利略的抱负斜面试验体现了动能与重力势能相互转化,且机械能保持不变的思想。进一步说,是探究了能量守恒关系的存在。若空气阻力和摩擦力不行忽视,则机械能不断削减,但内能不断增加,而且机械能与内能的总量保持不变,即本节中人们所查找的守恒量—能量仍旧存在。【答案】见解析7.高台滑雪运动员腾空跃下,假如不考虑空气阻力,则下落过程中该运动员能量的转换关系是()。A.动能削减,重力势能削减B.动能削减,重力势能增加C.动能增加,重力势能削减D.动能增加,重力势能增加【解析】高度降低,重力做功,重力势能削减,动能增加。C正确。【答案】C8.伽利略曾设计了如图所示的一个试验。将摆球拉至M点放开,摆球会到达同一水平高度上的N点。如图在E或F处钉上钉子,摆球将沿不同的弧线到达同一高度的对称点;反过来,假如让摆球从这些点下落,它同样会到达原水平高度上的M点。这个试验可以说明,物体由静止开头沿不同倾角的光滑斜面(或弧线)下滑时,其末速度的大小()。A.只与斜面的倾角有关B.只与斜面的长度有关C.只与下滑的高度有关D.只与物体的质量有关【解析】在伽利略的抱负斜面和摆球试验中,斜面上的小球和摆线上的小球好像“记得”自己的起始高度,其实质是动能与势能的转化过程中,总能量不变。物体由静止开头沿不同倾角的光滑斜面(或弧线)下滑时,高度越大,初始的势能越大,转化后的末动能也就越大,速度越大。选项C正确。【答案】C9.跳板跳水运动员在弹离跳板后,先上升到肯定的高度,在空气中完成一系列简单而美丽 的动作后入水,如图所示。将运动员视为质点,请你分析一下运动员从起跳到入水的全过程,有哪些能量发生了相互转化?【解析】跳水运动员在走板和起跳时要先使跳板上下振动,此过程运动员将身体储存的化学能转化为跳板的弹性势能,然后再将这一弹性势能转化为身体起跳的动能;运动员离开跳板上升的过程,动能渐渐削减且渐渐转化为重力势能;当运动员从最高点下降时,重力势能渐渐削减,运动员的动能渐渐增加,所以此过程是重力势能转化为动能的过程;运动员入水后,受水的阻力作用,运动员的重力势能和动能都要削减,这部分能量要转化为水和人的内能。【答案】见解析10.如图所示,有一根一端固定的轻弹簧,水平放置在光滑水平面BC上,一物块从光滑斜面AB上的A点由静止滑下,运动到水平面与弹簧相互作用。当弹簧被压缩到最短时,问从物块开头下滑至弹簧被压缩到最短的过程中,能量是怎样转化的?(不计斜面与水平面接点B处的能量损失)【解析】在物块从斜面上的A点静止下滑的过程中,重力势能转化为动能;到达水平面BC上后,重力势能不再变化;物块在与弹簧作用前,动能不变;在与弹簧相互作用时,物块的动能削减,转化为弹簧的弹性势能;到弹簧最短时,弹簧的弹性势能达到最大,物块动能为零。A→B过程重力势能转化为动能;B→C过程物块与弹簧相互作用时,动能转化为弹性势能。【答案】见解析11.一有光滑半圆轨道的木块固定在地面上,如图所示,A、B为在一条水平直径上的两点。一小球从左侧的最高点A由静止释放。请思考下列问题。(1)小球能运动到右侧的B点吗?为什么?(2)若木块不固定,而是放在光滑的水平地面上,小球仍从左侧的最高点A由静止释放,小球能运动到右侧的B点吗?为什么?【解析】(1)木块固定在地面上,且半圆轨道是光滑的,A、B为在一条水平直径上的两点,即A、B在同一水平面上。当将小球从A点由静止开头释放,除了有动能和势能的相互转化外,不再有其他形式的能的转化,所以小球能运动到右侧的B点。(2)若木块不固定,由于没有内能等能量的转化,小球照样可以运动到右侧的B点。【答案】(1)能能量守恒(2)能能量守恒12.如图所示,将一个带轴的轮子用两根等长的细线悬吊起来,使轮轴处于水平状态,细线不行伸长,这样就做成一个“滚摆”。旋转滚摆,让细线绕在轮轴上,如图中(a)所示,然后由静止开头释放滚摆,滚摆就会边旋转边下落,细线渐渐被释放;到达最低点后,如图中(b)所示,滚摆不会停止运动,它又会边旋转边上升,细线又渐渐绕在轮轴上,如此反复。试分析滚摆运动过程中的能量转化状况。在阻力小到可以忽视的状况下,你猜想滚摆每次都能不能回升到起始点的高度。请说明你猜想的依据。【解析】