【导学案】2021年高中物理人教版必修二教师用书-7.10-能量守恒定律与能源-配套练习

1.下列说法正确的是()。A.做匀变速直线运动的物体机械能肯定守恒B.外力对物体做功为零,物体机械能肯定守恒C.做变速运动的物体机械能可能守恒D.受摩擦力作用的物体,机械能可能守恒【解析】物体机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功,其他力不做功或做功为零,本题只有选项C、D正确。【答案】CD2.关于下列现象中的能量转化的说法正确的是()。A.在水平大路上行驶的汽车,发动机熄火之后,速度越来越小,最终停止,是机械能转化为内能B.电风扇通电后开头转动,断电后转动着的风扇又渐渐停下来,是电能转化为机械能C.火药爆炸产生燃气,子弹在燃气的推动下从枪膛放射出去,射穿一块钢板,速度减小,是化学能转化为内能D.用柴油机带动发电机发电,供应电动水泵抽水,把水从低处抽到高处,是电能转化为机械能【解析】在水平大路上行驶的汽车,发动机熄火之后,速度越来越小,最终停止,这一过程中,汽车所受的阻力做负功,机械能转化为内能,选项A正确。风扇通电后开头转动,电流做功,电能转化为机械能,有一部分转化为内能;断电后转动着的风扇又渐渐停下来,阻力做负功,机械能转化为内能,选项B错误。火药爆炸产生燃气,化学能转化为内能;子弹在燃气的推动下从枪膛放射出去,推力做功,内能转化为机械能;子弹射穿一块钢板,速度减小,阻力做负功,机械能转化为内能,选项C错误。柴油的化学能转化为柴油机的机械能,再转化为发电机的电能,电能又通过电动水泵转化为水的机械能,选项D错误。【答案】A3.将质量为m的小球在距地面高度为h处抛出,抛出时的速度大小为v0,小球落到地面时的速度大小为2v0。若小球受到的空气阻力不能忽视,则对于小球下落的整个过程,下列说法中正确的是()。A.小球克服空气阻力做的功小于mghB.重力对小球做的功等于mghC.合外力对小球做的功小于mD.合外力对小球做的功等于m【解析】由题意可知小球落地的速度比抛出时大,即从抛出到落地过程中动能变大了,由动能定理W合=ΔEk,得ΔEk>0,则W合>0,即重力所做的功大于空气阻力所做的功,而这个过程中重力对小球做的功为WG=mgh,所以A、B选项正确。从抛出到落地过程中,合外力做的功等于小球动能的变化量,W合=ΔEk=m·(2v0)2-m=m>m,故C、D选项均不正确。【答案】AB4.某人用100N的力将质量为0.5kg的球以8m/s的速度沿水平方向踢出,球向前滚动20m后停下来,则人对球做的功为(A.200JB.16JC.2000JD.无法确定【解析】人用脚踢球的过程中,将人体的化学能转化为球的动能,依据功能的关系,可得人对球所做的功W人=ΔEk=mv2=×0.5×82J=16J,选项B正确。【答案】B5.如图所示的装置,将重物匀速提高H,滑轮的重力、绳子的质量及摩擦都不计,在提起重物的过程中,第一次使绳与竖直方向夹角为θ1,且保持不变;其次次使绳与竖直方向的夹角为θ2(θ2>θ1),且保持不变。若第一次拉力所做的功为W1,其次次拉力所做的功为W2,则W1、W2的大小关系是()。A.W1>W2 B.W1<W2C.W1=W2 D.无法确定【解析】由于是匀速提升,两次拉力做的功均转化为物体的重力势能,在提升相同的高度时做的功一样多。【答案】C6.足够长的水平传送带以速度v匀速传动,质量为m的小物块A由静止轻放在传送带上,若小物块与传送带间的动摩擦因数为μ,如图所示,从开头作用到小木块与传送带相对静止时,系统转化为内能的能量为()。A.mv2B.mv2C.2mv2D【解析】小物块在传送带上相对滑动的过程中,系统产生的内能Q=μmg·L相,由L相=vt-,v=μgt,可解得Q=mv2,A正确。【答案】A7.质量为m的子弹,以速度v0水平射入放在光滑水平面上的质量为M的木块中(未穿出),从子弹射进木块到子弹刚相对于木块静止的过程,下列结论错误的是()。A.子弹动能的削减量与子弹克服摩擦力做功的数值相等B.子弹克服摩擦力做的功等于系统增加的内能C.子弹对木块的摩擦力做正功,其功的数值等于木块增加的动能D.子弹损失的机械能等于木块增加的动能和系统增加的内能之和【解析】子弹对木块的摩擦力对木块做正功,会使木块的动能增加,而木块对子弹的摩擦力对子弹做负功,使子弹的动能削减;子弹削减的动能一部分通过摩擦力做功转化成了木块的动能,另一部分由于摩擦生热转化为子弹和木块的内能,由以上分析可知选项B错误,选项A、C、D正确。【答案】B8.用力推着一物体沿一足够长的粗糙斜面对上运动,t=0时撤去推力,0~6s内该物体的速度随时间的变化状况如图所示,由图象可知()。A.0~1s内重力的平均功率大小与1s~6s内重力平均功率大小之比为5∶1B.0~1s内摩擦力的平均功率与1s~6s内摩擦力平均功率之比为1∶1C.0~1s内机械能变化量大小与1s~6s内机械能变化量大小之比为1∶5D.1s~6s内动能变化量大小与机械能变化量大小之比为1∶2【解析】斜面的倾角为θ,0~1s内重力的平均功率大小P1=,1s~6s内重力平均功率大小P2=,则P1∶P2=1∶1,A错误;0~1s与1s~6s内摩擦力平均功率之比即为平均速度之比,又因这两个时段的平均速度大小相等,故平均功率之比为1∶1,B正确;依据功能关系,机械能变化量之比等于摩擦力做功之比,而0~1s与1s~6s内位移之比为(×10×1)∶(×10×5)=1∶5,所以机械能变化量大小之比为1∶5,C正确;在0~1s内mgsinθ+f=m×10,在1s~6s内mgsinθ-f=m×2,解得f=4m,1s~6s内动能变化量大小与机械能变化量大小之比为(×m×102)∶(4m××10×5)=1【答案】BCD9.如图所示,A、B两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连,A放在固定的光滑斜面上,B、C两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连,C球放在水平地面上。现用手把握住A,并使细线刚刚拉直但无拉力作用,并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行。已知A的质量为4m,B、C的质量均为m,重力加速度为g,细线与滑轮之间的摩擦不计。开头时整个系统处于静止状态,释放A后,A沿斜面下滑至速度最大时C恰好离开地面,则下列说法正确的是(A.斜面倾角α=30°B.A获得最大速度为2C.C刚离开地面时,B的加速度最大D.从释放A到C刚离开地面的过程中,A、B两小球组成的系统机械能守恒【解析】A沿斜面下滑至速度最大时,此时A受的合力为零,则4mgsinα=2mg,解得α=30°,A正确;依据功能关系可知4mg·2xsinα-mg·2x=·4mv2+mv2,x=,解得A获得的最大速度为v=2g,B正确;C刚离开地面时,B所受合力为零,加速度为零,C错误;从释放A到C刚离开地面的过程中,A、B【答案】AB10.如图所示,质量为1kg的木块m在水平面上运动,经过A点时速度v0=2m/s,已知A、B之间距离L=0.5m,且AB段粗糙,其他部分均光滑,m与A、B间的动摩擦因数μ=0.2,木块经过B点后将压缩右端固定的劲度系数较大的弹簧,g取10m/s(1)求弹簧能够具有的最大弹性势能。(2)木块m是否还能到达A点?【解析】(1)木块m从A运动至B时损失的机械能为Wf=μmgL=0.2×1×10×0.5J=1J当弹簧压缩至最短时,弹性势能最大,此时木块m的速度为0,由能量守恒定律得:m-μmgL=Epm代入数据解得Epm=1J。(2)由于Epm=Wf,所以m刚好能够到达A点。【答案】(1)1J(2)能够到达A点11.如图所示,质量为m的小铁块A(可视为质点)以水平速度v0冲上质量为M、长为l的置于光滑水平面C上的木板B,并恰好不从木板上掉下,已知A、B间的动摩擦因数为μ,此时木板相对地面的位移为x,求这一过程中:(1)木板增加的动能。(2)小铁块削减的动能。(3)系统机械能的削减量。(4)系统产生的热量。【解析】在此过程中摩擦力做功的状况:A和B所受摩擦力分别为f1、f2,且f1=f2=μmg,A在f1的作用下匀减速运动,B在f2的作用下匀加速运动;当A滑动到B的右端时,A、B达到相同的速度v,正好不掉下。(1)对B依据动能定理得:μmgx=Mv2-0从上式可知:ΔEkB=μmgx。(2)滑动摩擦力对小铁块A做负功,依据功能关系可知:ΔEkA=-μmg(x+l)即小铁块削减的动能为-ΔEkA=m-mv2=μmg(x+l)。(3)系统机械能的削减量为ΔE=m-mv2-Mv2=μmgl。(4)m、M相对位移为l,依据能量守恒得:Q=μmgl。【答案】(1)μmgx(2)μmg(x+l)(3)μmgl(4)μmgl12.如图所示,左侧为一个半径为R的半球形的碗固定在水平桌面上,碗口水平,O点为球心,碗的内表面及碗口光滑,右侧是一个固定光滑斜面,斜面足够长,倾角θ=30°。一根不行伸长的不计质量的细绳跨在碗口及光滑斜面顶端的光滑定滑轮两端上,线的两端分别系有可视为质点的小球m1和m2,且m1>m2。开头时m1恰在右端碗口水平直径A处,m2在斜面上且距离斜面顶端足够远,此时连接两球的细绳与斜面平行且恰好伸直。当m1由静止释放运动到圆心O的正下方B点时细绳突然断开,不计细绳断开瞬间的能量损失。(1)求小球m2沿斜面上升的最大距离s。(2)若已知细绳断开后小球m1沿碗的内侧上升的最大高度为,则等于多少?【解析】(1)设重力加速度为g,小球m1到达最低点B时m1、m2