1、能的转化与守恒检测试题(时间:90分钟满分:100分)【二维选题表】物理观念科学思维科学探究科学态度与责任重力做功及重力势能1(易)功能关系的理解2(易)能的转移与转化的方向性7(易)机械能守恒的判断8(易),10(中)机械能守恒定律的应用3(易),5(中),12(中),17(中)动能定理的应用4(中),6(中),9(中),11(中),15(易),17(中),18(难)16(中)18(难)实验13(中,)14(中)一、选择题(第16题为单项选择题,第712题为多项选择题,每小题4分,共48分)1.当物体克服重力做功时,物体的(C)A.重力势能一定减少,机械能可能不变B.重力势能一定增加,机械能
2、一定增加C.重力势能一定增加,动能可能不变D.重力势能一定减少,动能可能减少解析:当物体克服重力做功时,重力势能一定增加,动能可能不变,可能增加也可能减少,机械能可能不变,可能增加,可能减少.故选项C正确,A,B,D错误.2.下列关于功和机械能的说法,正确的是(C)A.在有阻力作用的情况下,物体重力势能的减少量不等于重力对物体所做的功B.合力对物体所做的功等于物体机械能的改变量C.物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能,其大小与零势能点的选取有关D.运动物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量解析:重力势能的减少量恒等于重力对物体所做的功,与有无阻力作用无关,选项A错;由动能定理可知,合
3、力对物体所做的功等于物体动能的变化量,选项B错;物体的重力势能是物体与地球相互作用能,势能大小与零势能点的选取有关,选项C对;在只有重力做功的前提下才可满足物体动能的减少量等于物体重力势能的增加量,选项D错.3.一个质量为m的滑块,以初速度v0沿光滑斜面向上滑行,当滑块从斜面底端滑到高为h的地方时,以斜面底端为参考平面,滑块的机械能为(A)A.mB.mghC.m+mghD.m-mgh解析:在整个过程中,只有重力做功,机械能守恒,总量都是m,选项A正确.4.某运动员臂长为L,将质量为m的铅球推出,铅球出手时的速度大小为v0,方向与水平方向成30角,则该运动员对铅球所做的功是(A)A.mgL+mB
4、.mgL+mC.mD.mgL+m解析:设运动员对铅球做功为W,由动能定理得W-mgLsin 30=m,所以W=mgL+m.5. 质量为m的小球从高H处由静止开始自由下落,以地面作为零势能面.当小球的动能和重力势能相等时,重力的瞬时功率为(B)A.2mg B.mgC.mg D.mg解析:在小球的动能和重力势能相等时,设此时的高度为h,物体的速度为v,则根据机械能守恒可得,mgH=mgh+mv2,由于mgh=mv2,所以mgH=2mv2,所以此时的速度的大小为v=,此时重力的瞬时功率为P=Fv=mgv=mg,所以选项B正确.6. 如图所示,光滑斜面的顶端固定一弹簧,一小球向右滑行,并冲上固定在地面
5、上的斜面.设小球在斜面最低点A的速度为v,压缩弹簧至C点时弹簧最短,C点距地面高度为h,则从A到C的过程中弹簧弹力做功是(A)A.mgh-mv2B.mv2-mghC.-mgh D.-(mgh+mv2)解析:由A到C的过程运用动能定理可得-mgh+W=0-mv2,所以W=mgh-mv2,故A正确.7.下列说法中正确的有(ACD)A.热量只能自发地从高温物体传给低温物体,而不能自发地从低温物体传给高温物体B.内能不能转化为动能C.内能不能自发地转化为动能D.自然界中涉及热现象的宏观过程都有方向性解析:内能可以在一定条件下转化为动能,选项B错误,A,C,D均正确.8.下列运动物体,机械能守恒的有(B
6、D)A.物体沿斜面匀速下滑B.物体做自由落体运动C.跳伞运动员在空中匀速下落D.沿光滑曲面自由下滑的木块解析:物体沿斜面匀速下滑,过程中受到重力、支持力、摩擦力,其中摩擦力做功,机械能不守恒,A错误;做自由落体运动过程中只受重力,并且只有重力做功,所以机械能守恒,B正确;跳伞运动员在空中匀速下落受到重力、向上的阻力作用,阻力做功,机械能不守恒,C错误;沿光滑曲面下滑的木块运动过程中,只有重力做功,机械能守恒,D正确.9.人站在h高处的平台上,水平抛出一个质量为m的小球,物体落地时的速度为v,不计阻力,则(BC)A.人对小球做的功是mv2B.人对小球做的功是mv2-mghC.取地面为零势能面,小
7、球落地时的机械能是mv2D.取地面为零势能面,小球落地时的机械能是mv2-mgh解析:对全过程运用动能定理得mgh+W=mv2-0,解得W=mv2-mgh,A错误,B正确;以地面为重力势能的零点,小球落地时的重力势能为0,动能为mv2,物体的机械能为E=0+mv2=mv2,C正确,D错误.10. 如图所示,一轻质弹簧固定于O点,另一端固定一小球,将小球从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度释放,让其自由摆下,不计空气阻力,在小球摆向最低点B的过程中,下列说法正确的是(BD)A.小球的机械能守恒B.小球的机械能减少C.小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变D.小球与弹簧组成的系统机械
8、能守恒解析:由A到B的过程中,只有重力和弹簧弹力做功,系统机械能守恒,即弹簧与小球的总机械能守恒,根据能量守恒定律知,系统机械能不变,弹簧的弹性势能增加,则小球的机械能减少,故选项A错误,B,D正确;根据系统的机械能守恒知,小球的动能、重力势能与弹簧的弹性势能之和不变,而小球的动能增大,则小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和变小,故选项C错误.11. 如图所示,某段滑雪雪道倾角为30,总质量为m(包括雪具在内)的滑雪运动员从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑,加速度为g.在他从上向下滑到底端的过程中,下列说法正确的是(AD)A.运动员获得的动能为mghB.运动员减少的重力势能全部转化为动
9、能C.运动员克服摩擦力做功为mghD.下滑过程中系统减少的机械能为mgh解析:运动员的加速度为g,沿斜面mg-f=mg,f=mg,Wf=mg2h=mgh,所以B,C项错误,D项正确;Ek=mgh-mgh=mgh,A项正确.12. 如图所示,在倾角=30的光滑固定斜面上,放有两个质量分别为1 kg和2 kg的可视为质点的小球A和B,两球之间用一根长L=0.2 m的轻杆相连,小球B距水平地面的高度h=0.1 m. 两球从静止开始下滑到光滑地面上,不计球与地面碰撞时的机械能损失,g取10 m/s2,则下列说法中正确的是(BD)A.下滑的整个过程中A球机械能守恒B.下滑的整个过程中两球组成的系统机械能
10、守恒C.两球在光滑水平面上运动时的速度大小为2 m/sD.下滑的整个过程中B球机械能的增加量为 J解析:当小球A在斜面上、小球B在水平地面上时,轻杆分别对A,B做功,因此下滑的整个过程中A球机械能不守恒,而两球组成系统机械能守恒,A错误,B正确;从开始下滑到两球在光滑水平面上运动,利用机械能守恒定律可得mAg(Lsin 30+h)+mBgh=(mA+mB)v2,解得v= m/s,C错误;下滑的整个过程中B球机械能的增加量为E=mBv2-mBgh= J,D正确.二、非选择题(共52分)13.(6分)验证“机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法:(1)用公式mv2=mgh时对纸带上起点的要求
11、是.(2)若实验中所用重锤质量m=1 kg,理想纸带如图所示,打点时间间隔为0.02 s,则记录B点时,重锤的速度vB= ,重锤动能EkB=.从开始下落起至B点,重锤的重力势能减少量是,因此可得出的结论是 .解析:(1)用公式mv2=mgh验证机械能守恒定律的前提是重物的初速度为零,这样在下落高度h的过程中,动能变化才为mv2.(2)vB= m/s=0.585 m/s.EkB=m=10.5852 J0.171 J.Ep=mgh=19.81.7610-2 J0.172 J.EpEkB.答案:(1)初速度等于零(1分)(2)0.585 m/s(1分)0.171 J(1分)0.172 J(1分)在误
12、差允许范围内,重锤动能的增加量等于其重力势能的减少量,重锤下落过程中机械能守恒(2分)14.(6分)某实验小组利用拉力传感器和速度传感器“探究功与速度变化的关系”.如图(甲)所示,他们将拉力传感器固定在小车上,用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连,用拉力传感器记录小车受到拉力的大小.在水平桌面上相距50.0 cm的A,B两点各安装一个速度传感器,记录小车通过A,B点时的速度大小,小车中可以放置砝码.(1)实验主要步骤如下:测量 和拉力传感器的总质量M1;把细线的一端固定在拉力传感器上,另一端通过定滑轮与钩码相连;正确连接所需电路.将小车移至C点后释放,小车在细线拉动下运动,记录细线拉力
13、及小车通过A,B点时的速度.在小车中增加砝码或,重复的操作.(2)下表是他们测得的实验数据,其中M是M1与小车中砝码质量之和,|-|是两个速度传感器记录速度的平方差,可以据此计算出动能变化量E,F是拉力传感器受到的拉力,W是F在A,B间所做的功.表格中的E3=,W3=.(结果保留三位有效数字)次数M/kg|-|/(m2/s2)E/JF/NW/J10.5000.760.1900.4000.20020.5001.650.4130.8400.42030.5002.40E31.220W341.0002.401.2002.4201.21051.0002.841.4202.8601.430(3)根据表格,
14、请在图(乙)中的方格纸上作出E-W图线.解析:(1)在实验过程中拉力对小车和拉力传感器做功使小车和拉力传感器的动能增加,所以需要测量小车和拉力传感器的总质量;通过控制变量法只改变小车的质量或只改变拉力大小得出不同的数据;(2)通过拉力传感器的示数和A,B间距用W=FL可计算拉力做的功;(3)利用图像法处理数据,可知W与E成正比,作图可用描点法,图线如图所示.答案:(1)小车(1分)减少砝码(1分)(2)0.600 J(1分) 0.610 J(1分)(3)图见解析(2分)15.(6分)小球自h=2 m的高度由静止释放,与地面碰撞后反弹的高度为h.设碰撞时没有动能的损失,且小球在运动过程中受到的空
15、气阻力大小不变,求:(1)小球受到的空气阻力是重力的多少倍?(2)小球从开始到停止运动的过程中运动的总路程.解析:设小球的质量为m,所受阻力大小为f.(1)小球从h处释放时速度为零,与地面碰撞反弹到h时,由动能定理mg(h-h)-f(h+h)=0, (2分)得f=mg. (1分)(2)设小球运动的总路程为s,且最后小球静止在地面上,对于整个过程,由动能定理mgh-fs=0 (2分)得s=h=72 m=14 m. (1分)答案:(1)(2)14 m16.(11分)某一品牌汽车发动机的额定功率为60 kW,质量为5103 kg,汽车在水平长直路面上行驶时,阻力是车的重力的0.05倍,若汽车始终保持
16、额定的功率不变,取g=10 m/s2,则从静止起动后,求:(1)汽车所能达到的最大速度.(2)当汽车的加速度为1 m/s2时,速度的大小.(3)如果汽车由起动到速度变为最大值时,马上关闭发动机,测得汽车通过624 m的路程所经历的时间.解析:(1)汽车保持额定功率不变,那么随着速度v的增大,牵引力F牵变小,当牵引力大小减至与阻力f大小相同时,物体速度v到达最大值vm.P额=fvm,则vm=24 m/s. (2分)(2)a=,则F牵=ma+f=7.5103 N, (2分)v=8 m/s. (1分)(3)设由起动到速度最大历时为t1,关闭发动机到停止历时为t2.m=P额t1-fs1, (2分)将数
17、值代入,得t1=50 s. (1分)由vm=t2,得t2=48 s. (1分)故t总=t1+t2=98 s. (2分)答案:(1)24 m/s(2)8 m/s(3)98 s17.(10分) 如图所示,物体A的质量M=2 kg和物体B的质量m=1 kg,通过轻绳跨过滑轮相连.斜面光滑,不计绳子和滑轮之间的摩擦.开始时A物体离地的高度为h=0.4 m,B物体位于斜面的底端,斜面倾角为=30,刚开始时用手托住A物体,使A,B两物体均处于静止状态.重力加速度g=10 m/s2,撤去手后,求:(1)A物体落地瞬间的速度大小;(2)A物体落地后B物体还能够继续沿斜面向上滑多远?解析:(1)法一应用动能定理
18、A下落过程中,A,B两物体速度大小相等在A下落过程中,由动能定理得Mgh-Th=Mv2 (2分)同时B物体沿斜面上升,由动能定理得Th-mghsin =mv2. (2分)联立解得v=2 m/s. (2分)法二应用机械能守恒定律对系统由Ep减=Ek增得Mgh-mghsin =(M+m)v2, (4分)解得v=2 m/s. (2分)(2)A落地后B继续上升,只有重力做功,机械能守恒,则有-mgh1=0-mv2, (2分)s=,解得s=0.4 m. (2分)答案:(1)2 m/s(2)0.4 m18.(13分)滑板运动是一项惊险刺激的运动,深受青少年的喜爱.如图所示是滑板运动的轨道,AB和CD是一段
19、圆弧形轨道,BC是一段长是7 m的水平轨道.一运动员从AB轨道上P点以6 m/s的速度下滑,经BC轨道后冲上CD轨道,到Q点时速度减为零.已知运动员的质量为50 kg,h=1.4 m,H=1.8 m,不计圆弧轨道上的摩擦.(g=10 m/s2)求:(1)运动员第一次经过B点、C点时的速度各是多大;(2)运动员与BC轨道的动摩擦因数;(3)运动员最后停在BC轨道上何处.解析:(1)运动员从P点到第一次经过B点过程,由机械能守恒定律得mgh+m=m (2分)代入数据,得vB=8 m/s, (1分)运动员从第一次经过C点到Q点过程,由机械能守恒,得m=mgH, (2分)代入数据得vC=6 m/s. (1分)(2)运动员从B到C过程,由动能定理,得-mgs=m-m, (2分)代入数据得=0.2. (1分)(3)设运动员在BC轨道上通过的路程为L,由动能定理得,mgh-mgL=0-m, (2分)代入数据,得L=16 m, (1分)所以运动员最后停在离B点2 m处. (1分)答案:(1)8 m/s6 m/s(2)0.2(3)停在离B点2 m处