2019-2020年高中物理 第2章 能的轉(zhuǎn)化與守恒 第4講 能量守恒定律題組訓(xùn)練 魯科版必修2.doc

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2019-2020年高中物理 第2章 能的轉(zhuǎn)化與守恒 第4講 能量守恒定律題組訓(xùn)練 魯科版必修2 [時(shí)間：60分鐘] 題組一　對(duì)機(jī)械能守恒定律的理解 1．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．機(jī)械能守恒時(shí)，物體一定不受阻力 B．機(jī)械能守恒時(shí)，物體一定只受重力和彈力作用 C．物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，機(jī)械能必守恒 D．物體所受的外力不等于零，其機(jī)械能也可以守恒 2．下列四個(gè)選項(xiàng)的圖中，木塊均在固定的斜面上運(yùn)動(dòng)，其中選項(xiàng)A、B、C中斜面是光滑的，選項(xiàng)D中的斜面是粗糙的，選項(xiàng)A、B中的F為木塊所受的外力，方向如圖中箭頭所示，選項(xiàng)A、B、D中的木塊向下運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C中的木塊向上運(yùn)動(dòng)．在這四個(gè)圖所示的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒的是(　　) 3.如圖1所示，一輕彈簧固定于O點(diǎn)，另一端系一重物，將重物從與懸點(diǎn)O在同一水平面且彈簧保持原長(zhǎng)的A點(diǎn)無(wú)初速度地釋放，讓它自由擺下，不計(jì)空氣阻力，在重物由A點(diǎn)擺向最低點(diǎn)的過(guò)程中(　　) 圖1 A．重物的機(jī)械能減少 B．系統(tǒng)的機(jī)械能不變 C．系統(tǒng)的機(jī)械能增加 D．系統(tǒng)的機(jī)械能減少 4．在下列幾個(gè)實(shí)例中，機(jī)械能守恒的是(　　) 圖2 A．在平衡力作用下運(yùn)動(dòng)的物體 B．在光滑水平面上被細(xì)線拴住做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的小球 C．如圖2甲所示物體沿固定光滑圓弧面下滑 D．如圖乙所示，在光滑水平面上壓縮彈簧過(guò)程中的小球 題組二　機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用 5．把質(zhì)量為3 kg的石塊從20 m高的山崖上以沿與水平方向成30角斜向上的方向拋出(如圖3所示)，拋出的初速度v0＝5 m/s，石塊落地時(shí)的速度大小與下面哪些量無(wú)關(guān)(g取10 m/s2，不計(jì)空氣阻力)(　　) 圖3 A．石塊的質(zhì)量 B．石塊初速度的大小 C．石塊初速度的仰角 D．石塊拋出時(shí)的高度 6．一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊，以初速度v0沿光滑斜面向上滑行，當(dāng)滑塊從斜面底端滑到高為h的地方時(shí)，以斜面底端為參考平面，滑塊的機(jī)械能是(　　) A.mv B．mgh C.mv＋mgh D.mv－mgh 7．一物體從高h(yuǎn)處自由下落，落至某一位置時(shí)其動(dòng)能與重力勢(shì)能恰好相等(取地面為零勢(shì)能面)(　　) A．此時(shí)物體所處的高度為 B．此時(shí)物體的速度為 C．這段下落的時(shí)間為 D．此時(shí)機(jī)械能可能小于mgh 8．甲、乙兩物體質(zhì)量之比為1∶3，它們距離地面高度之比也為1∶3，讓它們自由下落，它們落地時(shí)的動(dòng)能之比為(　　) A．1∶3 B．3∶1 C．1∶9 D．9∶1 9.如圖4所示，地面上豎直放一根輕彈簧，其下端和地面連接，一物體從彈簧正上方距彈簧一定高度處自由下落，則(　　) 圖4 A．物體和彈簧接觸時(shí)，物體的動(dòng)能最大 B．與彈簧接觸的整個(gè)過(guò)程，物體的動(dòng)能和彈簧彈性勢(shì)能的和不斷增加 C．與彈簧接觸的整個(gè)過(guò)程，物體的動(dòng)能與彈簧彈性勢(shì)能的和先增加后減小 D．物體在反彈階段，動(dòng)能一直增加，直到物體脫離彈簧為止 10．以相同大小的初速度v0將物體從同一水平面分別豎直上拋、斜上拋、沿光滑斜面(足夠長(zhǎng))上滑，如圖5所示，三種情況達(dá)到的最大高度分別為h1、h2和h3，不計(jì)空氣阻力(斜上拋物體在最高點(diǎn)的速度方向水平)，則(　　) 圖5 A．h1＝h2>h3 B．h1＝h2

h2 題組三　綜合應(yīng)用 11.如圖6所示，輕彈簧一端與墻相連處于自然狀態(tài)，質(zhì)量為4 kg的木塊沿光滑的水平面以5 m/s的速度運(yùn)動(dòng)并開始擠壓彈簧，求： 圖6 (1)彈簧的最大彈性勢(shì)能； (2)木塊被彈回速度增大到3 m/s時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能． 12.如圖7所示，質(zhì)量為m＝2 kg的小球系在輕彈簧的一端，另一端固定在懸點(diǎn)O處，將彈簧拉至水平位置A處由靜止釋放，小球到達(dá)距O點(diǎn)下方h＝0.5 m處的B點(diǎn)時(shí)速度為2 m/s.求小球從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中彈簧彈力做的功(g取10 m/s2)． 圖7 13．如圖8所示，質(zhì)量為m的物體，以某一初速度從A點(diǎn)向下沿光滑的軌道運(yùn)動(dòng)，不計(jì)空氣阻力，若物體通過(guò)軌道最低點(diǎn)B時(shí)的速度為3，求： 圖8 (1)物體在A點(diǎn)時(shí)的速度大?。? (2)物體離開C點(diǎn)后還能上升多高． 答案精析 第4講　能量守恒定律 1．D　[機(jī)械能守恒的條件是只有重力做功或系統(tǒng)內(nèi)物體間的彈力做功．機(jī)械能守恒時(shí)，物體或系統(tǒng)可能不只受重力和彈力作用，也可能受其他力，但其他力不做功或做的總功一定為零，A、B錯(cuò)；物體沿斜面勻速下滑時(shí)，它處于平衡狀態(tài)，但機(jī)械能不守恒，C錯(cuò)；物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，合力不為零，但機(jī)械能守恒，D對(duì)．] 2．C　[依據(jù)機(jī)械能守恒條件：只有重力(或彈力)做功的情況下，物體的機(jī)械能才能守恒，由此可見，A、B均有外力F參與做功，D中有摩擦力做功，故A、B、D均不符合機(jī)械能守恒的條件，故答案為C.] 3．AB　[重物自由擺下的過(guò)程中，彈簧拉力對(duì)重物做負(fù)功，重物的機(jī)械能減少，選項(xiàng)A正確；對(duì)系統(tǒng)而言，除重力、彈力外，無(wú)其他外力做功，故系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，選項(xiàng)B正確．] 4．BC　[在平衡力作用下物體的運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能保持不變，但如果物體的勢(shì)能發(fā)生變化，則機(jī)械能變化，A錯(cuò)；在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的小球，其動(dòng)能不變，勢(shì)能也不變，總的機(jī)械能不變，B正確；物體沿固定光滑曲面下滑，在下滑過(guò)程中，只有重力做功，所以物體機(jī)械能守恒，C正確；在小球壓縮彈簧的過(guò)程中，小球動(dòng)能減少，重力勢(shì)能不變，所以機(jī)械能不守恒(但球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 )，D錯(cuò)．] 5．AC　[以地面為參考平面，石塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒，則mgh＋mv＝mv2 即v2＝2gh＋v，所以v＝ 由v＝可知，v與石塊的初速度v0大小和高度h有關(guān)，而與石塊的質(zhì)量和初速度的方向無(wú)關(guān)．] 6．A　[在整個(gè)過(guò)程中，只有重力做功，機(jī)械能守恒，總量都是mv，因在高度h處，速度可能不為零，所以B項(xiàng)錯(cuò)誤．C、D也錯(cuò)誤．] 7．ABC　[物體下落過(guò)程中機(jī)械能守恒，D錯(cuò)；由mgh＝mgh′＋mv2＝2mgh′知h′＝，A對(duì)；由mv2＝mgh知v＝，B對(duì)；由t＝知t＝，C對(duì)．] 8．C　[只有重力做功，機(jī)械能守恒．取地面為零勢(shì)面，則落地時(shí)動(dòng)能之比等于初位置重力勢(shì)能之比，據(jù)Ep＝mgh，有Ep1∶Ep2＝1∶9，所以 Ek1∶Ek2＝1∶9，選C.] 9．C　[物體在接觸彈簧前做的是自由落體運(yùn)動(dòng)，從接觸彈簧到彈力等于重力時(shí)，其做的是加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，彈力等于重力時(shí)加速度最小，速度最大，再向下做的是加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng)，速度減至零后向上完成相反的過(guò)程，故A、D錯(cuò)誤；接觸彈簧后，重力勢(shì)能先減小后增大，根據(jù)能量轉(zhuǎn)化，動(dòng)能和彈性勢(shì)能之和先增大后減小，B錯(cuò)誤，C正確．] 10．D　[豎直上拋物體和沿斜面運(yùn)動(dòng)的物體，上升到最高點(diǎn)時(shí)，速度均為0，由機(jī)械能守恒得mgh＝mv，所以h＝，斜上拋物體在最高點(diǎn)速度不為零，設(shè)為v1，則mgh2＝mv－mv，所以h2＜h1＝h3，故D對(duì)．] 11．(1)50 J　(2)32 J 解析　(1)木塊壓縮彈簧的過(guò)程中，木塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，彈性勢(shì)能最大時(shí)，對(duì)應(yīng)木塊的動(dòng)能為零，故有： Epm＝mv＝452 J＝50 J. (2)由機(jī)械能守恒有mv＝Ep1＋mv 452 J＝Ep1＋432 J，得Ep1＝32 J. 12．－6 J 解析　對(duì)小球和彈簧組成的系統(tǒng)，只有重力和彈簧的彈力做功，故機(jī)械能守恒，小球減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的動(dòng)能和彈性勢(shì)能，所以mgh＝mv2＋E彈，E彈＝mgh－mv2＝6 J，W彈＝－6 J．即彈簧彈力對(duì)小球做功為－6 J. 13．(1)　(2)3.5R 解析　(1)物體在運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程中只有重力做功，機(jī)械能守恒，選取B點(diǎn)為零勢(shì)能點(diǎn)．設(shè)物體在B處的速度為vB，則 mg3R＋mv＝mv， 得v0＝. (2)設(shè)物體從B點(diǎn)上升到最高點(diǎn)的高度為HB，由機(jī)械能守恒可得mgHB＝mv，HB＝4.5R 所以離開C點(diǎn)后還能上升 HC＝HB－R＝3.5R.