2019-2020年高中物理 第2章 能的轉(zhuǎn)化與守恒 第6講 習題課 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6講 習題課 能量守恒定律題組訓(xùn)練 魯科版必修2 [時間：60分鐘] 題組一　機械能是否守恒的判斷 1．下列關(guān)于能量守恒定律的認識正確的是(　　) A．某種形式的能量減少，一定存在其他形式的能量增加 B．某個物體的能量減少，必然有其他物體的能量增加 C．不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機器——永動機不可能制成 D．石子從空中落下，最后停止在地面上，說明機械能消失了 2．有人設(shè)想在夏天用電冰箱來降低房間的溫度．他的辦法是：關(guān)好房間的門窗然后打開冰箱的所有門讓冰箱運轉(zhuǎn)，且不考慮房間內(nèi)外熱量的傳遞，則開機后，室內(nèi)的溫度將(　　) A．逐漸有所升高 B．保持不變 C．開機時降低，停機時又升高 D．開機時升高，停機時降低 3.如圖1所示，一小孩從公園中粗糙的滑梯上自由加速滑下，其能量的變化情況是(　　) 圖1 A．重力勢能減小，動能不變，機械能減小，總能量減小 B．重力勢能減小，動能增加，機械能減小，總能量不變 C．重力勢能減小，動能增加，機械能增加，總能量增加 D．重力勢能減小，動能增加，機械能守恒，總能量不變 4.如圖2所示在粗糙的桌面上有一個質(zhì)量為M的物塊，通過輕繩跨過定滑輪與質(zhì)量為m的小球相連，不計輕繩與滑輪間的摩擦，在小球下落的過程中，下列說法正確的是(　　) 圖2 A．小球的機械能守恒 B．物塊與小球組成的系統(tǒng)機械能守恒 C．若小球勻速下降，小球減少的重力勢能等于物塊M與桌面間摩擦產(chǎn)生的熱量 D．若小球加速下降，小球減少的機械能大于物塊M與桌面間摩擦產(chǎn)生的熱量 題組二　多物體組成的系統(tǒng)的機械能守恒問題 5．如圖3所示，在兩個質(zhì)量分別為m和2m的小球a和b之間，用一根輕質(zhì)細桿連接，兩小球可繞過細桿中心的水平軸無摩擦轉(zhuǎn)動，現(xiàn)讓細桿水平放置，靜止釋放小球后，小球b向下轉(zhuǎn)動，小球a向上轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動90的過程中，以下說法正確的是(　　) 圖3 A．b球的重力勢能減少，動能增加 B．a(chǎn)球的重力勢能增大，動能減少 C．a(chǎn)球和b球的機械能總和保持不變 D．a(chǎn)球和b球的機械能總和不斷減小 6.內(nèi)壁光滑的環(huán)形凹槽半徑為R，固定在豎直平面內(nèi)，一根長度為R的輕桿，一端固定有質(zhì)量m的小球甲，另一端固定有質(zhì)量為2m的小球乙．現(xiàn)將兩小球放入凹槽內(nèi)，小球乙位于凹槽的最低點，如圖4所示，系統(tǒng)由靜止釋放后(　　) 圖4 A．下滑過程中甲球減少的機械能總是等于乙球增加的機械能 B．下滑過程中甲球減少的重力勢能總是等于乙球增加的重力勢能 C．甲球可沿凹槽下滑到槽的最低點 D．桿從右向左滑回時，乙球一定不能回到凹槽的最低點 7.如圖5所示是一個橫截面為半圓、半徑為R的光滑柱面，一根不可伸長的細線兩端分別系著物體A、B，且mA＝2mB，由圖示位置從靜止開始釋放A物體，當物體B達到圓柱頂點時，求物體A的速度． 圖5 8．如圖6所示，質(zhì)量為m的木塊放在光滑的水平桌面上，用輕繩繞過桌邊的光滑定滑輪與質(zhì)量為M的砝碼相連．已知M＝2m，讓繩拉直后使砝碼從靜止開始下降h的距離(未落地)時，木塊仍沒離開桌面，則砝碼的速度為多少？ 圖6 題組三　對功能關(guān)系的理解及應(yīng)用 9．石塊自由下落過程中，由A點到B點重力做的功是10 J，下列說法正確的是(　　) A．由A到B，石塊的重力勢能減少了10 J B．由A到B，功減少了10 J C．由A到B,10 J的功轉(zhuǎn)化為石塊的動能 D．由A到B,10 J的重力勢能轉(zhuǎn)化為石塊的動能 10.在奧運比賽項目中，高臺跳水是我國運動員的強項．如圖7所示，質(zhì)量為m的跳水運動員進入水中后受到水的阻力而做減速運動，設(shè)水對她的阻力大小恒為F，那么在她減速下降高度為h的過程中，下列說法正確的是(g為當?shù)氐闹亓铀俣?(　　) 圖7 A．她的動能減少了Fh B．她的重力勢能增加了mgh C．她的機械能減少了(F－mg)h D．她的機械能減少了Fh 11.如圖8所示，在抗洪救災(zāi)中，一架直升機通過繩索用恒力F豎直向上拉起一個漂在水面上的木箱，使其由水面開始加速上升到某一高度，若考慮空氣阻力而不考慮空氣浮力，則在此過程中，以下說法正確的有(　　) 圖8 A．力F所做的功減去克服阻力所做的功等于木箱重力勢能的增量 B．木箱克服重力所做的功等于木箱重力勢能的增量 C．力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于木箱動能的增量 D．力F和阻力的合力所做的功等于木箱機械能的增量 題組四　摩擦生熱及內(nèi)能的有關(guān)計算 12.如圖9所示，木塊靜止在光滑水平桌面上，一子彈水平射入木塊的深度為d時，子彈與木塊相對靜止，在子彈入射的過程中，木塊沿桌面移動的距離為L，木塊對子彈的平均阻力為f，那么在這一過程中不正確的是(　　) 圖9 A．木塊的機械能增量為fL B．子彈的機械能減少量為f(L＋d) C．系統(tǒng)的機械能減少量為fd D．系統(tǒng)的機械能減少量為f(L＋d) 13．一質(zhì)量為2 kg的物塊從離地80 m高處自由落下，測得落地速度為30 m/s，求下落過程中產(chǎn)生的內(nèi)能．(g取 10 m/s2) 14．如圖10所示，傳送帶保持v＝4 m/s的速度水平勻速運動，將質(zhì)量為1 kg的物塊無初速地放在A端，若物塊與皮帶間動摩擦因數(shù)為0.2，A、B兩端相距6 m，則物塊從A到B 的過程中，皮帶摩擦力對物塊所做的功為多少？產(chǎn)生的摩擦熱又是多少？(g取10 m/s2) 圖10 答案精析 第6講　習題課：能量守恒定律 1．ABC　[能量可以轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，但總量不變，A、B、C對；D中機械能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，D錯．] 2．A　[冰箱工作，會產(chǎn)生熱量，即消耗電能，產(chǎn)生了內(nèi)能，且房間與外界沒有能量交換，所以房內(nèi)溫度會升高，A正確．] 3．B　[由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，小孩在下滑過程中總能量守恒，故A、C均錯；由于摩擦力要做負功，機械能不守恒，故D錯；下滑過程中重力勢能向動能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化，故只有B正確．] 4．CD　[由于繩子對小球做負功，因此小球的機械能減小，A錯誤；由于桌面粗糙，摩擦力對M做負功，因此物塊與小球組成的系統(tǒng)機械能減小，B錯誤；若小球勻速下降，根據(jù)能量守恒，小球減小的重力勢能沒有轉(zhuǎn)化為動能，而是完全轉(zhuǎn)化為M與桌面摩擦生成的熱量，C正確；而若小球加速下降，則小球減小的機械能一部分摩擦生熱，另一部分轉(zhuǎn)化為M的動能，因此D正確．] 5．AC　[在b球向下、a球向上轉(zhuǎn)動過程中，兩球均在加速轉(zhuǎn)動，使兩球動能增加，同時b球重力勢能減少，a球重力勢能增加，a、b兩球的總機械能守恒．] 6．A　[環(huán)形槽光滑，甲、乙組成的系統(tǒng)在運動過程中只有重力做功，故系統(tǒng)機械能守恒，下滑過程中甲減少的機械能總是等于乙增加的機械能，甲、乙系統(tǒng)減少的重力勢能等于系統(tǒng)增加的動能；甲減少的重力勢能等于乙增加的勢能與甲、乙增加的動能之和；由于乙的質(zhì)量較大，系統(tǒng)的重心偏向乙一端，由機械能守恒，知甲不可能滑到槽的最低點，桿從右向左滑回時乙一定會回到槽的最低點．] 7. 解析　本題要求出繩的張力對物體B做的功，關(guān)鍵求出物體B到達圓柱頂點的動能．由于柱面是光滑的，故系統(tǒng)的機械能守恒，系統(tǒng)重力勢能的減少量等于系統(tǒng)動能的增加量，系統(tǒng)重力勢能的減少量為：ΔEp＝mAg－mBgR， 系統(tǒng)動能的增加量為ΔEk＝(mA＋mB)v2 由ΔEp＝ΔEk得v＝ 8. 解析　法一　用E初＝E末求解． 設(shè)砝碼開始離桌面的距離為s，取桌面所在的水平面為參考面，則系統(tǒng)的初始機械能E初＝－Mgs， 系統(tǒng)的末機械能E末＝－Mg(s＋h)＋(M＋m)v2. 由E初＝E末得：－Mgs＝－Mg(s＋h)＋(M＋m)v2， 解得v＝. 法二　用ΔEk增＝ΔEp減求解． 在砝碼下降h的過程中，系統(tǒng)增加的動能為 ΔEk增＝(M＋m)v2， 系統(tǒng)減少的重力勢能ΔEp減＝Mgh， 由ΔEk增＝ΔEp減得：(M＋m)v2＝Mgh， 解得v＝ ＝. 9．AD　[重力的功與重力勢能和其他形式的能轉(zhuǎn)化對應(yīng)．] 10．D　[運動員下降高度h的過程中，重力勢能減少了mgh，B錯誤；除重力做功以外，只有水對她的阻力F做負功，因此機械能減少了Fh，C錯誤，D正確；由動能定理可知，動能減少了(F－mg)h，故A錯誤．] 11．BCD　[木箱運動過程中，有力F、重力、阻力三個力對木箱做功，合力做功決定著物體動能的改變量，C正確；重力做功決定著重力勢能的改變量，B正確，A錯誤；除重力做功以外，其他力做功的代數(shù)和等于物體機械能的改變量，D正確．] 12．D　[木塊機械能的增量等于子彈對木塊的作用力f 做的功fL，A對；子彈機械能的減少量等于動能的減少量，即子彈克服阻力做的功f(L＋d)，B對；系統(tǒng)增加的機械能等于力f做的總功，即ΔE＝fL－f(L＋d)＝－fd，故機械能減少量為fd，C對，D錯．] 13．700 J 解析　這里，內(nèi)能顯然無法直接計算，但是下落過程中減少的機械能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能． 根據(jù)能量守恒，產(chǎn)生的內(nèi)能為 E＝mgh－mv2＝(21080－2302)J＝700 J. 14．8 J　8 J 解析　木塊與皮帶間的摩擦力 f＝μN＝μmg＝0.2110 N＝2 N. 由牛頓第二定律得木塊加速度 a＝＝ m/s2＝2 m/s2. 木塊速度達到4 m/s時需發(fā)生位移 s＝＝ m＝4 m<6 m， 即木塊在到達B端之前就已達到最大速度4 m/s，后與傳送帶一起勻速運動，不再發(fā)生滑動． 皮帶摩擦力對物塊所做的功等于物塊動能的增加量，即 W＝ΔEk＝mv2＝142 J＝8 J. 木塊滑動過程中與傳送帶的相對位移 s相＝v－s＝m＝4 m. 所以產(chǎn)生的摩擦熱為 Q＝μmgs相＝0.21104 J＝8 J.