2022版高中物理 第二章 能的轉化與守恒 第3節(jié) 能量守恒定律試題 魯科版必修2

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1、2022版高中物理 第二章 能的轉化與守恒 第3節(jié) 能量守恒定律試題 魯科版必修2 【二維選題表】 物理觀念 科學思維 科學探究 科學態(tài)度與責任 機械能守恒定律的理解和 應用 1(易),2(易), 3(易),4(易), 5(中), 11(中), 12(中), 13(中), 14(難) 能量守恒定律的 理解 6(易),7(易), 8(中) 6(易) 實驗:驗證機械能 守恒 9(易), 10(中) 基礎訓練 1.在下列物理現象或者物理過程中,機械能守恒的是(　D　) A.勻速下落的降落傘 B.石塊在空中做平拋

2、運動(考慮空氣阻力) C.沿斜面勻速上行的汽車 D.細繩拴著的小球在光滑的水平桌面上做勻速圓周運動 解析:勻速下落的降落傘受重力和阻力作用,阻力做負功,降落傘的機械能減少,沿斜面勻速上行的汽車,動能不變,重力勢能增加,機械能增加,選項A,C錯誤.選項B中除重力做功外,空氣阻力也做功,石塊機械能不守恒;選項D中小球機械能不變,故選D. 2.(2016·福建邵武七中期中)如圖所示,在水平臺面上的A點,一個質量為m的物體以初速度v0拋出,不計空氣阻力,以水平地面為零勢能面,則當它到達B點時的機械能為(　B　) A.m+mgh B.m+mgH C.mgH-mgh D.m+mg(H-h)

3、 解析:物體在運動過程中機械能守恒,故在B處機械能與在A處機械能相等,故B正確. 3.從高處自由下落的物體,它的機械能E隨高度變化的規(guī)律由哪個圖象來表示(　C　) 解析:自由下落的物體,下落過程中機械能守恒,E保持不變,故選項C正確. 4. 如圖所示,將一物體以速度v從地面豎直上拋,當物體運動到離地h高處時,它的動能恰好為重力勢能的一半,則這個高度h應為(不計空氣阻力)(　C　) A. B. C. D. 解析:由機械能守恒定律得mv2=mgh+mgh,所以h=,選項C正確. 5.某同學身高1.8 m,在運動會上他參加跳高比賽,起跳后身體橫著越過了1.8 m高的橫桿

4、.據此可估算出他起跳時豎直向上的速度大約為(g取10 m/s2)(　B　) A.2 m/s B.4 m/s C.6 m/s D.8 m/s 解析:該同學起跳前重心高度h1=0.9 m,過桿時高度為h2=1.8 m,不考慮過桿時速度,有mgh1+m=mgh2,所以v0≈4 m/s.故選B. 6.(多選)下列對能的轉化和守恒定律的認識正確的是(　ABC　) A.某種形式的能減少,一定存在其他形式的能增加 B.某個物體的能減少,必然有其他物體的能增加 C.不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機器——永動機是不可能制成的 D.石子從空中落下,最后靜止在地面上,說明機械能消失了 解析

5、:選項A是指不同形式的能量間的轉化,轉化過程中是守恒的.選項B是指能量在不同的物體間發(fā)生轉移,轉移過程中是守恒的.這正好是能量守恒定律的兩個方面——轉化與轉移.任何永動機都是不可能制成的,它違背了能量守恒定律,所以選項A,B,C正確.選項D中石子的機械能在變化,比如受空氣阻力作用,機械能要減少,但機械能并沒有消失,能量守恒定律表明能量既不能憑空產生,也不能憑空消失.故選項D錯誤. 7. (多選)一物體獲得一定初速度后,沿著一粗糙斜面上滑,在上滑過程中,物體和斜面組成的系統(tǒng)(　BD　) A.機械能守恒 B.總能量守恒 C.機械能和內能增加 D.機械能減少,內能增加 解析:物體

6、沿斜面上滑的過程中,有摩擦力對物體做負功,所以物體的機械能減少,由能量轉化和守恒定律知,內能應增加,能的總量不變.選項B,D正確. 8.在奧運比賽項目中,高臺跳水是我國運動員的強項.質量為m的跳水運動員進入水中后受到水的阻力而做減速運動,設水對他的阻力大小恒為f,那么在他進入水中后降低高度為h的過程中,下列說法正確的是(g為當地的重力加速度)(　D　) A.他的動能減少了mgh B.他的重力勢能增加了mgh C.他的機械能增加了fh D.他的機械能減少了fh 解析:下降過程中重力做正功,重力勢能減少了mgh,選項B錯誤;他的動能的變化量等于合外力做的功,即ΔEk=mgh-fh,故選

7、項A錯誤;因重力之外的力做功等于機械能的變化,降低過程f做負功,機械能減少fh,選項D正確. 9. 如圖所示為用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗裝置.關于這一實驗,下列說法中正確的是(　B　) A.打點計時器應接低壓直流電源 B.應先接通電源打點,后釋放紙帶 C.需使用秒表測出重物下落的時間 D.測量重物下落高度時刻度尺必須豎直放置 解析:打點計時器應接低壓交流電源,選項A錯誤;使用時先接通電源,再釋放紙帶,選項B正確;重物下落時間由打點計時器打出的紙帶直接得出,選項C錯誤;物體下落高度可通過紙帶用刻度尺測量得到,選項D錯誤. 10.(2016·江蘇卷,11)某同學用如圖(

8、甲)所示的裝置驗證機械能守恒定律.一根細線系住鋼球,懸掛在鐵架臺上,鋼球靜止于A點,光電門固定在A的正下方.在鋼球底部豎直地粘住一片寬度為d的遮光條.將鋼球拉至不同位置由靜止釋放,遮光條經過光電門的擋光時間t可由計時器測出,取v=作為鋼球經過A點時的速度.記錄鋼球每次下落的高度h和計時器示數t,計算并比較鋼球在釋放點和A點之間的勢能變化大小ΔEp與動能變化大小ΔEk,就能驗證機械能是否守恒. (1)用ΔEp=mgh計算鋼球重力勢能變化的大小,式中鋼球下落高度h應測量釋放時的鋼球球心到　　　　之間的豎直距離.? A.鋼球在A點時的頂端 B.鋼球在A點時的球心 C.鋼球在A點時的底端

9、 (2)用ΔEk=mv2計算鋼球動能變化的大小,用刻度尺測量遮光條寬度,示數如圖(乙)所示,其讀數為　　　　 cm.某次測量中,計時器的示數為0.010 0 s,則鋼球的速度為v=　　　　 m/s.? (3)下表為該同學的實驗結果: ΔEp(×10-2 J) 4.892 9.786 14.69 19.59 29.38 ΔEk(×10-2 J) 5.04 10.1 15.1 20.0 29.8 他發(fā)現表中的ΔEp與ΔEk之間存在差異,認為這是由于空氣阻力造成的.你是否同意他的觀點?請說明理由. (4)請你提出一條減小上述差異的改進建議. 解析:(1)鋼球下落的

10、高度為初末位置球心間的豎直距離,所以選B.(2)由圖知讀數為1.50 cm(1.49～1.51都算對),鋼球的速度為v=,代入數據解得v=1.50 m/s(1.49～1.51都算對).(3)若是空氣阻力造成的,則ΔEk應小于ΔEp,根據表格數據知不是空氣阻力造成的.(4)鋼球經過A點時,光電門的位置低于球心的位置,故實驗中測得的鋼球速度大于鋼球在A點的實際速度.遮光條與鋼球運動的角速度相等,由v=ω·r知,ω一定時,v與r成正比,故分別測出光電門和球心到懸點的距離L和l,即可折算出鋼球經過A點時的速度v′=·v. 答案:(1)B　(2)1.50(1.49～1.51都算對)　1.50(1.49

11、～1.51都算對)　(3)見解析　(4)分別測出光電門和球心到懸點的長度L和l,計算ΔEk時,將v折算成鋼球的速度v′=v 素養(yǎng)提升 11. (2016·邵武七中期中)如圖所示,一根輕彈簧下端固定,豎立在水平面上,其正上方A位置有一小球.小球從靜止開始下落,在B位置接觸彈簧的上端,在C位置小球所受彈力大小等于重力,在D位置小球速度減小到零,在小球下降階段中,下列說法正確的是(　C　) A.在B位置小球動能最大 B.從A→C位置小球重力勢能的減少量等于小球動能的增加量 C.從A→D位置小球動能先增大后減小 D.從B→D位置小球動能的減少量等于彈簧彈性勢能的增加量 解析:小球從B

12、至C過程,重力大于彈力,合力向下,小球加速,故在C點動能最大,故A錯誤;小球下降過程中,重力和彈簧彈力做功,小球和彈簧系統(tǒng)機械能守恒;從A→C位置小球重力勢能的減少量等于小球動能增加量和彈簧彈性勢能增加量之和,故B錯誤;從A到D小球下降過程中,在C處動能最大,故C正確;從B→D位置,小球動能減少量與重力勢能的減少量之和等于彈簧彈性勢能的增加量,故D錯誤. 12. 在跳水比賽中,有一個單項是“3 m跳板”,其比賽過程可簡化為:運動員走上跳板,跳板被壓到最低點,跳板又將運動員豎直向上彈到最高點,運動員做自由落體運動,豎直落入水中.將運動員視為質點,運動員質量m=60 kg,g=10 m/s2,最

13、高點A、跳板的水平點B、最低點C和水面之間的豎直距離如圖所示.求: (1)跳板被壓到最低點C時具有的彈性勢能多大? (2)運動員入水前速度大小.(可以用根號表示結果) 解析:(1)運動員由C點運動到A點時,跳板的彈性勢能轉化為運動員的重力勢能,則 Ep=mghAC=60×10×(1.5+0.5) J=1 200 J. (2)運動員由A點開始做自由落體運動,機械能守恒, 則mghA=mv2 所以入水前的速度為 v== m/s=3 m/s. 答案:(1)1 200 J　(2)3 m/s 13. 如圖所示,在豎直平面內,由斜面和圓形軌道分別與水平面相切連接而成的光滑軌道,圓形

14、軌道的半徑為R.質量為m的小物塊從斜面上距水平面高為h=2.5R的A點由靜止開始下滑,物塊通過軌道連接處的B,C點時,無機械能損失.求: (1)小物塊通過B點時速度vB的大小; (2)小物塊通過圓形軌道的最高點D的速度vD的大小. 解析:(1)在AB段由機械能守恒定律得 mgh=m 解得vB=. (2)在BD段由機械能守恒定律得 m=mg·2R+m 解得vD=. 答案:(1)　(2) 14. 如圖所示,物塊A的質量為2m,物塊B的質量是m,A,B都可看做質點,A,B用細線通過滑輪連接,物塊A與物塊B到地面的距離都是h=15 m.現將物塊B下方的細線剪斷,若物塊B距滑輪足夠遠且不計一切阻力.求: (1)物塊A落地前瞬間的速度v; (2)物塊A落地后物塊B繼續(xù)上升的最大高度H.(重力加速度取g= 10 m/s2,空氣阻力不計) 解析:(1)A落地前瞬間A,B具有相同的速率,選擇地面為零勢能面, 由機械能守恒定律得:2mgh+mgh=mg×2h+mv2 (也可用動能定理) 代入數據得v=10 m/s. (2)對B用動能定理得:mv2=mgH 代入數據得H=5 m. 答案:(1)10 m/s　(2)5 m