2019-2020学年高中物理 基础知识篇 第四章 机械能和能源同步练测 粤教版必修2.doc
2019_2020学年高中物理第四章机械能和能源第二节动能势能随堂演练(含解析)粤教版必修2
动能 势能1.关于功和能，下列说法中正确的是( ) A ．功就是能，功可以转化为能 B ．做功越多，物体的能越多C ．能量转化中，做的功越多，能量转化越多D ．功是物体能量的量度解析：选C.功是能量转化的量度，但二者有本质区别，故A 错误；能是状态量，功是过程量，一个物体具有的能量多，若转化量不多，做功就很少，故B 、D 错误，C 正确．2.足球运动员将m ＝0.5 kg 的足球沿与水平方向成60°角的方向以10 m/s 的速度踢出，则球被踢出的瞬间具有的动能为( )A ．25 JB ．12.5 JC ．6.25 JD ．37.5 J解析：选A.根据动能的表达式E k ＝12mv 2可求得E k ＝12×0.5×102J ＝25 J ．故选项A 正确．3．如图所示，某运动员以相同的速度跳起后，分别以下列四种姿势过杆．则他在哪一种过杆姿势中有望取得最好成绩( )解析：选D.由于越过同样高的横杆，用背越式人的重心上升的高度最小，所以采用背越式时，有望取得最好成绩，D 正确．4.如图所示，质量为m 的小球从高为h 处的斜面上的A 点滚下，经过水平面BC 后，再滚上另一斜面，当它到达高为h4处的D 点时，速度为零，在这个过程中，重力做功为( )A.mgh4B.3mgh4C ．mghD ．0解析：选B .由重力做功的公式得W G ＝mg (h 1－h 2)＝3mgh4，故B 正确．5.有一上端挂在墙上的古画，画的上端到下端画轴的距离为 1.8 m ，下端的画轴重为1 N ，画面重为0.8 N(上下画轴之间的部分，画面处处均匀)，如图所示．现将古画从下向上卷起来，古画的重力势能增加了多少？解析：古画重力势能的增加量为画轴和画面重力势能增加量的和．画轴增加的重力势能为ΔE p1＝G 1h ＝1×1.8 J ＝1.8 J画面的重心升高了h2＝0.9 m故画面增加的重力势能为 ΔE p2＝G 2h2＝0.8×0.9 J ＝0.72 J故古画的重力势能增加了 ΔE p1＋ΔE p2＝2.52 J. 答案：2.52 J[课时作业]一、单项选择题1.关于动能的概念，下列说法中正确的是( ) A ．物体由于运动而具有的能叫做动能 B ．运动物体具有的能叫动能C ．运动物体的质量越大，其动能一定越大D ．速度较大的物体，具有的动能一定较大解析：选A.物体由于运动而具有的能叫动能，但是运动的物体可以具有多种能量，如重力势能、内能等，故A 正确，B 错误；由公式E k ＝12mv 2可知，动能既与m 有关，又与v 有关，C 、D 均错误．2．我国的歼—10战斗机具有空中加油能力，当加油机对歼—10战斗机在空中加油时，若保持速度和高度不变，则加油过程中歼—10战斗机的( )A ．动能增大，重力势能不变B ．动能增大，重力势能增大C ．动能不变，重力势能增大D ．动能不变，重力势能不变 答案：B3.升降机中有一质量为m 的物体，当升降机以加速度a 匀加速上升h 高度时，物体增加的重力势能为( )A ．mghB ．mgh ＋mahC ．mahD ．mgh －mah解析：选A.要分析重力势能的变化，只需分析重力做功．物体随升降机上升了h ，物体克服重力做功W ＝mgh ，故物体的重力势能增加了mgh ，A 正确．4.如图所示，甲、乙两名学生的质量都是m ，当他们分别以图示的路径登上高为h 的阶梯顶端A 时，他们的重力做功情况是( )A ．甲的重力做功多B ．乙的重力做功多C ．甲、乙的重力做功一样多D ．无法判断解析：选C.因为重力做功只与物体的初、末位置有关，与运动路径无关，所以甲、乙的重力做的功均为mgh ，故C 正确．5.下列关于重力势能的说法中正确的是( ) A ．甲、乙两物体，甲的高度是乙的高度的2倍，那么甲的重力势能的数值一定是乙的重力势能的数值的2倍B ．从同一高度将某一物体以不同的速率分别竖直上抛和平抛，则物体从抛出到落地的过程中，重力势能的变化是相同的C ．一物体从楼顶落到地面，若受到空气阻力的作用，则物体重力势能的减小量小于自由下落时重力势能的减小量D ．重力做功时，不仅与物体运动的高度差有关，还与物体的运动性质、运动路径有关 解析：选B.重力势能的大小与物体的质量及参考平面的选取有关，故A 错误；重力做功与路径无关，与物体的运动性质及其他受力情况无关，只与物体初、末位置的高度差及重力的大小有关，故B正确，C、D错误．6．如图所示的几个运动过程中，物体弹性势能增加的是( )A．图甲，撑杆跳高运动员从压杆到杆伸直的过程中，杆的弹性势能B．图乙，人拉长弹簧过程中弹簧的弹性势能C．图丙，模型飞机用橡皮筋发射出去的过程中，橡皮筋的弹性势能D．图丁，放在弹簧上的小球被弹簧向上弹起的过程中，弹簧的弹性势能解析：选B.甲中杆的弹性势能先增加后减小，乙中弹簧的弹性势能增加，丙中橡皮筋的弹性势能减小，丁中弹簧向上弹起的过程中，弹簧的弹性势能减小，故B正确，A、C、D错误．7．如图所示，长为L的细线拴一个质量为m的小球悬挂于O点，现将小球拉至与O点等高的位置且线恰被拉直，则放手后小球摆到O点正下方的过程中( )A．小球的重力做的功大于mgLB．小球的重力势能减少了mgLC．线的拉力做的功为mgLD．小球的重力势能变为0解析：选B.小球的重力做的功应等于小球重力势能的减少，大小为mgL.线的拉力始终与小球运动方向垂直，不做功，小球的重力势能是否变为零应与零势能面的选取有关，只有B 正确．8.一根粗细均匀的长直铁棒重600 N，平放在水平地面上．现将一端从地面抬高0.50 m，而另一端仍在地面上，则( )A．铁棒的重力势能增加了300 JB．铁棒的重力势能增加了150 JC．铁棒的重力势能增加量为0D．铁棒重力势能增加多少与参考平面选取有关，所以无法确定解析：选B.铁棒的重心升高的高度h＝0.25 m，铁棒增加的重力势能等于克服重力做的功，与参考平面选取无关，即ΔE p＝mgh＝600×0.25 J＝150 J，故B正确．二、多项选择题9.弹簧的弹性势能与下列哪些因素有关( )A．弹簧的长度B．弹簧的劲度系数C．弹簧的形变量D．弹簧的原长解析：选BC.弹簧的弹性势能与弹簧的劲度系数、弹簧的形变量有关，劲度系数越大，形变量越大，弹簧的弹性势能就越大．10.如图所示，水平地面上固定一竖直轻质弹簧，有一物体由弹簧正上方某位置竖直下落，从与弹簧接触后物体继续下落到速度变为零的过程中( )A ．物体的重力对物体做正功B ．物体的重力势能逐渐增大C ．弹簧的弹力对物体做负功D ．弹簧的弹性势能逐渐增大解析：选ACD.下落过程中，物体的高度变低，重力对物体做正功，重力势能减小，A 正确，B 错误；物体受到向上的弹力，此力对物体做负功，C 正确；弹簧的形变量越来越大，则弹性势能逐渐变大，D 正确．三、非选择题11.金茂大厦是上海的标志性建筑之一，它的主体建筑地上88层，地下3层，高420.5 m ，如图所示．距地面340.1 m 的第88层为国内迄今最大的观光厅，环顾四周，极目眺望，上海新貌尽收眼底．质量为60 kg 、身处第88层的游客，在下列情况中，(取g＝10 m/s 2)求：(1)以地面为参考平面，他的重力势能是多少？ (2)以第88层为参考平面，他的重力势能是多少？(3)以420.5 m 的楼顶为参考平面，若他乘电梯从地面上升到88层，需克服重力做多少功？解析：(1)以地面为参考平面，游客在第88层时，相对参考平面的高度为340.1 m ，则他的重力势能E p1＝mgh ＝60×10×340.1 J ≈2.04×105 J.(2)若以第88层为参考平面，游客在第88层的相对高度为零，故E p2＝0.(3)克服重力做的功与参考平面的选取无关，故克服重力做的功等于重力势能的增量－ΔE p ＝－W G ＝mgh ≈2.04×105J.答案：(1)2.04×105 J (2)0 (3)2.04×105J12.如图，在竖直平面内有由14圆弧AB 和12圆弧BC 组成的光滑固定轨道，两者在最低点B 平滑连接．AB 弧的半径为R ，BC 弧的半径为R2.一小球在A 点正上方与A 相距R4处由静止开始自由下落，经A 点沿圆弧轨道运动．(1)求小球在B 、A 两点的动能之比；(2)通过计算判断小球能否沿轨道运动到C 点．解析：(1)设小球的质量为m ，小球在A 点的动能为E k A ， 由机械能守恒得E k A ＝mg R4①设小球在B 点的动能为E k B ，同理有E k B ＝mg 5R4② 由①②式得E k BE k A＝5.③(2)若小球能沿轨道运动到C 点，小球在C 点所受轨道 的正压力N 应满足N ≥0 ④设小球在C 点的速度大小为v C ，由牛顿运动定律和向心加速度公式有N ＋mg ＝m v 2CR2⑤由④⑤式得，v C 应满足mg ≤m2v 2CR⑥由机械能守恒有mg R 4＝12mv 2C ⑦由⑥⑦式可知，小球恰好可以沿轨道运动到C 点． 答案：见解析。
2019_2020学年高中物理第四章机械能和能源第六节能量的转化与守恒随堂演练(含解析)粤教版必修2
能量的转化与守恒1.(多选)质量为4 kg 的物体被人由静止开始向上提升0.25 m 后速度达1 m/s ，则下列说法正确的是( )A ．人对物体做的功等于物体机械能的增量B ．合外力对物体做功2 JC ．物体重力势能增加了10 JD ．人对物体做的功等于物体增加的动能解析：选ABC.由功能关系知，人对物体做的功等于物体机械能的增量，A 说法正确，D 说法错误；合外力做功等于动能的增量，W 合＝12mv 2＝2 J ，B 说法正确；克服重力做功W ＝mgh ＝10 J ，重力势能增加了10 J ，C 说法正确.2.下列说法正确的是( )A ．随着科技的发展，永动机是可以制成的B ．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了C ．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的D ．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，戴在手腕上却能一直走动，说明能量可以凭空产生解析：选C.永动机是指不消耗或少消耗能量，而可以大量对外做功的装置，这种装置违背了能量守恒定律，所以永动机是永远不可能制成的，A 错误；太阳辐射大量的能量，地球只吸收了极少的一部分，使万物生长，但辐射到宇宙空间的能量也没有消失，而是转化成了别的能量，B 错误；马和其他动物，包括人，要运动，必须消耗能量，C 正确；所谓“全自动”手表，内部还是有能量转化装置的，一般是一个摆锤，当人戴着手表活动时，使摆锤不停摆动，给游丝弹簧补充能量，才会维持手表的运行，如果把这种手表放在桌面上静置几天，它一定会停止走动的，D 错误．3.一小物块沿斜面向上滑动，然后滑回到原处．物块初动能为E k 0，与斜面间的动摩擦因数不变，则该过程中，物块的动能E k 与位移x 关系的图线是( )解析：选C.设物块与斜面间的动摩擦因数为μ，物块的质量为m ，则物块在上滑过程中根据功能关系有－(mg sin θ＋μmg cos θ)x ＝E k －E k0，即E k ＝E k0－(mg sin θ＋μmg cos θ)x ，物块沿斜面下滑的过程中有(mg sin θ－μmg cos θ)(x 0－x )＝E k ，由此可以判断C 项正确．4.如图，两根相同的轻质弹簧，沿足够长的光滑斜面放置，下端固定在斜面底部挡板上，斜面固定不动．质量不同、形状相同的两物块分别置于两弹簧上端．现用外力作用在物块上，使两弹簧具有相同的压缩量，若撤去外力后，两物块由静止沿斜面向上弹出并离开弹簧，则从撤去外力到物块速度第一次减为零的过程，两物块( )A ．最大速度相同B ．最大加速度相同C ．上升的最大高度不同D ．重力势能的变化量不同解析：选C.当弹簧的弹力和滑块重力沿斜面向下的分力大小相等时，滑块的速度最大，由于两滑块的质量不同，故两滑块速度分别达到最大时，与质量大的滑块接触的弹簧的形变量较小，根据能量守恒定律可知，质量大的滑块的最大速度较小，选项A 错误．刚撤去外力时，两滑块的加速度最大，根据牛顿第二定律得kx －mg sin θ＝ma (θ为斜面倾角)，a ＝kx m－g sin θ，由于两滑块的质量不同，故两滑块的最大加速度不同，选项B 错误．整个过程中，弹簧的弹性势能全部转化为滑块的重力势能，由于两滑块质量不同，故上升的最大高度不同，选项C 正确．两滑块重力势能的变化量等于弹簧弹性势能的减少量，故重力势能的变化量相同，选项D 错误．5.如图所示，小球从高h 的光滑斜面滚下，经粗糙的水平地面再滚上另一光滑斜面，当它到达13h 高度处时，速度为零．求小球最后停在AB 间何处？解析：设AB 之间的距离为l ，小球从高h 的位置运动到另一斜面13h 的过程中，将重力势能转化为内能，由能量守恒得：fl ＝mgh －13mgh 小球往复几次后最终要停在AB 平面上，整个过程应用能量守恒定律得fL ＝mgh联立两个方程得：L ＝32l ＝1.5l 所以最后小球将停在AB 的中点处．答案：AB 的中点[课时作业]一、单项选择题1.关于功和能，下列说法中正确的是( )A ．功和能的单位相同，物理意义也相同B ．物体对外不做功，这个物体就不具有能量C ．物体对外做功多，这个物体具有的能量就多D ．功和能不能相互转化，是不同的两个物理量解析：选D.功和能虽然单位相同，但意义完全不同，物体能够做功与物体是否做功是两回事，不做功的能量并不一定少，做功多的并不一定能量多，因为做功是对应着某一过程而言的，不能以某一过程做功的多少来判定能量的多少，要从物体能够对外做功的本领大小来判断，故A 、B 、C 错误，D 正确．2.有人设想在夏天用电冰箱来降低房间的温度．他的办法是：关好房间的门窗，然后打开冰箱的所有门让冰箱运转，且不考虑房间内外热量的传递，则开机后，室内的温度将( )A ．升高B ．保持不变C ．开机时降低，停机时又升高D ．开机时升高，停机时降低解析：选A.电冰箱的压缩机运行时，一部分电能转化为内能，室内的温度将升高． 3.运动员把原来静止的足球踢出去，使足球获得80 J 的动能．则在运动员踢球过程中，运动员消耗的体能( )A ．等于80 JB ．大于80 JC ．小于80 JD ．无法确定解析：选B.运动员消耗的体能不仅用于增加足球的动能，还有运动员自身肢体的动能及足球的重力势能，故B 正确，A 、C 、D 错误．4.如图所示，一个质量为m 的物体(可视为质点)以某一速度由A 点冲上倾角为30°的固定斜面，做匀减速直线运动，其加速度的大小为g ，在斜面上上升的最大高度为h ，则在这个过程中，物体( )A ．机械能损失了mghB ．重力势能增加了3mghC ．动能损失了12mghD ．机械能损失了12mgh 解析：选A .重力做了mgh 的负功，重力势能增加mgh ，B 错．由于物体沿斜面以加速度g做减速运动，由牛顿第二定律可知：mg sin 30°＋f ＝mg ，所以f ＝12mg . 摩擦力做功为：W f ＝－f ·2h ＝－mgh机械能损失mgh ，故A 项对，D 错．由动能定理得ΔE k ＝－mgh －mgh ＝－2mgh即动能损失了2mgh ，故C 错．5.一质量均匀、不可伸长的绳索，重为G ，A 、B 两端固定在天花板上，如图所示，现在最低点C 处施加一竖直向下的力，将最低点缓慢拉至D 点，在此过程中，绳的重心位置( )A ．逐渐升高B ．逐渐降低C ．先降低后升高D ．始终不变解析：选A.外力对绳索做正功，绳索的机械能增加，由于绳索的动能不变，增加的必是重力势能，重力势能增加是重心升高的结果，故A 正确．二、多项选择题6.下列对能量守恒定律的认识，正确的是( )A ．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B ．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C ．散失到周围环境中的内能还能被回收重新利用D ．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了解析：选AB.由能量守恒定律可知，能量既不会消灭，也不会创生，能量只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，故A 、B 正确，D 错误；散失到周围环境中的内能不能被回收重新利用，C 错误．7.下列说法中正确的是( )A ．热量能自发地从高温物体传给低温物体B ．热量不能从低温物体传到高温物体C ．热传递是有方向的D ．随着科学技术的发展，蒸汽机可以把内能全部转化为机械能解析：选AC.热传递是有方向性的，能自发地从高温物体传给低温物体，但不能自发地从低温物体传到高温物体，A 、C 正确，B 错误；热机的效率永远小于1，D 错误．8.做竖直上抛运动的物体，它在上升过程中，如果动能的减少量为A ，势能的增加量为B ，物体克服重力所做的功为C ，物体克服空气阻力所做的功为D ，则下列关系中正确的是( )A ．A ＝C ＋DB ．A －B ＝C ＋DC ．A －B ＝D D ．A ＋B ＝C ＋D解析：选AC.根据动能定理，重力做功与阻力做功的代数和等于动能的变化，－C －D ＝－A.A项正确．由于除重力外的阻力做功等于物体机械能的变化．所以－D＝－A＋B，C项正确，B、D错误．9.如图所示，木块静止在光滑水平桌面上，一子弹水平射入木块的深度为d时，子弹与木块相对静止，在子弹入射的过程中，木块沿桌面移动的距离为L，木块对子弹的平均阻力为f，那么在这一过程中正确的是( ) A．木块的机械能增量为fLB．子弹的机械能减少量为f(L＋d)C．系统的机械能减少量为fdD．系统的机械能减少量为f(L＋d)解析：选ABC.木块机械能的增量等于子弹对木块的作用力f做的功fL，A对．子弹机械能的减少量等于动能的减少量，即子弹克服阻力做的功f(L＋d)，B对．系统增加的机械能等于力f做的总功，即ΔE＝fL－f(L＋d)＝－fd，故机械能减少量为fd，C对．D错．10.如图所示，楔形木块abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面bc与水平面的夹角相同，顶角b处安装一定滑轮，质量分别为M、m(M>m)的滑块，通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行．两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动．若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中( ) A．两滑块组成系统的机械能守恒B．重力对M做的功等于M动能的增加量C．轻绳对m做的功等于m机械能的增加量D．两滑块组成系统的机械能损失等于M克服摩擦力做的功解析：选CD.除重力以外其他力对物体做的功等于物体机械能的变化，故M克服摩擦力做的功等于两滑块组成的系统机械能的减少量，拉力对m做的功等于m机械能的增加量，选项C、D正确．三、非选择题11.一个质量为m的小球，从离地面h高处无初速度下落，运动过程中，空气阻力始终为球重力的0.1倍．设小球与地面碰撞时无能量损失，则小球在停止运动前通过的总路程为多少？解析：小球与地面碰撞时无能量损失，所以在运动过程中将小球的重力势能转化为内能，设小球通过的总路程为l由能量守恒定律得：mgh＝0.1mgl，所以l＝10h.答案：10h12．如图所示，滑块从A点由静止开始沿斜面下滑，过O点后滑上右边斜面B点时的速度恰好等于零，O点附近光滑，滑块经过O点没有能量损失．若滑块从B点以某速度v沿原路往回滑，到达A点时速度也恰好为零，求A、B两点之间的高度差(假设滑块从A点到B点与从B点到A点因摩擦而产生的内能相同)．解析：从A到B的过程中，重力势能的减少量为mgΔh，损失的重力势能转化为内能Q1，则Q1＝mgΔh若物体从B到A，动能一部分转变为重力势能mgΔh，另一部分转化为内能．由能量转化守恒定律有12mv 2＝mg Δh ＋Q 2，且Q 1＝Q 2，由此解得A 、B 间的高度差Δh ＝v 24g . 答案：v 24g。
粤教版高中物理必修二第四章机械能和能源同步分层测评卷(C).docx
高中物理学习材料（鼎尚**整理制作）第四章机械能和能源同步分层测评卷（C）（满分 100分）一、选择题（每小题4分，共40分）1、两个质量不等的小铁块A和B，分别从两个高度相同的光滑斜面和圆弧斜坡的顶点由静止滑向底部，如图所示，下列说法中正确的是[]A．下滑过程重力所做的功相等 B．它们到达底部时动能相等C．它们到达底部时速率相等D．它们分别在最高点时机械能总和跟到达最低点时的机械能总和相等．2、如图2所示，小球作平抛运动的初动能为6J，从倾角为30°的斜面上抛出并且落在该斜面上．若不计空气的阻力，则它落到斜面上的动能为[]A、10J B．12J C、14J D．8J3、质量为m的物体A放在光滑的水平桌面上，用不可伸长的细绳绕过光滑的定滑轮与质量为4m的B物体相连，如图3所示，当绳拉直时让B无初速落下h高度时（h小于桌面高度H，B物体没有落地），A物在桌面上运动的速率是[]4、质量为m的物体，从静止开始以2g的加速度竖直向下运动h高度，那么[]A．物体的重力势能减少2mgh B．物体的动能增加2mghC．物体的机械能保持不变D．物体的机械能增加mgh5、一个站在距地面高为h的阳台上，以相同的速率分别把三个小球竖直向下，竖直向上，水平抛出，不计空气阻力，则三球落地时的速率（）A．上抛球最大B．下抛球最大C．平抛球最大D．三球一样大6、如图5所示，质量分别为m和2m的两个小物体可视为质点，用轻质细线连接，跨过光滑圆柱体，轻的着地，重的恰好与圆心一样高，若无初速度地释放，则物体m上升的最大高度为[]A．R B．4R/3 C．R/3 D．2R7、关于物体的动能，下列说法正确的是（）A、物体的速度变化时，动能一定变化B、物体的动能变化时，速度一定变化C、物体速度的变化量越大，动能变化越多D、物体动能大小与选取的参考系有关，但一定大于或等于零8、用绳吊一重物，手拉绳的一端使重物匀减速上升，下列说法正确的是（）A、物体增加的重力势能等于减小的动能B、物体增加的重力势能等于物体克服重力做的功C、物体增加的重力势能等于拉力对它做的功D、物体增加的重力势能等于合力对它做的功9、如图所示，桌面离地高为h,质量为m的小球从离桌面高H处自由下落，不计空气阻力，假设桌面为零势能的参考面，则小球落地前瞬间的机械能为（）A、mghB、mgHC、mg(H+h)D、mg(H-h)10、在下列物理过程中机械能守恒的有（）A、把一个物体竖直向上匀速提升的过程B、人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行的过程C、汽车关闭油门后沿水平公路向前滑行的过程D、从高处竖直下落的物体落在竖立的轻弹簧上，压缩弹簧的过程，对弹簧、物体和地球这一系统二、填空题（每题4分，共20分）11、汽车在平直的公路上从静止开始做匀加速直线运动,当汽车速度达v m时关闭发动机,汽车继续运动一段时间后停止,其速度图象如图所示,若汽车加速行驶时其牵引力做功为W1,汽车在整个运动过程中克服阻力做功W2,则W1与W2的比值为12、如图所示,质量为m的物块与转台之间的动摩擦因数为μ,物体与转轴相距R,物块随转参由静止开始转动,这一过程中,摩擦力对物体做的功为( )13、如图所示，在光滑的水平桌面上放一块长为L的木板乙，它上面放一小木块甲，用力F把甲从乙的左端拉到右端，与此同时，乙在桌面上向右滑行了距离S，若甲、乙之间的摩擦力大小为f，则在此过程中，摩擦力对甲所做的功为，对乙所做的功为；摩擦力对系统所做的功为。
2019-2020年高中物理第四章机械能和能源第七节功率检测粤教版
2019-2020年高中物理第四章机械能和能源第七节功率检测粤教版1．关于功率的概念，下列说法中正确的是( )A ．功率是描述力对物体做功多少的物理量B ．力做功时间越长，力的功率一定越小C ．由P ＝W t 知，功率等于单位时间内力做的功D ．由P ＝Fv 知，力越大，做功越快解析：功率是描述力对物体做功快慢的物理量，做功越快，功率越大，A 错．力对物体做功少，或者做功用时长，功率未必小，B 错．由P ＝W t知，功率就等于力在1秒内做的功，C 对．由P ＝Fv 知，力越大，且在力的方向上的速度越大，功率才越大，做功越快，D 错．答案：C2．如图所示是甲、乙两物体做功与所用时间的关系图象，那么甲物体的功率P 甲与乙物体的功率P 乙相比( )A ．P 甲＞P 乙B ．P 甲＜P 乙C ．P 甲＝P 乙D ．无法判定 解析：根据功率的定义式P ＝W t可知，在功与所用时间的关系图象中，直线的斜率表示时刻的功率．因此，由图线斜率可知P 甲<P 乙，选项B 正确．答案：B3．一辆汽车在水平公路上行驶，设汽车在行驶过程中所受阻力不变，汽车的发动机始终以额定功率输出．关于牵引力和汽车速度，下列说法中正确的是( )A ．汽车加速行驶时，牵引力不变，速度增大B ．汽车加速行驶时，牵引力增大，速度增大C ．汽车加速行驶时，牵引力减小，速度增大D ．当牵引力等于零时，速度达到最大值解析：汽车的发动机输出功率恒定，即P 一定，则由公式P ＝Fv 可得出v 增大，此时F 减小，但由于合外力方向与汽车运动方向一致，因此汽车速度仍在增大；当汽车受到的牵引力和阻力相等时，汽车速度达到最大值，而后做匀速直线运动，故C 正确．答案：C4．某人用同一水平力F 先后两次拉同一物体，第一次使此物体沿光滑水平面前进l 距离，第二次使此物体沿粗糙水平面也前进l 距离，若先后两次拉力做的功为W 1和W 2，拉力做功的功率是P 1和P 2，则( )A ．W 1＝W 2，P 1＝P 2B ．W 1＝W 2，P 1>P 2C ．W 1>W 2，P 1>P 2D ．W 1>W 2，P 1＝P 2解析：由于拉力相同而又通过相同的位移，根据W ＝Fl 可知拉力对物体做的功一样多，但由于沿光滑水平面前进时间短，所以P 1>P 2，故B 正确．答案：B5．飞机在飞行时受到与速度平方成正比的空气阻力，若飞机以速度v 匀速飞行时，发动机的功率为P ，则当飞机以速度nv 匀速飞行时，发动机的功率为( )A ．nPB ．2nPC ．n 2PD ．n 3P 解析：由题意知P ＝fv ＝kv 3，P ′＝f ′nv ＝kn 3v 3＝n 3P ，D 正确．答案：D6．一位同学在二楼教室窗口把一个篮球用力水平抛出，篮球落地时重力的瞬时功率约为( )A ．5 WB ．50 WC ．500 WD ．5 000 W解析：此题为估算题，二楼教室窗口到地面的高度大约为4 m 左右，一个篮球的质量大约有0.6 kg 左右，篮球落地时的竖直分速度v 1＝2gh ＝2×10×4 m/s ＝9 m/s.重力的瞬时功率P ＝mgv 1＝54 W ，故本题选B.答案：BB 级 提能力7．自由下落的物体，在第1 s 内、第2 s 内、第3 s 内重力的平均功率之比为( )A ．1∶1∶1B ．1∶2∶3C ．1∶3∶5D ．1∶4∶9解析：做自由落体运动的物体，第1 s 末、2 s 末、3 s 末的速度分别为v 1＝gt 1＝g ，v 2＝gt 2＝2g ，v 3＝gt 3＝3g ，则第1 s 、2 s 、3 s 内重力的平均功率分别为P －1＝mg v 12＝12mg 2，P －2＝mg v 1＋v 22＝32mg 2，P －3＝mg ·v 2＋v 32＝52mg 2，所以P －1∶P －2∶P －3＝1∶3∶5，故C 选项正确． 答案：C8．(多选)如图所示，在天花板上的O 点系一根细绳，细绳的下端系一小球．将小球拉至细绳处于水平的位置，由静止释放小球，小球从位置A 开始沿圆弧下落到悬点的正下方的B 点的运动过程中，下面说法正确的是( )A ．小球受到的向心力在逐渐变大B ．重力对小球做功的平均功率为零C ．重力对小球做功的瞬时功率逐渐增大D ．由于细线的拉力方向始终与小球的速度方向垂直，所以拉力对小球做的功为零解析：小球下落时，速度越来越大，由F 向＝m v 2r可知向心力逐渐增大，A 对；重力做功不为零，所以重力做功的平均功率不为零，B 错；A 点时，小球速度为零，所以重力的瞬时功率为零，B 点时，重力与速度方向垂直，所以重力的瞬时功率为零，所以，重力的瞬时功率先增大后减小，C 错；由W ＝Fl cos α可知，D 对．答案：AD9.如图所示，将质量为m 的小球以初速度v 0从A 点水平抛出，正好垂直于斜面落在斜面上B 点，已知斜面的倾角为α.(1)小球落到斜面上B 点时重力做功的瞬时功率是多少？(2)小球从A 到B 过程中重力做功的平均功率是多少？解析：(1)将小车落在斜面上时的速度进行正交分解，如图所示．小球在竖直方向上的分速度为v y ＝v 0cot α，所以小球落到斜面上B 点时重力做功的瞬时功率为P ＝mgv y ＝mgv 0cot α.(2)小球从A 到B 过程中重力做功的平均功率为P －＝mg v －y ＝mg ×12(0＋v y )＝12mgv 0cot α. 答案：(1)mgv 0cot α (2)12mgv 0cot α 10．如图所示是一学生骑车爬坡的情形．假如他骑车时的最大功率是1 200 W ，车和学生的总质量是75 kg ，斜坡倾角为20°，运动过程中受到的摩擦阻力恒为60 N ，则此学生骑车上坡的最大速度是多少？假如他在水平路面上骑车，最大速度可达到多少(g 取10 m/s 2)?解析：如图所示，学生骑车上坡的过程受到总的阻力是F 阻＝mg sin θ＋f ，其中f ＝60 N.当学生骑车达到最大速度时，一定做匀速运动，此时它受到的合力为零，即F 引－F 阻＝0.学生和车前进的动力F 引＝F 阻，且发挥出最大功率P max ＝1 200 W ．由P ＝Fv 得学生骑车上坡的最大速度v max ＝P max F 阻＝ 1 20075×10×sin 20°＋60m/s ≈3.8 m/s.若自行车在平直的公路上行驶，他受到的阻力仅是f ＝60 N ，达到最大速度时匀速运动，必有F ′引＝f 且P ＝P max ，所以最大车速可达到v ′max ＝P max f ＝1 20060m/s ＝20 m/s. 答案：3.8 m/s 20 m/s2019-2020年高中物理第四章机械能和能源第三节第2课时动能定理检测粤教版1．关于运动物体所受的合力、合力做的功、物体动能的变化，下列说法正确的是( )A ．运动物体所受的合力不为零，合力必做功，物体的动能肯定要变化B ．运动物体所受的合力为零，则物体的动能肯定不变C ．运动物体的动能保持不变，则该物体所受合力一定为零D ．运动物体所受的合力不为零，则该物体一定做变速运动，其动能要变化解析：若物体所受的合力不为零，则物体必做变速运动，但合力不一定做功，合力不做功，则物体的动能不变化，如匀速圆周运动，故选项A 、D 错误；若运动物体所受的合力为零，则合力不做功(或物体所受外力做功的代数和必为零)，物体的动能绝对不会发生变化，故选项B 正确；若物体的动能不变，一方面表明物体所受的合力不做功，同时表明物体的速率不变(速度的方向可以不断改变，此时物体所受的合力只是用来改变速度的方向，产生向心加速度，如匀速圆周运动)，故选项C 错误．答案：B2．下列说法正确的是( )A ．做直线运动的物体动能不变，做曲线运动的物体动能变化B ．物体的速度变化越大，物体的动能变化也越大C ．物体的速度变化越快，物体的动能变化也越快D ．物体的速率变化越大，物体的动能变化也越大解析：对于给定的物体来说，只要速度的大小发生变化它的动能就改变，与是直线运动还是曲线运动无关，且速率变化越大，动能变化也越大，故选项A 错误，D 正确；速度是矢量，它的变化可以只是速度方向的变化，故选项B 错误；速度变化的快慢是指加速度，加速度的大小与速度大小之间无必然的联系，故选项C 错误．答案：D3．一个质量为0.3 kg 的弹性小球，在光滑水平面上以6 m/s 的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，反弹后的速度大小与碰撞前相同．则碰撞前后小球速度变化量的大小Δv 或碰撞过程中小球的动能变化量ΔE k 为( )A ．Δv ＝0 m/sB ．Δv ＝12 m/sC ．ΔE k ＝1.8 JD ．ΔE k ＝10.8 J解析：取末速度方向为正方向，则Δv ＝(6＋6) m/s ＝12 m/s ；由于速度大小没变，动能不变，故动能变化量为0，故只有选择B 正确．答案：B4．质量为m 的物体静止在水平地面上，起重机将其竖直吊起，上升高度为h 时，物体的速度为v ，此过程中( )A ．重力对物体做功为12mv 2 B ．起重机对物体做功为mghC ．合外力对物体做功为12mv 2 D ．合外力对物体做功为12mv 2＋mgh 解析：由动能定理可求得合外力的功，由重力做功的特点可求得重力所做的功．重力做功W ＝－mgh ，故B 错误；由动能定理可知，合外力做功W ＝12mv 2，故C 正确，D 错误；而物体受重力、拉力，合力为F －mg ，有(F －mg )h ＝12mv 2，重力做功不等于12mv 2，故A 错误． 答案：C5.有一质量为m 的木块，从半径为r 的圆弧曲面上的a 点滑向b 点，如图所示．如果由于摩擦使木块的运动速率保持不变，则以下叙述正确的是( )A ．木块所受的合力为零B ．因木块所受的力都不对其做功，所以合力做的功为零C ．重力和摩擦力做的功代数和为零D ．重力和摩擦力的合力为零解析：物体做曲线运动，速度方向变化，加速度不为零，合外力不为零，A 错；速率不变，动能不变，由动能定理知，合外力做功为零，支持力始终不做功，重力做正功，所以重力做的功与阻力做的功代数和为零，但重力和阻力的合力不为零，C 对，B 、D 错．答案：C6．(多选)如图所示，质量为m 的小车在水平恒力F 推动下，从山坡底部A 由静止运动至高为h 的坡顶B ，获得速度为v ，AB 的水平距离为s ，下列说法正确的是( )A ．小车克服重力所做的功是－mghB ．合力对小车做的功是12mv 2 C ．推力对小车做的功是Fs －mghD ．小车阻力做的功是12mv 2＋mgh －Fs 解析：小车受重力G 、推力F 、支持力N 、摩擦力f 作用，全程重力做功W G ＝－mgh ，即小车克服重力所做的功是mgh ，选项A 错误．推力F 做功W F ＝Fs ，选项C 错误．支持力N 不做功，由动能定理得合力做功为Fs －mgh ＋W f ＝12mv 2，选项B 正确．且得出阻力对小车做的功W f ＝12mv 2＋mgh －Fs ，选项D 正确． 答案：BDB 级 提能力7.一质量为m 的小球，用长为l 的轻绳悬挂于O 点．第一次小球在水平拉力F 1作用下，从平衡位置P 点缓慢地移到Q 点，此时绳与竖直方向夹角为θ(如图所示)，在这个过程中水平拉力做功为W 1.第二次小球在水平恒力F 2作用下，从P 点移到Q 点，水平恒力做功为W 2，重力加速度为g ，且θ<90°，则( )A ．W 1＝F 1l sin θ，W 2＝F 2l sin θB ．W 1＝W 2＝mgl (1－cos θ)C ．W 1＝mgl (1－cos θ)，W 2＝F 2l sin θD ．W 1＝F 1l sin θ，W 2＝mgl (1－cos θ)解析：第一次水平拉力为变力，由动能定理可求得W 1＝mgl (1－cos θ)；第二次水平拉力为恒力，由功的公式可求得W 2＝F 2l sin θ，故C 项对．答案：C8．起重机钢索将质量为1.0×103 kg的物体以2 m/s2的加速度竖直向上提升了5 m，钢索对物体的拉力做的功为多少？物体的动能增加了多少(g取10 m/s2)?解析：由动能定理，可知物体动能的增加量ΔE k＝mah＝1.0×103×2×5 J＝1.0×104 J，根据动能定理，得W拉－W G＝ΔE k，所以拉力做的功W拉＝ΔE k＋W G＝ΔE k＋mgh＝(1.0×104＋1.0×103×10×5)J＝6.0×104 J.答案：6.0×104 J 1.0×104 J9.如图所示，一工件置于水平地面上，其AB段为一半径R＝1.0 m的光滑圆弧轨道，BC 段为一长度L＝0.5 m的粗糙水平轨道，二者相切于B点，整个轨道位于同一竖直平面内，P 点为圆弧轨道上的一个确定点．一可视为质点的物块，其质量m＝0.2 kg，与BC段间的动摩擦因数μ1＝0.4.若工件固定，将物块由P点无初速度释放，滑至C点时恰好静止，求P、C两点间的高度差h.解析：物块从P点下滑经B点至C点的整个过程，根据动能定理，得mgh－μ1mgL＝0，代入数据，得h＝0.2 m.答案：0.2 m。
2019-2020年高中物理第四章机械能和能源第八节能源的利用与开发检测粤教版
2019-2020年高中物理第四章机械能和能源第八节能源的利用与开发检测粤教版1．(多选)下列选项中是二次能源的是( )A．太阳能B．电能C．氢能D．焦炭解析：太阳能是一次能源，而电能、氢能、焦炭是从一次能源直接或间接转化来的能源，为二次能源，故选BCD.答案：BCD2．关于能量和能源，下列说法正确的是( )A．由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源B．在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少，但能量品质降低了C．能量耗散说明能量在转化过程中没有方向性D．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造解析：自然界中能量守恒，但仍需节约能源，在利用能源过程中，品质降低是对能源危机更深层的理解，A错，B对；能量转化具有方向性，不能被创造，C、D错．答案：B3．煤、石油、天然气和生物质能作为能源的共同特点是( )A．都为可再生能源，取之不尽，用之不竭B．都为不可再生能源，用一点，少一点C．都为来自太阳辐射的能量D．都为污染环境的能源解析：煤、石油、天然气是不可再生能源，对环境污染严重，生物质能是可再生能源，对环境无污染或污染少，但它们都来自太阳辐射．因此，选项C正确，其他选项均错误．答案：C4．下列供热方式最有利于环境保护的是( )A．用煤作燃料供热B．用石油作燃料供热C．用天然气或煤气作燃料供热D．用太阳能灶供热解析：煤、石油、天然气等燃料的使用，使人类获得大量的内能，但由于这些燃料中含有杂质以及燃烧的不充分，使得废气中含有粉尘、一氧化碳、二氧化硫等物质，污染了大气．太阳能是一种无污染的能源，故D选项正确．答案：D5．氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好，用氢作能源的燃料电池汽车备受青睐．我国拥有完全自主知识产权的氢燃料电池轿车“超越三号”，已达到世界先进水平，并加快向产业化的目标迈进．氢能具有的优点包括( )①原料来源广②易燃烧、热值高③储存方便④制备工艺廉价易行A．①②B．①③C．③④D．②④解析：氢能易燃烧，热值高，原料来源广，但制备成本较高且难以储存，故A对．答案：A6．(多选)关于温室效应，下列说法正确的是( )A．太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了“温室效应”B．石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，由此产生了“温室效应”C．“温室效应”使得地面气温上升，两极冰雪融化D．“温室效应”使得土壤酸化解析：“温室效应”的产生是由于石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，它的危害是使地面气温上升、两极冰雪融化、海平面上升、淹没沿海城市、海水向河流倒灌、耕地盐碱化等，故B、C选项正确．答案：BC7．近年来，在公交车和出租车中推行用天然气代替汽油作燃料的改革，取得了显著的进展，走上街头你会发现不少公交车和出租车上印有“CNG”的标记，代表它们是以天然气为燃料的汽车，则推广这一改革的主要目的是( )A．延长发动机的寿命B．促进地方经济和西部发展C．减少大气污染D．节约能源解析：天然气虽然是化石燃料的一种，不是绿色能源．但是天然气与煤和石油相比，天然气有热值高、二氧化碳排放少的优势，因此，可以说，在化石燃料中，天然气是清洁燃料．但不能把天然气同绿色能源、清洁能源等同对待，混为一谈．答案：C8．潮汐发电一般左方为陆地和海湾，中间的水坝下有通道，水经通道可带动发电机．涨潮时，水进入海湾，待内外水面高度相同，堵住通道，如图甲所示．潮落至最低时放水发电，如图乙所示．待内外水面高度相同，再堵住通道，直至下次涨潮到最高点，又放水发电，如图丙所示．设海湾平均面积为S＝5.0×108m2，高潮与低潮间高度差为h＝3.0 m，求一天内水流的平均功率(g取10 m/s2)．图甲 图乙 图丙解析：潮汐发电其实质就是将海水的重力势能转化为电能．每次涨潮时流进海湾(落潮时流出海湾)的海水的质量为m ＝ρV ＝ρSh ＝1.0×103×5.0×108×3.0 kg ＝1.5×1012 kg.其重心的高度变化h ′＝h 2＝1.5 m ．一天内海水两进两出，故水流功率为 P ＝4mgh ′t ＝4×1.5×1012×10×1.524×3 600W ≈1.0×109 W. 答案：1.0×109 W9．一水电站，水流的落差为20 m ，水流冲击水轮发电机后，水流能20%转化为电能．若发电机的功率为200 kW ，则每分钟流下的水量为多少(g 取10 m/s 2)?解析：设每分钟水的流量为Q ，则在1分钟内流下的水的质量m ＝Q ρ.在1分钟内流下的水减少的重力势能ΔE p ＝mgh ＝Q ρgh .由题意可知：发动机的功率P ＝ΔE p ×20%t， 整理得：Q ＝Ptρgh ×20%， 代入数据得：Q ＝200×103×601×103×10×20×0.2m 3＝300 m 3. 答案：300 m 32019-2020年高中物理第四章机械能和能源第六节能量的转化与守恒检测粤教版1．我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来．其原因是( )A ．这违反了能量守恒定律B ．在任何条件下内能都不可能转化为机械能，只有机械能才会转化为内能C ．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D ．以上说法均不正确解析：机械能和内能可以相互转化，但必须通过做功来实现．因为各种有关热的物理过程都具有方向性，所以内能不可能全部转化成机械能，同时不引起其他变化．答案：C2．下列说法中正确的是( )A．能量转化与守恒定律的成立是有一定条件的B．行驶的汽车具有动能，刹车时动能转化为内能C．能量从一种形式转化为另一种形式时，总量会减少D．热传递是能量的转化解析：能量转化与守恒定律对任何物体都成立、无条件，A、C错．汽车刹车时动能转化成内能，B对，热传递是能量的转移，D错．答案：B3．(多选)下列关于能量守恒定律的认识正确的是( )A．某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机械——永动机不可能制成D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了解析：根据能量守恒定律可知，能量既不会消灭，也不会创生．能量只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，A、B正确，D错误，永动机违背了能量守恒定律，故它不可能制造出来，C正确．答案：ABC4．下列过程中，可能发生的是( )A．某工作物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有引起其他变化B．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发溢进去，恢复原状C．利用其他手段，使低温物体的温度更低，高温物体的温度更高D．将两瓶不同液体互溶，然后又自发地各自分开解析：某工作物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有引起其他变化，这是不可能的，则A错误；能量传递具有方向性，则B、D错误；利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高，如空调，则C正确．答案：C5．小明同学在家锻炼身体，做杠铃练习．他将杠铃由静止开始举高H，并获得速度v.则下列说法中不正确的是( )A．小明对杠铃做的功等于杠铃机械能的增量B．杠铃动能的增量等于杠铃所受合外力对它做的功C ．克服杠铃重力做的功等于杠铃重力势能的增量D ．合外力对杠铃做的功等于机械能的增量解析：合力做功等于杠铃的动能增量，不是机械能的增量，B 对，D 错；小明对杠铃做的功等于杠铃能量的增加(即机械能的增加)，A 对；重力做功等于重力势能的增量，C 对．答案：D6．(多选)在体育比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项．质量为m 的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动，设水对他的阻力大小恒为F ，那么在他减速下降高度为h 的过程中，下列说法正确的是(g 为当地的重力加速度)( )A ．他的动能减少了Fh －mghB ．他的重力势能增加了mghC ．他的机械能减少了(F －mg )hD ．他的机械能减少了Fh解析：由动能定理，得mgh －Fh ＝ΔE k ，故动能减少了Fh －mgh ，A 选项正确；他的重力势能减少了mgh ，B 选项错误；他的机械能减少了ΔE ＝Fh ，C 选项错误，D 选项正确．答案：AD7.劲度系数为k 的轻质弹簧，一端系在竖直放置、半径为R 的光滑圆环顶点P ，另一端连接一套在圆环上且质量为m 的小球．开始时小球位于A 点，此时弹簧处于原长且与竖直方向的夹角为45°，之后小球由静止沿圆环下滑，小球运动到最低点B 时的速率为v ，此时小球与圆环之间的压力恰好为零，已知重力加速度为g .下列分析正确的是( )A ．轻质弹簧的原长为RB ．小球过B 点时，所受的合力为mg ＋m v 2RC ．小球从A 到B 的过程中，重力势能转化为弹簧的弹性势能D ．小球运动到B 点时，弹簧的弹性势能为mgR －12mv 2 解析：由几何知识可知弹簧的原长为2R ，A 错误；根据向心力公式：小球过B 点时，则由重力和弹簧弹力的合力提供小球的向心力，F 合＝m v 2R，B 错误；以小球和弹簧组成的系统为研究对象，在小球从A 到B 的过程中，只有重力和弹簧的弹力做功，系统的机械能守恒，小球重力势能减小转化为弹簧的弹性势能和动能，故C 错误；根据能量的转化与守恒：mgR＝12mv 2＋E p ，得E p ＝mgR －12mv 2，故D 正确． 答案：D8.(多选)如图所示，质量为m 的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持以速率v 匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为μ，物体过一会儿能保持与传送带相对静止，对于物体从静止释放到相对传送带静止这一过程下列说法正确的是( )A ．电动机多做的功为12mv 2 B ．摩擦力对物体做的功为12mv 2 C ．电动机增加的功率为μmgvD ．传送带克服摩擦力做功为12mv 2 解析：由能量守恒知电动机多做的功为物体动能增量和摩擦生热Q ，所以A 项错；根据动能定理，对物体列方程，W f ＝12mv 2，所以B 项正确；因为电动机增加的功率P ＝物体动能增量＋摩擦生热时间＝μmg v 2t ＋μmg v 2t t＝μmgv ，C 项正确；因为传送带与物体共速之前，传送带的路程是物体路程的2倍，所以传送带克服摩擦力做功是摩擦力对物体做功的2倍，即mv 2，D 项错误．答案：BC9.如图所示，斜面的倾角为θ，质量为m 的滑块距挡板P 的距离为x 0，滑块以初速度v 0沿斜面上滑，滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，滑块所受摩擦力小于重力沿斜面向下的分力．若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失，求滑块经过的总路程．解析：滑块最终要停在斜面底部，设滑块经过的总路程为x ，对滑块运动的全程应用功能关系，全部所产生的热量Q ＝12mv 20＋mgx 0sin θ，又因为全程产生的热量等于克服摩擦力所做的功，即 Q ＝μmgx cos θ，解以上两式，可得x ＝1μ⎝ ⎛⎭⎪⎫v 202g cos θ＋x 0tan θ.答案：1μ⎝ ⎛⎭⎪⎫v 202g cos θ＋x 0tan θ。
高中物理 第四章 机械能和能源单元测试 粤教版必修2
第四章 机械能和能源 章末综合检测（粤教版必修2）(时间：90分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分，每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的)1．下列关于作用力、反作用力做功的问题中，说法正确的是( )A ．作用力做功，反作用力也必定做功B ．作用力做正功，反作用力一定做负功C ．作用力做功的数值一定等于反作用力做功的数值D ．单纯根据作用力的做功情况不能判断反作用力的做功情况解析：选D.作用力和反作用力虽然大小相等、方向相反，但作用在两个物体上，两个物体的位移与物体受的其他力、质量、速度等有关，所以它们的位移关系不确定，所以做功的情况不确定，单纯根据作用力做功的情况不能确定反作用力是否做功或做功的数值、正负．2．人骑自行车下坡，坡长l ＝500 m ，坡高h ＝8 m ，人和车总质量为100 kg ，下坡时初速度为4 m/s ，人不踏车的情况下，到达坡底时车速为10 m/s ，g 取10 m/s 2，则下坡过程中阻力所做的功为( )A ．－4000 JB ．－3800 JC ．－5000 JD ．－4200 J解析：选B.用动能定理求，对自行车下坡过程，由动能定理得：mgh ＋W f ＝12mv 2t －12mv 20.代入数据解得：W f ＝－3800 J ．故选项B 正确．3.如图4－10所示，木板可绕固定的水平轴O 转动．木板从水平位置OA 缓慢转到OB 位置，木板上的物块始终相对于木板静止．在这一过程中，物块的重力势能增加了2 J ．用N 表示物块受到的支持力，用f 表示物块受到的摩擦力．在这一过程中，以下判断正确的是( )图4－10A ．N 和f 对物块都不做功B ．N 对物块做功2 J ，f 对物块不做功C ．N 对物块不做功，f 对物块做功2 JD ．N 和f 对物块所做功的代数和为0解析：选B.摩擦力沿木板方向，始终和物体运动的方向是垂直的，所以摩擦力不做功．由于缓慢的运动，支持力做的功增加了物体的重力势能，所以N 做的功等于2 J ，只有B 对．4.如图4－11所示，有许多根交于A 点的光滑硬杆具有不同的倾角和方向，每根光滑硬杆上均穿有一个小环，它们的质量不相同，设在t ＝0时，各个小环都由A 点从静止开始分别沿这些光滑硬杆下滑，那么将这些下滑速率相同的各点连接起来是一个( )图4－11A ．水平面B ．球面C ．抛物面D ．不规则曲面解析：选A.小球沿光滑硬杆下滑的过程中，所受的弹力与速度方向垂直，不做功，只有重力做功，机械能守恒．由mgh ＝12mv 2可知，它们速率相同时下落的竖直高度也相同，所以这些速率相同的点连成一个水平面．5．(2011年郑州高一检测)两个物体的质量为m 1＝4m 2，当它们以相同的初动能在动摩擦因数相同的水平面上运动时，滑行距离之比为( )A ．1∶4B ．4∶1C ．1∶2D ．2∶1解析：选A.设物体的初动能为E k ，动摩擦因数为μ，两物体在水平面上滑行的最大距离分别为L 1、L 2，则由动能定理得－μm 1gL 1＝－E k ，－μm 2gL 2＝－E k ，由以上两式得L 1∶L 2＝m 2∶m 1＝1∶4，A 正确．6．(2011年聊城高一检测)汽车由静止开始运动，若要使汽车在开始运动的一小段时间内保持匀加速直线运动，则( )A ．不断增大牵引力功率B ．不断减小牵引力功率C ．保持牵引力功率不变D ．不能判断牵引力功率如何变化解析：选A.汽车匀加速运动，牵引力F ＝ma ＋f 不变，据P ＝Fv 知，汽车的功率不断增大，A 对．二、双项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有两个选项正确，全部选对的得6分，只选一个且正确的得3分，有选错或不答的得0分)7．(2011年福州高一检测)质量为m 的滑块沿着高为h ，长为L 的粗糙斜面恰能匀速下滑，在滑块从斜面顶端下滑到底端的过程中( )A ．重力对滑块所做的功为mghB ．滑块克服阻力所做的功等于mghC ．合力对滑块所做的功为mghD ．合力对滑块所做的功不能确定解析：选AB.重力做功的多少只与初、末位置的高度差有关，故W G ＝mgh ，A 对，由动能定理，W G －W 阻＝ΔE k ＝0，即W 阻＝W G ＝mgh ，B 对．合力做的功为零，C 、D 错．8. (2011年南通调研)如图4－12所示，质量为m 的物块从A 点由静止开始下落，加速度为12g ，下落H 到B 点后与一轻弹簧接触，又下落h 后到达最低点C .在由A 运动到C 的过程中，空气阻力恒定，则( )图4－12A ．物块机械能守恒B ．物块和弹簧组成的系统机械能不守恒C ．物块机械能减少12mg (H ＋h ) D ．物块和弹簧组成的系统机械能减少12mg (H ＋h ) 解析：选BD.由牛顿运动定律可知，mg －f ＝ma ＝mg /2；物体机械能的减少量取决于空气阻力和弹簧的弹力对物体做的功，物体和弹簧组成的系统机械能减少量取决于空气阻力对物体所做的功，即W f ＝f (H ＋h )＝12mg (H ＋h )，选项D 正确．9.如图4－13所示，一根不可伸长的轻绳两端各系一个小球a 和b ，跨在两根固定在同一高度的光滑水平细杆上，质量为3m 的a 球置于地面上，质量为m 的b 球从水平位置静止释放，当a 球对地面压力刚好为零时，b 球摆过的角度为θ.下列结论正确的是( )图4－13A ．θ＝90°B ．θ＝45°C ．b 球摆动到最低点的过程中，重力对小球做功的功率先增大后减小D ．b 球摆动到最低点的过程中，重力对小球做功的功率一直增大解析：选AC.b 球在摆过θ的过程中做圆周运动，设此时其速度为v ，由机械能守恒定律可得mgL sin θ＝12mv 2，在沿半径方向上由牛顿第二定律可得F －mg ·sin θ＝mv 2L，因a 球此时对地面压力刚好为零，则F ＝3mg ，联立得θ＝90°，A 对，B 错．b 球从静止到最低点的过程中，其在竖直方向的分速度是先由零增大后又减至零，由P ＝mgv 可知重力的功率是先增大后减小，C 对，D 错．10.如图4－14所示，物体沿弧形轨道滑下后进入足够长的水平传送带，传送带以图示方向匀速运转，则传送带对物体做功情况可能是( )图4－14A ．始终不做功B ．先做负功后做正功C ．先做正功后做负功D ．先做负功后不做功解析：选AD.设传送带速度大小为v 1，物体刚滑上传送带时的速度大小为v 2.①当v 1＝v 2时，物体随传送带一起匀速运动，故传送带与物体之间不存在摩擦力，即传送带对物体始终不做功，A 选项正确．②当v 1＜v 2时，物体相对传送带向右运动，物体受到的滑动摩擦力方向向左，则物体先做匀减速运动直到速度减为v 1再做匀速运动，故传送带对物体先做负功后不做功，D 选项正确． ③当v 1>v 2时，物体先做匀加速运动直到速度增大到v 1再做匀速运动，故传送带对物体先做正功后不做功．三、实验题(本题共2小题，11小题8分，12小题4分，将答案填在题中的横线上)11.(2011年苏州调研)用DIS 研究机械能守恒定律．将实验装置中的光电门传感器接入数据采集器，测定摆锤在某一位置的瞬时速度，从而求得摆锤在该位置的动能，同时输入摆锤的高度，求得摆锤在该位置的重力势能，进而研究势能和动能转化时的规律．实验中A 、B 、C 、D 四点高度为0.150 m 、0.100 m 、0.050 m 、0.000 m ，已由计算机默认，不必输入．现某位同学要测定摆锤在D 点的瞬时速度．其实验装置如图4－15所示，接着他点击“开始记录”，同时让摆锤从图中所示位置释放，计算机将摆锤通过光电门传感器的速度自动记录在表格的对应处．图4－15(1)请指出该同学实验中的错误之处：①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________.(2)次数 D C B A高度 h /m 0.000 0.050 0.100 0.150速度v /m·s －1 1.6383 0势能E p /J动能E k /J机械能E /J挡光片宽度s ＝解析：(1)物体的动能和重力势能是状态量，A 点的高度已测量出，但摆锤释放点却没有从A 开始，即摆锤释放时未置于A 点，这是错误之一；其次，由于要求的是D 位置的瞬时速度，光电门传感器应放在标尺盘最底端的D 点才对．(2)由于摆锤在运动过程中要受到阻力作用，所以记录值将比真实值偏小．答案：(1)①光电门传感器未放在标尺盘最底端的D 点 ②摆锤释放时未置于A 点 (2)偏小12. (2011年徐州质检)利用频闪照片可探究下落小球的机械能是否守恒．下图4－16是用频闪照相的方法，对落体运动的小球拍摄的照片，频闪仪每隔0.04 s 闪一次光，照片中的数字是小球距起点O 的距离，单位是cm.查得当地的重力加速度是9.8 m/s 2，测得小球的质量为0.10 kg.则小球由O 点运动到F 点的过程中，重力势能的减小量ΔE p ＝______J ，动能的增加量ΔE k ＝______J ，ΔE p ______ΔE k (填“>”、“<“、或“＝”)，产生误差的主要原因是____________．(计算结果保留三位有效数字)．图4－16答案：0.275 0.270(0.269,0.271) > 空气阻力四、计算题(本题共4小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(8分)某地平均风速为5 m/s ，已知空气密度是1.2 kg/m 3，有一风车，它的车叶转动时可形成半径为12 m 的圆面．如果这个风车能将圆内10%的气流动能转变为电能，则该风车带动的发电机功率是多大？解析：在t 时间内作用于风车的气流质量m ＝πr 2v ·tρ，这些气流的动能为12mv 2，转变的电能 E ＝12mv 2×10%， 所以风车带动发电机的功率为P ＝E t ＝12πr 2ρv 3×10%，代入数据得P ＝3.4 kW.构建一个气流圆柱体模型是关键，正是这些气流的动能转化为电能的．答案：3.4 kW14. (10分)如图4－17所示，跨过同一高度处的光滑轻小定滑轮的细线连接着质量相同的物体A 和B ，A 套在光滑水平杆上，定滑轮离水平杆的高度h ＝0.2 m ，开始时让连接A 的细线与水平杆的夹角θ＝53°.由静止释放A ，在以后的运动过程中，A 所能获得的最大速度为多少？(sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，g 取10 m/s 2，且B 不会与水平杆相碰)图4－17解析：由于物体A 和B 以及地球组成的系统内只有重力做功，所以系统的机械能守恒．在物体A 被拉至左侧定滑轮的正下方之前，细线的拉力使其加速；在物体A 被拉至左侧定滑轮的正下方之后，细线的拉力使其减速．可见，物体A 被拉至左侧定滑轮的正下方时，其速度最大，此时物体B 的瞬时速度为0.以物体A 所在水平面为参考平面，在从物体A 刚被释放到物体A 运动至左侧定滑轮正下方的过程中，对系统应用机械能守恒定律，有12mv 2＝mg ⎝⎛⎭⎪⎫h sin θ－h .解得A 所能获得的最大速度为 v ＝ 2g ⎝ ⎛⎭⎪⎫h sin θ－h ＝2×10×⎝ ⎛⎭⎪⎫0.2sin53°－0.2m/s ＝1 m/s. 答案：1 m/s15．(10分)过山车是游乐场中常见的设施．图4－18是一种过山车的简易模型，它由水平轨道和在竖直平面内的两个圆形轨道组成，B 、C 分别是两个圆形轨道的最低点，半径R 1＝2.0 m 、R 2＝1.4 m ．一个质量为m ＝1.0 kg 的小球(视为质点)，从轨道的左侧A 点以v 0＝12.0 m/s 的初速度沿轨道向右运动，A 、B 间距L 1＝6.0 m ．小球与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.2，圆形轨道是光滑的．假设水平轨道足够长，圆形轨道间不相互重叠．重力加速度g 取10 m/s 2，计算结果保留小数点后一位数字．试求：图4－18(1)小球在经过第一个圆形轨道的最高点时，轨道对小球作用力的大小；(2)如果小球恰能通过第二个圆形轨道，B 、C 间距L 应是多少；解析：(1)设小球经过第一个圆轨道的最高点时的速度为v 1，根据动能定理得－μmgL 1－2mgR 1＝12mv 21－12mv 20① 小球在最高点受到重力mg 和轨道对它的作用力F ，根据牛顿第二定律得F ＋mg ＝m v 21R 1② 由①②得F ＝10.0 N ③(2)设小球在第二个圆轨道最高点的速度为v 2，由题意mg ＝m v 22R 2④ －μmg (L 1＋L )－2mgR 2＝12mv 22－12mv 20⑤由④⑤得L ＝12.5 m.答案：(1)10.0 N (2)12.5 m16．(12分)(2011年成都模拟)如图4－19所示，传送带与水平面之间的夹角为θ＝30°，其上A 、B 两点间的距离为l ＝5 m ，传送带在电动机的带动下以v ＝1 m/s 的速度匀速运动，现将一质量为m ＝10 kg 的小物体(可视为质点)轻放在传送带的A 点，已知小物体与传送带之间的动摩擦因数μ＝3/2，在传送带将小物体从A 点传送到B 点的过程中，求：图4－19(1)传送带对小物体做的功；(2)电动机做的功(g 取10 m/s 2)．解析：(1)对小物体由牛顿第二定律得μmg cos θ－mg sin θ＝ma ，得：a ＝2.5 m/s 2，物体与传送带达到共同速度的时间为 t ＝v a ＝0.4 s ，此时物体对地位移为：s 1＝v 2t ＝0.2 m<5 m ， 所以物体在传送带上先匀加速后匀速运动，从A 点到B 点，传送带对小物体做的功：W ＝12mv 2＋mgl sin θ，解得：W ＝255 J.(2)物体与传送带的相对位移为：Δs ＝vt －v2t ， 得Δs ＝0.2 m.系统产生的内能为：Q ＝μmg cos θ·Δs ＝15 J ，所以电动机做的功为：W 电＝W ＋Q ＝270 J.答案：(1)255 J (2)270 J。
粤教版高中物理必修二第四章机械能和能源同步分层测评卷(A).docx
高中物理学习材料第四章 机械能和能源 同步分层测评卷（A ）（满分 100分）一、选择题（每小题4分，共40分）1.关于功率公式tW P =和P=Fv 的说法正确的是 （ ） A.由tW P =知，只要知道W 和t 就可求出任意时刻的功率 B.由P=Fv 只能求某一时刻的瞬时功率C.从P=Fv 知汽车的功率与它的速度成正比D.从P=Fv 知当汽车发动机功率一定时，牵引力与速度成反比2.下列物体中，机械能守恒的是 （ ）A.做平抛运动的物体B.被匀速吊起的集装箱C.光滑曲面上自由运动的物体D.以g 54的加速度竖直向上做匀减速运动的物体3.下列几种情况下力F 都对物体做了功①水平推力F 推着质量为m 的物体在光滑水平面上前进了s ②水平推力F 推着质量为2m 的物体在粗糙水平面上前进了s ③沿倾角为θ的光滑斜面的推力F 将质量为ｍ的物体向上推了s 。
下列说法中正确的是（ ）.A.③做功最多B.②做功最多C.做功都相等D.不能确定4.两个物体质量比为1∶4，速度大小之比为4∶1，则这两个物体的动能之比为（ ）A.1∶1B.1∶4C.4∶1D.2∶15.下列关于运动物体所受合外力做功和动能变化的关系正确的是（ ）A.如果物体所受合外力为零，则合外力对物体做的功一定为零B.如果合外力对物体所做的功为零，则合外力一定为零C.物体在合外力作用下做变速运动，动能一定发生变化D.物体的动能不变，所受合外力一定为零6.质量为m 的子弹，以水平速度v 射入静止在光滑水平面上质量为M 的木块，并留在其中，下列说法正确的是（ ）A.子弹克服阻力做的功与木块获得的动能相等B.阻力对子弹做的功与子弹动能的减少相等C.子弹克服阻力做的功与子弹对木块做的功相等D.子弹克服阻力做的功大于子弹对木块做的功7.关于机械能是否守恒的叙述，正确的是（ ）A.做匀速直线运动的物体机械能一定守恒B.做变速运动的物体机械能可能守恒C.外力对物体做功为零时，机械能一定守恒D.若只有重力对物体做功，物体的机械能一定守恒8.物体在地面附近以2 ｍ/s 2的加速度沿竖直方向匀减速上升，则在上升过程中，物体的机械能的变化是（ ）A.不变B.减少C.增加D.无法确定 9.质量为m 的物体，在距地面h 高处以g 31的加速度由静止竖直下落到地面，下列说法中正确的是（ ）A.物体重力势能减少mgh 31B.物体的机械能减少mgh 32C.物体的动能增加mghD.重力做功mgh 10.如图所示，站在汽车上的人用手推车的力为F ，脚对车向后的静摩擦力为F ′，下列说法正确的是（ ）A.当车匀速运动时，F 和F ′所做的总功为零B.当车加速运动时，F 和F ′的总功为负功C.当车加速运动时，F 和F ′的总功为正功D.不管车做何种运动，F 和F ′的总功都为零二、填空题（每题4分，共20分）11.如图：用F =40 Ｎ的水平推力推一个质量m ＝3.0 kg的木块，使其沿着光滑斜面向上移动2 ｍ，则在这一过程中，F做的功为_____J ，重力做的功为_____J.（g ＝10ｍ/s 2）12.设飞机飞行时所受的阻力与其速度的平方成正比.如果飞机以速度v 匀速飞行时其发动机的功率为P ，则飞机以2 v 的速度匀速飞行时其发动机的功率为__ ___.13.从离地面H 高处落下一只小球，小球在运动过程中所受到的空气阻力是它重力的k 倍，而小球与地面相碰后，能以相同大小的速率反弹，则小球从释放开始，直至停止弹跳为止，所通过的总路程为14.一个质量为m 的小球拴在绳一端，另一端受大小为F 1的拉力作用，在水平面上做半径为R 1的匀速圆周运动，如图所示.今将力的大小变为F 2，使小球仍在水平面上做匀速圆周运动，但半径变为R 2，则此过程中拉力对小球所做的功为 .15.用汽车从井下提重物，重物质量为m ，定滑轮高H ，如图所示.已知汽车由A 点静止开始运动至B 点时速度为v B ，此时细绳与竖直方向夹角为θ，则这一过程中绳的拉力做的功为 .三、实验题（12分）16. 在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz 。
粤教版高中物理必修二第四章机械能和能源同步练习(二).docx
高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）第四章机械能和能源同步练习(二)一、选择题1、媒、石油、天然气和生物能作为能源的共同特点是（）A、可再生能源，取之不尽，用之不竭B、不可再生资源，用一点，少一点C、来自太阳辐射的能量D、污染环境的能源2、关于功和能的关系，下列说法中正确的是（）A.功和能的单位相同，意义也完全相同B外力对物体不做功，这个物理就没有能量C做功越多，物体具有的能量就越大D能量转化的多少可以用功来度量3．两个质量不等的小铁块A和B，分别从两个高度相同的光滑斜面和圆弧斜坡的顶点由静止滑向底部，如图所示，下列说法中正确的是（）A．下滑过程重力所做的功相等B．它们到达底部时动能相等C．它们到达底部时速率相等D．它们分别在最高点时机械能总和跟到达最低点时的机械能总和相等．4．如图所示，小球作平抛运动的初动能为6J，从倾角为30°的斜面上抛出并且落在该斜面上．若不计空气的阻力，则它落到斜面上的动能为（）A、10J B．12J C、14J D．8J5．质量为m的物体，在距地面h高处以的加速度由静止竖直下落到地面，下列说法中正确的是 ( )A．物体重力势能减少13 mghB．物体的机械能减少23mghC．物体的动能增加13 mghD．重力做功mgh6．质量为m的木块静止在光滑的水平面上，从t=0开始，将一个大小为F 的水平恒力作用在该木板上，在t＝t1时刻力F的功率是（）7、以初速V竖直上抛一个小球，若不计空气阻力，在上升过程中，从抛出到小球动能减少一半所经过的时间（）8．小物块位于光滑的斜面上，斜面位于光滑水平地面上，从地面上看，在小物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作用力( )A．垂直于接触面，做功为零B．垂直于接触面，做功不为零C．不垂直于接触面，做功为零D．不垂直于接触面，做功不为零9、如图所示，m1﹥m2滑轮光滑，且质量不计，在m1下降一段距离（不计空气阻力）的过程中，下列说法正确的是（）10．质量为m的物体以速度V从地面竖直上抛，当它运动到离地面h高处时它的动能和势能正好相等，这个高度是( )二、填空题11．如图所示，ABCD为固定在竖直面内的槽形轨道．其中BCD段为L/2圆周轨道，其半径r=1.15m，B、D两点与圆心O等高，一质量为m=1.0kg的质点从A点由静止开始下滑，经B点时的速度大小为6m/s，经D点时的速度大小为4m/s，从D点飞离轨道后被接住，则质点经过轨道最低点C时的速度大小为______m/s，（g取10m/s2）12．在光滑水平面上有一静止的物体，现以水平恒力甲推这一物体，作用一段时间后，换成相反方向的水平恒力乙推这一物体，当恒力乙作用时间与恒力甲作用时间相同时，物体恰好回到原处，此时物体的动能为32J．则在整个过程中：恒力甲做功_____J。
2019-2020年粤教版高中物理必修2同步习题：第4章机械能和能源测试题含试卷分析详解
2019-2020年粤教版高中物理必修2同步习题：第4章机械能和能源测试题含试卷分析详解一、选择题(本大题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得3分，选错或不答的得0分)1．如图，一半径为R 的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高；质量为m 的质点自轨道端点P 由静止开始滑下，滑到最低点Q 时，对轨道的正压力为2mg ，重力加速度大小为g .质点自P 滑到Q 的过程中，克服摩擦力所做的功为( )A.14mgR B.13mgR C.12mgR D.π4mgR 2．下列关于力对物体做功的说法正确的是( ) A ．摩擦力对物体做功的多少与路径无关 B ．合力不做功，物体必定做匀速直线运动C ．在相同时间内作用力与反作用力做功绝对值一定相等，一正一负D ．一对作用力和反作用力，可能其中一个力做功，而另一个力不做功3．清洁工人在清洁城市道路时驾驶洒水车沿平直粗糙路面匀速行驶．当洒水车行驶到某一路口时开始洒水，若洒水车的速度保持不变，且所受阻力与车重成正比，则开始洒水后( )A ．洒水车受到的牵引力保持不变B ．洒水车受到的牵引力逐渐增大C ．洒水车发动机的输出功率保持不变D ．洒水车发动机的输出功率不断减小4．下列各种运动过程中，物体(弓、过山车、石头、圆珠笔)机械能守恒的是(忽略空气阻力)( )A ．将箭搭在弦上，拉弓的整个过程B ．过山车在动力作用下从轨道上缓慢上行的过程C ．在一根细线的中央悬挂着一石头，双手拉着细线缓慢分开的过程D ．手握内有弹簧的圆珠笔，笔帽抵在桌面放手后圆珠笔弹起的过程5.如图所示，在加速运动的车厢中，一个人用力沿车前进的方向推车厢，已知人与车厢始终保持相对静止，那么人对车厢做功的情况是( )A ．做正功B ．做负功C ．不做功D ．无法确定6.如图所示，一个物体以速度v 0冲向与竖直墙壁相连的轻质轻簧，墙壁和物体间的弹簧被物体压缩，在此过程中以下说法正确的是( )A ．物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比B ．物体向墙壁运动相同的位移，弹力做的功相等C ．弹簧的弹力做正功，弹性势能减小D ．弹簧的弹力做负功，弹性势能增加7．一小球以初速度v 0水平抛出，不计空气阻力，小球在空中运动的过程中重力做功的功率P 随时间t 变化的图象是( )8．如图所示，一固定在地面上的光滑斜面的顶端固定有一轻弹簧，地面上质量为m 的物块(可视为质点)向右滑行并冲上斜面．设物块在斜面最低点A 的速率为v ，压缩弹簧至C 点时弹簧最短，C 点距地面高度为h ，则物块运动到C 点时弹簧的弹性势能为( )A ．mghB ．mgh ＋12mv 2C ．mgh －12mv 2D.12mv 2－mgh 9．下列物理量不可能为负值的是( ) A ．加速度 B ．功 C ．动能D ．重力势能10.如图所示，在竖直平面内有一半径为R 的圆弧轨道，半径OA 水平、OB 竖直，一个质量为m 的小球自A 的正上方P 点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B 时恰好对轨道没有压力．已知AP ＝2R ，重力加速度为g ，则小球从P 到B 的运动过程中( )A ．重力做功2mgRB ．机械能减少mgRC ．合外力做功mgRD ．克服摩擦力做功12mgR二、多项选择题(本大题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)11．一个质量为m 的物体，分别做下列运动，其动能在运动过程中一定发生变化的是( )A ．匀速直线运动B ．匀变速直线运动C ．平抛运动D ．匀速圆周运动12．把质量为m 的小球从距地面高为h 处以θ角斜向上方抛出，初速度为v 0，不计空气阻力，小球落地时的速度大小与下列因素中有关的是( )A ．小球的初速度v 0的大小B ．小球的质量mC ．小球抛出时的高度hD ．小球抛出时的仰角θ13．一物体静止在升降机的地板上，在升降机加速上升的过程中，地板对物体的支持力所做的功等于( )A．物体势能的增加量B．物体动能的增加量C．物体动能的增加量加上物体势能的增加量D．物体动能的增加量加上克服重力所做的功14.如图所示，楔形木块abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面bc与水平面的夹角相同，顶角b处安装一定滑轮．质量分别为M、m(M>m)的滑块，通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行．两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动．若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中( )A．两滑块组成系统的机械能守恒B．重力对M做的功等于M动能的增加C．轻绳对m做的功等于m机械能的增加D．两滑块组成系统的机械能损失等于M克服摩擦力做的功三、非选择题(本题共4小题，共46分．按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位)15．(10分)物体在空中下落过程中，重力做正功，物体的动能越来越大，为了探究重力做功和物体动能变化的定量关系，我们提供了如图所示的实验装置．(1)某同学根据所学的知识结合题图设计了一个本实验情境的命题，如图所示：测量质量为m的小球，在重力mg作用下从开始端自由下落至光电门处发生的①______________，以及通过光电门时的②____________，探究重力做的功③____________与小球动能变化量④____________的定量关系(请在①②空格处填写物理量名称和对应符号，在③④空格处填写数学表达式)．(2)某同学根据上述命题进行如下操作并测出如下数据(取g＝10 m/s2)：①用天平测出小球的质量为0.50 kg；②用游标卡尺测出小球的直径为10.00 mm；③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为80.80 cm；④电磁铁先通电，让小球吸在开始端； ⑤电磁铁断电时，小球自由下落；⑥在小球经过光电门时，计时装置记下小球经过光电门所用时间为2.50×10－3s ，由此可算出小球经过光电门时的速度为________m/s ；⑦计算得出重力做的功为________J ，小球动能变化量为________J(结果保留三位有效数字)．(3)试根据(2)对本实验得出结论：__________________________ ______________________________________________________.16．(10分)下表是一辆电动自行车的部分技术指标，其中额定车速是指电动车满载情况下在水平直道上以额定功率匀速行驶的速度．(1)求电动车在水平直道上行驶过程中受到阻力的大小．(2)若电动车满载时以额定功率行驶，当车速为3 m/s 时的加速度为多少？17．(12分)如图所示，传送带与地面倾角θ＝30°，AB 长度为L ＝16.5 m ，传送带以v ＝11 m/s 的速率逆时针转动．在传送带上端A 无初速度地放上一个质量为m ＝0.5 kg 的物体，它与传送带之间的动摩擦因数为μ＝235，取g ＝10 m/s 2.(1)从物体开始运动至物体刚与传送带达到共同速度这一过程中，传送带的摩擦力对物体做了多少功？(2)物体从与传送带达到共同速度的瞬间至滑到B 端的过程中，传送带的摩擦力对物体又做了多少功？18．(14分)如图所示，光滑水平面AB 与竖直面内的半圆形粗糙导轨在B 点衔接，导轨半径为R .一个质量为m 的物块将弹簧压缩后静止在A 处，释放后在弹力的作用下获得向右的速度，当它经过B 点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的7倍，之后向上运动恰能到达最高点C .求：(1)弹簧对物块的弹力做的功； (2)物块从B 至C 克服阻力做的功；(3)物块离开C 点后落回水平面时其动能的大小． 答案1C 2D 3D 4D 5B 6D 7A 8D 9C 10D 11BC 12AC 13CD 14CD 15(1)位移s 瞬时速度v mgs 12mv 2(2)4.00 4.04 4.00(3)在误差允许范围内，重力做的功与物体动能的变化量相等 16(1)设电动车的额定车速为v m ，此时电动车牵引力为F 1， 则P 额＝F 1·v m ，①F 1－f ＝0.②联立①②可得f ＝36 N.(2)当车速为3 m/s ，此时电动车牵引力为F 2，P 额＝F 2·v ，③ F 2－f ＝ma .④联立③④可得a ＝0.2 m/s 2.17(1)物体放上传送带后，受到传送带的沿斜面向下的滑动摩擦力f 1，以a 1做匀加速直线运动，直至与传送带速度相等．设这一过程所需的时间为t 1，物体下滑的位移为s 1，则由牛顿第二定律，有mg sin θ＋μmg cos θ＝ma 1. 由运动学公式，有s 1＝12a 1t 21，v 1＝a 1t 1.代入数据，解得s 1＝5.5 m.滑动摩擦力对物体做正功W 1＝μmg cos θs 1＝16.5 J.(2)物体与传送带达到共同速度后，因为mg sin θ<μmg cos θ， 物体将与传送带保持相对静止，以v 1匀速下滑，故由物体与传送带共速滑到B 端的时间摩擦力对物体做负功，大小为W 2＝－mg sin θ(L －s 1)＝－27.5 J.18(1)设物块经过B 点时的速度为v 1，则由动能定理得W ＝12mv 21，根据牛顿第二定律得F N －mg ＝m v 21R，两式联立得W ＝12(F N －mg )R ＝3mgR .(2)设物块经C 点时的速度为v 2，由题意知mg ＝m v 22R.则由动能定理得－(W f ＋2mgR )＝12mv 22－12mv 21，所以从B 至C 克服阻力做的功W f ＝12mv 21－12mv 22－2mgR ＝12mgR .(3)根据机械能守恒定律2mgR ＝E k －12mv 22，故物块落回水平面时的动能E k ＝12mv 22＋2mgR ＝52mgR .。
高中物理 第四章 机械能和能源综合检测 粤教版必修2
第四章 机械能和能源(分值：100分 时间：60分钟)一、选择题(本大题共7个小题，每小题6分，共42分，1－3小题为单选，4－7小题为双选，全部选对得6分，选对但不全得3分，有错选的得0分．)1．起重机将质量为m 的物体匀速向上吊起一段距离，关于作用在物体上的各力的做功情况，下列说法正确的是( )A ．重力做正功，拉力做负功，合力做功为零B ．重力做负功，拉力做正功，合力做功为零C ．重力做负功，拉力做正功，合力做正功D ．重力不做功，拉力做正功，合力做正功【解析】 由于物体匀速上升，重力与拉力是一对平衡力，重力做负功，拉力做正功，且数值相等，合外力做功为零，只有B 正确．【答案】 B2．(2012·江门高一检测)质量为m 的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P ，且行驶过程中受到的阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v ，那么当汽车的速度为v /4时，汽车的瞬时加速度的大小为( )A ．P /mvB ．2P /mvC ．3P /mvD ．4P /mv【解析】 汽车以最大速度行驶时有P ＝fv ，故f ＝P v ，车的速度为v /4时，P ＝F ·v4，故F ＝4P v .汽车的加速度a ＝F －f m ＝4P v －Pv m ＝3P mv.【答案】 C图13．(2013·龙岩高一期末)如图1所示，小球以初速度v 0从A 点沿不光滑的轨道运动到高为h 的B 点后自动返回，其返回途中仍经过A 点，则经过A 点的速度大小为( )A.v 20－4gh B.4gh －v 20 C.v 20－2ghD.2gh －v 2【解析】 从A 到B ，由动能定理：－mgh －W f ＝－12mv 2从B 到A ，由动能定理：mgh －W f ＝12mv 2A解以上两式得v A ＝4gh －v 20，B 对． 【答案】 B4．用图2所示装置可以研究动能和重力势能转化中所遵循的规律．在摆锤从A 位置由静止开始向下摆动到D 位置的过程中( )图2A ．重力做正功，重力势能增加B ．重力的瞬时功率一直增大C ．摆线对摆锤的拉力不做功D ．若忽略阻力，系统的总机械能为一恒量【解析】 摆锤向下运动，重力做正功，重力势能减小，故A 错误．由于开始静止，所以开始重力功率为零，在D 位置物体v 的方向与重力垂直，P G ＝Gv cos θ，可知P G ＝0，而在从A 位置摆动到D 位置的过程中，重力功率不为零，所以所受重力瞬时功率先增大后减小，B 错误．摆线拉力与v 方向始终垂直，不做功，只有重力做功，故机械能守恒，故C 、D 正确．【答案】 CD图35．(2013·深圳高一检测)质量为m 的物体从地面上方H 高处无初速释放，落到地面后出现一个深为h 的坑，如图3所示，在此过程中( )A ．重力对物体做功mg (H ＋h )B ．物体重力势能减少mg (H －h )C ．合力对物体做的总功为零D ．地面对物体的平均阻力为mgH h【解析】 重力对物体做功为mg (H ＋h )，也等于重力势能的减少，A 正确，B 错．由于ΔE k ＝0，故W总＝0，C 对．设平均阻力F ，由动能定理得：mg (H ＋h )－F h ＝0，则F ＝mg H ＋hh.D 错． 【答案】 AC图46. (2012·广州高一检测)物块先沿轨道1从A 点由静止下滑至底端B 点，后沿轨道2从A 点由静止下滑经C 点至底端B 点，AC ＝CB ，如图4所示．物块与两轨道的动摩擦因数相同，不考虑物块在C 点处撞击的因素，则在物块整个下滑过程中( )A ．物块受到的摩擦力相同B ．沿轨道1下滑时的位移较小C ．物块滑至B 点时速度大小相同D ．两种情况下损失的机械能相同【解析】 设斜面的倾角为θ，下滑过程中，摩擦力大小为f ＝μmg cos θ，θ不同，f 不同，A 错．位移都是由A 指向B 的有向线段，1、2位移相同，B 错．摩擦力做功W f ＝－μmg cos θL ＝－μmgx ，两种方式中，水平位移x 相等，W f 相同，损失机械能相同，D 对，由W G ＋W f ＝ΔE k 知，动能增量即末动能相同，末速度大小相同，C 对．【答案】 CD7．一物体沿固定斜面从静止开始向下运动，经过时间t 0滑至斜面底端．已知在物体运动过程中物体所受的摩擦力恒定．若用F 、v 、s 和E 分别表示该物体所受的合力、物体的速度、位移和机械能，则下列图象中可能正确的是( )【解析】 物体沿斜面下滑时，受到的合外力F 为恒力，故A 正确．物体下滑的加速度a ＝F m 也为恒定值，由v ＝at 可知B 错误．由s ＝12at 2可知C 错误．设初态时物体的机械能为E 0，由功能关系可得末态的机械能E ＝E 0－f ·s ＝E 0－f ·(12at 2)＝E 0－fat22，又因为物体滑到底端时仍有动能，故在t ＝t 0时刻E ≠0，故D 正确．【答案】 AD二、非选择题(本大题共5个小题，共58分．计算题要有必要的文字说明和解题步骤、有数值计算的要注明单位)图58．(9分)光电计时器也是一种研究物体运动情况的常见计时仪器，当物体经过光电门时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现利用如图5所示的装置验证机械能守恒定律．图中AB 是固定的光滑斜面，倾角为30°，1和2是固定在斜面上的两个光电门(与它们连接的光电计时器没有画出)．让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1和2的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00×10－2s 、2.00×10－2s ，已知滑块质量为2.00 kg ，滑块沿斜面方向的长度为5.00 cm ，光电门1和2之间的距离为0.54 m ，g 取9.8 m/s 2，滑块经过光电门时的速度为其平均速度，求：(1)滑块经过光电门1和2时的速度v 1＝________m/s ，v 2＝________m/s ；(2)滑块经过光电门1和2之间的动能增加了______ J ，重力势能减少了________ J ．(保留三位有效数字)【解析】 (1)v 1＝L t 1＝0.050.05 m/s ＝1 m/s ，v 2＝L t 2＝0.050.02m/s ＝2.5 m/s ；(2)ΔE k ＝12m (v 22－v 21)＝5.25 J ，ΔE p ＝mgs 12sin 30°＝5.29 J. 【答案】 (1)1 2.5 (2)5.25 5.29图69．(9分)(2013·台州高一期中)如图6所示，一个质量m ＝2 kg 的物体，受到水平拉力F ＝20 N ，物体与地面间的动摩擦因数为μ＝0.5，g ＝10 m/s 2.求物体从静止开始：(1)拉力F 在2 s 内对物体所做的功； (2)2 s 末拉力F 对物体做功的功率．【解析】 (1)F －μmg ＝maa ＝5 m/s 2 l ＝at 2/2＝10 m W ＝Fl ＝200 J(2)v ＝at ＝10 m/sP ＝Fv ＝200 W【答案】 (1)200 J (2)200 W10．(12分)(2013·佛山高一期末)如图7所示，在光滑的水平面上有一平板小车m 1正以速度v 向右运动，现将一质量为m 2的木块无初速度地放上小车，由于木块和小车间的摩擦力的作用，小车的速度将发生变化．为使小车保持原来的运动速度不变，必须及时对小车施加一向右的水平恒力F .当F 作用一段时间后把它撤去时，木块恰能随小车一起以速度v 共同向右运动．设木块和小车间的动摩擦因数为μ.求在这个过程中，水平恒力F 对小车做了多少功？图7【解析】 x 车＝vtx 木＝v t ＝v2t对木块应用动能定理，有：μm 2gx 木＝12m 2v 2－0对小车应用动能定理，有：W F －μm 2gx 车＝0 联立解得：W F ＝m 2v 2【答案】 m 2v 211．(14分)如图8所示为修建高层建筑常用的塔式起重机．在起重机将质量m ＝5×103kg 的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a ＝0.2 m/s 2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做v m ＝1.02 m/s 的匀速运动．取g ＝10 m/s 2，不计额外功．求：图8(1)起重机允许输出的最大功率；(2)重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率．【解析】(1)设起重机允许输出的最大功率为P0，重物达到最大速度时，拉力F0等于重力．P0＝F0v m ①P0＝mgv m ②代入数据，有：P0＝5.1×104 W ③(2)匀加速运动结束时，起重机达到允许输出的最大功率，设此时重物受到的拉力为F，速度为v1，匀加速运动经历时间为t1，有：P0＝Fv1 ④F－mg＝ma ⑤v1＝at1 ⑥由③④⑤⑥，代入数据，得t1＝5 s ⑦t＝2 s时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为v2，输出功率为P，则v2＝at⑧P＝Fv2 ⑨由⑤⑧⑨，代入数据，得：P＝2.04×104 W.【答案】(1)5.1×104 W (2)5 s 2.04×104 W12．(14分)(2011·云浮高一检测)如图9所示，在竖直平面内，由斜面和圆形轨道分别与水平面相切连接而成的光滑轨道，圆形轨道的半径为R.质量为m的小物块从斜面上距水平面高为h＝2.5R的A点由静止开始下滑，物块通过轨道连接处的B、C点时，无机械能损失．求：(1)小物块通过B点时速度v B的大小；(2)小物块通过圆形轨道最低点C时轨道对物块的支持力F的大小；(3)小物块能否通过圆形轨道的最高点D.图9【解析】 (1)物块从A 点运动到B 点的过程中，由动能定理得：mgh ＝12mv 2B解得：v B ＝5gR(2)物块从B 至C 做匀速直线运动则v C ＝v B ＝5gR 物块通过圆形轨道最低点C 时，由牛顿第二定律有：F －mg ＝m v 2CR得F ＝6mg(3)若物块能从C 点运动到D 点，由动能定理得： －mg ·2R ＝12mv 2D －12mv 2C解得：v D ＝gR物块通过圆形轨道的最高点的最小速度为v D 1，由牛顿第二定律得：mg ＝m v 2D 1Rv D 1＝gR由此可知物块恰能通过最高点．【答案】 (1)5gR (2)6mg (3)通过圆形轨道的最高点D。
2019-2020学年高中物理第4章机械能和能源第4节机械能守恒定律学业分层测评粤教版.doc
2019-2020学年高中物理第4章机械能和能源第4节机械能守恒定律学业分层测评粤教版(建议用时：45分钟)[学业达标]1．下列说法正确的是( )A．机械能守恒时，物体一定不受阻力B．机械能守恒时，物体一定只受重力和弹力作用C．物体处于平衡状态时，机械能必守恒D．物体所受的外力不等于零，其机械能也可以守恒【解析】机械能守恒的条件是只有重力做功或系统内物体间的弹力做功．机械能守恒时，物体或系统可能不只受重力和弹力作用，也可能受其他力，但其他力不做功或做的总功一定为零，A、B错．物体沿斜面匀速下滑时，它处于平衡状态，但机械能不守恒，C 错．物体做自由落体运动时，合力不为零，但机械能守恒，D对．【答案】 D2．下列四个选项的图中，木块均在固定的斜面上运动，其中选项A、B、C中斜面是光滑的，选项D中的斜面是粗糙的，选项A、B中的F为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，选项A、B、D中的木块向下运动，选项C中的木块向上运动．在下列选项所示的运动过程中机械能守恒的是( )A B C D【解析】依据机械能守恒条件：只有重力做功的情况下，物体的机械能才能守恒，由此可见，A、B均有外力F参与做功，D中有摩擦力做功，故A、B、D均不符合机械能守恒的条件，故答案为C.【答案】 C3. (多选)竖直放置的轻弹簧下连接一个小球，用手托起小球，使弹簧处于压缩状态，如图4410所示．则迅速放手后(不计空气阻力)( )图4410A．放手瞬间小球的加速度等于重力加速度B ．小球与弹簧与地球组成的系统机械能守恒C ．小球的机械能守恒D ．小球向下运动过程中，小球动能与弹簧弹性势能之和不断增大【解析】 放手瞬间小球加速度大于重力加速度，A 错；整个系统(包括地球)的机械能守恒，B 对，C 错；向下运动过程中，由于重力势能减小，所以小球的动能与弹簧弹性势能之和增大，D 对．【答案】 BD4．如图4411所示，长为l 的均匀铁链对称挂在一轻质小滑轮上，某一微小的扰动使铁链向一侧滑动，则铁链完全离开滑轮时速度大小为( )图4411A.2glB.glC.2gl 2D.gl2【解析】 铁链从开始到刚脱离滑轮的过程中，链条重心下降的高度为14l ，链条下落过程，由机械能守恒定律，得：mg ·14l ＝12mv 2解得：v ＝2gl 2. 【答案】 C5．如图4412所示，一固定在地面上的光滑斜面的顶端固定有一轻弹簧，地面上质量为m 的物块(可视为质点)向右滑行并冲上斜面．设物块在斜面最低点A 的速率为v ，压缩弹簧至C 点时弹簧最短，C 点距地面高度为h ，则物块运动到C 点时弹簧的弹性势能为( )图4412A ．mghB ．mgh ＋12mv 2C ．mgh －12mv 2D.12mv 2－mgh【解析】 由机械能守恒定律可得物块的动能转化为其重力势能和弹簧的弹性势能，有12mv 2＝mgh ＋E p ，故E p ＝12mv 2－mgh . 【答案】 D6．如图4413所示的光滑轻质滑轮，阻力不计，M 1＝2 kg ，M 2＝1 kg ，M 1离地高度为H ＝0.5 m ．M 1与M 2从静止开始释放，M 1由静止下落0.3 m 时的速度为( )图4413A. 2 m/s B ．3 m/s C ．2 m/sD ．1 m/s【解析】 对系统运用机械能守恒定律得，(M 1－M 2)gh ＝12(M 1＋M 2)v 2，代入数据解得v＝ 2 m/s ，故A 正确，B 、C 、D 错误．【答案】 A7．(多选)如图4414所示装置中，木块与水平桌面间的接触面是光滑的，子弹A 沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短，则从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中( )图4414A ．子弹与木块组成的系统机械能守恒B ．子弹与木块组成的系统机械能不守恒C ．子弹、木块和弹簧组成的系统机械能守恒D ．子弹、木块和弹簧组成的系统机械能不守恒【解析】 从子弹射入木块到木块压缩至最短的整个过程，由于存在机械能与内能的相互转化，所以对整个系统机械能不守恒．对子弹和木块，除摩擦生热外，还要克服弹簧弹力做功，故机械能也不守恒．【答案】 BD8．(多选)如图4415所示，游乐场中，从高处A 到水面B 处有两条长度相同的光滑轨道．甲、乙两小孩沿不同轨道同时从A 处自由滑向B 处，下列说法正确的有( )图4415A ．甲的切向加速度始终比乙的大B ．甲、乙在同一高度的速度大小相等C ．甲、乙在同一时刻总能到达同一高度D ．甲比乙先到达B 处【解析】 甲、乙两小孩沿不同轨道从A 运动到B ，只有重力做功，根据机械能守恒定律和甲、乙两小孩运动的v －t 图象解决问题．甲、乙两小孩沿光滑轨道从A 运动到B ，只有重力做功，根据机械能守恒定律，得mgh ＝12mv 2，即v ＝2gh ，所以甲、乙两小孩在同一高度时，速度大小相等，选项B 正确；甲、乙两小孩在运动过程的v －t 图象如图所示．由v －t 图象可知，选项A 、C 错误，选项B 、D 正确．【答案】 BD[能力提升]9．(多选)如图4416所示，在地面上以速度v 0抛出质量为m 的物体，抛出后物体落到比地面低h 的海平面上．若以地面为参考平面，且不计空气阻力，则下列选项正确的是( )【导学号：35390071】图4416A ．物体落到海平面时的势能为mghB ．重力对物体做的功为mghC ．物体在海平面上的动能为12mv 20＋mghD ．物体在海平面上的机械能为12mv 2【解析】 若以地面为参考平面，物体落到海平面时的势能为－mgh ，所以A 选项错误；此过程重力做正功，做功的数值为mgh ，因而B 正确；不计空气阻力，只有重力做功，所以机械能守恒，有12mv 20＝－mgh ＋E k ，在海平面上的动能为E k ＝12mv 20＋mgh ，C 选项正确；在地面处的机械能为12mv 20，因此在海平面上的机械能也为12mv 20，D 选项正确．【答案】 BCD10．(多选)如图4417所示，竖直放置的光滑圆轨道被固定在水平地面上，半径r ＝0.4 m ，最低点有一小球(半径比r 小很多)，现给小球以水平向右的初速度v 0，如果要使小球不脱离圆轨道运动，那么v 0应当满足(g 取10 m/s 2)( )图4417A ．v 0≥0B ．v 0≥4 m/sC ．v 0≥25m/sD ．v 0≤22m/s【解析】 当小球沿轨道上升的最大高度等于r 时，由机械能守恒定律得12mv 20＝mgr ，得v 0＝22m/s ；当小球恰能到达圆轨道的最高点时有mg ＝m v 2R又由机械能守恒12mv 20＝mg 2r ＋12mv 2解得v 0＝25m/s. 所以满足条件的选项为CD. 【答案】 CD11．如图4418所示，在竖直平面内有一固定光滑轨道，其中AB 是长为R 的水平直轨道，BCD 是圆心为O 、半径为R 的3/4圆弧轨道，两轨道相切于B 点．在外力作用下，一小球从A 点由静止开始做匀加速直线运动，到达B 点时撤除外力．已知小球刚好能沿圆轨道经过最高点C ，重力加速度为g .求：【导学号：35390072】图4418(1)小球在AB 段运动的加速度的大小； (2)小球从D 点运动到A 点所用的时间．【解析】 (1)设小球在C 点的速度大小为v C ，根据牛顿第二定律有，mg ＝m v 2CR小球从B 点运动到C 点，根据机械能守恒定律， 12mv 2B ＝12mv 2C ＋2mgR ， 在AB 段设加速度的大小为a ，由运动学公式，有v 2B ＝2aR ，联立解得AB 段运动的加速度的大小a ＝52g .(2)设小球在D 处的速度大小为v D ，下落到A 点时的速度大小为v ，由机械能守恒定律有：12mv 2B ＝12mv 2D ＋mgR . 12mv 2B ＝12mv 2， 设小球从D 点运动到A 点所用的时间为t ，由运动学公式得，gt ＝v －v D 联立解得：t ＝(5－3)Rg. 【答案】 (1)52g (2)(5－3)R g12．山谷中有三块石头和一根不可伸长的轻质青藤，其示意图如图4419所示，图中A 、B 、C 、D 均为石头的边缘点，O 为青藤的固定点，h 1＝1.8 m ，h 2＝4.0 m ，x 1＝4.8 m ，x 2＝8.0 m ．开始时，质量分别为M ＝10 kg 和m ＝2 kg 的大、小两只滇金丝猴分别位于左边和中间的石头上，当大猴发现小猴将受到伤害时，迅速从左边石头的A 点水平跳至中间石头．大猴抱起小猴跑到C 点，抓住青藤下端，荡到右边石头上的D 点，此时速度恰好为零．运动过程中猴子均可看成质点，空气阻力不计，重力加速度g 取10 m/s 2.求：图4419(1)大猴从A 点水平跳离时速度的最小值； (2)猴子抓住青藤荡起时的速度大小； (3)猴子荡起时，青藤对猴子的拉力大小．【解析】 本题考查了平抛运动、机械能守恒定律和圆周运动的综合应用，考查了考生的分析综合能力，运动过程和受力分析是解答关键．思路大致如下：根据平抛运动求猴子的最小速度，根据机械能守恒定律求猴子荡起时的速度，利用圆周运动，结合几何关系，求青藤的拉力．(1)设猴子从A 点水平跳离时速度最小值为v min ，根据平抛运动规律，有h 1＝12gt 2 ① x 1＝v min t② 由①②式，得v min ＝8 m/s.③(2)猴子抓住青藤后的运动过程中机械能守恒，设荡起时速度为v C ，有 (M ＋m )gh 2＝12(M ＋m )v 2C④ v C ＝2gh 2＝80 m/s≈9 m/s.⑤(3)设拉力为F T ，青藤长度为L ，在最低点，由牛顿第二定律得F T －(M ＋m )g ＝M ＋m v 2CL⑥由几何关系 (L －h 2)2＋x 22＝L 2⑦ 故L ＝10 m⑧综合⑤⑥⑧式并代入数据得F T ＝216 N.【答案】 (1)8 m/s (2)9 m/s (3)216 N。
高中物理 基础知识篇 第四章 机械能和能源同步练测 粤
第四章机械能和能源建议用时实际用时满分实际得分90分钟100分一、选择题（本题包括9小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有两个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共36分）1.关于重力势能，下列说法正确的是（）.物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定.物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大.一个物体的重力势能从变化到,重力势能变大了.在地面以下的物体，它具有的重力势能一定小于零2.如图1所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，在弹簧压缩到最短的整个过程中，下列关于能量的叙述中正确的是（）.重力势能和动能之和总保持不变.重力势能和弹性势能之和总保持不变.动能和弹性势能之和总保持不变.重力势能、弹性势能和动能之和总保持不变3.如图2所示，物体沿倾角为30°的固定斜面以(为本地的重力加速度大小)的加速度匀减速上升，则在此过程中，物体的机械能是（）.不变的 .减小的.增加的 .不能判断4.一小球以初速度水平抛出，不计空气阻力，小球在空中运动的过程中重力做功的功率随时间变化的图象是图3中的（）5.如图4所示，站在做匀加速直线运动的车厢里的人向前推车壁，以下关于人对车做功的说法中正确的是（）.做正功 .做负功.不做功 .无法确定6.如图5所示，在外力作用下某质点运动的-图象为正弦曲线.从图中可以判断（）.在时间内，外力做正功.在时间内，外力的功率逐渐增大.在时刻，外力的功率最大.在时间内，外力做的总功为零7.质量为的物体始终固定在倾角为的斜面上，下列说法不正确的是（）.若斜面水平向右匀速运动距离，斜面对物体不做功.若斜面向上匀速运动距离,斜面对物体做功.若斜面水平向左以加速度运动距离,斜面对物体做功.若斜面向下以加速度运动距离，斜面对物体做功8.如图6所示，一个质量为的物体(可视为质点）以某一速度由点冲上倾角为30°的固定斜面，做匀减速直线运动，其加速度的大小为，在斜面上上升的最大高度为，则在这个过程中，物体( ）.机械能损失了.重力势能增加了.动能损失了.机械能损失了9.如图7所示，平直木板倾斜放置，板上的点距端较近，小物块与木板间的动摩擦因数由到逐渐减小.先让物块从由静止开始滑到.然后，将着地，抬高，使木板的倾角与前一过程相同，再让物块从由静止开始滑到.上述两过程相比较，下列说法中一定正确的有（）.物块经过点的动能，前一过程较小.物块从顶端滑到点的过程中因摩擦产生的热量，前一过程较少.物块滑到底端的速度，前一过程较大图1图2图3图4图5图6图7.物块从顶端滑到底端的时间，前一过程较长二、填空题（本题共2小题，10题6分，11题12分，共计18分，请将正确的答案写在题中的横线上）10.甲、乙、丙三个物体的质量之比为，它们在摩擦力作用下在水平面上减速滑行直到停下来，滑行的距离分别为，试求：（1）若它们与水平面间的动摩擦因数相同，初动能也相同，则＝ .（2）若它们所受的摩擦力相同，初动能也相同，则＝ .（3）若它们所受的摩擦力相同，初速度也相同，则＝ .11.在如图8所示的光电计时器中，分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间.现利用图9所示装置验证机械能守恒定律.图中是固定的光滑斜面，斜面的倾角为，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，与它们连接的光电计时器都没有画出.让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为和.已知滑块质量为，滑块沿斜面方向的宽度为，光电门1和2之间的距离为，取，取滑块经过光电门的速度为其平均速度.（1）滑块通过光电门1时的速度，通过光电门2时的速度 .（2）滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为，重力势能的减少量为由此可得出的结论是 .三、计算题（本题共4小题，12题8分，13题10分，14、15题每题14分，共46分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）12.质量为的火车，以额定功率自静止出发，所受阻力恒定，经过行驶达到最大速度.求：（1）火车的运动性质（2）火车的额定功率；（3）火车运动中所受的阻力. 13.如图10所示，在水平桌面上的边角有一个轻质光滑定滑轮，一条不可伸长的轻绳绕过分别与物块相连，的质量分别为，开始时系统处于静止状态，现在用水平恒力拉物块，使物块上升，已知上升距离为时，的速度为，求此过程中物块克服摩擦力所做的功.（重力加速度为)14.如图11甲所示，一条轻质弹簧左端固定在竖直墙面上，右端放一个可视为质点的小物块，小物块的质量为.当弹簧处于原长时，小物块静止于点，现对小物块施加一个外力，使它缓慢移图8 图9图10动，压缩弹簧（压缩量为）至点，在这一过程中，所用外力与压缩量的关系如图乙所示.然后释放小物块，让小物块沿桌面运动，已知点至桌边点的距离为.水平桌面的高为,计算时，可认为滑动摩擦力近似等于最大静摩擦力（取).求：（1）在压缩弹簧过程中，弹簧的最大弹性势能；（2）小物块到达桌边点时，速度的大小；（3）小物块落地点与桌边的水平距离.15.如图12所示，质量为的物体经一轻质弹簧与下方地面上的质量为的物体相连，弹簧的劲度系数为，都处于静止状态.一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮，一端连物体，另一端连一轻挂钩.开始时各段绳都处于伸直状态，上方的一段绳沿竖直方向.现在挂钩上挂一质量为的物体并从静止状态释放，已知它恰好能使离开地面但不继续上升.若将换成另一个质量为的物体，仍从上述初始位置由静止状态释放，则这次刚离地时的速度大小是多少？已知重力加速度为.第四章机械能和能源得分：一、选择题题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 图12甲乙图11答案二、填空题10.（1）（2）（3）11.（1）（2）二、计算题12.13.14.15.第四章机械能和能源参考答案一、选择题1. 解析：选不同的位置为零势能面，物体在同一位置的重力势能不同，错；若物体在零势能面以下，距离越大，重力势能越小，错；重力势能为标量，大于，对；选取零势能面时，不一定选取地面，所以错.2. 解析：小球下落过程中受到的重力做正功，弹力做负功，重力势能、弹性势能及动能都要发生变化，任意两种能量之和都不会保持不变，但三种能量相互转化，总和不变，对.3. 解析：由题意知，说明物体受重力、斜面的支持力，支持力不做功，只有重力做功，所以机械能守恒，对.4. 解析：设经过时间速度大小为，其方向与竖直方向（或重力方向）成角，由功率公式知，此时重力的功率对.5. 解析：以人为研究对象，人受到车的摩擦力和车厢前壁的弹力而加速，做正功.由牛顿第三定律可知，人对车厢的摩擦力和弹力的合力向左，做负功.6. 解析：在时间内，速度增大，由动能定理得，选项正确；由可知，在及时刻，外力功率为零，图象中的图线的斜率代表加速度，在时刻，则，外力功率为0，选项均错；在时间内，动能改变量为零，由动能定理得，选项正确.7. 解析：物体受到平衡力作用而处于匀速直线运动状态，与重力相平衡的力是斜面给它的作用力，方向竖直向上.斜面沿水平方向匀速运动时，力与位移垂直，斜面对物体不做功.斜面向上匀速运动时，力与位移同向，.斜面水平向左加速运动时，物体所受的合力为，恰等于斜面对它的作用力在位移方向的分量，.斜面向下加速时，对物体有.8. 解析：重力做了的负功，重力势能增加，错.由于物体沿斜面以加速度做减速运动，由牛顿第二定律可知：.摩擦力做功为：，机械能损失，故项正确，错.由动能定理得,即动能损失了，故错. 9. 解析：设物块从到的平均加速度为，从到的平均加速度为，由题意可知，又由于，由运动学公式可判断物块从到的速度较小，即动能较小，选项正确；由于摩擦生热，其中前一过程的较大，但较小，所以无法判断的大小，选项错误；对于选项，由于两个过程中重力做功和摩擦力做功情况相同，由动能定理可以判断物块滑到底端的速度相同，选项错误；物块两种情况下的-图象如图13所示，前一过程对应图线Ⅰ，加速度越来越大，后一过程对应图线Ⅱ，加速度越来越小，由于两种情况下的末速度大小相同，位移相等，由图可以直接得到前一过程对应时间较长，选项正确.二、填空题10. (1)6∶3∶2 (2)1∶1∶1 (3)1∶2∶3图13 解析：（1）根据可知①由于物体在运动过程中克服摩擦力做功，所以由动能定理，可得，分别对一个物体列式得，，②由①②两式可得.（2）若它们所受的摩擦力相同，初动能也相同，根据：，易得（3）若初速度相同，则根据，可得，由（1）分析易得.11.（1）1.00 2.50 （2）5.25 5.29 在误差允许的范围内，该过程机械能守恒解析：由题意知，取滑块经过光电门时的速度为其平均速度，所以滑块通过光电门1时的速度，通过光电门2时的速度.（2）滑块通过光电门1和2之间的动能增加量，重力势能的减少量，可得出的结论是：在误差允许的范围内，该过程机械能守恒.三、计算题12.（1）加速度逐渐减小的加速运动，最后匀速（2）（3）解：火车达最大速度之前，牵引力是一个变量，由牛顿第二定律可知，火车做加速度逐渐减小的加速运动，直到匀速.①设火车的额定功率为，阻力为，由于牵引力的功为，据动能定理得：②火车达最大速度时，③由②③两式得：阻力额定功率13.解：由动能定理知，对有：①对有：②求得14.(1)(2)(3)解：(1)由题-图中看出，小物块与桌面间的滑动摩擦力大小为，在压缩过程中，摩擦力做功为①由图线与轴所夹面积，可得外力做功为所以弹簧的弹性势能为③(2)从点开始到点的过程中，由于，摩擦力做功为④对小物块由动能定理可得⑤解得⑥(3)物块从点开始做平抛运动⑦下落时间⑧水平距离15.解：刚离开地面时弹簧拉力等于的重力，两次刚要离地时弹簧弹性势能的增量相同.开始时，静止，设弹簧压缩量为，有①挂并释放后，向下运动，向上运动，设刚要离地时弹簧伸长量为，有②不再上升，表示此时和的速度为零，已降到其最低点.由机械能守恒，与初始状态相比，弹簧弹性势能的增量为③换成后，当刚离地时弹簧弹性势能的增量与前一次相同，由能量关系得④由③④式联立得⑤由①②⑤式联立得⑥。
2019-2020学年高中物理 第四章 机械能和能源 单元测试(含解析)粤教版2
章末过关检测(四)机械能和能源（时间：60分钟，满分:100分）一、单项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求)1．力F沿水平方向使质量为m的物体在水平面上移动距离s，做功为W1；用同样大的力F平行于斜面向上拉质量为2m的物体移动距离s，做功为W2；用同样大的力F竖直向上拉质量为3m的物体移动距离s，做功为W3，则下面关系正确的是( )A．W1<W2〈W3B．W1〉W2>W3C．W1＝W2＝W3D．W1〈W3<W2解析：选C。
根据功的公式W＝Fs cos α可知,力F做的功与物体质量大小无关．错误!运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程,将人和伞看成一个系统,在这两个过程中，下列说法正确的是( ）A．阻力对系统始终做负功B．系统受到的合外力始终向下C．重力做功使系统的重力势能增加D．任意相等的时间内重力做的功相等解析：选A。
下降过程中，阻力方向始终与运动方向相反，做负功，A对；加速下降时合力向下，减速下降时合力向上，B错；重力做功使重力势能减少，C错；由于任意相等的时间内下落的位移不等，所以，任意相等的时间内重力做的功不等，D错．错误!如图所示，在高1.5 m 的光滑平台上有一个质量为2 kg 的小球被一细线拴在墙上,球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧．当烧断细线时，小球被弹出，小球落地时的速度方向与水平方向成60°角，则弹簧被压缩时具有的弹性势能为（g ＝10 m/s 2)（ )A ．10 JB ．15 JC ．20 JD ．25 J 解析：选A.由h ＝错误!gt 2和v y ＝gt 得：v y ＝错误! m /s ，落地时，tan 60°＝错误!可得；v 0＝错误!＝错误! m/s ，由机械能守恒得：E p ＝错误!mv 2，0，可求得：E p ＝10 J ，故A 正确．4．取水平地面为重力势能零点．一物块从某一高度水平抛出，在抛出点其动能与重力势能恰好相等．不计空气阻力．该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角为（ ) A.π6B. 错误!C.错误!D.错误!解析：选B.设物块水平抛出的初速度为v 0，高度为h ，由题意得错误!mv 错误!＝mgh ，即v 0＝错误!。
2019-2020学年粤教版高中物理必修二课时训练：第4章 机械能和能源 第1节 Word版含解析
姓名，年级：时间：第四章第一节1．如图所示，物体在大小相等的恒力作用下，在水平方向上的位移相等，则（)A．第(1)种情况力F做的功最少B．第（2）种情况力F做的功最少C．第(3）种情况力F做的功最少D．第(4)种情况力F做的功最少【答案】D【解析】力F的大小相等，物体在水平方向上的位移相等，由功的公式W＝F·s cos α可知，α角越大，功W越小，故D正确．2．(2017宁夏学业考）如图所示，物体在斜向上的拉力F作用下，沿粗糙水平面向右匀速运动．下列关于各力对物体做功的说法，正确的是( )A．重力做正功，摩擦力做负功B．重力做正功，支持力不做功C．拉力做正功,摩擦力不做功D．拉力做正功，合力做功为零【答案】D【解析】物体在重力和支持力方向上没有位移，所以重力和支持力不做功，拉力与位移方向的夹角为锐角，所以拉力做正功,摩擦力与位移方向的夹角为钝角，所以摩擦力做负功，物体匀速运动,合外力为零，合外力做功为零．故A、B、C错误，D正确．3．（2017广东学业考)如图所示，某物块分别沿三条不同的轨道由离地高h的A点滑到同一水平面上,轨道1、2是光的，轨道3是粗糙的，则( )A．沿轨道1滑下重力做功多B．沿轨道2滑下重力做功多C．沿轨道3滑下重力做功多D．沿三条轨道滑下重力做的功一样多【答案】D【解析】物块分别沿三条不同的轨道由离地高h的A点滑到同一水平面上，重力做功都是W ＝mgh，所以沿三条轨道滑下重力做的功一样多．故D正确，A、B、C错误．4．(多选)下列说法正确的是( )A．一质点受两个力作用且处于平衡状态(静止或匀速），这两个力在同一段时间内做的功或者都为零,或者大小相等，符号相反B．在同样的时间内，作用力和反作用力的功大小不一定相等，但正负号一定相同C．在同样的时间内,作用力和反作用力的功大小相等，一正一负D．在同样的时间内，作用力和反作用力的功大小不一定相等,符号可能相同,也可能不同【答案】AD【解析】由于作用力和反作用力是作用在两个不同的物体上，故由做功的两个必要因素可知，虽然作用力和反作用力大小相等,但两个物体的运动情况由各自的受力情况决定，两个物体在相等的时间内的位移的大小及方向没有必然关系，因此作用力和反作用力做的功大小及符号没有必然的关系．故D正确．一对平衡力是作用在同一物体上，大小相等，方向相反，又物体受一对平衡力而处于平衡状态时，如果物体静止,则两力做功均为零；如果物体做匀速直线运动，则两力做功大小相等,符号相反，故A正确．5．（多选）如图所示,一恒力F通过一动滑轮拉物体沿光滑水平面前进了s，在运动过程中，F与水平方向保持θ角，则拉力F对物体做的功为（)A．Fs cos θB．2Fs cos θC．Fs(1＋cos θ) D．2Fs cos2错误!【答案】CD【解析】对F的端点分析，F的作用力沿F的方向移动了由题意可知，当物体向右移动L时，力的作用点沿力方向移动L的同时也会随滑轮向右移动L,则力的作用点的合位移L合＝2s cos 错误!,则F对物体做功W＝FL合cos错误!＝2Fs cos2错误!。
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2019-2020学年高中物理基础知识篇第四章机械能和能源同步练测粤教版必修2建议用时实际用时满分实际得分90分钟100分一、选择题（本题包括9小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有两个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共36分）1.关于重力势能，下列说法正确的是（）.物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定.物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大.一个物体的重力势能从变化到,重力势能变大了.在地面以下的物体，它具有的重力势能一定小于零2.如图1所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，在弹簧压缩到最短的整个过程中，下列关于能量的叙述中正确的是（....重力势能、弹性势能和动能之和总3.如图2所示，物体沿倾角为30°的固定斜面以(为本地的重力加速度大小)的加速度匀减速上升，则在此过程中，物体的机械能是（）.不变的 .减小的.增加的 .不能判断4.一小球以初速度水平抛出，不计空气阻力，小球在空中运动的过程中重力做功的功率随时间变化的图象是图3中的（）5.如图4所示，站在做匀加速直线运动的车厢里的人向前推车壁，以下关于人对车做功的说法中正确的是（.做正功 .. .无法确定6.如图5所示，在外力作用下某质点运动的-图象为正弦曲线.从图中可以判断（.在时间内，外力做正功.在时间内，外力的功率逐渐增大.在时刻，外力的功率最大.在时间内，外力做的总功为零7.质量为的物体始终固定在倾角为的斜面上，下列说法不正确的是（）.若斜面水平向右匀速运动距离，斜面对物体不做功.若斜面向上匀速运动距离,斜面对物体做功.若斜面水平向左以加速度运动距离,斜面对物体做功.若斜面向下以加速度运动距离，斜面对物体做功8.如图6所示，一个质量为的物体(可视为质点）以某一速度由点冲上倾角为30°的固定斜面，做匀减速直线运动，其加速度的大小为，在斜面上上升的最大高度为，则在这个过程中，物体( ）....机械能损失了9.如图7所示，平直木板倾斜放置，板上的点距端较近，小物块与木板间的动摩擦因数由到逐渐减小.先让物块从由静止开始滑到.然后，将着地，抬高，使木板的倾角与前一过程相同，再让物块从由静止开始滑到.上述两过程相比较，下列说法中一定正确的有（.物块经过点的动能，前一过程较小.物块从顶端滑到点的过程中因摩擦产生的热量，前一过程较少图1图2图3图4图5图6图7.物块滑到底端的速度，前一过程较大 .物块从顶端滑到底端的时间，前一过程较长 二、填空题（本题共2小题，10题6分，11题12分，共计18分，请将正确的答案写在题中的横线上）10.甲、乙、丙三个物体的质量之比为，它们在摩擦力作用下在水平面上减速滑行直到停下来，（1）若它们与水平面间的动摩擦因数相同，初动能也相同，则＝ . （2）若它们所受的摩擦力相同，初动能也相同，则＝ . （3）若它们所受的摩擦力相同，初速度也相同，则＝ .11.在如图8所示的光电计时器中，分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间. 现利用图9所示装置验证机械能守恒定律.图中是固定的光滑斜面，斜面的倾角为，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，与它们连接的光电计时器都没有画出.让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为和.已知滑块质量为，滑块沿斜面方向的宽度为，光电门1和2之间的距离为，取，取滑块经过光电门的速度为其平均速度.（1）滑块通过光电门1时的速度 ，通过光电门2时的速度 . （2）滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为 ，重力势能的减少量为 由此可得出的结论是 .三、计算题（本题共4小题，12题8分，13题10分，14、15题每题14分，共46分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）12.质量为的火车，以额定功率自静止出发，所受阻力恒定，经过行驶达到最大速度.求： （1）火车的运动性质 （2）火车的额定功率； （3）火车运动中所受的阻力.13.如图10所示，在水平桌面上的边角有一个轻质光滑定滑轮，一条不可伸长的轻绳绕过分别与物块相连，的质量分别为，开始时系统处于静止状态，现在用水平恒力拉物块，使物块上升，已知上升距离为时，的速度为，求此过程中物块克服摩擦力所做的功.（重力加速度为)14.如图11甲所示，一条轻质弹簧左端固定在竖直墙面上，右端放一个可视为质点的小物块，小物块的质量为.当弹簧处于原长时，小物块静止图8 图9图10于点，现对小物块施加一个外力，使它缓慢移动，压缩弹簧（压缩量为）至点，在这一过程中，所用外力与压缩量的关系如图乙所示.然后释放小物块，让小物块沿桌面运动，已知点至桌边点的距离为.水平桌面的高为,计算时，可认为滑动摩擦力近似等于最大静摩擦力（取).求：（1）在压缩弹簧过程中，弹簧的最大弹性势能；（2）小物块到达桌边点时，速度的大小；（3）小物块落地点与桌边的水平距离.15.如图12所示，质量为的物体经一轻质弹簧与下方地面上的质量为的物体相连，弹簧的劲度系数为，都处于静止状态.一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮，一端连物体，另一端连一轻挂钩.开始时各段绳都处于伸直状态，上方的一段绳沿竖直方向.现在挂钩上挂一质量为的物体并从静止状态释放，已知它恰好能使离开地面但不继续上升.若将换成另一个质量为的物体，仍从上述初始位置由静止状态释放，则这次刚离地时的速度大小是多少？已知重力加速度为.第四章机械能和能源得分：一、选择题图12甲乙图11题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9答案二、填空题10.（1）（2）（3）11.（1）（2）二、计算题12.13.14.15.第四章机械能和能源参考答案一、选择题1. 解析：选不同的位置为零势能面，物体在同一位置的重力势能不同，错；若物体在零势能面以下，距离越大，重力势能越小，错；重力势能为标量，大于，对；选取零势能面时，不一定选取地面，所以错.2. 解析：小球下落过程中受到的重力做正功，弹力做负功，重力势能、弹性势能及动能都要发生变化，任意两种能量之和都不会保持不变，但三种能量相互转化，总和不变，对.3. 解析：由题意知，说明物体受重力、斜面的支持力，支持力不做功，只有重力做功，所以机械能守恒，对.4. 解析：设经过时间速度大小为，其方向与竖直方向（或重力方向）成角，由功率公式知，此时重力的功率对.5. 解析：以人为研究对象，人受到车的摩擦力和车厢前壁的弹力而加速，做正功.由牛顿第三定律可知，人对车厢的摩擦力和弹力的合力向左，做负功.6. 解析：在时间内，速度增大，由动能定理得，选项正确；由可知，在及时刻，外力功率为零，图象中的图线的斜率代表加速度，在时刻，则，外力功率为0，选项均错；在时间内，动能改变量为零，由动能定理得，选项正确.7. 解析：物体受到平衡力作用而处于匀速直线运动状态，与重力相平衡的力是斜面给它的作用力，方向竖直向上.斜面沿水平方向匀速运动时，力与位移垂直，斜面对物体不做功.斜面向上匀速运动时，力与位移同向，.斜面水平向左加速运动时，物体所受的合力为，恰等于斜面对它的作用力在位移方向的分量，.斜面向下加速时，对物体有.8. 解析：重力做了的负功，重力势能增加，错.由于物体沿斜面以加速度做减速运动，由牛顿第二定律可知：.摩擦力做功为：，机械能损失，故项正确，错.由动能定理得,即动能损失了，故错. 9. 解析：设物块从到的平均加速度为，从到的平均加速度为，由题意可知，又由于，由运动学公式可判断物块从到的速度较小，即动能较小，选项正确；由于摩擦生热，其中前一过程的较大，但较小，所以无法判断的大小，选项错误；对于选项，由于两个过程中重力做功和摩擦力做功情况相同，由动能定理可以判断物块滑到底端的速度相同，选项错误；物块两种情况下的-图象如图13所示，前一过程对应图线Ⅰ，加速度越来越大，后一过程对应图线Ⅱ，加速度越来越小，由于两种情况下的末速度大小相同，位移相等，由图可以直接得到前一过程对应时间较长，选项正确. 二、填空题10. (1)6∶3∶2 (2)1∶1∶1 (3)1∶2∶3 解析：（1）根据可知 ①由于物体在运动过程中克服摩擦力做功，所以由动能定理，可得，分别对一个物体列式得，，②由①②两式可得.（2）若它们所受的摩擦力相同，初动能也相同，根据：（3）若初速度相同，则根据，可得，由（1）分析易得.11.（1）1.00 2.50 （2）5.25 5.29 在误差允许的范围内，该过程机械能守恒解析：由题意知，取滑块经过光电门时的速度为其平均速度，所以滑块通过光电门1时的速度，通过光电门2时的速度.（2）滑块通过光电门1和2之间的动能增加量，重力势能的减少量，可得出的结论是：在误差允许的范围内，该过程机械能守恒. 三、计算题12.（1）加速度逐渐减小的加速运动，最后匀速 （2）3）解：火车达最大速度之前，牵引力是一个变量，由牛顿第二定律可知，火车做加速度逐渐减小的加速运动，直到匀速.①设火车的额定功率为，阻力为，由于牵引力的功为，据动能定理得：②火车达最大速度时，③ 由②③两式得：阻力 额定功率13.解：由动能定理知， 对有： ① 对有：② 求得图1314.(1)(2)(3)解：(1)由题-图中看出，小物块与桌面间的滑动摩擦力大小为，在压缩过程中①由图线与轴所夹面积，可得外力做功为所以弹簧的弹性势能为③(2)从点开始到点的过程中，由于，摩擦力做功为④对小物块由动能定理可得⑤解得⑥(3)物块从点开始做平抛运动⑦下落时间⑧水平距离15.解：刚离开地面时弹簧拉力等于的重力，两次刚要离地时弹簧弹性势能的增量相同.开始时，静止，设弹簧压缩量为，有①挂并释放后，向下运动，向上运动，设刚要离地时弹簧伸长量为，有②不再上升，表示此时和的速度为零，已降到其最低点.由机械能守恒，与初始状态相比，弹簧弹性势能的增量为③换成后，当刚离地时弹簧弹性势能的增量与前一次相同，由能量关系得④由③④式联立得⑤由①②⑤式联立得⑥。