高中物理 第二章 能的转化与守恒单元测试 鲁科版必修2

第二章能的转化与守恒一、单选题（共12题；共24分）1.如右图所示，具有一定初速度的物块，沿倾角为30°的粗糙斜面向上运动的过程中，受一个恒定的沿斜面向上的拉力F作用，这时物块的加速度大小为4m/s2，方向沿斜面向下，那么，在物块向上运动的过程中，下列说法正确的是（）A. 物块的机械能一定增加 B. 物块的机械能一定减小C. 物块的机械能可能不变 D. 物块的机械能可能增加也可能减小2.关于重力势能，以下说法中正确的是（）A. 某个物体处于某个位置，重力势能的大小是唯一确定的B. 重力势能为0的物体，不可能对别的物体做功C. 物体做匀速直线运动时，重力势能一定不变D. 只要重力做功，重力势能一定变化3.下列关于动能的说法正确的是（）A. 公式E k= mv2中的速度v通常是指物体相对地面的速度B. 动能的大小由物体的质量和速率决定，与物体的运动方向无关C. 物体以相同的速率向东和向西运动，动能的大小相等而方向不同D. 物体以相同的速率做匀速直线运动和匀速圆周运动，其动能不同，因为它在这两种情况下的合力不同，运动性质也不同4.如图所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高H处自由落下，不计空气阻力，假设桌面处重力势能为零，则小球落地前瞬间的重力势能为（）A. ﹣mgh B. mgHC. mg（H+h） D. mg（H﹣h）5.在奥运比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项．质量为60kg的跳水运动员进入水中后受到水的阻力做竖直向下的减速运动，设水对他的阻力大小恒为2600N，那么在他减速下降2m的过程中，下列说法正确的是（g=10m/s2）（）A. 他的动能减少了5200J B. 他的重力势能减少了1200JC. 他的机械能减少了4000J D. 他的机械能保持不变6.潮汐能是一种很有潜力的待开发的新能源．图是双向潮汐发电站示意图．（a）涨潮时，水经通道进入海湾，待内外水位高度相同，堵住通道，潮落至最低时放水发电如图（b）．待内外水面高度相同，再堵住通道，直到下次涨潮至最高点，再放水发电如图（c）．设海湾面积为S，涨潮与落潮水位差为h，海水密度为ρ，则一次涨、落潮可以发电的海水势能为（）A. ρSh2B.C. ρSh2gD.7.在一次军事演习中，伞兵跳离飞机后打开降落伞，实施定点降落．在伞兵匀速下降的过程中，下列说法正确的是（）A. 伞兵的机械能守恒，重力势能不变B. 伞兵的机械能守恒，重力势能减小C. 伞兵的机械能不守恒，重力势能不变D. 伞兵的机械能不守恒，重力势能减小8.如图轻质弹簧长为L，竖直固定在地面上，质量为m的小球，由离地面高度为H处，由静止开始下落，正好落在弹簧上，使弹簧的最大压缩量为x，在下落过程中，小球受到的空气阻力恒为f，则弹簧在最短时具有的弹性势能为（）A. （mg﹣f）（H﹣L+x） B. mg（H ﹣L+x）﹣f（H﹣L）C. mgH﹣f（H﹣L）D. mg（L﹣x）+f（H﹣L+x）9.一根弹簧的弹力﹣﹣位移图线如图所示，那么弹簧由伸长量8cm到伸长量4cm的过程中，弹力做功和弹性势能的变化量为（）A. 3.0焦耳，﹣3.0焦耳B . ﹣3.0焦耳，3.0焦耳C. ﹣1.8焦耳，1.8焦耳D . 1.8焦耳，﹣1.8焦耳10.一个质量为0.3kg的弹性小球，在光滑水平面上以6m/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△v和碰撞过程中小球的动能变化量△E k为（）A. △v=0B. △v=12m/sC. △E k=1.8JD. △E k=10.8J11.在同一高度将质量相等的三个小球以大小相同的速度分别竖直上抛、竖直下抛、水平抛出，不计空气阻力．从抛出到落地过程中，三球（）A. 运动时间相同B. 落地时的速度相同C. 落地时重力的功率相同D. 落地时的动能相同12.物体在外力作用下沿光滑水平地面运动，在物体的速度由0增为v的过程中，外力做功W1，在物体的速度由v增为2v的过程中，外力做功W2，则W1∶W2为（）A. 1∶1B. 1∶2C. 1∶3D. 1∶4二、多选题（共5题；共15分）13.关于动能，下列说法中正确的是（）A. 动能是机械能中的一种基本形式，凡是运动的物体都有动能B. 公式E k= 中，速度v是物体相对地面的速度，且动能总是正值C. 一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化，但速度变化时，动能不一定变化D. 动能不变的物体，一定处于平衡状态14.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. 物体的重力势能减少mgh B. 物体的动能增加mghC. 物体的机械能减少mgh D. 重力做功mgh15.内壁光滑的环形凹槽半径为R，固定在竖直平面内，一根长度为R的轻杆，一端固定有质量为m的小球甲，另一端固定有质量为2m的小球乙，将两小球放入凹槽内，小球乙位于凹槽的最低点，如图所示．由静止释放后（）A. 下滑过程中甲球减少的机械能总等于乙球增加的机械能B. 下滑过程中甲球减少的重力势能总等于乙球增加的重力势能C. 甲球不可能沿凹槽下滑到槽的最低点D. 杆从右向左滑回时，乙球一定能回到凹槽的最低点16.关于重力势能与重力做功，下列说法中正确的是（）A. 物体克服重力做的功等于重力势能的增加量B. 在同一高度，将物体以初速度v0向不同方向抛出，从抛出到落地的过程中，重力所做的功相等，物体减少的重力势能一定相等C. 重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功D. 用手托住一个物体匀速上举时，手的支持力做的功等于克服重力做的功与物体重力势能增量之和17.如图所示，轻质弹簧竖直放置，下端与水平地面相连，让小球从距离弹簧上端一定高度自由下落，直至到弹簧被压缩到最短的整个下落过程中（弹簧始终在弹性限度内），下列说法正确的是（）A. 小球的机械能守恒B. 小球的机械能一直减小C. 小球的动能一直增大 D.小球、弹簧组成的系统机械能守恒三、填空题（共3题；共8分）18.某学习小组利用如图甲所示装置验证机械能守恒定律，实验中电火花计时器所用的交流电源的频率为f，得到如图乙所示的纸带，如图所示．重物的质量为m，当地的重力加速度为g．①在进行实验时，与重物相连的是纸带的________端（选填“左”或“右”）．②图丙是用刻度尺测量打点AB间的距离，则AB间的距离s为________ m．③打下B点时，重物的速度大小表式为v B=________．④取A、B为研究的初、末位置，则验证机械能守恒成立的表达式是________．19.用力将地面上的一个质量为10kg的物体提升10m（取g=10m/s2），速度达到10m/s．物体被提高后具有的重力势能是________ J（以地面为零势能参考面）；物体被提高后具有的动能是________ J．20.一质量为1kg的物体，位于离地面高1.5m处，比天花板低2.5m．以地面为零势能位置时，物体的重力势能等于________ J；以天花板为零势能位置时，物体的重力势能等于________ J（g取10m/s2）四、实验探究题（共1题；共3分）21.“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图所示的甲或乙方案来进行．（1）比较这两种方案，________（填“甲”或“乙”）方案好一些．（2）图丙是采用甲方案时得到的一条纸带，在计算图中N点速度时，几位同学分别用下列不同的方法进行，其中最佳的选项是．（填选项字母）A. v N=gnTB. v N=C. v N=D. v N=g（n﹣1）T．五、综合题（共2题；共25分）22.如图所示，用细圆管组成的光滑轨道AB部分平直，BC部分是处于竖直平面内半径为R的半圆，圆管截面半径r≪R.有一质量为m，半径比r略小的光滑小球以水平初速度v0射入圆管.（1）若要小球能从C端出来，初速度v0需多大？（2）在小球从C端出来的瞬间，管壁对小球的压力为mg，那么小球的初速度v0应为多少？23.如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相接，导轨半径为R．一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧，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，之后向上运动恰能完成半个圆周运动到达C点．试求：（1）弹簧开始时的弹性势能；（2）物体从B点运动至C点克服阻力做的功；（3）物体离开C点后落回水平面时的动能．答案解析部分一、单选题1.【答案】A【解析】【分析】设物块的质量为m，拉力与摩擦力的合力大小为F′，根据牛顿第二定律得知，物体所受的合力大小为4m，方向没斜面向下，而重力沿斜面的分力mgsin30°=5m，所以F′沿斜面向上，大小为m，物块沿斜面向上运动，拉力与摩擦力的合力F′做正功，物体的机械能增加，BCD错误，故A正确。

2.【答案】D【解析】【解答】解：A、选取不同的零势能面，则同一位置的物体的重力势能是不同的，故A错误；B、重力势能的大小是相对于零势能面的高度决定的，重力势能为零只能说明物体处于零势能面上，它对下方的物体同样可以做功，故B错误；C、物体若在竖直方向做匀速直线运动，故物体的高度变化，重力势能也会发生变化，故C错误；D、重力势能的改变量等于重力做功的多少，故若重力做功，重力势能一定发生变化，故D正确．故选D．【分析】物体由于被举高而具有的能量称为重力势能；零势能面的选取不同则物体的重力势能不同；而重力做功的大小等于重力势能的改变量．3.【答案】B【解析】【解答】解：A、公式中的速度应为相对于参考系的速度；故A错误； B、动能是标量，与物体的运动方向无关；故B正确；C、动能是标量，没有方向；故速率相同时，动能即相同；故C错误；D、动能只取决于质量和速度，与合力无关，只要速率相同，质量相同，则动能一定相同；故D错误；故选：B．【分析】动能是标量，只有大小没有方向，速度是矢量，有大小有方向，对于一定质量的物体，动能变化，则速度一定变化，速度变化，动能不一定变化．4.【答案】A【解析】【解答】解：以桌面为参考平面，小球落地前瞬间的重力势能为：E=﹣mgh．故A正确，BCD错误．故选：A【分析】根据重力势能的定义与0势能点的选择，可以直接得出小球落到地面瞬间重力势能．5.【答案】B【解析】【解答】解：A、减速下降深度为h的过程中，根据动能定理，动能的减小量等于克服合力做的功，为：（F﹣mg）h=（2600﹣600）×2=4000J，故A错误；B、减速下降深度为h的过程中，重力势能的减小量等于重力做的功，为：mgh=60×10×2=1200J，故B正确；C、D、减速下降深度为h的过程中，机械能的减小量等于克服阻力做的功，为：Fh=2600×2=5200J，故C错误，D错误；故选：B．【分析】根据重力做功判断重力势能的变化，根据合力做功判断动能的变化，根据除重力以外其它力做功判断机械能的变化．6.【答案】C【解析】【解答】解：一次涨落潮时经过发电机的流的质量为：m=ρV=ρhs 重心高度为，则可知，可以发电的海水势能为：E p=2mg× =ρSh2g；故选：C．【分析】明确一次涨落潮时有两次发电过程，两次发电中经过的水量相同；根据重力势能的定义可明确两次发电的重力势能．7.【答案】D【解析】【解答】解：在伞兵匀速下降的过程中，其重力不变，高度不断减小，则重力势能不断减小．动能不变，动能与重力势能之和即机械能减小．故ABC错误，D正确．故选：D．【分析】从重力势能和机械能大小的决定因素考虑：（1）重力势能大小的影响因素：质量、被举的高度．质量越大，高度越高，重力势能越大；（2）机械能等于动能和重力势能之和．8.【答案】A【解析】【解答】解：小球从开始下落到弹簧压缩到最短的过程中，小球的重力势能转化为弹簧的弹性势能、内能，根据能量守恒定得：mg[H﹣（L﹣x）]=f（H﹣L+x）+E P，得弹簧在压缩到最短时具有的弹性势能为：E P=mg（H﹣L+x）﹣f（H﹣L+x）=（mg﹣f）（H﹣L+x）．故选：A【分析】小球从开始下落到弹簧压缩到最短的过程中，小球的重力势能转化为弹簧的弹性势能、内能，由能量守恒定律求解弹簧的弹性势能．9.【答案】D【解析】【解答】解：由胡克定律：F=kx，可知F﹣x图象的斜率表示弹簧劲度系数，故该弹簧的劲度系数为：k= N/m．弹性势能的表达式为：，故将此弹簧从原长拉伸4cm时，它的弹性势能为：J．故将此弹簧从原长拉伸8cm时，它的弹性势能为：J．当弹簧由伸长量4cm 到伸长量8cm的过程中，弹力做功和弹性势能的变化量为：W=﹣△E p=﹣（3.6﹣1.8）=﹣1.8J即为：△E p=1.8J故选：D【分析】由胡克定律：F=kx，可知F﹣x图象的斜率表示弹簧劲度系数，弹性势能的表达式为：，由此可计算弹簧形变之后的弹性势能．10.【答案】B【解析】【解答】解：A、规定初速度方向为正方向，初速度为：v1=6m/s，碰撞后速度为：v2=﹣6m/s △v=v2﹣v1=﹣12m/s，负号表示速度变化量的方向与初速度方向相反，所以碰撞前后小球速度变化量的大小为12m/s．故A错误，B正确．C、反弹后的速度大小与碰撞前相同，即初、末动能相等，所以△E k=0，故CD错误；故选：B．【分析】由于速度是矢量，对于速度的变化量我们应该采用平行四边形法则．对于同一直线上的速度变化量的求解，我们可以运用表达式△v=v2﹣v1，但必须规定正方向．11.【答案】D【解析】【解答】解：A、落地的时间不同，竖直上抛时间最长，竖直下抛时间最短，故A错误；B、小球运动过程中，只有重力做功，机械能守恒，故末速度相等，但方向不同，故B错误；C、落地时速度相等，但方向不同，根据P=Gvcosθ可知，重力的瞬时功率不等，故C错误；D、根据机械能守恒定律得到落地时动能相等，故D正确；故选D．【分析】小球沿着不同的方向抛出，都只有重力做功，机械能守恒，故可得到落地时动能相等，但方向不同；根据瞬时功率表达式P=Fvcosθ判断瞬时功率的大小．12.【答案】C【解析】【分析】由动能定理可得，，所以。