【物理】2020届一轮复习人教版 能量守恒与可持续发展 课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版 能量守恒与可持续发展 课时作业

‎2020届一轮复习人教版 能量守恒与可持续发展 课时作业 一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分)‎ ‎1.下列说法中正确的是(　　)‎ A.能就是功,功就是能 B.做功越多,物体的能量就越大 C.外力对物体不做功,这个物体就没有能量 D.能量转化的多少可以用做功来量度 解析:功和能是两个不同的概念,故A错;做功的多少只是说明了能量转化的多少,而不能说明能量的多少,故B错;外力做功与否不能说明物体能量的有无,故C错;功是能量转化的量度,故D对。‎ 答案:D ‎2.如图所示,一个小孩从粗糙的滑梯上加速滑下,对于其机械能的变化情况,下列判断正确的是(　　)‎ A.重力势能减少,动能不变,机械能减少 B.重力势能减少,动能增加,机械能减少 C.重力势能减少,动能增加,机械能增加 D.重力势能减少,动能增加,机械能不变 解析:下滑时高度降低,则重力势能减少,加速运动,动能增加,摩擦力做负功,机械能减少,选项B正确,A、C、D错误。‎ 答案:B ‎3.‎ 如图所示,小球m分别从A点和B点无初速度地释放,则经过最低点C时,小球的速率之比v1∶v2为(空气阻力不计)(　　)‎ A.1∶　　　　　　　　B.∶1‎ C.2∶1 D.1∶2‎ 解析:小球下落过程中只有重力做功,小球机械能守恒,取C点所处水平面为零势能面。设绳长为L,小球到C点时的速度为v。由机械能守恒定律得:‎ mgh=mv2。‎ 所以v1=,v2=。‎ 故v1∶v2=∶1,B项正确。‎ 答案:B ‎4.‎ 如图所示,某段滑雪雪道倾角为30°,总质量为m(包括雪具在内)的滑雪运动员从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑,加速度为g。在他从上向下滑到底端的过程中,下列说法正确的是(　　)‎ A.运动员减少的重力势能全部转化为动能 B.运动员获得的动能为mgh C.运动员克服摩擦力做功为mgh D.下滑过程中系统减少的机械能为mgh 解析:运动员的加速度为g,小于gsin 30°,所以必受摩擦力,且摩擦力大小为mg,克服摩擦力做功为mg×mgh,故C错;摩擦力做功,机械能不守恒,减少的势能没有全部转化为动能,而是有mgh转化为内能,故A错,D对;由动能定理知,运动员获得的动能为mg×mgh,故B错。‎ 答案:D ‎5.在交通运输中,常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能,“客运效率”表示的是每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积,即客运效率=。一个人骑电动自行车,消耗1MJ(106 J)的能量可行驶30km;一辆载有4人的普通轿车,消耗320MJ的能量可行驶100km,则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比是(　　)‎ A.6∶1 B.12∶5‎ C.24∶1 D.48∶7‎ 解析:由题给信息可知:=24∶1,故选C。‎ 答案:C ‎6.物体做自由落体运动,Ek代表动能,Ep代表势能,h代表下落的距离,以水平地面为零势能面。如图所示图像中能正确反映各物理量之间关系的是(　　)‎ 解析:设物体的质量为m,初态势能为E0,则有Ep=E0-mg2t2=E0-mv2=E0-Ek=E0-mgh,综上可知只有B对。‎ 答案:B ‎7.(多选)如图所示,下列关于机械能是否守恒的判断正确的是(　　)‎ A.甲图中,物体A将弹簧压缩的过程中,物体A机械能守恒 B.乙图中,在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑时,物体B机械能守恒 C.丙图中,不计任何阻力时,A加速下落,B加速上升过程中,A、B机械能守恒 D.丁图中,小球沿水平面做匀速圆周运动时,小球的机械能守恒 解析:甲图中重力和弹力做功,物体A和弹簧组成的系统机械能守恒,但物体A机械能不守恒,A错;乙图中物体B除受重力外,还受弹力、拉力、摩擦力,但除重力之外的三个力做功的代数和为零,机械能守恒,B对;丙图中绳子张力对A做负功,对B做正功,代数和为零,A、B机械能守恒,C对;丁图中小球的动能不变,势能不变,机械能守恒,D对。‎ 答案:BCD ‎8.(多选)质量为m的物体在竖直向上拉力F的作用下从静止出发以2g的加速度匀加速上升h,则(　　)‎ A.物体的机械能增加3mgh B.物体的重力势能增加mgh C.物体的动能增加Fh D.物体在上升过程中机械能守恒 解析:由F-mg=2mg得拉力F=3mg,机械能的增加等于拉力F做的功,即WF=Fh=3mgh,A对,D错;重力势能的增加等于克服重力做的功mgh,B对;动能的增加等于合力做的功,即W合=m·2g·h=2mgh=Fh,C错。‎ 答案:AB ‎9.(多选)如图所示,两个质量相同的物体A和B,在同一高度处,A物体自由落下,B物体沿光滑斜面下滑,则它们到达地面时(不计空气阻力)(　　)‎ A.速率相同,动能相同 B.B物体的速率大,动能也大 C.A、B两物体在运动过程中机械能都守恒 D.B物体重力所做的功比A物体重力所做的功多 解析:两物体在运动中只有重力做功,故机械能都守恒,选项C正确;重力做的功W=mgh也相同,选项D错误;由机械能守恒定律mgh=mv2可知,两物体落地时的速度大小相等,动能相同,选项A正确、B错误。‎ 答案:AC ‎10.(多选)‎ 如图所示,重10N的滑块在倾角为30°的斜面上,从a点由静止开始下滑,到b点接触到一个轻弹簧,滑块压缩弹簧到c点开始弹回,返回b点离开弹簧,最后又回到a点。已知ab=1m,bc=0.2m,那么下列说法中正确的是(　　)‎ A.整个过程中滑块动能的最大值为6J B.整个过程中弹簧弹性势能的最大值为6J C.从c到b弹簧的弹力对滑块做功6J D.整个过程中弹簧、滑块与地球组成的系统机械能守恒 解析:滑块能回到原出发点,所以机械能守恒,D正确;以c点为参考点,则a点的机械能为6J,c点时的速度为0,重力势能为0,所以弹性势能的最大值为6J,从c到b弹簧的弹力对滑块做的功等于弹性势能的减少量,故为6J,所以选项B、C、D正确。‎ 答案:BCD 二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)‎ ‎11.图中甲、乙两图都是用来“验证机械能守恒定律”的装置示意图,已知该打点计时器的打点频率为50Hz。‎ 甲、乙两图相比较,　　　　图所示的装置较好,简单说明原因:　。 ‎ 解析:因为用夹子固定纸带,可以避免乙图中用手握住纸带的弊端:一方面,由于手的抖动会造成纸带上的第一个点迹被拖长或位置不确定;另一方面,用夹子固定纸带,便于将纸带调整为竖直方向,以避免纸带与打点计时器限位孔之间产生过大的摩擦。‎ 答案:见解析 ‎12.某同学在“验证机械能守恒定律”的实验中,用6V、50 Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带,如图所示,O点为重锤下落的起点,选取的计数点为A、B、C、D,各计数点到O点的长度已在图上标出,单位为毫米,重力加速度取9.8m/s2,若重锤质量为1kg。‎ ‎(1)打点计时器打出B点时,重锤下落的速度vB=　　　m/s,重锤的动能EkB=　　　　J。 ‎ ‎(2)从开始下落算起,打点计时器打B点时,重锤的重力势能减小量为　　　　J。 ‎ ‎(3)根据纸带提供的数据,在误差允许的范围内,重锤从静止开始到打出B点的过程中,得到的结论是 ‎ ‎　。 ‎ 解析:(1)重锤下落的速度 vB=m/s=1.17m/s 重锤在打出B点时的动能为 EkB=×1×1.172 J=0.68J。‎ ‎(2)打B点时,重锤减少的重力势能为 ΔEpB=mgh=1×9.8×70.5×10-3 J=0.69J ‎(3)由(1)、(2)计算结果可知,重锤下落过程中,在实验允许的误差范围内,动能的增加量等于其重力势能的减少量,机械能守恒。‎ 答案:(1)1.17　0.68　(2)0.69　(3)机械能守恒 三、计算题(本题共3小题,共34分。解题时要有必要的步骤和文字说明)‎ ‎13.(10分)‎ 如图所示,轻弹簧k一端与墙相连处于自然状态,质量为4kg的木块沿光滑的水平面以5 m/s的速度运动并开始挤压弹簧,求弹簧的最大弹性势能及木块被弹回速度增大到3 m/s时弹簧的弹性势能。‎ 解析:物体和弹簧构成的系统机械能守恒。当弹簧的弹性势能最大时,物体的动能为零。由机械能守恒定律得,弹簧的最大弹性势能为 Epmax=×4×52 J=50 J 当物体的速度为v=3m/s时,弹簧的弹性势能为Ep,由机械能守恒定律得 Ep+mv2=‎ Ep=mv2=50 J-×4×32 J=32 J。‎ 答案:50J　32 J ‎14.(12分)如图所示,一个质量为m的小孩在平台上以加速度a做匀加速助跑,目的是抓住在平台右端的、上端固定的、长度为L的轻质悬绳,并在竖直面内做圆周运动。已知轻质绳的下端与小孩的重心在同一高度,小孩抓住绳的瞬间重心的高度不变,且无能量损失。若小孩能完成圆周运动,则:‎ ‎(1)小孩抓住绳的瞬间对悬线的拉力至少为多大?‎ ‎(2)小孩的最小助跑位移多大?‎ 解析:(1)小孩恰能完成圆周运动时,在最高点向心力最小,等于小孩所受的重力,此种情况时,小孩在最低点速度最小,绳的拉力也最小,设小孩在最低点运动的速度为v1,最高点运动的速度为v2。小孩抓住悬线时,悬线对小孩的拉力至少为F。‎ 依据牛顿第二定律可得 小孩在最高点有:mg=m 小孩在最低点有:F-mg=m 依据机械能守恒定律可得:+2mgL 联立以上三式解得:F=6mg 依据牛顿第三定律可知,小孩对悬线的拉力至少为6mg。‎ ‎(2)小孩在水平面上做初速度为零的匀加速直线运动,依据已知,小孩运动的加速度为a,末速度为v1,根据速度、位移关系式=2ax可得:x=。‎ 答案:(1)6mg　(2)‎ ‎15.(12分)‎ 如图所示,质量为m的木块放在光滑的水平桌面上,用轻绳绕过桌边的定滑轮与质量为M的砝码相连。已知M=2m,让绳拉直后使砝码从静止开始下降h(小于桌高)的距离,木块仍没离开桌面,则砝码的速度为多少?‎ 解析:解法一:用ΔEk增=ΔEp减求解。‎ 在砝码下降h的过程中,系统增加的动能为ΔEk增=(M+m)v2‎ 系统减少的重力势能为ΔEp减=Mgh 由ΔEk增=ΔEp减得(M+m)v2=Mgh 解得v=。‎ 解法二:用E初=E末求解。‎ 设M开始离桌面的距离为s,取桌面所在的水平面为参考面,则系统的初机械能为E初=-Mgs 系统的末机械能为E末=-Mg(s+h)+(M+m)v2‎ 由E初=E末得-Mgs=-Mg(s+h)+(M+m)v2‎ 解得v=。‎ 解法三:用ΔEA增=ΔEB减求解。‎ 在M下降的过程中,m增加的机械能为ΔEm增=mv2‎ M减少的机械能为ΔEM减=Mgh-Mv2‎ 由ΔEm增=ΔEM减得mv2=Mgh-Mv2‎ 解得v=。‎ 解法四:用动能定理求解。‎ 设拉力为m所做的功为W,则拉力对M所做的功为-W,则:‎ 对M由动能定理:Mv2=Mgh-W 对m由动能定理:mv2=W,解得v=。‎ 答案:‎