高中物理 第2章 能的转化和守恒 5单元测试 鲁科版必修2.doc

第2章能的转化和守恒单元测试1行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流.上述不同现象中所包含的相同物理过程是()a重力对物体做功b物体的动能转化为其他形式的能量c物体的势能转化为其他形式的能量d物体的机械能转化为其他形式的能量解析：汽车在水平路面上的制动过程，重力对其不做功，选项a、c错误；降落伞匀速下降时动能并没有变化，选项b错误.上述各物理过程中减少的机械能转化成其他形式的能量，选项d正确.答案：d2如图所示，在地面上以速度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.若以地面为零势能面且不计空气阻力，则下列说法中不正确的是()a物体到海平面时的重力势能为mghb重力对物体做的功为mghc物体在海平面上的动能为mmghd物体在海平面上的机械能为m解析：以地面为参考平面，物体在海平面时的重力势能为 - mgh，故a错误；抛出后的过程中机械能守恒，所以c、d正确；重力做功与路径无关，所以b正确.答案：a3如图所示，长为l的轻杆一段固定一质量为m的小球，另一端安装有固定转动轴o，杆可在竖直平面内绕o无摩擦转动.若在最低点p处给小球一沿切线方向的初速度0 = 2，不计空气阻力，则下列说法正确的是()a小球不可能到达圆周轨道的最高点qb小球能达到圆周轨道的最高点q，且在q点受到轻杆向上的支持力c小球能到达圆周轨道的最高点q，且在q点受到轻杆向下的拉力d小球能达到圆周轨道的最高点q，且在q点恰好不受轻杆的弹力解析：设小球能到达q点，且到达q点时具有速度，由机械能守恒得：m = mg2lm2可解得： = 0在最高点，小球所需的向心力为零，故受轻杆向上的大小为mg的支持力.答案：b4用平行于斜面向下的拉力f将一个物体沿斜面往下拉动后，拉力的大小等于摩擦力，则a物体做匀速运动b合外力对物体做功等于零c物体的机械能减少d物体的机械能不变解析：物体所受的力中，重力、拉力、摩擦力对物体做功，拉力与摩擦力做的功相互抵消，重力做功不影响机械能，故物体的机械能不变.答案：d 5如图所示，一木块放在光滑水平面上，一子弹水平射入木块中，射入的深度为d，平均阻力为f.设木块运动s远时开始匀速前进，下列判断正确的是()afs量度子弹损失的动能bf(sd)量度子弹损失的动能cfd量度子弹损失的动能dfd量度子弹、木块系统总动能的损失解析：对木块运用动能定理有：fs = ek1对子弹运用动能定理有： - f(sd) = ek2对系统运用动能定理有： - fd = ek3故选项b、d正确.答案：bd6一块长木板b放在光滑的水平面上，在b上放一物体a，现以恒定的水平外力f拉b，由于a、b间摩擦力的作用，a将在b上滑动，如图所示.以地面为参考系，a、b都向前移动一段距离，在此过程中()a外力f做的功等于a和b动能的增量bb对a的摩擦力所做的功等于a动能的增量ca对b的摩擦力所做的功等于b对a的摩擦力所做的功d外力f对b所做的功等于b动能的增量与b克服摩擦力做的功之和错解：由动能定理可得a正确.在物体a受的力中，只有b对a的摩擦力做了功，故b正确.作用力与反作用力做功大小相等，方向相反，故c正确.f对b做的功应等于b动能的增量减去b克服摩擦力做的功，故d错误.剖析：从功能关系的角度来说，a、b组成的系统中还有内能产生，故wf = ekaekbq.从动能定理的角度来说，a、b动能的增量应为所有力做功的总和，包括一对滑动摩擦力，而这对滑动摩擦力做的功之和并不为0，故a错误.由动能定理可知，b正确.一对作用力与反作用力可以同时做正功，也可同时做负功，还可题中所述过程中，两物体在摩擦力作用下的位移不相等，故c错误.正解：对于a，wba = eka，故b正确.设b克服摩擦力做的功为wf，由动能定理得：wf - wf = ekb即：wf = ekbwf.故d正确.答案：bd7如图所示，m、n是固定的半圆形轨道的两个端点，轨道半径为r，一个质量为m的小球从m点正上方高为h处自由落下，正好沿切线进入轨道，m、n两点等高，小球离开n点后能上升的最大高度为.不计空气阻力，小球在此过程中克服半圆轨道摩擦力做的功为w；小球到最高点后又落回半圆轨道，向左侧滑动.则下列说法正确的是()aw = mgh，小球恰好能向左滑至m点bw = mgh，小球能向左滑出m点并继续上升一定高度cw mgh，小球恰好能向左滑至m点dw mgh，小球能向左滑出m点并继续上升一定高度解析：小球从h高处下落经轨道后又上升至h高处的过程，由动能定理有：mg(h - ) - w = 0得：w = mgh设小球再次落下后向左滑至m点时的速度为m，由动能定理：mg - w = m又因为向左滑过半圆轨道时经过每一点的速率都小于向右滑过时的速率，故小球对半圆轨道的压力以及半圆轨道对小球的摩擦力都小于前次向右滑过轨道该处的数值，可得w 0，即小球能滑出m点后又继续上升一定高度.答案：b8在盛水的一个杯子里有一木块，开始时木块被一根细绳拴住而完全没入水中，如图所示，整个装置与外界绝热，断开细绳，则木块将浮在水面上，最后达到平衡，在这一过程中，水、杯子和木块组成的系统()a内能增大b内能减小c内能不变 d条件不足，无法判断解析：断开细绳后木块上升至水面，木块原来所处的位置被水填充，故水与木块组成的系统重心下降、重力势能减小.由能的转化和守恒定律知，系统的内能增大.答案：a9如图甲所示，在高为1.5m的光滑平台上有一个质量为2kg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.当细线被烧断时，小球被弹出，小球落地时的速度方向与水平方向成60角.求弹簧被压缩时具有的弹性势能.(取g = 10m/s2)解析：设小球落地前瞬间的速度为，将沿水平和竖直方向正交分解，如图乙所示，有：y = = m/s = = 2m/s对于细线被烧断后的过程，由动能定理，有：mghw弹 = m2 - 0解得：w弹 = 10j弹簧被压缩时具有的弹性势能等于细线被烧断后弹簧对小球做的功，即ep = w弹 = 10j.答案：10j10如图甲所示，物块a的质量m = 2kg；木板b长l = 1m，质量m = 3kg.开始时两物体静止，且a在b最右端，现用f = 24n的水平拉力拉着轻质滑轮水平向左运动，经过一段时间，物块a滑到木板最左端，不计一切摩擦，求：（1）此时物块a的速度.（2）这个过程中拉力f做的功.解析：（1）如图乙所示，用f = 24n的力拉动滑轮时，a、b受到向左的拉力均为f = 12n由牛顿第二定律知：aa = = 6m/s2ab = = 4m/s2当a滑到木板左端时，有：aat2 - abt2 = l解得：t = 1s此时a = aat = 6m/sb = abt = 4m/s.（2）解法一由功能关系知，拉力f做的功等于a、b机械能的增量.wf = mm = 60j.解法二a滑到b左端时，b的位移为：sb = abt2 = 2m故动滑轮的位移s = sb = 2.5m拉力做的功wf = fs = 60j.答案：（1）4m/s（2）60j 11如图所示，质量m = 2kg的小球系在轻弹簧的一端，另一端固定在悬点o处，将弹簧拉至水平位置a处(弹簧处于原长)由静止释放，小球到达o点的正下方距o点h = 0.5m处的b点时速度 = 2m/s.求小球从a运动到b的过程中弹簧弹力做的功.(取g = 10m/s2)解析：小球在运动过程中只受重力和弹力的作用，故系统机械能守恒，以b点为重力势能零势面，a点为弹性势能零势面，则：在初状态a有：e1 = ek1ep1 = mgh在末状态b有：e2 = ek2ep2 = m2ep2式中ep2为弹簧的弹性势能，由机械能守恒定律有：e1 = e2即mgh = m2ep2解得：ep2 = mgh - m2 = 2100.5j - 222j = 6j因为弹性势能增加，弹簧的弹力做负功，故弹簧的弹力做的功为w弹 = - ep = - 6j.答案： - 6j12如图甲所示，一粗细均匀的u形管内装有一定量水银竖直放置，右管口用盖板a密闭一部分气体，左管口开口，两液面高度差为h，u形管中水银柱总长为4h.现拿