2012高中物理 2.3 能量守恒定律 9每课一练 鲁科版必修2

用心 爱心 专心1 2 3 2 3 能量守恒定律能量守恒定律 每课一练每课一练 1 将同一物体分两次举高 每次举高的高度相同 那么 A 不论选什么参考平面 两种情况中 物体重力势能的增量相同 B 不论选什么参考平面 两种情况中 物体最后的重力势能相等 C 选不同的参考平面 两种情况中 重力做功不等 D 选不同的参考平面 两种情况中 重力做功相等 解析 参考平面的选取不同 高度不同 重力势能不同 但不会影响高度变化的数 值和重力势能的变化 所以选 A D 答案 AD 2 滑板是现在非常流行的一种运动 如图 1 所示 一滑板运动员以 7 m s 的初速度从曲面的A点下滑 运动到B 点时速度仍为 7 m s 若他以 6 m s 的初速度仍由A点下滑 则 他运动到B点时的速度 A 大于 6 m s B 等于 6 m s C 小于 6 m s D 条件不足 无法计算 解析 当初速度为 7 m s 时 由功能关系 运动员克服摩擦力做的功等于减少的重 力 势能 运动员做的曲线运动可看成圆周运动 当初速度变为 6 m s 时 所需的向心 力 变小 因而运动员对轨道的压力变小 由Ff FN知运动员所受的摩擦力减小 故 从A到B过程中克服摩擦力做的功减少 而重力势能变化量不变 故运动员在B点 的动能大于他在A点的动能 A 项正确 答案 A 3 如图 2 所示 一很长的 不可伸长的柔软轻 绳跨过光滑定滑轮 绳两端各系一小球a和b a球质量为m 静置于地面 b球质量为 3m 用手托住 高度为h 此时轻 绳刚好拉紧 从静止开始释放b后 a可能达到的最大高度为 A h B 1 5h C 2h D 2 5h 解析 释放b后 b下落到地面 a上升高度h瞬间 a b两者的速度相等 设为 v 用心 爱心 专心2 由机械能守恒得 3mgh mgh mv2 3mv2 则v 之后a竖直上抛 设继 1 2 1 2gh 续上升的高度为h 由h 得h h 所以a上升的最大高度为 v2 2g 1 2 h h h 3 2 则 B 正确 答案 B 4 一个质量为m的物体 从倾角为 高为h的斜面上端A点 由静止开始下滑 到底端B点时的速度为v 然后又在水平面上滑行s位移后停止 在 C点 物体从A点开始下滑到B点的过程中克服摩擦力所做的功及物体与水平面间 的动摩擦因数分别为 A mgh B mgh mv2 2 v2 2gs mv2 2 v2 gs C mgh D mgh mv2 2 v2 2gs mv2 2 v2 gs 解析 设物体由A点到B点克服摩擦力所做的功为W 由动能定理得 mgh W mv2 0 得出W mgh mv2 水平滑行过程中由功和 1 2 1 2 能的关系可得 mg s 0 mv2 则 故 A 正确 1 2 v2 2gs 答案 A 5 如图 3 所示 小球以初速 v0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 B v02 4gh4gh v02 C D v02 2gh2gh v02 解析 设小球在由A到B的过程中克服阻力做功为W 由A到B的过程中由动能定 理得 mv02 mgh W 1 2 当小球由B返回到A的过程中 由动能定理得 mgh W mvA2 以上两式联立可 1 2 得 vA 故 B 正确 4gh v02 答案 B 6 如图 4 所示 重 10 N 的滑块在倾角为 30 的斜面上 从a 用心 爱心 专心3 点由静止下滑 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 0 8 m bc 0 4 m 那么在整个过程中 A 滑块动能的最大值是 6 J B 弹簧弹性势能的最大值是 6 J C 从c到b弹簧的弹力对滑块做的功是 6 J D 滑块和弹簧组成的系统整个过程机械能守恒 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 6 J c点时的速度为 0 重力势能也为 0 所以弹性势能的最大值为 6 J 从c到b弹簧的弹力对滑块做的功等于弹性势能的减小量 故为 6 J 所以 B C 正 确 由a c时 因重力势能不能全部转变为动能 故 A 错 答案 BCD 7 以初速度v0竖直上抛一个质量为m的小球 小球运动过程中所受阻力F阻大小不变 上升最大高度为h 则抛出过程中 人的手对小球做的功是 A mv02 B mgh 1 2 C mv02 mgh D mgh F阻h 1 2 解析 抛出过程中 通过人的手对小球做功 由功能关系有W mv02 1 2 小球在上升过程中要克服重力做功 重力势能增加 克服阻力做功产生内能 故由 能量守恒定律得 mv02 mgh F阻h 1 2 综上可知 选项 A D 正确 答案 AD 8 如图 5 所示 水平面上的轻弹簧一 端与物体相连 另一端固定在墙上P点 已知物体的质量 为m 2 0 kg 物体与水平面的动摩擦因数 0 4 弹簧的 劲度系数k 200 N m 现用力F拉物体 使弹簧从处于自然 状态的O点由静止开始向左移动 10 cm 这时弹簧具有弹性势能Ep 1 0 J 物体处 于静止状态 若取g 10 m s2 则撤去外力F后 A 物体向右滑动的距离可以达到 12 5 cm 用心 爱心 专心4 B 物体向右滑动的距离一定小于 12 5 cm C 物体回到O点时速度最大 D 物体到达最右端时动能为 0 系统机械能不为 0 解析 物体向右滑动到O点摩擦力做功WF mgs 0 4 2 10 0 1 J 0 8 J Ep 故物体回到O点后速度不等零 还要继续向右压缩弹簧 此时有Ep mgx Ep 且Ep 0 故x 12 5 cm A 错误 B 正确 物体到达最右端时 Ep Ep mg Ep mg 动能为零 但弹性势能不为零 故系统机械能不为零 D 正确 由kx mg ma 可知当a 0 物体速度最大时 弹簧的伸长量x 0 故 C 错误 mg k 答案 BD 9 如图 6 所示 一水平传送带以速度 v1向右匀速传动 某时刻有一物块以水平速度v2从 右端滑上传送带 物块与传送带间的动摩擦因数为 则 A 如果物块能从左端离开传送带 它在传送带上运动的时间一定比传送带不转动时 运动的时间长 B 如果物块还从右端离开传送带 则整个过程中 传送带对物块所做的总功一定不 会为正值 C 如果物块还从右端离开传送带 则物块的速度为零时 传送带上产生的滑痕长度 达到最长 D 物块在离开传送带之前 一定不会做匀速直线运动 解析 如果物块能从左端离开传送带 物块均以初速度v2 加速度 g向左匀减速 运 动 与传送带顺时针转动的速度大小无关 A 错误 如果物块从传送带右侧离开 若传送带的速度v1 v2 物块向左减速为零后 再向右匀加速到最右端时 速度恰 好为v2 此过程传送带对物块不做功 若v1 v2 物块向左匀减速到零后 再向右 匀加速到v1 然后匀速运动到最右端 此过程中传送带对物块做负功 故 B 正确 D 错误 当物块向左的速度为零后再向右加速阶段 物块相对于传送带仍然向后滑 滑痕继续加长 故 C 错误 答案 B 10 在获得女子个人 3 米板跳水冠军 其 跳水的过程可简化如下 运动员将跳板向下压到最低点C 跳板反弹将运动员上抛 用心 爱心 专心5 到最高点A 然后做自由落体运动 竖直落入水中 如果将运动员视为质点 且已 知运动员的质量为m 重力加速度为g AB间 BC间和B与水面间的竖直距离分 别为h1 h2 h3 如图 7 所示 试求 图 7 1 运动员从A点下落到水面的时间和入水时的速度大小 2 跳板反弹过程中对运动员所做的功 解析 1 运动员从最高点A下落到水面的时间 由h1 h3 gt2得t 1 2 2 h1 h3 g 从A点下落到水面 机械能守恒 有 mg h1 h3 mv2 1 2 由运动学公式v2 2g h1 h2 求解同样对 解得入水速度大小为v 2g h1 h3 2 从C到A对运动员运用动能定理 有 W mg h1 h2 0 0 解得W mg h1 h2 答案 1 2 h1 h3 g2g h1 h3 2 mg h1 h2 11 如图 8 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 用心 爱心 专心6 3 物体离开C点后落回水平面时的动能 解析 1 物体在B点时 由牛顿第二定律得 FN mg m vB2 R 又FN 7mg 可得EkB mvB2 3mgR 1 2 在物体从A点至B点的过程中 根据机械能守恒定律 弹簧的弹性势能Ep EkB 3mgR 2 物体到达C点仅受重力mg 根据牛顿第二定律有 mg m vC2 R EkC mvC2 mgR 1 2 1 2 物体从B点到C点只有重力和阻力做功 根据动能定理有 W阻 mg 2R EkC EkB 解得W阻 mgR 1 2 所以物体从B点运动至C点克服阻力做的功为 W mgR 1 2 3 物体离开轨道后做平抛运动 仅有重力做功 根据机械能守恒定律有 Ek EkC mg 2R mgR 5 2 答案 1 3mgR 2 mgR 3 mgR 1 2 5 2 12 如图 9 所示 质量为m的滑块放在光滑的水平平台上 平台右端 B与水平传送带相接 传送带的运行速度为v0 长为L 今将滑块缓慢向左压缩固定 在平台上的轻弹簧 到达某处时突然释放 当滑块滑到传送带右端C时 恰好与传 送带速度相同 滑块与传送带间的动摩擦因数为 图 9 1 试分析滑块在传送带上的运动情况 2 若滑块离开弹簧时的速度大于传送带的速度 求释放滑块时弹簧具有的弹性势能 3 若滑块离开弹簧时的速度大于传送带的速度 求滑块在传送带上滑行的整个过程 用心 爱心 专心7 中产生的热量 解析 1 若滑块冲上传送带时的速度小于带速 则滑块由于受到向右的滑动摩擦力 而做匀加速运动 若滑块冲上传送带时的速度大于带速 则滑块由于受到向左的滑 动摩擦力而做匀减速运动 2 设滑块冲上传送带时的速度为v 由机械能守恒Ep mv2