2012高考物理总复习 机械能守恒定律 能的转化和守恒定律讲与练配套课时作业 新课标

用心 爱心 专心1 课时作业课时作业 1818 机械能守恒定律机械能守恒定律 能的转化和守恒定律能的转化和守恒定律 时间 45 分钟 满分 100 分 一 选择题 8 8 64 1 下列四个选项的图中 木块均在固定的斜面上运动 其中图 A B C 中斜面是光滑 的 图 D 中的斜面是粗糙的 图 A B 中的F为木块所受的外力 方向如图中箭头所示 图 A B D 中的木块向下运动 图 C 中的木块向上运动 在这四个图所示的运动过程中机械 能守恒的是 图 1 解析 依据机械能守恒条件 只有重力做功的情况下 物体的机械能才能保持守恒 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 C 2 在一种叫做 蹦极跳 的运动中 质量为m的游戏者身系一根长为L 弹性优良的 轻质柔软橡皮绳 从高处由静止开始下落 1 5 L时到达最低点 若在下落过程中不计空气 阻力 则从橡皮绳开始拉紧 到游戏者到达最低点的过程中 以下说法错误的是 A 速度先增大后减小 B 加速度先减小后增大 C 动能增加了mgL D 重力势能减少了mgL 1 2 解析 橡皮绳拉紧的开始阶段 mg F ma a向下减小 但速度增加 当mg F 以后 又有 F mg ma a 向上增大 速度减小 故 A B 正确 重力在此过程中 做正功mgL 重力势能减少了mgL D 正确 因此过程初时刻动能为mgL 末时刻动能为 1 2 1 2 0 动能减少了mgL 故 C 错误 答案 C 图 2 用心 爱心 专心2 3 一块质量为m的木块放在地面上 用一根弹簧连着木块 如图 2 所示 用恒力F拉 弹簧 使木块离开地面 如果力F的作用点向上移动的距离为h 则 A 木块的重力势能增加了mgh B 木块的机械能增加了Fh C 拉力所做的功为Fh D 木块的动能增加了Fh 解析 因拉力F为恒力 所以拉力所做的功为W Fh C 选项正确 力F的作用点向上 移动的距离为h 但物体上升的距离小于h A 选项错 由功能关系可知 拉力所做的功等 于弹簧增加的弹性势能与木块增加的机械能 即木块增加的动能和重力势能 之和 所以 B D 选项均错 答案 C 图 3 4 如图 3 所示 质量为M 长度为L的小车静止在光滑的水平面上 质量为m的小物 块 可视为质点 放在小车的最左端 现用一水平恒力F作用在小物块上 使物块从静止开 始做匀加速直线运动 物块和小车之间的摩擦力为Ff 物块滑到小车的最右端时 小车运 动的距离为l 在这个过程中 以下结论正确的是 A 物块到达小车最右端时具有的动能为 F Ff L l B 物块到达小车最右端时 小车具有的动能为Ffl C 物块克服摩擦力所做的功为Ff L l D 物块和小车增加的机械能为Fl 解析 根据动能定理 物块到达最右端时具有的动能为Ek1 Ek1 F L l Ff L l F Ff L l A 正确 物块到达最右端时 小车具有的动能可根据动 能定理列式 Ek2 Ek2 Ffl B 正确 由功的公式 物块克服摩擦力所做的功为 Wf Ff L l C 正确 物块增加的机械能Ekm F Ff L l 小车增加的机械能 EkM Ffl 物块和小车增加的机械能为Ekm EkM F L l FfL 或直接由功能关系得结论 D 错误 答案 ABC 5 一物体获得一竖直向上的初速度从某点开始向上运动 运动过程中加速度的方向始 终竖直向下 大小为 4 m s2 则正确的说法是 g取 10 m s2 A 上升的过程中物体的机械能不断增加 重力势能增加 B 下降的过程中物体的机械能不断增加 重力势能减小 C 整个过程中物体的机械能不变 用心 爱心 专心3 D 物体下落回到抛出点时的机械能和抛出时的机械能相等 解析 根据牛顿第二定律F合 ma即mg F ma F 6m方向竖直向上 即物体在受到 自身重力的同时还受到向上的F 6m的拉力 上升过程中 F做正功 物体机械能增加 重力做负功 重力势能增加 故 A 正确 下降过程中F做负功 物体机械能减小 重力做 正功 重力势能减小 B 错误 运动过程中F做功 故机械能变化 C 错 而从抛出到落回 抛出点的整个过程中F做功的代数和为零 即W其他 0 所以落回抛出点时的机械能还等 于抛出时的机械能 故 D 正确 答案 AD 图 4 6 一物块从如图 4 所示的弧形轨道上的A点由静止开始滑下 由于轨道不光滑 它仅 能滑到B点 由B点返回后 仅能滑到C点 已知A B高度差为h1 B C高度差为h2 则下列关系正确的是 A h1 h2 B h1h2 D h1 h2大小关系不确定 解析 由能的转化和守恒定律可知 物块由A到B的过程中重力势能减少mgh1 全部 用于克服摩擦力做功 即WfAB mgh1 同理 WfBC mgh2 又随着小滑块最大高度的降低 运动过程中的同位置处滑块对轨道的压力变小 必有WfAB WfBC 所以mgh1 mgh2 得 h1 h2 C 项正确 答案 C 图 5 7 半径为R的四分之一竖直圆弧轨道 与粗糙的水平面相连 如图 5 所示 有一个质 量为m的均匀细直杆搭放在圆弧两端 若释放细杆 它将开始下滑 并且最后停在水平面 上 在上述过程中 A 杆克服摩擦力所做的功为mgR B 杆克服摩擦力所做的功为mgR 1 2 C 重力所做的功为mgR D 外力做的总功为mgR 1 2 解析 在杆滑动的过程中 杆不能看作质点 重力所做的功为mg R 摩擦力所做的 1 2 用心 爱心 专心4 功为Wf 杆受到的支持力对杆不做功 根据动能定理有 mg R Wf 0 0 可得 1 2 Wf mgR 即合外力所做的总功为 0 杆克服摩擦力所做的功为mgR 故只有 B 正确 1 2 1 2 答案 B 图 6 8 沙河抽水蓄能电站自 2003 年投入运行以来 在缓解用电高峰电力紧张方面 取得 了良好的社会效益和经济效益 抽水蓄能电站的工作原理是 在用电低谷时 如深夜 电 站利用电网多余电能把水抽到高处蓄水池中 到用电高峰时 再利用蓄水池中的水发电 如图 6 所示 蓄水池 上游水库 可视为长方体 有效总库容量 可用于发电 为V 蓄水后 水位高出下游水面H 发电过程中上游水库水位最大落差为d 统计资料表明 该电站年抽 水用电为 2 4 108 kW h 年发电量为 1 8 108 kW h 则下列计算结果正确的是 水的密 度为 重力加速度为g 涉及重力势能的计算均以下游水面为零势能面 A 能用于发电的水的最大重力势能Ep VgH B 能用于发电的水的最大重力势能Ep Vg H d 2 C 电站的总效率达 75 D 该电站平均每天所发电能可供给一个大城市居民用电 电功率以 105 kW 计 约 10 h 解析 以下游水面为零势能面 则用于发电的水的重心位置离下游水面高为 H d 2 故其最大重力势能Ep Vg H A 错 B 对 电站的总效率 100 d 2 W有 W总 100 75 故 C 对 设该电站平均每天发电可供一个大城市居民用电t小时 1 8 108 2 4 108 则 Pt 代入数据得t 5 h 故 D 错 W有 365 答案 BC 二 计算题 3 12 36 用心 爱心 专心5 图 7 9 是竖直平面内的四分之一圆弧轨道 在下端B与水平直轨道相切 如图 7 所示 AB 一小球自A点起由静止开始沿轨道下滑 已知圆轨道半径为R 小球的质量为m 不计各处 摩擦 求 1 小球运动到B点时的动能 2 小球下滑到距水平轨道的高度为R时速度的大小和方向 1 2 3 小球经过圆弧轨道的B点和水平轨道的C点时 所受轨道支持力FNB FNC各是多 大 解析 以BC面所在的平面为零势能面 1 根据机械能守恒定律得 Ek mgR 2 根据机械能守恒定律得 Ek Ep mv2 mgR 1 2 1 2 小球速度大小为 v gR 速度方向沿圆弧的切线向下 与竖直方向成 30 角 3 根据牛顿运动定律及机械能守恒定律 在B点 FNB mg m mgR mvB2 vB2 R 1 2 解得FNB 3mg 在C点 FNC mg 答案 1 mgR 2 沿圆弧的切线向下与竖直方向成 30 角 3 3mg mg gR 图 8 10 如图 8 所示 摆球的质量为m 从偏离水平方向 30 的位置由静止释放 求 1 小球运动到最低点A时绳子受到的拉力是多大 2 整个过程中小球的机械能还守恒吗 解析 1 设悬线长为l 小球被释放后 先做自由落体运动 直到下落高度为 h 2lsin l 处于松弛状态的细绳被拉直为止 如图 9 所示 这时 小球的速度方向竖 直向下 大小为v 2gl 用心 爱心 专心6 图 9 当绳刚被拉直时 在绳的冲力作用下 速度v的法向分量vn减为零 相应的动能转化 为绳的内能 小球以切向分量v vcos30 开始做变速圆周运动到最低点 根据后一 过程中机械能守恒 有 m vcos30 2 mgl 1 cos60 mvA2 1 2 1 2 在最低点A 根据牛顿第二定律 又有F mg m vA2 l 所以 绳的拉力为F mg m 3 5mg vA2 l 2 整个过程中小球的机械能不守恒 细绳被拉直的瞬间小球的动能有损失 相应的动 能转化为绳的内能 答案 1 3 5 mg 2 不守恒 图 10 11 如图 10 所示 传送带与水平面之间的夹角为 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 2 在传送带将小物体从A点传送到B点的过程中 求 g取 10 m s2 3 1 传送带对小物体做的功 2 电动机做的功 解析 1 物块加速上升时的加速度a mgcos mgsin m 2 5 m s2 当小物体的速度v 1 m s 时 时间为t