2019-2020学年高中物理 第2章 能的转化与守恒 第3节 能量守恒定律 第2课时 能量守恒定律随堂演练巩固提升 鲁科版必修2

1 第第 2 2 课时课时 能量守恒定律能量守恒定律 随堂检测 学生用书 p31 1 下列几种情况中 系统的机械能守恒的是 a 图甲中一颗弹丸在碗内做速率不变的螺旋运动 b 图乙中运动员在蹦床上越跳越高 c 图丙中小车上放一木块 小车的左侧由弹簧与墙壁相连 小车在左右振动时 木块 相对于小车无滑动 车轮与地面摩擦不计 d 图丙中如果小车振动时 木块相对于小车有滑动 解析 选 c 弹丸在碗内做速率不变的螺旋运动时 除重力做功外 还会有其它力做功 系统机械能不守恒 故 a 错误 运动员越跳越高 表明她不断做功 机械能不守恒 故 b 错误 由于一对静摩擦力做的总功为零 故系统中只有弹簧弹力做功 故系统机械能守恒 故 c 正确 滑动摩擦力做功 系统机械能不守恒 故 d 错误 2 多选 如图所示 一物体在直立弹簧的上方h处下落 然后又被弹回 若不计空气阻力 则 下列说法中正确的是 a 物体在任何时刻的机械能都跟初始时刻的机械能相等 b 物体和弹簧组成的系统任何两时刻机械能相等 c 在重力和弹簧的弹力相等时 物体的速度最大 d 物体在把弹簧压缩到最短时 它的机械能最小 解析 选 bcd 物体与弹簧接触前 自由下落 其机械能守恒 但与弹簧接触后 弹簧 弹力对物体做功 物体机械能不守恒 物体与弹簧组成的系统机械能守恒 选项 a 说法错 误 选项 b 说法正确 物体与弹簧接触后加速下落 弹簧弹力不断增大 物体下落的加速 度不断减小 当弹簧弹力等于物体重力时 加速度减为零 速度达到最大 选项 c 说法正 确 根据能量守恒可知 弹簧被压缩至最短时 弹簧的弹性势能最大 物体的机械能最小 2 选项 d 说法正确 3 如图所示 一小孩从公园中粗糙的滑梯上自由加速滑下 其能量的变化情况是 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 机械能守恒 解析 选 b 小孩在下滑过程中总能量守恒 但摩擦力做负功 机械能减少 重力势能 转化为动能和内能 即重力势能减少 动能增加 故选项 b 正确 4 如图所示 小球的质量为m 自光滑的斜槽的顶端无初速度滑下 沿虚线轨迹落地 不计空气阻力 则小球着地瞬间的动能和重力势能分别是 选取斜槽末端切线所在平面为参 考平面 a mg h h mgh b mg h h mgh c mgh 0 d mgh mgh 解析 选 a 选取斜槽末端切线所在平面为零势能参考平面 小球初始状态的重力势能 为ep1 mgh 落地时的重力势能为ep2 mgh 小球下落过程机械能守恒 则有 mgh ek mgh 即ek mg h h 选项 a 正确 其他选项均错误 课时作业 学生用书 p107 单独成册 一 单项选择题 1 如图所示 某同学利用橡皮条将模型飞机弹出 在弹出过程中 下列说法不正确的是 a 橡皮条收缩 弹力对飞机做功 b 模型飞机的动能增加 3 c 橡皮条的弹性势能减少 d 模型飞机的重力势能减小 转化为飞机的动能 解析 选 d 在飞机弹出过程中 橡皮条对飞机做正功 弹性势能减少 模型飞机的动 能增加 2 如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图 图中 和 为楔块 和 为垫 板 楔块与弹簧盒 垫板间均有摩擦 在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中 a 缓冲器的机械能守恒 b 摩擦力做功消耗机械能 c 垫板的动能全部转化为内能 d 弹簧的弹性势能全部转化为动能 解析 选 b 由于车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中存在克服摩擦力做功 所以缓冲器 的机械能减少 选项 a 错误 b 正确 弹簧压缩的过程中 垫板的动能转化为内能和弹簧 的弹性势能 选项 c d 错误 3 在物体自由下落过程中 下列说法正确的是 a 动能增大 势能减小 机械能增大 b 动能减小 势能增大 机械能不变 c 动能增大 势能减小 机械能不变 d 动能不变 势能减小 机械能减小 解析 选 c 在自由下落过程中 只有重力做功 物体的机械能守恒 重力势能不断减 小 动能不断增大 选项 c 正确 4 运动会中的投掷链球 铅球 铁饼和标枪等体育比赛项目都是把物体斜向上抛出的 运动 如图所示 若不计空气阻力 这些物体从被抛出到落地的过程中 a 物体的机械能先减小后增大 b 物体的机械能先增大后减小 c 物体的动能先增大后减小 重力势能先减小后增大 d 物体的动能先减小后增大 重力势能先增大后减小 解析 选 d 若不计空气阻力 这些物体被抛出后只有重力做功 故机械能均守恒 4 a b 均错误 因物体均被斜向上抛出 在整个运动过程中重力先做负功再做正功 因此重 力势能先增大后减小 而动能先减小后增大 d 正确 c 错误 5 如图所示 质量为m的物体 以速度v离开高为h的桌子 当它落到距地面高为h 的a点时 在不计空气阻力的情况下 下列判断正确的是 a 若取桌面为零势能面 物体在a点具有的机械能是mv2 mgh 1 2 b 若取桌面为零势能面 物体在a点具有的机械能是mv2 mg h h 1 2 c 物体在a点具有的动能是mv2 mg h h 1 2 d 物体在a点具有的动能大小与零势能面的选取有关 因此是不确定的 解析 选 c 以桌面为零势能面时 物体最初机械能只有动能e1 mv2 由于运动过程 1 2 中只有重力做功 机械能守恒 故a点的机械能为mv2 选项 a b 错误 由动能定理知 1 2 物体在a点的动能为eka mv2 mg h h 故选项 c 正确 d 错误 1 2 6 水平传送带以速度v匀速运动 一质量为m的小木块a由静止轻放在传送带上 若小 木块与传送带间的动摩擦因数为 如图所示 在小木块与传送带相对静止时 转化为内 能的能量为 a mv2 b 2mv2 c mv2 d mv2 1 4 1 2 解析 选 d 小木块所受的滑动摩擦力为f mg 小木块的加速度a g f m 加速至v的时间t v a v g 小木块对地运动的位移sa vt 1 2 v2 2 g 5 这段时间内传送带向前运动的位移s带 vt v2 g 则小木块相对于传送带向后滑动的位移为 s相对 s带 sa v2 2 g 根据能量守恒定律得 e内 fs相对 mv2 mg v2 2 g 1 2 二 多项选择题 7 如图所示 a和b两个小球固定在一根轻杆的两端 此杆可绕穿过其中心的水平轴o 无摩擦转动 现使轻杆从水平状态无初速度释放 发现杆绕o沿顺时针方向转动 则杆从 释放起转动 90 的过程中 a b球的重力势能减少 动能增加 b a球的重力势能增加 动能减少 c a球的重力势能和动能都增加了 d a球和b球的总机械能是守恒的 解析 选 acd 杆绕水平轴o顺时针转动 故mb ma 则系统的总势能减少 减少的势 能转化为a b的动能 对于a b来说 杆的弹力和重力对其做功 使得b球的重力势能 减少 动能增加 a球的动能 重力势能都增加 但对系统来说杆做的功为 0 故系统的机 械能守恒 故选项 a c d 正确 选项 b 错误 8 节日燃放礼花弹时 要先将礼花弹放入竖直的炮筒中 然后点燃发射部分 通过火 药剧烈燃烧产生高压燃气 将礼花弹由筒底射向空中 若礼花弹在由筒底发射至筒口的过 程中 克服重力做功为w1 克服炮筒阻力及空气阻力做功为w2 高压燃气对礼花弹做功为 w3 则礼花弹在筒中的运动过程中 设它的质量不变 a 动能变化量为w3 w2 w1 b 动能变化量为w1 w2 w3 c 机械能增加量为w3 w2 w1 d 机械能增加量为w3 w2 解析 选 ad 动能变化量取决于合外力做的功 即重力 阻力 推动力做功的代数和 所以动能变化量为w3 w2 w1 a 项正确 b 项错误 机械能增加量取决于除重力外的其他 力做的功 所以机械能增加量为w3 w2 c 项错误 d 项正确 9 如图所示 上表面有一段光滑圆弧的质量为m的小车a置于光滑水平面上 在一质 6 量为m的物体b自圆弧上端自由滑下的同时释放a 则 a 在b下滑过程中 b的机械能守恒 b 轨道对b的支持力对b不做功 c 在b下滑的过程中 a和地球组成的系统机械能增加 d a b和地球组成的系统机械能守恒 解析 选 cd 由于a不固定 所以在b下滑的过程中a向左运动 轨道对b的支持力 与b的运动方向不再垂直 轨道支持力对b做负功 b的机械能减少 故 a b 均错误 b 对a的压力做正功 所以a的机械能增加 故 c 正确 对于a b及地球组成的整体 在运 动过程中只有重力做功 所以机械能守恒 故 d 正确 三 非选择题 10 如图所示 在大型露天游乐场中翻滚过山车的质量为 1 t 从轨道一侧的顶点a处由 静止释放 到达底部b处后又冲上环形轨道 使乘客头朝下通过c点 再沿环形轨道到达 底部b处 最后冲上轨道另一侧的顶端d处 已知d与a在同一水平面上 a b间的高度 差为 20 m 圆环半径为 5 m 如果不考虑车与轨道间的摩擦和空气阻力 g取 10 m s2 试 求 1 过山车通过b点时的动能 2 过山车通过c点时的速度 3 过山车通过d点时的机械能 取过b点的水平面为零势能面 解析 1 过山车由a点运动到b点的过程中 由机械能守恒定律 ek 增 ep 减可得 过山车在b点时的动能 mv 0 mghab 1 22b ekb mv mghab 103 10 20 j 2 105 j 1 22b 2 同理可得 过山车从a点运动到c点时有 mv 0 mghac 1 22c 解得vc m s 2ghac2 10 20 2 5 7 10 m s 2 3 由机械能守恒定律可知 过山车在d点时的机械能就等于在a点时的机械能 取过 b点的水平面为零势能面 则有ed ea mghab 103 10 20 j 2 105 j 答案 1 2 105 j 2 10 m s 3 2 105 j 2 11 如图所示 质量m 70 kg 的运动员以 10 m s 的速度 从高h 10 m 的滑雪场a 点沿斜坡自由滑下 ab段光滑 取g 10 m s2 1 求运动员到达最低点b时的速度大小 2 若运动员继续沿右边斜坡向上运动 在向上运动的过程中克服阻力做功 3 500 j 求他能到达的高度 解析 1 根据机械能守恒定律得 mv mgh mv 1 22a 1 22b 解得vb 10 m s 3 2 据动能定理得 mgh w阻 0 mv 1 22b 解得 h 10 m 运动员能到达的高度为 10 m 答案 1 10 m s 2 10 m 3 12 如图所示 地面上竖直放置一根带有托盘的轻质弹簧 托盘和弹簧的质量忽略不计 其下端与地面固定连接 上端的托盘内放有质量为m 2 kg 的物体p 弹簧的劲度系数为 k 400 n m 原长为l0 0 50 m 有一根轻细绳两端分别与托盘和地面拴接 使得弹簧处 于压缩状态 此时弹簧的长度为l 0 30 m 具有的弹性势能为ep 8 j 现将绳子剪断 此后一段时间内物体p将向上运动 g取 10 m s2 试求 不计空气阻力 1 物体p在向上运动的过程中 弹簧恢复原长时物体p的速率 2 物体p相对于地面所能够达到的最大高度h 8 解析 1 弹簧和物体p组成的系统机械能守恒 当弹簧恢复到原长时 弹簧储存的弹 性势能全部转化为物