7.1追寻守恒量-能量（解析版）-2019-2020学年高一物理课时同步检测(人教版必修2)

第七章 机械能守恒定律第1节 追寻守恒量能量(时间：45分钟满分：100分)一、选择题(本题共20小题，每小题4分，共80分有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1在如图所示的伽利略斜面实验中（斜面光滑），以下说法正确的是（ ）A小球从A到B运动的过程中动能保持不变B小球从A到B运动的过程中势能减少C小球只在从B到C运动的过程中动能和势能的总和不变D小球在斜面CD上运动的最大距离等于AB【答案】B【解析】【分析】【详解】AB小球从A到B运动的过程中重力势能减少，动能增大，故A错误，B正确；C由于斜面光滑，则小球机械能守恒，小球从A到B，从B到C从C到D运动的过程中动能和势能的总和都不变，故C错误；D由图可知，由于两斜面的角度不同，小球在两个斜面上能够达到的最大高度相等，在斜面上运动的最大距离不等，故D错误。故选B。2伽利略曾设计如图所示的一个实验，将摆球拉至M点放开，摆球会达到同一水平高度上的N点如果在E或F处钉子，摆球将沿不同的圆弧达到同一高度的对应点；反过来，如果让摆球从这些点下落，它同样会达到原水平高度上的M点这个实验可以说明，物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面（或弧线）下滑时，其末速度的大小A只与斜面的倾角有关B只与斜面的长度有关C只与下滑的高度有关D只与物体的质量有关【答案】C【解析】【分析】【详解】伽利略的理想斜面和摆球实验，斜面上的小球和摆线上的小球好像“记得”起自己的起始高度，实质是动能与势能的转化过程中，总能量不变物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面（或弧线）下滑时，高度越大，初始的势能越大转化后的末动能也就越大，速度越大，故ABD错误，C正确故C正确3伽利略斜面实验反映了一个重要的事实：如果空气阻力和摩擦阻力小到可以忽略，小球必将准确地回到同它开始时相同高度的点，决不会更高一点，也不会更低一点这说明小球在运动过程中有一个“东西”是不变的，这个“东西”应是（ ）A弹力B势能C速度D能量【答案】D【解析】因为在物体运动的过程中改变斜面的倾角不同物体受到的支持力不同但物体仍能达到相同的高度，故力不是守恒量，故A错误；在物体运动过程中物体的高度随时间发生变化，则势能也发生变化，故B错误；在物体运动过程中物体的速度随时间发生变化，故速度不守恒，故C错误；伽利略理想斜面实验中如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，则在物体运动的过程只有重力做功，则物体的机械能守恒故这个不变量应该是能量，故D正确所以D正确，ABC错误4下列说法正确的是 ()A随着科技的发展，永动机是可以制成的B太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失C“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的D有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生【答案】C【解析】【详解】永动机违反能量守恒定律定理，则即使随着科技的发展，永动机也是不可以制成的，选项A错误；根据能量守恒定律， 太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，照射到宇宙空间的能量也不会消失，选项B错误； “既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的，选项C正确；由能量守恒定律可知，能量是不能凭空产生的，选项D错误；故选C.5一只乒乓球由高处静止下落撞击地板后又上升，在整个过程中，不考虑空气阻力，乒乓球动能和势能的转化情况是（）A重力势能动能重力势能B动能弹性势能重力势能C动能弹性势能动能重力势能动能D重力势能动能弹性势能动能重力势能【答案】D【解析】【详解】乒乓球由于被举高而具有重力势能，在下落过程中，高度降低，速度增大，重力势能减小，动能增大；在撞击地板的一瞬间，由于乒乓球发生形变，乒乓球的动能转化为乒乓球的弹性势能，乒乓球在恢复原状的过程中，弹性势能又转化为乒乓球的动能，使乒乓球产生一个反方向的速度（如不考虑机械能的损失，则此速度与乒乓球撞击地板前的速度大小相同），向上跳起，在上升过程中，动能又逐渐转化成重力势能，直至动能为零，从下落到反弹上升的全过程中，经历的能量转化过程是重力势能动能弹性势能动能重力势能。故D正确。故选D。6下列对理想斜面实验的理解正确的是（）A只有在两理想斜面的倾角合适的时候，无初速度下滑的小球才能升高到同样的高度B小球从倾角较大的理想斜面无初速度下滑到倾角较小的理想斜面上时，升高的高度可能更高C小球从倾角较小的理想斜面无初速度下滑到倾角较大的理想斜面上时，升高的高度可能降低D小球从理想斜面的一定高度下滑，假想另一理想斜面的倾角为，则小球将沿该理想斜面一直运动下去【答案】D【解析】【详解】ABC理想斜面是阻力不计的斜面，因此无论两边的斜面的倾角关系如何，无初速度下滑的小球一定能升高到与释放点相同高度的另一斜面上，故ABC错误；D当斜面的傾角减小到接近 时，小球仍欲在斜面上上升到同样高度，D选项中的设想是合理的，故D正确。故选D。7伽利略的理想斜面实验是当一切阻力可以忽略时，将小球从图中的斜面甲无初速度释放，小球能上升到斜面乙上与释放点等高的位置,将斜面乙的倾角减小一点，小球仍能上升到与释放点等高的位置,该理想斜面实验说明此过程中有一恒定不变的物理量。该物理量可能是()A能量B合外力C势能D速率【答案】A【解析】【详解】斜面的倾角变化，则小球受的合外力要变化；小球在斜面上运动过程中，速率和势能都不断变化；则该理想斜面实验说明此过程中有一恒定不变的物理量可能是能量，故选A.8下列说法中正确的是（ ）A运动的物体动能不变，该物体所受的合外力必定为零B运动的物体动能不变，该物体所受的合外力一定不为零C物体做变速运动，其动能必变化D物体做变速运动，其动能可能不变【答案】D【解析】由动能表达式知道动能只与速度的大小有关，所以动能不变指的是速度的大小不变，不说明方向也不变，也就是不能说明加速度为零比如匀速圆周运动，它的速度大小不变，即动能是不变的，但方向是变的，它就有加速度，即向心加速度由向心力提供这个加速度，故合外力不是零，故选项A错误由A的分析知道，动能不变合外力有不是零的情况，但是不一定都是零例如做匀速直线运动的物体，故选项B错误以匀速圆周运动为例，它是变速运动，但是动能不变，故C错误，D正确故选D.点睛：在辨别一个概念或一个量的时候，我们一定要清楚这个量或这个概念的决定因素，即它与那些因素有关，抓住有关因素再去辨析，才能得到正确结果 9你看见过杂技里的蹦床表演吗？演员从高处跳下落在蹦床上又被弹起，在这个过程中，发生的能量转化顺序是（ ）A重力势能动能弹性势能动能重力势能B动能弹性势能重力势能C势能动能势能动能D动能弹性势能动能重力势能【答案】A【解析】【分析】分析能量转化转化情况，可以从分析在每个过程中能量的增加或减少情况入手。【详解】演员在高处具有重力势能，从高初跳落下时重力势能减少，动能增加，到蹦床上后，动能减少，蹦床的弹性势能增加，又被弹起时，弹簧的弹性势能减少，演员的动能增加，离开蹦床后再往上的过程是演员的动能减少，重力势能增加。因此演员从高处跳下落在蹦床上又被弹起，在这个过程中，发生的能量转化顺序为重力势能动能弹性势能动能重力势能，选项A正确，BCD错误。故选A。10对于功和能的关系，下列说法中正确的是（ ）A功就是能，能就是功B功可以变为能，能可以变为功C做功过程就是物体能量的转化过程D功是物体能量的量度【答案】C【解析】【分析】本题考查对功能关系的理解，对于功和能的关系，要抓住功是能量转化的量度，功反映了能量转化的本领。【详解】A.功与能是不同的物理量，功反映了能量转化的本领，选项A错误；B.功是能量转化的量度，但不能说功可以变为能，能可以变为功，选项B错误；C.做功的过程总是伴随能量在转化，做功的过程就是能量的转化过程，选项C正确；D.做了多少功，就有多少能量发生了转化，功是能量转化的量度，而不是能量的量度，选项D错误。故选C。【点睛】抓住功是能量转化的量度，是理解功能关系的关键。11诺贝尔物理奖获得者费恩曼曾说：有一个事实，如果你愿意也可以说是一条定律，支配者至今所知的一切现象这条定律就是 （ ）A牛顿第一定律B牛顿第二定律C牛顿第三定律D能量守恒定律【答案】D【解析】【详解】牛顿定律只适用于宏观物体的低速运动，具有局限性；物理学家从千差万别的自然现象中抽象出一个贯穿其中的物理量：能量，在自然界经历的多种多样的变化中它不变化，支配着至今所知的一切现象，这条定律即能量守恒定律；A牛顿第一定律，与结论不相符，选项A错误；B牛顿第二定律，与结论不相符，选项B错误；C牛顿第三定律，与结论不相符，选项C错误；D能量守恒定律，与结论相符，选项D正确；故选D【点睛】本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论及其适用范围要加强记忆，这也是考试内容之一12下列现象中，物体动能转化为势能的是（ ）A单摆的摆球在最高处摆向最低处B压缩的弹簧把物体弹出去C汽车匀速驶上斜坡D正在腾空上升的礼花弹【答案】D【解析】【分析】【详解】单摆的摆球在最高处摆向最低处，势能转化为动能，选项A错误；压缩的弹簧把物体弹出去，弹性势能转化为动能，选项B错误；汽车匀速驶上斜坡，动能不变，势能增加，选项C错误；正在腾空上升的礼花弹，动能转化为势能，选项D正确；故选D.【点睛】此题关键是知道影响动能和势能的因素，知道能量之间的转化关系.13关于能量的概念，下列说法正确的是（ ）A它是伽利略最先提出的B它是牛顿最先提出的C它是在伽利略之前就已经提出来了D它是在牛顿之后才提出的，但是在牛顿之前就已经出现了萌芽【答案】D【解析】【详解】ABC根据物理学史，伽利略发现无论斜面B比斜面A陡还是缓，小球总会在斜面B上的某点停下来，这点距斜面底端的竖直高度与出发时的高度相同在物理学中，我们把这一事实说成“某个量是守恒的”，并且把这个量叫做能量或能能量不是牛顿提出的概念，也不是伽利略提出的，故ABC错误；D能量是在牛顿之后才提出的，但是在牛顿之前就已经出现了萌芽，是后来人们根据伽利略的实验现象总结出来的守恒量，故D正确故选D【点睛】本题考查物理学史的题目，通过知识点的理解和记忆，伽利略的斜面实验使人们认识到了能量这一物理量14下列说法正确的是（ ）A外力做功越多，物体动能就越大B外力做功，物体动能一定增加C物体动能不变化，它一定做匀速运动D物体动能不变化，合外力一定不做功【答案】D【解析】【分析】根据动能定理分析合外力做功与物体动能变化的关系。【详解】A. 根据动能定理，合外力做功越多，物体动能变化就越大，而不是动能越大，选项A错误；B. 根据动能定理，合外力做功，物体动能一定变化，而不一定增加，选项B错误；C. 物体动能不变化，它可能做匀速直线运动，也可能做匀速圆周运动，选项C错误；D. 根据动能定理，物体动能不变化，合外力一定不做功，选项D正确。故选D。15有下列几种运动情况，其中力F做功与其他选项不相同的是（）A用水平推力F推一质量为m的物体在光滑水平面上前进位移lB用水平推力F推一质量为2m的物体在粗糙水平面上前进位移lC用与水平方向成60角斜向上的拉力F拉一质量为m的物体在光滑水平地面上前进位移lD用水平拉力F拉一质量为3m的物体在倾角为60的光滑斜面上前进位移2l【答案】C【解析】【分析】功的大小等于力与在力的方向上通过的位移的乘积，即。【详解】ABCD.A项中水平推力F做功，B项中推力F做功，C项中拉力F做功，D项中拉力F做功，故C正确ABD错误。故选C项。16下列关于“能量”的说法中，正确的是（ ）A运动员在激烈运动后，我们说运动员消耗了体内储存的能量B燃烧煤可以取暖，我们说煤燃烧时放出了能量C电灯发光、电炉发热电扇吹风，我们说都消耗了能量DB、C说法均错误【答案】ABC【解析】【分析】【详解】A运动员在激烈运动时消耗了体内储存的能量转化为机械能，故A正确；B燃烧煤是将化学能转化为内能供我们取暖，故B正确；CD电灯发光消耗电能转化为光能，电炉发热消耗电能转化为内能，电扇吹风消耗电能转化为机械能，所以都消耗了能量，故C正确，D错误。故选ABC。17如果我们把相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能，把物体由于运动而具有的能量称为动能。那么，伽利略斜面实验可以给我们一个启示。下列关于这个启示的说法正确的是（ ）A小球在斜面上运动时，小球离水平面的高度减小，速度增大，小球的速度是由高度转变而来的B小球在斜面上运动时，小球离水平面的高度增大，速度减小，小球的高度是由速度转变而来的C小球在斜面上运动时，小球离水平面的高度减小，速度增大，小球的动能是由势能转变而来的D小球在斜面上运动时，小球离水平面的高度增大，速度减小，小球的势能是由动能转变而来的【答案】CD【解析】【分析】【详解】AB速度和高度是两种不同的物理量，在小球运动中是不会相互转化的，故AB错误；CD伽利略的理想斜面是光滑的，不计摩擦力的，则小球在斜面上运动时，只有重力做功，小球机械能守恒，当小球在斜面向上运动时，小球离地面的高度增大，重力势能增大，则动能减小，速度减小，小球的势能是由动能转变而来的，当小球在斜面向下运动时，小球离地面的高度减小，重力势能减小，则动能增大，速度增大，小球的动能是由势能转变而来的，故CD正确。故选CD。18伽利略斜面实验使人们认识到引入能量概念的重要性。在此实验训练题中能说明能量在小球运动过程中不变的理由是（ ）A小球滚下斜面时，高度降低，速度增大B小球滚上斜面时，高度升高，速度减小C小球能准确地达到与起始点等高的高度D小球能在两斜面之间永不停止地来回滚动【答案】CD【解析】【分析】【详解】A小球滚下斜面时，高度降低，速度增大，即重力势能减小，动能增加，但是不能确定能量在小球运动过程中不变，故A错误；B小球滚上斜面时，高度增加，速度减小，重力势能增加，动能减小，但是不能确定能量在小球运动过程中不变，故B错误；C小球总能准确地到达与起始点相同的高度，即重力势能和动能之和不变，故C正确；D小球能在两斜面之间永不停止地来回滚动，说明重力势能和动能之和不变，没有减小，故D正确。故选CD。19关于伽利略的斜面实验，下列描述正确的是()A伽利略的斜面实验对于任意斜面都适用，都可以使小球在另一个斜面上升到同样的高度B只有斜面光滑时，才有可能重复伽利略实验C在伽利略斜面实验中，只有B斜面“坡度”较缓才有可能使小球上升到同样高度D设想在伽利略斜面实验中，若斜面光滑，并且使B斜面变成水平，则可以使小球沿平面运动到无穷远处【答案】BD【解析】【分析】【详解】ABC在伽利略斜面实验中，必须是阻力不计(斜面光滑)时，小球才能在另一个斜面上升到相同高度，而不用管另一个斜面的倾角多大所以AC错，B项正确；D当B斜面的倾角减小到接近0时，小球仍欲在B斜面上上升到同样高度，所以D项中的设想是合理的，选项D正确。故选BD。20如图所示，A、B、C、D四图中的小球以及小球所在的左侧斜面完全相同，现从同一高度h处由静止释放小球，使之进入右侧不同的竖直轨道：除去底部一小段圆弧，A图中的轨道是一段斜面，高度大于h；B图中的轨道与A图中的轨道相比只是短了一些，且斜面高度小于h；C图中的轨道是一个内径略大于小球直径的管道，其上部为直管，下部为圆弧形，与斜面相连，管的高度大于h；D图中的轨道是个半圆形轨道，其直径等于h.如果不计任何摩擦阻力和拐弯处的能量损失，小球进入右侧轨道后能到达h高度的是()ABCD【答案】AC【解析】【详解】由能量守恒可知A项正确，C项正确；B项中，小球通过轨道后做斜抛运动，落地前水平速度分量将不变，到达最高点时速度不为零，由能量守恒可知，此时小球高度一定小于h；D项中要使小球能够通过最高点，必须使小球在最高点的速度v满足v(R为轨道半径)，此时对应的最高点的机械能就大于小球刚下落时的机械能，违背了能量守恒定律，所以D项错二、计算题(本题2小题，共20分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)21如图所示，将一个带轴的轮子用两根细线悬吊起来，使轮轴处于水平状态，做成一个“滚摆”。旋转滚摆，让细线绕在轮轴上，然后由静止开始释放滚摆。滚摆就会边旋转边下落，绕在轮轴上的细线也随之不断释放；到达最低点后，滚摆又会边旋转边上升，细线又随之逐渐绕在轮轴上。试分析滚摆运动过程中的能