《第3节 能量守恒定律》（同步训练）高中物理必修2-鲁科版-2024-2025学年

《第3节能量守恒定律》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、在下列过程中，不满足能量守恒定律的是：A.一个物体从静止开始沿光滑斜面下滑B.一个物体在水平面上受到恒力作用沿直线加速运动C.一个物体在真空中自由落体D.一个物体在水平面上受到摩擦力作用沿直线减速运动2、一个物体从静止开始沿光滑斜面下滑，下滑过程中物体的重力势能转化为：A.动能B.势能C.内能D.电能3、一个物体从静止开始沿水平面加速滑动，在滑动过程中，物体受到的摩擦力为5N，物体移动了10m。下列关于物体能量变化的描述中，正确的是：A.物体的动能增加了50JB.物体的势能增加了50JC.物体的机械能减少了50JD.物体的机械能增加了50J4、在封闭系统中，一个物体受到两个力的作用，其中一个力为5N，方向向东；另一个力为10N，方向向南。若要使物体保持静止状态，这两个力的合力应为：A.15N，方向向西B.15N，方向向北C.5N，方向向东D.5N，方向向南5、在下列关于能量守恒定律的描述中，错误的是（）A.能量既不能被创造，也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。B.能量守恒定律适用于宏观物体和微观物体，适用于所有物理现象。C.能量守恒定律是自然界最普遍、最基本的基本定律之一。D.能量守恒定律是物理学中最基本的定律，是科学研究的基石。6、关于能量守恒定律的应用，下列说法中正确的是（）A.能量守恒定律只适用于热力学过程。B.能量守恒定律适用于所有物理过程，包括化学、生物、电磁等过程。C.能量守恒定律不适用于相对论效应明显的物理现象。D.能量守恒定律只适用于宏观物体，不适用于微观物体。7、一个物体从静止开始沿水平面加速运动，下列说法中正确的是：A.物体的动能随时间增加而增加，而势能保持不变。B.物体的势能随时间增加而增加，而动能保持不变。C.物体的动能和势能均随时间增加而增加。D.物体的动能和势能均随时间保持不变。二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、一个物体从静止开始沿水平面加速滑动，受到的摩擦力和空气阻力对其做负功，下列说法正确的是：A.物体的动能逐渐增大B.物体的机械能逐渐减小C.物体的内能逐渐增大D.物体的势能逐渐减小2、一个单摆在没有空气阻力和摩擦力的情况下，从最高点摆到最低点的过程中，下列说法正确的是：A.单摆的动能逐渐增大B.单摆的势能逐渐减小C.单摆的机械能保持不变D.单摆的动能和势能之和保持不变3、一个物体在水平地面上受到一个恒力F的作用，从静止开始沿着力的方向运动。物体运动过程中，以下说法正确的是（）A.物体的动能随时间增加而增加B.物体的动量随时间增加而增加C.物体的机械能随时间增加而增加D.物体的内能随时间增加而增加三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题：一个质量为2kg的物体，从高度10m处自由落下，不计空气阻力。求：（1）物体落地前2秒内重力对物体做的功；（2）物体落地时重力对物体做功的功率。第二题：一质点在光滑水平面上做匀速圆周运动，其质量为m，圆周半径为R，角速度为ω。求：（1）质点在圆周运动过程中，其动能的变化量；（2）质点在圆周运动过程中，其势能的变化量；（3）质点在圆周运动过程中，其机械能的变化量。第三题：一质量为m的物体，从某一高度h处以初速度v0竖直向下抛出。物体下落过程中受到空气阻力f，阻力与速度成正比，比例系数为k。不计重力以外的其他力，求物体落地时速度v的大小。第四题：一质量为m的物体在光滑水平面上做匀速圆周运动，半径为R，线速度为v。若物体在运动过程中受到一个垂直于半径向外的力F的作用，使得半径变为2R，而线速度保持不变。在半径变为2R的过程中，物体的动能变化了多少？在半径变为2R的过程中，物体的势能变化了多少？如果物体在运动过程中受到的力F是重力，求物体在半径变为2R后的向心力。第五题：一物体在水平面上做匀速直线运动，其受到的合外力为零。若该物体在水平面上受到的摩擦力为f，质量为m，重力加速度为g，物体在水平面上的加速度为a1，在竖直方向上受到的支持力为N。（1）若将物体的质量增加一倍，摩擦力保持不变，求物体在水平面上的加速度a2；（2）若将物体从水平面移至竖直面，物体在竖直方向上受到的合外力仍为零，求物体在竖直面上的加速度a3。已知条件：f=10Nm=2kgg=10m/s²a1=0.5m/s²《第3节能量守恒定律》同步训练及答案解析一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、在下列过程中，不满足能量守恒定律的是：A.一个物体从静止开始沿光滑斜面下滑B.一个物体在水平面上受到恒力作用沿直线加速运动C.一个物体在真空中自由落体D.一个物体在水平面上受到摩擦力作用沿直线减速运动答案：D解析：A选项中，物体在光滑斜面下滑时，只有重力做功，没有其他外力做功，因此机械能守恒，满足能量守恒定律；B选项中，物体受到恒力作用，机械能转化为动能，满足能量守恒定律；C选项中，物体在真空中自由落体，只有重力做功，满足能量守恒定律。而D选项中，物体受到摩擦力作用，摩擦力做负功，导致物体机械能转化为内能，不满足能量守恒定律。因此，选D。2、一个物体从静止开始沿光滑斜面下滑，下滑过程中物体的重力势能转化为：A.动能B.势能C.内能D.电能答案：A解析：物体在光滑斜面下滑过程中，只有重力做功，没有其他外力做功，因此物体的机械能守恒。在下滑过程中，物体的重力势能转化为动能，满足能量守恒定律。所以，选A。3、一个物体从静止开始沿水平面加速滑动，在滑动过程中，物体受到的摩擦力为5N，物体移动了10m。下列关于物体能量变化的描述中，正确的是：A.物体的动能增加了50JB.物体的势能增加了50JC.物体的机械能减少了50JD.物体的机械能增加了50J答案：C解析：物体在水平面上滑动，重力势能不变，因为高度没有变化。由于物体是从静止开始加速滑动，所以它的动能增加了。根据功的定义，摩擦力做的功等于摩擦力乘以物体移动的距离，即W=F*d=5N*10m=50J。由于摩擦力是阻力，它会消耗物体的机械能，因此物体的机械能减少了50J。所以正确答案是C。4、在封闭系统中，一个物体受到两个力的作用，其中一个力为5N，方向向东；另一个力为10N，方向向南。若要使物体保持静止状态，这两个力的合力应为：A.15N，方向向西B.15N，方向向北C.5N，方向向东D.5N，方向向南答案：B解析：为了使物体保持静止状态，两个力的合力必须为零。我们可以将这两个力视为直角三角形的两条直角边，合力的方向将是斜边方向。根据勾股定理，合力的大小为√(5N^2+10N^2)=√(25N^2+100N^2)=√125N^2=5√5N。合力的方向是45度角，介于东和南之间，因此正确答案是B，即合力为15N，方向向北。5、在下列关于能量守恒定律的描述中，错误的是（）A.能量既不能被创造，也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。B.能量守恒定律适用于宏观物体和微观物体，适用于所有物理现象。C.能量守恒定律是自然界最普遍、最基本的基本定律之一。D.能量守恒定律是物理学中最基本的定律，是科学研究的基石。答案：B解析：能量守恒定律适用于宏观物体，但在微观领域，量子力学有特定的能量守恒定律。因此，选项B是错误的描述。其他选项A、C、D都是正确的关于能量守恒定律的描述。6、关于能量守恒定律的应用，下列说法中正确的是（）A.能量守恒定律只适用于热力学过程。B.能量守恒定律适用于所有物理过程，包括化学、生物、电磁等过程。C.能量守恒定律不适用于相对论效应明显的物理现象。D.能量守恒定律只适用于宏观物体，不适用于微观物体。答案：B解析：能量守恒定律是自然界最普遍的基本定律之一，适用于所有物理过程，包括化学、生物、电磁等过程。因此，选项B是正确的描述。选项A是错误的，因为能量守恒定律不仅适用于热力学过程。选项C和D也是错误的，因为能量守恒定律适用于所有物理现象，无论是宏观还是微观。7、一个物体从静止开始沿水平面加速运动，下列说法中正确的是：A.物体的动能随时间增加而增加，而势能保持不变。B.物体的势能随时间增加而增加，而动能保持不变。C.物体的动能和势能均随时间增加而增加。D.物体的动能和势能均随时间保持不变。答案：A解析：由于物体是从静止开始沿水平面加速运动，所以物体的动能随时间增加而增加。由于物体是在水平面上运动，没有高度的变化，因此势能保持不变。选项A正确。二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、一个物体从静止开始沿水平面加速滑动，受到的摩擦力和空气阻力对其做负功，下列说法正确的是：A.物体的动能逐渐增大B.物体的机械能逐渐减小C.物体的内能逐渐增大D.物体的势能逐渐减小答案：ABC解析：根据能量守恒定律，一个系统的总能量在任何时候都是守恒的。在这个问题中，物体受到的摩擦力和空气阻力对其做负功，导致物体的机械能逐渐减小。由于物体从静止开始加速滑动，其动能逐渐增大。而机械能的减小会转化为内能的增加，因此物体的内能也逐渐增大。由于物体在水平面上滑动，其势能保持不变。所以，正确答案是ABC。2、一个单摆在没有空气阻力和摩擦力的情况下，从最高点摆到最低点的过程中，下列说法正确的是：A.单摆的动能逐渐增大B.单摆的势能逐渐减小C.单摆的机械能保持不变D.单摆的动能和势能之和保持不变答案：BCD解析：在理想情况下，没有空气阻力和摩擦力，单摆的机械能是守恒的。这意味着单摆的动能和势能之和在任何时刻都保持不变。当单摆从最高点摆到最低点的过程中，其势能逐渐减小，因为高度降低。同时，动能逐渐增大，因为速度增加。因此，正确答案是BCD。3、一个物体在水平地面上受到一个恒力F的作用，从静止开始沿着力的方向运动。物体运动过程中，以下说法正确的是（）A.物体的动能随时间增加而增加B.物体的动量随时间增加而增加C.物体的机械能随时间增加而增加D.物体的内能随时间增加而增加答案：AB解析：A选项：物体在恒力F的作用下，速度逐渐增加，根据动能公式EkB选项：根据动量公式p=C选项：机械能包括动能和势能。在本题中，物体在水平地面上运动，势能不变，动能增加，因此机械能增加。所以C选项正确。D选项：内能是指物体内部粒子无规则运动的动能和势能的总和。在本题中，物体在水平地面上运动，没有温度变化，内能不发生变化，所以D选项错误。综上，正确答案为AB。三、非选择题（前4题每题10分，最后一题14分，总分54分）第一题：一个质量为2kg的物体，从高度10m处自由落下，不计空气阻力。求：（1）物体落地前2秒内重力对物体做的功；（2）物体落地时重力对物体做功的功率。答案：（1）物体落地前2秒内重力对物体做的功W=mgh=2kg×9.8m/s²×2m=39.2J（2）物体落地时的速度v=√(2gh)=√(2×9.8m/s²×10m)≈14m/s物体落地时重力对物体做功的功率P=Fv=mgv=2kg×9.8m/s²×14m/s=274.4W解析：（1）根据功的计算公式W=F×s×cosθ，这里重力做功的θ为0度，因此cosθ=1。物体在落地前2秒内的位移s可以通过自由落体运动的位移公式s=1/2gt²计算，其中g为重力加速度，t为时间。代入g=9.8m/s²和t=2s，得到s=1/2×9.8m/s²×(2s)²=19.6m。所以重力做的功W=mgh=2kg×9.8m/s²×19.6m=39.2J。（2）物体落地时的速度可以通过自由落体运动的速度公式v=√(2gh)计算，代入g=9.8m/s²和h=10m，得到v=√(2×9.8m/s²×10m)≈14m/s。功率P是力F和速度v的乘积，在这里F为重力，即F=mg。所以功率P=Fv=mgv=2kg×9.8m/s²×14m/s=274.4W。第二题：一质点在光滑水平面上做匀速圆周运动，其质量为m，圆周半径为R，角速度为ω。求：（1）质点在圆周运动过程中，其动能的变化量；（2）质点在圆周运动过程中，其势能的变化量；（3）质点在圆周运动过程中，其机械能的变化量。答案：（1）质点在圆周运动过程中，其动能不变。因为质点做匀速圆周运动，速度大小不变，根据动能公式Ek（2）质点在圆周运动过程中，其势能不变。在光滑水平面上，没有重力势能的变化，因此势能保持不变。（3）质点在圆周运动过程中，其机械能不变。由于动能和势能都不变，根据机械能守恒定律，机械能也保持不变。解析：（1）动能是标量，只与速度大小有关，与运动路径无关。在匀速圆周运动中，速度大小不变，因此动能不变。（2）势能的变化与重力有关，而在本题中，质点在光滑水平面上运动，没有重力作用，所以势能不发生变化。（3）机械能是动能和势能的总和。由于动能和势能都不变，机械能也保持不变，这符合机械能守恒定律。第三题：一质量为m的物体，从某一高度h处以初速度v0竖直向下抛出。物体下落过程中受到空气阻力f，阻力与速度成正比，比例系数为k。不计重力以外的其他力，求物体落地时速度v的大小。答案：物体落地时速度v的大小可以通过以下步骤求解：根据动能定理，物体下落过程中，动能的增加等于重力势能的减少加上阻力做的功：1/2*m*v^2=m*g*h-f*h其中g为重力加速度，f为阻力，h为下落高度。由于阻力与速度成正比，即f=k*v，代入上式得：1/2*m*v^2=m*g*h-k*v*h整理方程，得：m*g*h=1/2*m*v^2+k*v*hg*h=1/2*v^2+k*v*h/m将方程两边同时乘以2/m，得：2*g*h/m=v^2+2*k*v*h/m将方程两边同时减去v^2，得：2*g*h/m-v^2=2*k*v*h/m整理方程，得：v^2+2*k*v*h/m-2*g*h/m=0将方程视为关于v的一元二次方程，应用一元二次方程的求解公式，得：v=(-2*k*h/m±√(4*k^2*h^2/m^2+8*g*h/m))/2化简得：v=-k*h/m±√(k^2*h^2/m^2+2*g*h/m)由于速度为正值，取正号，得：v=-k*h/m+√(k^2*h^2/m^2+2*g*h/m)解析：本题考查了动能定理的应用，以及一元二次方程的求解。首先根据动能定理列出方程，然后代入阻力与速度的关系，整理方程后求解。注意在求解过程中，要确保速度为正值，取正号。第四题：一质量为m的物体在光滑水平面上做匀速圆周运动，半径为R，线速度为v。若物体在运动过程中受到一个垂直于半径向外的力F的作用，使得半径变为2R，而线速度保持不变。在半径变为2R的过程中，物体的动能变化了多少？在半径变为2R的过程中，物体的势能变化了多少？如果物体在运动过程中受到的力F是重力，求物体在半径变为2R后的向心力。答案：动能变化量ΔK=0解析：由于物体的线速度v保持不变，根据动能公式K=1/2mv^2，动能不随半径变化而变化。势能变化量ΔU=0解析：题目未给出物体在水平面上的势能表达式，通常在水平面上考虑的势能变化与高度变化有关。由于题目中物体的运动平面未改变，因此势能也不发生变化。向心力F’=mv^2/2R解析：根据向心力的公式F’=mv^2/r，其中r是圆周运动的半径。当半径变为2R时，向心力公式变为F’