2024-2025学年高中物理课时作业17能量的转化与守恒含解析粤教版必修2

PAGE7-课时分层作业(十七)(时间：40分钟分值：100分)[基础达标练]一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1．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．太阳照耀到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照耀到宇宙空间的能量都消逝了C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违反了能量转化和守恒定律，因而是不行能的D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能始终走动，说明能量可以凭空产生C[永动机是指不消耗或少消耗能量，而可以大量对外做功的装置，违反了能量转化和守恒定律，A错；太阳辐射大量的能量，地球只汲取了极少的一部分，但辐射到星际空间的能量也没有消逝，肯定是转化成了别的能量，B错；马和其他动物，包括人，要运动，必需消耗能量，动物的能量来源是食物中储存的生物质能，C正确；所谓的“全自动”手表内部是有能量转扮装置的，只有当人戴着手表活动时，才能不断补充能量，维持手表的运行，假如把表放在桌面上静置一段时间，它肯定会停摆的，D错．]2．滑雪运动员沿斜坡下滑了一段距离，重力对他做功为2000J，他克服阻力做功100J．则该运动员的()A．机械能削减了100JB．动能增加了2100JC．重力势能削减了1900JD．重力势能增加了2000JA[重力做功，重力势能削减，C、D错误．克服阻力做功，机械能削减，A正确．总功等于动能的增加，且阻力做负功，故B错误．]3．(多选)节日燃放礼花弹时，要先将礼花弹放入一个竖直的炮筒中，然后点燃礼花弹的放射部分，通过火药猛烈燃烧产生的高压燃气，将礼花弹由炮筒底部射向空中．若礼花弹在由炮筒底部动身至炮筒口的过程中，克服重力做功W1，克服炮筒阻力及空气阻力做功W2，高压燃气对礼花弹做功W3，则礼花弹在炮筒内运动的过程中(设礼花弹放射过程中质量不变)()A．礼花弹的动能改变量为W3＋W2＋W1B．礼花弹的动能改变量为W3－W2－W1C．礼花弹的机械能改变量为W3－W2D．礼花弹的机械能改变量为W3－W1BC[由动能定理，动能改变量等于合外力做的功，即W3－W2－W1，B正确．除重力之外的力的功对应机械能的改变量，即W3－W2，C正确．]4．如图所示，一个质量为m的物体(可视为质点)以某一速度由A点冲上倾角为30°的固定斜面，做匀减速直线运动，其加速度的大小为g，在斜面上上升的最大高度为h，则在这个过程中，物体()A．机械能损失了mghB．动能损失了mghC．动能损失了eq\f(1,2)mgh D．机械能损失了eq\f(1,2)mghA[由于物体沿斜面以加速度g做减速运动，由牛顿其次定律可知：mgsin30°＋f＝mg，f＝eq\f(1,2)mg.摩擦力做功为：Wf＝－f·2h＝－mgh，机械能损失mgh，故A正确，D错误．由动能定理得ΔEk＝－mgh－mgh＝－2mgh即动能损失了2mgh，故B、C错．]5．(多选)质量为m的物体在竖直向上拉力F的作用下从静止动身以2g的加速度匀加速上升h，则()A．物体的机械能增加3mghB．物体的重力势能增加mghC．物体的动能增加FhD．物体在上升过程中机械能守恒AB[由F－mg＝2mg得拉力F＝3mg，机械能的增加等于拉力F做的功，即WF＝Fh＝3mgh，A对，D错；重力势能的增加等于克服重力做的功mgh，B对；动能的增加等于合力做的功，即W合＝m·2g·h＝2mgh＝eq\f(2,3)Fh，C错．]6．如图所示，在高1.5m的光滑平台上有一个质量为2kg的小球被一细线拴在墙上，球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧．当烧断细线时，小球被弹出，小球落地时的速度方向与水平方向成60°角，则弹簧被压缩时具有的弹性势能为(g取10m/s2)()A．10J B．．15JC．20J D．25JA[由h＝eq\f(1,2)gt2和vy＝gt得：vy＝eq\r(30)m/s，落地时，tan60°＝eq\f(vy,v0)可得：v0＝eq\f(vy,tan60°)＝eq\r(10)m/s.小球刚被弹出时所获得的动能来源于弹簧弹力做功，由动能定律知W＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，弹簧弹力做的功源自弹簧弹性势能，故Ep＝W＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝10J．]二、非选择题(14分)7．如图所示，在光滑水平地面上放置质量M＝2kg的长木板，木板上表面与固定的光滑弧面相切．一质量m＝1kg的小滑块自弧面上高h处由静止自由滑下，在木板上滑行t＝1s后，滑块和木板以共同速度v＝1m/s匀速运动，g取10m/s2.求：(1)滑块与木板间的摩擦力大小Ff；(2)滑块下滑的高度h；(3)滑块与木板相对滑动过程中产生的热量Q.[解析](1)对木板：Ff＝Ma1由运动学公式，有v＝a1t解得Ff＝2N.(2)对滑块：－Ff＝ma2设滑块滑上木板时的速度是v0则v－v0＝a2t，可得v0＝3m/s由机械能守恒定律有mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)h＝eq\f(v\o\al(2,0),2g)＝eq\f(32,2×10)m＝0.45m.(3)依据功能关系有Q＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)(M＋m)v2＝eq\f(1,2)×1×32J－eq\f(1,2)×(1＋2)×12J＝3J.[答案](1)2N(2)0.45m(3)3J[实力提升练]一、选择题(本题共4小题，每小题7分)1.(多选)如图所示，一木块放在光滑水平面上，一子弹水平射入木块中，射入深度为d，平均阻力为f.设木块滑行距离为s时起先匀速前进，下列推断正确的是()A．子弹损失的动能等于fdB．子弹损失的动能等于f(s＋d)C．总机械能的损失等于fsD．总机械能的损失等于fdBD[子弹受到的合外力为f，合外力做负功，即Wf＝－f(s＋d)，依据动能定理得，子弹损失的动能为f(s＋d)，选项A错误，B正确；合外力对木块做的功为W＝fs，则木块增加的动能为fs，依据以上分析知道，子弹动能的削减量大于木块动能的增加量，选项C错误；依据能量守恒定律可知，子弹、木块系统总机械能的损失为ΔE＝－f(s＋d)＋fs＝－fd，选项D正确．]2.(多选)如图所示，卷扬机的绳索通过定滑轮用力F拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移动．在移动过程中，下列说法正确的是()A．F对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和B．F对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和C．木箱克服重力做的功等于木箱增加的重力势能D．F对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力做的功之和CD[木箱加速上移的过程中，拉力F做正功，重力和摩擦力做负功．支持力不做功，由动能定理得WF－WG－Wf＝eq\f(1,2)mv2－0.即WF＝WG＋Wf＋eq\f(1,2)mv2，A、B错误，D正确；又因木箱克服重力做功WG，等于木箱重力势能的增加量，故C正确．]3．(多选)如图所示，一块长木板B放在光滑的水平面上，在B上放一物体A，现以一恒定的外力拉B，由于A、B间摩擦力的作用，A将在B上滑动，以地面为参照物，A、B都向前移动一段距离．在此过程中()A．外力F做的功等于A和B动能的增量B．B对A的摩擦力所做的功等于A的动能增量C．A对B的摩擦力所做的功等于B对A的摩擦力所做的功D．外力F对B做的功等于B的动能的增量与B克服摩擦力所做的功之和BD[物体A所受的合外力等于B对A的摩擦力，对物体A运用动能定理，则有B对A的摩擦力所做的功等于A的动能增量，B对．A对B的摩擦力与B对A的摩擦力是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反，但是由于A在B上滑动，A、B对地的位移不相等，故二者做功不相等，C错．对B应用动能定理，WF－Wf＝ΔEkB，即WF＝Wf＋ΔEkB就是外力F对B做的功，等于B的动能增量与B克服摩擦力所做的功之和，D对．由上述探讨知B克服摩擦力所做的功与A的动能增量(等于B对A的摩擦力所做的功)不相等，故A错．]4．(多选)如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连，弹簧水平且处于原长．圆环从A处由静止起先下滑，经过B处的速度最大，到达C处的速度为零，AC＝h.圆环在C处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到A.弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g.则圆环()A．下滑过程中，加速度始终减小B．下滑过程中，克服摩擦力做的功为eq\f(1,4)mv2C．在C处，弹簧的弹性势能为eq\f(1,4)mv2－mghD．上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度BD[由题意知，圆环从A到C先加速后减速，到达B处的加速度减小为零，故加速度先减小后增大，故A错误；依据能量守恒，从A到C有mgh＝Wf＋Ep，从C到A有eq\f(1,2)mv2＋Ep＝mgh＋Wf，联立解得Wf＝eq\f(1,4)mv2，Ep＝mgh－eq\f(1,4)mv2，所以B正确，C错误；依据能量守恒，从A到B的过程有eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＋ΔEp′＋Wf′＝mgh′，B到A的过程有eq\f(1,2)mvB′2＋ΔEp′＝mgh′＋Wf′，比较两式得vB′>vB，所以D正确．]二、非选择题(本题共2小题，共22分)．(10分)如图所示，AB与CD为两个对称斜面，其上部足够长，下部分别与一个光滑的圆弧面的两端相切，圆弧圆心角为120°，半径R为2.0m．一个物体在离弧底E高度为h＝3.0m处，以初速度4.0m/s沿斜面运动．若物体与两斜面的动摩擦因数为0.02，则物体在两斜面上(不包括圆弧部分)一共能走多长路程？(g取10m/s2)[解析]由于圆弧面是光滑的，由能量守恒定律知，物体最终在B、C之间摇摆，且在B、C两点时速度为零．设物体在斜面上运动的总路程为s，物体在斜面上所受摩擦力为f＝μmgcos60°，由能量守恒定律知eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mg[h－R(1－cos60°)]＝μmgscos60°物体在斜面上通过的总路程为s＝eq\f(2gh－\f(1,2)R＋v\o\al(2,0),μg)＝eq\f(2×10×3.0－1.0＋4.02,0.02×10)m＝280m.[答案]280m6．(12分)如图所示，一物体质量m＝2kg，在倾角θ＝37°的斜面上的A点以初速度v0＝3m/s下滑，A点距弹簧上端B的距离AB＝4m．当物体到达B后将弹簧压缩到C点，最大压缩量BC＝0.2m，然后物体又被弹簧弹上去，弹到最高位置为D点，D点距A点AD＝3m．挡板及弹簧质量不计，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：(小数点后保留两位小数)(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ；(2)弹簧的最大弹性势能Epm.[解析](1)物体从起先位置A点到最终D点的过程中，弹性势能没有发生改变，动能和重力势能削减，机械能的削减量为ΔE＝ΔEk＋ΔEp＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mglADsin37° ①物体克服摩擦力产生