2020高中物理 第四章 机械能和能源 能量守恒定律与能源课时跟踪练习 教科版必修2 5页

能量守恒定律与能源 一、选择题：‎ ‎1．有关功和能，下列说法正确的是( )‎ A．力对物体做了多少功，物体就具有多少能 B．物体具有多少能，就一定能做多少功 C．物体做了多少功，就有多少能量消失 D．能量从一种形式转化为另一种形式时，可以用功来量度能量转化的多少 ‎2．一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块，并从中穿出．对于这一过程，下列说法不正确的是( )‎ A．子弹减少的机械能等于木块增加的机械能 B．子弹减少的动能等于木块增加的动能和子弹增加的内能 C．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和 D．子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和 ‎3．有人设想在夏天用电冰箱来降低房间的温度．他的办法是：关好房间的门窗然后打开冰箱的所有门让冰箱运转，且不考虑房间内外热量的传递，则开机后，室内的温度将( )‎ A．逐渐有所升高 B．保持不变 C．开机时降低，停机时又升高 D．开机时升高，停机时降低 ‎4．质量为m的物体，从静止开始以‎2g的加速度竖直向下运动距离h，不计空气阻力，则下列说法中正确的是( )‎ A．物体的重力势能减少2mgh B．物体的机械能保持不变 C．物体的动能增加2mgh D．物体的机械能增加mgh ‎5．如图所示，一根长为的橡皮条和一根长为的绳子悬于同一点，已知<。橡皮条另一端系A球，绳子另一端系B球，两球质量相等。现从悬线水平位置（橡皮条保持原长）将两球由静止释放，当两球摆至最低点时，橡皮条的长度与绳子长度相等，此时两球速度的大小( )‎ A．B球的速度较大 B．A球的速度较大 C．两球速度大小相等 D．不能确定谁的速度大 ‎6．物体以100J的初动能从斜面底端沿斜面向上运动到某一点时，动能减少80J，其机械能减少了32J。则物体重返斜面底端时的动能为( )‎ A．68J B．64J C．48J D．20J ‎7．如图所示，质量为m的木块放在地面上，一根弹簧下端连着木块。用恒力F竖直向上拉弹簧的上端，使木块离开地面。如果恒力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Fh B．木块的机械能增加了Fh C．恒力F所做的功为Fh D．木块的动能增加了Fh 5‎ 二、解答题：‎ ‎1．风力发电是一种环保的电能获取方式。设计每台风力发电机的功率为40 kW．实验测得风的动能转化为电功的效率约为20％，空气的密度是‎1.29kg/m3，当地水平风速约为‎10 m/s，问风力发电机的叶片长度约为多少才能满足设计要求?‎ ‎2.一个质量m=‎0.20kg的小球系于轻质弹簧的一端，且套在光滑竖立的圆环上的B点，弹簧的上端固定于环的最高点A，环的半径R=‎0.50m，‎ 弹簧的原长L0=‎0.50m，劲度系数为4.8N/m，如图所示.若小球 从图中所示位置B点由静止开始滑到最低点C时，弹簧的弹性 势能E=0.60J.取重力加速度g=‎10m/s2,求：‎ ‎(1)小球到C点时的速度vC的大小；‎ ‎(2)小球在C点时对环的作用力大小和方向。‎ B A ‎600‎ O R C ‎3.如图，在竖直平面内有一半径为R的半圆形圆柱截面，用轻质不可伸长的细绳连接的A、B两球，悬挂在圆柱面边缘两侧，A球质量为B球质量的两倍，现将A球从圆柱边缘处由静止释放，已知A始终不离开球面，且细绳足够长，圆柱固定.若不计一切摩擦.求:‎ ‎(1)A球沿圆柱截面滑至最低点时速度的大小；‎ ‎(2)A球沿圆柱截面运动的最大位移.‎ R O A B ‎4．如图所示，静止在水平桌面的纸带上有一质量为0. ‎1kg的小铁块，它离纸带的右端距离为0. ‎5 m，铁块与纸带间动摩擦因数为0.1．现用力向左以‎2 m/s2的加速度将纸带从铁块下抽出，求：（不计铁块大小，铁块不滚动）‎ ‎(1)将纸带从铁块下抽出需要多长时间？‎ ‎(2)纸带对铁块做多少功？‎ 5‎ ‎5.一个质量为m=0. ‎20 kg的小球系于轻质弹簧的一端，且套在光竖直的圆环上，弹簧固定于环的最高点A，环的半径R=0. ‎50 m,弹簧原长L0 = 0. ‎50 m，劲度系数为4.8 N/m，如图所示，若小球从图示位置B点由静止开始滑到最低点C时，弹簧的弹性势能=0. 60J；求：‎ ‎(1)小球到C点时的速度vC的大小．‎ ‎(2)小球在C点时对环的作用力（g=‎10 m/s2)‎ ‎6.如图所示，光滑1/4圆弧的半径为‎0.8m，有一质量为‎1.0kg的物体自A点从静止开始下滑到B点，然后沿水平面前进‎4.0m，到达C点停止.g取‎10m/s2，求：‎ ‎（1）物体到达B点时的速率；‎ ‎（2）在物体沿水平面运动的过程中摩擦力做的功；‎ ‎（3）物体与水平面间的动摩擦因数.‎ ‎【答案与解析】‎ 一、选择题：‎ 1． D 解析:功是能量转化的量度，即物体做了多少功，就有多少能量发生了转化；并非力对物体做了多少功，物体就具有多少能；也非物体具有多少能，就一定能做多少功，所以A、B错误．做功的过程是能量转化的过程，能量在转化过程中总量守恒并不消失，所以C错误．正确选项是D．‎ ‎2．A、B、C 解析:子弹射穿木块的过程中，由于相互间摩擦力的作用使得子弹的动能减少，木块获得动能，同时产生热量，且系统产生的热量在数值上等于系统机械能的损失．A选项漏考虑系统增加的内能，B选项漏考虑木块增加的内能，C选项应考虑的是系统(子弹、木块)内能的增加，故A、B、C错．‎ ‎3．A 解析:电冰箱消耗电能，部分转化成焦耳热，房间内温度逐渐升高．‎ ‎4.CD 解析：重力势能的减少为，故A错误；动能增量为合外力做的功，即 5‎ ‎，故C正确；动能增量减去重力势能的减少量即机械能的增量，即，故D正确。‎ ‎5.A 解析：由能量守恒知，B球的重力势能完全转化为动能，而A球的重力势能一部分转化为动能一部分转化为橡皮条的弹性势能，故B的速度大。‎ ‎6.D 解析：动能减少80J，其机械能减少了32J，那么动能减少100J时，机械能减少40J，即向上运动过程克服阻力做功40J，向下运动过程也需要克服阻力做功40J，共克服阻力做功80J，那么返回时还有动能20J。即D选项正确。‎ ‎7.C 解析：恒力向上移动h，做功为Fh，故C选项正确；由能量守恒可知，恒力做的功一部分转化为木块的重力势能，一部分为弹簧的弹性势能，故ACD错误；‎ 二、解答题：‎ ‎1. 解析：设叶片长度为r，则叶片转动的面积S＝πr2．取时间t内作用到横截面积为S的面积上的空气流为研究对象，则这部分空气流的质量为m＝ρV＝ρ·Svt．‎ 空气流的动能为，则电功率．‎ 得‎9.94 m，所以叶片长度约为‎9.94m．‎ ‎2．解析：(1)小球在运动过程中受重力，环对它的弹力和弹簧对它的弹力作用，机械能守恒， 设C点为重力势能零点 ①‎ ‎ ②‎ 由①②得vC=‎3m/s ‎(2)小球在C点时受重力、弹簧弹力和环对它的作用力，受力如图所示：‎ B A ‎600‎ O R C D F N mg 小球在C点所受合外力等于向心力:‎ ‎ ③‎ F=kx ④‎ x=R ⑤‎ 由③④⑤得N=3.2N ‎3. 解析：(1)设A球沿圆柱面滑至最低点时速度的大小为v，则根据机械能守恒定律可得 5‎ 又 解得 ‎ ‎(2)当A球的速度为零时，A球沿圆柱面运动的位移最大，设为S，则根据机械能守恒定律可得 由几何关系得 解得 ‎ ‎4. 解析：(1)设纸带的加速度为a1，铁块的加速度为a2．则 ‎ ，得t=1s。‎ ‎(2) ‎ ‎5. 解析：小球由B点滑到C点，由能量守恒得 ‎ ‎ 得vC=‎3 m/s.‎ ‎(2）在C点时有,‎ 设环对小球作用力为N，方向指向圆心，则 ‎.‎ 小球对环作用力为, .‎ ‎6. 解析：由题意知，圆弧半径R=‎0.8m，物体质量m=‎1.0kg ，水平位移S=‎‎4.0m ‎（1）设物体到达B点时的速率为v，从A到B过程中，由机械能守恒定律有 mgR=mv2‎ 上式带入数据解得v=‎4 m/s ‎（2）由动能定理得 物体沿水平面运动的过程中摩擦力做的功W= -mv2 ‎ 上式带入数据得 W= -8J ‎（3）设物体与水平面间的动摩擦因数为μ，由做功公式得 W=－μmgS 上式带入数据解得μ=0.2‎ 5‎