2019-2020年高中物理 7.10能量守恒定律與能源（探究導(dǎo)學(xué)課型）課時(shí)提升作業(yè) 新人教版必修2.doc

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2019-2020年高中物理 7.10能量守恒定律與能源（探究導(dǎo)學(xué)課型）課時(shí)提升作業(yè) 新人教版必修2 一、選擇題(本題共5小題,每小題7分,共35分。多選題已在題號(hào)后標(biāo)出) 1.(多選)(xx鹽城高一檢測(cè))下列關(guān)于功和能的說(shuō)法,正確的是(　　) A.在有阻力作用的情況下,物體重力勢(shì)能的減少不等于重力對(duì)物體所做的功 B.合外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的改變量 C.物體的重力勢(shì)能是物體與地球之間的相互作用勢(shì)能,其大小與勢(shì)能零點(diǎn)的選取有關(guān) D.運(yùn)動(dòng)物體動(dòng)能的減少量一定等于其重力勢(shì)能的增加量 【解析】選B、C。任何情況下,物體重力勢(shì)能的減少量都等于重力做的功,A錯(cuò)。由動(dòng)能定理知,B對(duì)。重力勢(shì)能是物體與地球共有的,重力勢(shì)能具有相對(duì)性,大小與參考平面,即勢(shì)能零點(diǎn)的選取有關(guān),C對(duì)。只有在機(jī)械能守恒時(shí),物體動(dòng)能的減少量才等于它的重力勢(shì)能的增加量,D錯(cuò)。 2.人們有在房前種樹(shù)的習(xí)慣,夏天大樹(shù)長(zhǎng)出茂密的葉子,為人們擋住炎炎烈日,冬天葉子又會(huì)全部掉光,使溫暖的陽(yáng)光照入屋內(nèi),可以起到冬暖夏涼的作用。炎熱的夏天,我們?cè)诮?jīng)過(guò)有樹(shù)的地方時(shí),也會(huì)感到很明顯的涼意,關(guān)于樹(shù)木周?chē)容^涼爽的現(xiàn)象,下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.樹(shù)木把大部分太陽(yáng)光反射出去,使地面溫度降低 B.樹(shù)木吸收陽(yáng)光,使自己溫度升高,周?chē)鷾囟冉档? C.樹(shù)木吸收陽(yáng)光,將陽(yáng)光的能量轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,使環(huán)境溫度變低 D.白天大樹(shù)將熱量存起來(lái),晚上再將熱量放出來(lái),所以白天在樹(shù)林里感覺(jué)涼爽而晚上感覺(jué)到熱 【解析】選C。植物發(fā)生光合作用,消耗掉太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能,根據(jù)能量守恒,陽(yáng)光的能量被轉(zhuǎn)化成化學(xué)能,所以樹(shù)木下會(huì)比較涼爽,故C正確。 3.(xx新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ)一物體靜止在粗糙水平地面上,現(xiàn)用一大小為F1的水平拉力拉動(dòng)物體,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后其速度變?yōu)関,若將水平拉力的大小改為F2,物體從靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)同樣的時(shí)間后速度變?yōu)?v,對(duì)于上述兩個(gè)過(guò)程,用WF1、WF2分別表示拉力F1、F2所做的功,Wf1、Wf2分別表示前后兩次克服摩擦力所做的功, 則(　　) A.WF2>4WF1,Wf2>2Wf1 B.WF2>4WF1,Wf2=2Wf1 C.WF2<4WF1,Wf2=2Wf1 D.WF2<4WF1,Wf2<2Wf1 【解析】選C。根據(jù)x=t和Wf=μmgx可判斷,兩次克服摩擦力所做的功Wf2=2Wf1。由動(dòng)能定理得WF1-Wf1=mv2和WF2-Wf2=m(2v)2,整理可判斷WF2<4WF1,故選項(xiàng)C正確。 4.(多選)(xx山東高考)如圖所示,楔形木塊abc固定在水平面上,粗糙斜面ab和光滑斜面bc與水平面的夾角相同,頂角b處安裝一定滑輪。質(zhì)量分別為M、m(M>m)的滑塊,通過(guò)不可伸長(zhǎng)的輕繩跨過(guò)定滑輪連接,輕繩與斜面平行。兩滑塊由靜止釋放后,沿斜面做勻加速運(yùn)動(dòng)。若不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦,在兩滑塊沿斜面運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中(　　) A.兩滑塊組成系統(tǒng)的機(jī)械能守恒 B.重力對(duì)M做的功等于M動(dòng)能的增加 C.輕繩對(duì)m做的功等于m機(jī)械能的增加 D.兩滑塊組成系統(tǒng)的機(jī)械能損失等于M克服摩擦力做的功 【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)關(guān)注以下兩點(diǎn): (1)粗糙斜面ab和光滑斜面bc,說(shuō)明M沿斜面下滑過(guò)程中摩擦力做了功,m不受摩擦力; (2)不可伸長(zhǎng)的輕繩跨過(guò)定滑輪連接,輕繩與斜面平行說(shuō)明輕繩上彈力對(duì)M和m做的功大小相等。 【解析】選C、D。對(duì)于M和m組成的系統(tǒng),除了重力、輕繩彈力做功外,摩擦力對(duì)M做了功,系統(tǒng)機(jī)械能不守恒,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;對(duì)于M,合外力做的功等于其重力、輕繩拉力及摩擦力做功的代數(shù)和,根據(jù)動(dòng)能定理可知,M動(dòng)能的增加等于合外力做的功,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;對(duì)于m,只有其重力和輕繩拉力做了功,根據(jù)功能關(guān)系可知,除了重力之外的其他力對(duì)物體做的正功等于物體機(jī)械能的增加量,選項(xiàng)C正確;對(duì)于M和m組成的系統(tǒng),系統(tǒng)內(nèi)輕繩上彈力做功的代數(shù)和等于零,只有兩滑塊的重力和M受到的摩擦力對(duì)系統(tǒng)做了功,根據(jù)功能關(guān)系得,M的摩擦力對(duì)系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)機(jī)械能的損失量,選項(xiàng)D正確。 【變式訓(xùn)練】一質(zhì)量為1kg的物體被人用手以2m/s的速度豎直向上勻速提升1m,則下列說(shuō)法正確的是(g取10m/s2)(　　) A.物體上升過(guò)程中機(jī)械能守恒 B.物體的機(jī)械能增加10 J C.合外力對(duì)物體做功2 J D.物體克服重力做功2 J 【解析】選B。物體勻速上升,動(dòng)能不變,重力勢(shì)能增加,機(jī)械能增加,A錯(cuò);由力的平衡條件可知手對(duì)物體的力的大小等于物體的重力10N,故人手對(duì)物體做功10J,機(jī)械能增加10J,B對(duì);合外力做功為零,C錯(cuò);重力做功為-10J,即人克服重力做功10J,D錯(cuò)。 5.(多選)(xx揚(yáng)州高一檢測(cè))如圖所示,質(zhì)量為M、長(zhǎng)度為l的小車(chē)靜止在光滑的水平面上,質(zhì)量為m的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))放在小車(chē)的最左端,現(xiàn)用一水平恒力F作用在小物塊上,使物塊從靜止開(kāi)始做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。物塊和小車(chē)之間的摩擦力為Ff,物塊滑到小車(chē)的最右端時(shí),小車(chē)運(yùn)動(dòng)的距離為x。在這個(gè)過(guò)程中,以下結(jié)論正確的是(　　) A.物塊到達(dá)小車(chē)最右端時(shí)具有的動(dòng)能為(F-Ff)(l+x) B.物塊到達(dá)小車(chē)最右端時(shí)小車(chē)具有的動(dòng)能為Ffx C.物塊克服摩擦力所做的功為Ff(l+x) D.物塊和小車(chē)增加的機(jī)械能為Fx 【解析】選A、B、C。對(duì)物塊分析,物塊的位移為l+x,根據(jù)動(dòng)能定理得,(F-Ff)(l+x)=mv2,故A正確。對(duì)小車(chē)分析,小車(chē)的位移為x,根據(jù)動(dòng)能定理得,Ffx=Mv2-0,故B正確。物塊相對(duì)于地面的位移大小為l+x,則物塊克服摩擦力所做的功為Ff(l+x),C正確。根據(jù)能量守恒得,外力F做的功轉(zhuǎn)化為小車(chē)和物塊的機(jī)械能和摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能,則有F(l+x)=ΔE+Q,則物塊和小車(chē)增加的機(jī)械能為ΔE=F(l+x)-Ffl,故D錯(cuò)誤。 【總結(jié)提升】應(yīng)用功能關(guān)系解題的關(guān)鍵 應(yīng)用功能關(guān)系解題的關(guān)鍵是深刻理解不同功能關(guān)系的含義: (1)重力做功是物體重力勢(shì)能改變的原因,重力做多少功,重力勢(shì)能就減少多少; (2)彈簧彈力做功是彈性勢(shì)能改變的原因,彈簧彈力做多少功,彈性勢(shì)能就減少多少; (3)合力做功是物體動(dòng)能改變的原因,動(dòng)能的變化量總等于合力對(duì)物體所做的功; (4)除重力和系統(tǒng)彈力外,其他力做功是機(jī)械能改變的原因,機(jī)械能的變化量總等于其他力所做的總功。 二、非選擇題(15分) 6.如圖所示,某人乘雪橇從雪坡經(jīng)A點(diǎn)滑至B點(diǎn),接著沿水平路面滑至C點(diǎn)停止。人與雪橇的總質(zhì)量為70kg。表中記錄了沿坡滑下過(guò)程中的有關(guān)數(shù)據(jù),請(qǐng)根據(jù)圖表中的數(shù)據(jù)解決下列問(wèn)題:(g取10m/s2) 位置 A B C 速度/(ms-1) 2.0 12.0 0 時(shí)刻/s 0 4 10 (2)設(shè)人與雪橇在BC段所受阻力恒定,求阻力大小。 【解題指南】系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量等于克服阻力做的功,而克服阻力做的功或阻力大小均可根據(jù)動(dòng)能定理求得。 【解析】(1)根據(jù)動(dòng)能定理得:mgh-Wf=m-m 故從A到B的過(guò)程中克服摩擦力做功 Wf=mgh-m+m=9.1103J 產(chǎn)生的熱量Q=Wf=9.1103J (2)在BC段,根據(jù)動(dòng)能定理得:-F阻x=0-m,其中x=t=36m,所以阻力 F阻==N=140 N 答案:(1)9.1103J　(2)140 N 一、選擇題(本題共4小題,每小題7分,共28分。多選題已在題號(hào)后標(biāo)出) 1.將一物體豎直向上拋出,不計(jì)空氣阻力,則物體的動(dòng)能—路程圖像應(yīng)是 圖(　　) 【解析】選B。根據(jù)動(dòng)能定理,上升階段-mgs=Ek-Ek0,所以Ek=Ek0-mgs,即動(dòng)能隨上升高度均勻減小;下降過(guò)程,Ek=mgs,動(dòng)能隨下降的距離均勻增大。故選項(xiàng)B正確。 2.如圖所示,一個(gè)粗細(xì)均勻的U形管內(nèi)裝有同種液體,液體質(zhì)量為m。在管口右端用蓋板A密閉,兩邊液面高度差為h,U形管內(nèi)液體的總長(zhǎng)度為4h,先拿去蓋板,液體開(kāi)始運(yùn)動(dòng),由于管壁的阻力作用,最終管內(nèi)液體停止運(yùn)動(dòng),則該過(guò)程中液體機(jī)械能的減少轉(zhuǎn)化為的內(nèi)能是(　　) A.mgh　　B.mgh　　C.mgh　　D.mgh 【解析】選A。去掉右側(cè)蓋板之后,液體向左側(cè)流動(dòng),最終兩側(cè)液面相平,液體的重力勢(shì)能減少,減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。如圖所示,最終狀態(tài)可等效為右側(cè)h的液柱移到左側(cè)管中,即增加的內(nèi)能等于該液柱減少的重力勢(shì)能,則Q=mgh=mgh,故A正確。 3.(多選)(xx大綱版全國(guó)卷)如圖,一固定斜面傾角為30,一質(zhì)量為m的小物塊自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做勻減速運(yùn)動(dòng),加速度的大小等于重力加速度的大小g。若物塊上升的最大高度為H,則此過(guò)程中,物塊的(　　) A.動(dòng)能損失了2mgH B.動(dòng)能損失了mgH C.機(jī)械能損失了mgH D.機(jī)械能損失了mgH 【解析】選A、C。根據(jù)動(dòng)能定理應(yīng)有:ΔEk=-ma=-2mgH,動(dòng)能增量為負(fù)值,說(shuō)明動(dòng)能減少了2mgH,所以A正確,B錯(cuò)誤;再由牛頓第二定律有:mgsin30+Ff=ma=mg,可得Ff=mg,根據(jù)功能關(guān)系有ΔE=-Ff=-mgH,即機(jī)械能損失了mgH,所以C正確,D錯(cuò)誤。 【變式訓(xùn)練】(多選)懸崖跳水是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的極限運(yùn)動(dòng),需要運(yùn)動(dòng)員具有非凡的膽量和過(guò)硬的技術(shù)。跳水運(yùn)動(dòng)員進(jìn)入水中后受到水的阻力而做減速運(yùn)動(dòng),設(shè)質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)員剛?cè)胨畷r(shí)的速度為v,水對(duì)他的阻力大小恒為F,那么在他減速下降深度為h的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是(g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?(　　) A.他的動(dòng)能減少了(F-mg)h B.他的重力勢(shì)能減少了mgh-mv2 C.他的機(jī)械能減少了Fh D.他的機(jī)械能減少了mgh 【解析】選A、C。在進(jìn)入水中的過(guò)程中,由動(dòng)能定理,mgh-Fh=Ek-Ek,所以動(dòng)能的減少量為Ek-Ek=(F-mg)h,故A正確;重力勢(shì)能的減少量等于重力所做的功,即mgh,故B錯(cuò)誤;克服阻力所做的功等于機(jī)械能的減少量,即等于Fh,故C正確,D錯(cuò)誤。 4.質(zhì)量為m的小球被系在輕繩的一端,在豎直平面內(nèi)做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球受到空氣阻力的作用。設(shè)某一時(shí)刻小球通過(guò)軌道的最低點(diǎn),此時(shí)繩子的張力為7mg,此后小球繼續(xù)做圓周運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)半個(gè)圓周恰好能通過(guò)最高點(diǎn),則在此過(guò)程中小球克服空氣阻力所做的功為(　　) A.　　　B.　　　C.　　　D.mgR 【解題指南】小球恰好能通過(guò)圓周的最高點(diǎn)意味著此時(shí)小球只受重力作用,即此時(shí)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力等于重力。 【解析】選C。設(shè)小球在圓周最低點(diǎn)和最高點(diǎn)時(shí)速度分別為v1和v2,則7mg-mg= m 　 ① mg=m　 ② 設(shè)經(jīng)過(guò)半個(gè)圓周的過(guò)程中,小球克服空氣阻力所做的功為W,則由動(dòng)能定理得 -mg2R-W=m-m　 　 　 ③ 解①～③式得W=,C正確。 二、非選擇題(本題共2小題,共22分) 5.(10分)水庫(kù)上建筑一條攔河壩,利用水庫(kù)水位與攔河壩下游水位之間的落差,使水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),可以帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。若水的重力勢(shì)能有60%轉(zhuǎn)化為電能,已知每分鐘5 000 t的水流量可以得到發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率為4.9107W。求: (1)水的落差是多少? (2)如果水庫(kù)的水不通過(guò)水輪機(jī),而是自由下落到攔河壩下游的水面上,且水的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能,則水溫升高多少? 【解析】(1)由P==,得 h==m=100m。 (2)若重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能, 則mgh=cmΔt,Δt==℃≈0.23℃。 答案:(1)100m　(2)0.23℃ 6.(12分)(xx揚(yáng)州高一檢測(cè))如圖所示,斜面軌道AB與水平面之間的夾角θ=53,BD為半徑R=4m的圓弧形軌道,且B點(diǎn)與D點(diǎn)在同一水平面上,在B點(diǎn),軌道AB與圓弧形軌道BD相切,整個(gè)軌道處于豎直平面內(nèi)且處處光滑,在A點(diǎn)處的一質(zhì)量m=1kg的小球由靜止滑下,經(jīng)過(guò)B、C點(diǎn)后從D點(diǎn)斜拋出去,最后落在地面上的S點(diǎn)處時(shí)的速度大小vS=8m/s,已知A點(diǎn)距地面的高度H=10m,B點(diǎn)距地面的高度h=5m,設(shè)以MDN為分界線(xiàn),其左邊為一阻力場(chǎng)區(qū)域,右邊為真空區(qū)域。g取10m/s2,sin53=0.8,cos53=0.6。問(wèn): (1)小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)的速度為多大? (2)小球經(jīng)過(guò)圓弧軌道最低處C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力為多大? (3)小球從D點(diǎn)拋出后,受到的阻力Ff與其瞬時(shí)速度方向始終相反,求小球從D點(diǎn)至S點(diǎn)的過(guò)程中,阻力Ff所做的功。 【解析】(1)設(shè)小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度大小為vB,由機(jī)械能守恒得:mg(H-h)=m,求得vB=10m/s。 (2)設(shè)小球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)的速度為vC,對(duì)軌道的壓力為F,則軌道對(duì)小球的壓力F=F,根據(jù)牛頓第二定律可得:F-mg=m,由機(jī)械能守恒得:mgR(1-cos53)+ m=m,由以上兩式及F=F,求得F=43N。 (3)設(shè)到達(dá)S點(diǎn)的速度為vS,在此過(guò)程中阻力所做的功為W,易知vD= vB,由動(dòng)能定理可得:mgh+W=m-m,求得W=-68J。 答案:(1)10m/s　(2)43 N　(3)-68 J