【全程方略】高中物理 第二章 能的轉(zhuǎn)化與守恒單元質(zhì)量評(píng)估（含解析）魯科版必修2(1).doc

【全程方略】2013年高中物理 第二章 能的轉(zhuǎn)化與守恒單元質(zhì)量評(píng)估（含解析）魯科版必修2一、選擇題（本大題共10小題，每小題4分，共40分。每小題至少一個(gè)答案正確，選不全得2分）1.（2012濟(jì)南高一檢測(cè)）某物體從高為h處由靜止下落至地面，用時(shí)為t，則下述結(jié)論正確的是( )a.前、后內(nèi)重力做功相等b.前、后內(nèi)重力做功相等c.前、后內(nèi)重力做功的平均功率相等d.前、后內(nèi)重力做功的平均功率相等2.如圖所示，把同一物體分別沿ba、ca、da三個(gè)光滑斜面勻速推到同一高度的a點(diǎn)，下列說(shuō)法中正確的是( )a.沿ba斜面最費(fèi)力，做的功最多b.沿da斜面最費(fèi)力，做的功最少c.沿三個(gè)斜面推力大小都一樣，沿da斜面最省功d.沿三個(gè)斜面做的功一樣多，沿ba斜面最省力3.（2012寧德高一檢測(cè)）如圖所示，一小球從光滑圓弧軌道頂端由靜止開(kāi)始下滑，進(jìn)入光滑水平面又壓縮彈簧。在此過(guò)程中，小球重力勢(shì)能和動(dòng)能的最大值分別為ep和ek，彈簧彈性勢(shì)能的最大值為ep,則它們之間的關(guān)系為（以水平面為零勢(shì)能面）( )a.ep=ek=ep b.epekepc.ep=ek+ep d.ep+ek=ep4.（2012濟(jì)南高一檢測(cè)）汽車在平直公路上行駛，它受到的阻力大小不變，若發(fā)動(dòng)機(jī)的功率保持恒定，汽車在加速行駛的過(guò)程中，它的牽引力f和加速度a的變化情況是( )a.f逐漸減小，a逐漸減小b.f逐漸增大，a逐漸減小c.f逐漸減小，a逐漸增大d.f逐漸增大，a逐漸增大5.(2012石家莊高一檢測(cè))如圖所示，在地面上以速度v0拋出質(zhì)量為m的物體，拋出后物體落到比地面低的海平面上。若以地面為零勢(shì)能面而且不計(jì)空氣阻力，則( )a物體到海平面時(shí)的重力勢(shì)能為mghb從拋出到落至海平面，重力對(duì)物體做功為mghc物體在海平面上的動(dòng)能為d物體在海平面上的機(jī)械能為6.如圖所示，物體與路面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相同且不為零，運(yùn)動(dòng)中無(wú)碰撞能量損失。do是水平面，ab是斜面，初速度為v0的物體從d點(diǎn)出發(fā)沿dba滑動(dòng)到頂點(diǎn)a時(shí)速度剛好為零。如果斜面改為ac，讓該物體從d點(diǎn)出發(fā)沿dca滑動(dòng)到a點(diǎn)時(shí)速度也剛好為零，則此時(shí)物體具有的初速度v( )a大于v0 b等于v0c小于v0 d決定于斜面的傾角7.(2012福建高考）如圖,表面光滑的固定斜面頂端安裝一定滑輪,小物塊a,b用輕繩連接并跨過(guò)滑輪(不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦)。初始時(shí)刻,a,b處于同一高度并恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。剪斷輕繩后,a下落,b沿斜面下滑,則從剪斷輕繩到物塊著地,兩物塊( )a.速率的變化量不同b.機(jī)械能的變化量不同c.重力勢(shì)能的變化量相同d.重力做功的平均功率相同8.下列說(shuō)法中正確的是( )a.甲物體自發(fā)傳遞熱量給乙物體，說(shuō)明甲物體的內(nèi)能比乙物體多b.熱機(jī)的效率從原理上講可達(dá)100%c.因?yàn)槟芰渴睾?，所以“能源危機(jī)”是不可能的d.以上說(shuō)法均不正確9.（2012山東高考）將地面上靜止的貨物豎直向上吊起，貨物由地面運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)的過(guò)程中，v-t圖像如圖所示。以下判斷正確的是( )a.前3 s內(nèi)貨物處于超重狀態(tài)b.最后2 s內(nèi)貨物只受重力作用c.前3 s內(nèi)與最后2 s內(nèi)貨物的平均速度相同d.第3 s末至第5 s末的過(guò)程中，貨物的機(jī)械能守恒10.（2012福州高一檢測(cè)）如圖所示，質(zhì)量為m的物體沿斜上方以速度v0拋出后，能達(dá)到的最大高度為h，當(dāng)它將要落到離地面高度為h的平臺(tái)時(shí)（不計(jì)空氣阻力，取地面為參考平面），下列判斷正確的是( )a.它的總機(jī)械能大于b.它的總機(jī)械能為mghc.它的動(dòng)能為mg(h-h)d.它的動(dòng)能為二、實(shí)驗(yàn)題（本大題共2小題，共14分）11.（2012溫州高一檢測(cè)）（7分）某同學(xué)采用重物自由下落的方法“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”，如圖甲所示。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50 hz，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹禐?.80 m/s2，測(cè)得所用重物的質(zhì)量為1.00 kg。若按實(shí)驗(yàn)要求正確地選出紙帶進(jìn)行測(cè)量，量得連續(xù)三點(diǎn)a、b、c到第一個(gè)點(diǎn)o的距離如圖乙所示，那么：（1）紙帶的_（選填“左”或“右”）端與重物相連；（2）從打下點(diǎn)a到打下點(diǎn)c的過(guò)程中重力勢(shì)能的減少量ep=_（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；（3）猜測(cè)：動(dòng)能的增加量ek最有可能_勢(shì)能的減少量ep（選填“”“”或“=”）。12.（7分）某同學(xué)在探究功與物體速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)。將紙帶固定在重物上，讓紙帶穿過(guò)電火花計(jì)時(shí)器。先用手提著紙帶，使重物靜止在靠近計(jì)時(shí)器的地方，然后接通電源，松開(kāi)紙帶，讓重物自由下落，計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列點(diǎn)。得到的紙帶如圖乙所示，o點(diǎn)為計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)，該同學(xué)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了下列處理：取|oa|=|ab|=|bc|，并根據(jù)紙帶算出了a、b、c三點(diǎn)的速度分別為va=0.12 m/s，vb=0.17 m/s，vc=0.21 m/s。根據(jù)以上數(shù)據(jù)你能大致判斷wv2嗎？三、計(jì)算題（本大題共3小題，共46分，要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位）13.（18分）質(zhì)量為m的飛機(jī)以水平速度v0飛離跑道后逐漸上升，若飛機(jī)在此過(guò)程中水平速度保持不變，同時(shí)受到重力和豎直向上的恒定升力（該升力由其他力的合力提供，不含重力）。今測(cè)得當(dāng)飛機(jī)在水平方向的位移為l時(shí)，它的上升高度為h，如圖所示。求：（1）飛機(jī)受到的升力大??；（2）從起飛到上升至h高度的過(guò)程中升力所做的功及在高度h處飛機(jī)的動(dòng)能。14.（10分)人類每年消耗的能量換算成石油，約為50億噸，一個(gè)人維持生存所必需的食品的熱量是每天1.26107 j左右，若世界總?cè)丝跒?0億，試估算人類活動(dòng)所需要的能量是人類生存所必需能量的多少倍。（燃燒1 g石油得到的熱量大約是4.2104 j）15.（2012三明高一檢測(cè)）（18分）某興趣小組對(duì)一輛自制遙控小車的性能進(jìn)行研究，他們讓這輛小車在水平的直軌道上由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，并將小車運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程記錄下來(lái)，通過(guò)處理轉(zhuǎn)化為v-t圖像，如圖所示（除2 s10 s時(shí)間段內(nèi)的圖像為曲線外，其余時(shí)間段圖像均為直線）。已知小車運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，2 s14 s時(shí)間段內(nèi)小車的功率保持不變，在14 s末停止遙控而讓小車自由滑行。小車的質(zhì)量為1 kg，可認(rèn)為在整個(gè)過(guò)程中小車所受到的阻力大小不變。求：（1）小車所受到的阻力大小及02 s時(shí)間內(nèi)電動(dòng)機(jī)提供的牽引力大小。（2）小車勻速行駛階段的功率。（3）小車在010 s運(yùn)動(dòng)過(guò)程中位移的大小。答案解析1.【解析】選a。由功的定義可知a正確；由于物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，所以前、后內(nèi)物體的位移之比為13，通過(guò)前、后的位移所用的時(shí)間之比為1,由功和功率的定義可知b、c、d錯(cuò)。2.【解析】選d。由功的原理知道，使用任何機(jī)械都不省功，由于斜面光滑，無(wú)論沿哪個(gè)斜面將物體推上a點(diǎn)，都與不用斜面直接將物體從e點(diǎn)勻速移到a點(diǎn)做的功一樣多。若推力為f，斜面長(zhǎng)為l，則有fl=gh，l越長(zhǎng)，f越小，所以選項(xiàng)d正確，選項(xiàng)a、b、c錯(cuò)誤。3.【解析】選a。小球初時(shí)刻重力勢(shì)能最大，與彈簧將要接觸時(shí)動(dòng)能最大，壓縮彈簧到速度為零時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能最大，由機(jī)械能守恒定律可知ep=ek=ep,故a正確。【總結(jié)提升】機(jī)械能守恒的判斷（1）對(duì)單個(gè)物體判斷機(jī)械能守恒時(shí)，看是否只有重力做功，并非只受重力，看其他力是否做功或做功的代數(shù)和是否為零。（2）對(duì)兩個(gè)或幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)，判斷機(jī)械能守恒時(shí)，看是否只有重力做功，若有其他外力或內(nèi)力做功（如內(nèi)部有摩擦力等，系統(tǒng)內(nèi)彈力除外）則系統(tǒng)機(jī)械能不守恒?？词欠裰挥袆?dòng)能和勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化。4.【解析】選a。由公式p=fv可知，p一定，v增大，f減小，由牛頓第二定律得：f-f=ma，f減小，a減小，a對(duì)。5.【解析】選b、c、d。 物體到海平面時(shí)的重力勢(shì)能為-mgh，a錯(cuò)；物體下落，重力對(duì)物體做正功，為mgh，b對(duì)；由動(dòng)能定理得：mgh=,所以物體在海平面上的動(dòng)能為c對(duì)；不計(jì)空氣阻力，物體的機(jī)械能守恒，物體在海平面上的機(jī)械能與在地面上的機(jī)械能相等，e=ep+ek=，d對(duì)。6.【解析】選b。設(shè)斜面的傾角為，則滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體所做的功為wfmg bdmgcos abmg bdmg obmg od。可見(jiàn)，wf與無(wú)關(guān)，也就是說(shuō)，物體從d點(diǎn)出發(fā)沿dba或沿dca滑動(dòng)到a點(diǎn)，滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體所做的功相同。根據(jù)動(dòng)能定理,沿dba有wgwf0；沿dca有wgwf0。解得vv0。 7.【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)明確以下兩點(diǎn)：(1)對(duì)平均功率的計(jì)算公式的理解。（2）據(jù)平衡狀態(tài)得兩物塊的質(zhì)量關(guān)系?！窘馕觥窟xd。 設(shè)a、b離地高度為h,由于斜面表面光滑，a、b運(yùn)動(dòng)過(guò)程機(jī)械能守恒，物塊著地時(shí)速率相等,均為，因此速率變化量相等，a、b錯(cuò)。由于初始時(shí)刻a、b處于同一高度并處于靜止?fàn)顟B(tài)，因此有mag=mbgsin，重力勢(shì)能變化量不相等，c錯(cuò)。從剪斷輕繩到兩物塊著地過(guò)程的平均速度大小為故選d。8.【解析】選d。自發(fā)熱傳遞的條件是溫度差，而不是內(nèi)能的多少，故a錯(cuò)；任何熱機(jī)都不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其他變化，所以任何熱機(jī)的效率都不可能達(dá)到100%，故b錯(cuò)；由于能源的利用是不可逆的，煤炭、石油等都是不可再生的能源，故c錯(cuò)；d正確。9.【解題指南】解答本題應(yīng)把握以下四點(diǎn)：（1）根據(jù)加速度的方向判斷貨物是超重還是失重。（2）根據(jù)加速度的大小判斷貨物是否只受重力作用。（3）利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求平均速度的大小。（4）利用動(dòng)能和勢(shì)能的變化分析貨物的機(jī)械能是否守恒?！窘馕觥窟xa、c。由貨物運(yùn)動(dòng)的v-t圖像可知，前3 s內(nèi)貨物向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，貨物處于超重狀態(tài)，a正確；最后2 s內(nèi)貨物向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為-3 m/s2，說(shuō)明貨物除受重力外，還受其他力的作用，b錯(cuò)誤；由平均速度公式得，前3秒內(nèi)與最后2 s內(nèi)貨物的平均速度都為3 m/s，c對(duì)；第3 s末至第5 s末的過(guò)程中，貨物的速度不變，動(dòng)能不變，重力勢(shì)能增加，故機(jī)械能增加，d錯(cuò)誤。10.【解析】選d。因選地面為參考平面，所以物體的總機(jī)械能為，a錯(cuò)；到達(dá)h高度時(shí)動(dòng)能不為零，由機(jī)械能守恒定律可知mgh,b、c錯(cuò)；由動(dòng)能定理ek=-mgh,d正確。11.【解析】（1）重物做自由落體運(yùn)動(dòng)，下落速度越來(lái)越快，相同的時(shí)間里，距離越來(lái)越大，故紙帶的左端與重物相連。（2）ep=mghac=1.009.80(7.02-3.13)10-2 j0.38 j。（3）由于摩擦阻力的影響，動(dòng)能的增加量ek最有可能小于勢(shì)能的減少量ep。答案：（1）左 （2）0.38 j （3）12.【解析】設(shè)由o點(diǎn)到a的過(guò)程中，重力對(duì)重物所做的功為w，那么由o到b的過(guò)程中，重力對(duì)重物所做的功為2w，由o到c的過(guò)程中，重力對(duì)重物所做的功為3w。由計(jì)算可知va 2=1.4410-2 m2/s2 vb 2=2.8910-2 m2/s2vc 2=4.4110-2 m2/s2由以上數(shù)據(jù)可以判斷wv2。也可以用w-v2的曲線判斷。答案：見(jiàn)解析13.【解析】（1）飛機(jī)水平速度不變l=v0t（3分）豎直方向加速度恒定h=at2（3分）消去t即得（2分）由牛頓第二定律f=mg+ma=mg()（3分）（2）升力做功w=fh=mgh()（2分）在h處（2分）所以（3分）答案:（1）mg()（2）mgh() 14.【解析】人類每年活動(dòng)所消耗的總能量等于50億噸石油燃燒所釋放的能量，其值為e=km=4.210450108103103 j=2.11020 j。每年按365天計(jì)，可估算出每人每天活動(dòng)所需要的能量為9.6107 j。因而，人類活動(dòng)所需要的能量大約是人類生存所必需能量的7.6倍。（10分）答案:7.6倍15.【解析】（1）由圖像可得，在14 s18 s內(nèi)：a3= m/s2=-0.75 m/s2(2分）小車受到的阻力大小：f=ma3=0.75 n(2分）在02 s內(nèi)：a1= m/s2=0.5 m/s2(2分）由f-f=ma