高中物理第七章机械能守恒定律第10节能量转化和守恒定律知识点同步训练新人教版必修2.docx
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高中物理第七章机械能守恒定律第10节能量转化和守恒定律知识点同步训练新人教版必修2
能量转化和守恒定律
1.功与能的关系:
功是能量转化的量度。
功率的意义:
单位时间转化的能量。
2.能量转化与守恒定律:
能量既不能凭空产生,也不能凭空消失,它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总能量守恒。
3.用能量守恒定律解题的方法:
关键是分析清楚系统中有多少形式的能,发生了哪些转化和转移过程,再利用始末状态能量守恒关系分析求解。
4.能源和能量耗散。
●课堂针对训练
(1)在水平地面上铺n块砖,每块砖的质量为m,厚度为h.如将砖一块一块叠起来.则至少需做功为多少?
(2)一水电站,水流的落差为20m,水流冲击水轮发电机后,水流能20%转化为电能,若发电机的功率为200kW,则水流的功率为kW,每分钟流下的水量是kg(g取10m/s2).
(3)如图7-67所示,一根长为l1的橡皮条和一根长为l2的绳子(l1<l2)悬于同一点,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,橡皮条的长变为与绳子长度相等,此时两球速度的大小:
A.B球速度较大;B.A球速度较大;
C.两球速度大小相等;D.不能确定谁的速度大.
(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h,不计空气的阻力,则下述说法正确的是:
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)一个小孩站在船头,按图7-68所示的两种情况用同样大小的力拉绳,经过相同的时间t(船未碰撞),小孩做的功W1和W2的大小关系是;在时刻t,小孩拉绳的瞬时功率P1和P2的大小关系是
.
(6)图7-69中为U型导轨,质量为m的物体从导轨上的A处由静止下滑,可以滑到B处.若物体从B处以初速度v0下滑,则可以恰好滑到A处,由此可知A、B间的高度差为多少?
(设阻力大小恒定)
(7)斜面高0.6m,倾角为37°,质量是1kg的物体由斜面顶端滑到底端.已知物体与斜面间的动摩擦因数为0.25,则物体在下滑的过程中减少的机械能为多少?
(g=10m/s2)
(8)如图7-70所示,质量为1kg的物体放在粗糙水平面上,物块与平面间的动摩擦因数为
0.1,物块左侧与轻弹簧连接,弹簧另一端固定在竖直墙面上.现把物块拉至平衡位置右侧
10cm处,由静止释放,当物块第一次通过平衡位置左侧5cm处时的速度为1m/s,(g=10m/s2)
求这一过程中弹簧弹性势能的变化量.
(9)如图7-71所示,质量m=0.5kg的小球距地面高H=5m处自由下落,到达地面恰能沿凹陷于地面的半圆形槽壁运动,半圆槽半径R=0.4m.小球到达槽最低点时速率为10m/s,并继续沿槽壁运动直到从槽左端边缘飞出,……如此反复几次.设摩擦力大小恒定不变,
求:
(设小球与槽壁相碰时不损失能量)
①小球第一次离槽上升的高度h;
②小球最多能飞出槽外的次数(g=10m/s2)
★滚动训练★
(10)如图7-72所示,斜面体置于光滑水平地面上,其光滑斜面上有一个物体由静止沿斜面下滑,在物体下滑过程中,下列说法正确的是:
A.物体的重力势能减少,动能增大;B.物体的重力势能完全转化为物体的动能;C.物体的机械能减少;D.物体和斜面体组成的系统机械能守恒.
(11)如图7-73所示,一根轻弹簧竖直放置在地面上,上端为O点.某人将质量为m的物块放在弹簧上端O处,使它缓慢下落到A处,放手后物块处于平衡,在此过程中物块克服人的作用力做为W.如果将物块从距弹簧上端O点为H高处释放,物块自由落下,落到弹簧上端O点后继续下落将弹簧压缩,那么物块将弹簧压缩的过程中,物块的最大速度是多少?
●补充训练●
(1)如图7-74所示,光滑斜劈放在水平面上,斜面上用固定的竖直挡板挡住一个光滑重球.当整个装置沿水平面向左运动的过程中,重球所受各力做功的情况
是:
A.重力不做功;B.斜面对球弹力不做功;C.挡板对球弹力不做功;D.不知运动性质,无法判断各力是否做功.
(2)如图7-75所示,一质量为10kg的物块静止在水平地面上,现用一与水平方向成=37°,
F=60N的力拉着物块从静止开始以a=2m/s2的加速度做匀加速直线运动,在2s的时间内物块所受各力对物块做的功分别为多少?
外力的合力对物块做功为多少?
(g取10m/s2)
(3)对静置于地面上质量为10kg的物体施加竖直向上的拉力F,使物体以2m/s2的加速度上升,不计空气阻力,g取10m/s2,则在前5s内拉力F的平均功率为:
A.100W;B.250W;
C.500W;D.600W.
(4)质量为m的汽车在平直公路上以速度v0开始做加速运动,经过时间t前进的距离为s,这时速度达到最大值vm.设在这过程中汽车发动机的功率恒为P0,汽车所受阻力恒为f0,则这段时间内汽车发动机所做的功是:
A.P0t:
B.f0vmt;
2-1mv+fs.
C.f0s;D.1mvm020
22
(5)质量为m的汽车以恒定的功率P在平直的水平公路上行驶,汽车匀速行驶时的速率为v1,当汽车的速率为v2(v2<v1)行驶时,汽车的加速度为:
A.P
mv2
;B.
P;
mv1
C.P(v1v2);D.
mv1v2
2P.
m(v1v2)
(6)汽车质量为5t,其发动机额定功率为37.5kW,汽车在水平路面上由静止起动,开始一段时间以1m/s2的加速度做匀加速运动,汽车最终行驶的最大速度达到54km/h.设阻力大小不变.求:
①汽车做匀加速运动的时间能维持多长?
这段时间内发动机输出的平均功率多大?
②汽车行驶时受到的阻力多大?
③若汽车达到最大速度后关闭发动机滑行,汽车最多能滑行多远?
(7)质量为m的跳水运动员从高为H的跳台上以速率为v1起跳,落水时的速率为v2,运动中遇有空气阻力.那么,起跳时运动员做功是,在空中克服空气阻力做功是.
(8)一物体静止在升降机的地板上,在升降机加速上升的过程中,地板对物体支持力所做功等于:
A.物体势能的增加量;B.物体动能的增加量;C.物体动能的增加量加上物体势能的增加量;D.物体动能的增加量加上克服重力所做的功.
(9)一架自动扶梯以恒定的速率v1运送乘客上楼,某人第一次站在扶梯不动,第二次以相对于扶梯的速率v2匀速上升,两次扶梯运客做的功分别为W1和W2,则:
A.W1<W2;B.W1>W2;
C.W1=W2;D.以上都不对.
(10)如图7-76所示,质量为m的物体静止在地面上,物体上面连着一个轻弹簧(保持自然长度),用手拉住弹簧上端将物体缓缓提高h,不计弹簧的质量,则人做的功应:
A.等于mgh;B.大于mgh;
C.小于mgh;D.无法确定.
(11)物体在地面上20m高的地方以7m/s2的加速度竖直下落,则在下落的过程中,物体的机械能的变化是:
A.不变;B.减小;
C.增大;D.无法判定.
(12)绳子向上拉着物体沿竖直方向减速上升,下面关于物体在上升过程中的叙述正确的是A.动能减小,重力势能增加;
B.机械能不变;C.机械能一定增加;D.机械能一定减小.
(13)如图7-77所示,长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架,在A处固定质量为2m的小球,B处固定质量为m的小球,支架悬挂在O点,绕过O点并与支架所在平面垂直的固定轴转动.开始时OB与地面相垂直,放手后开始运动,在不计任何阻力的情况下,下列说法正确的是:
A.A球到达最低点时速度为零;
B.A球机械能减少量等于B球机械能增加量;
C.B球向左摆动所能达到的最高位置应高于A球开始运动时的高度;
D.当支架从左向右回摆时,A球一定能回到起始高度.
(14)如图7-78所示,轻绳上端固定,下端连一质量为0.05kg的小球.若小球摆动过程中轻绳偏离竖直线的最大角度为60°,则小球经过最低点时绳中张力等于多少?
(g取10m/s2)
(15)质量为m的机车以恒定的功率由静止出发经t时间行驶s,速度达到最大vm,则机车的功率是多少?
(16)如图7-79所示,板长为l,板的B端静放有质量为m的小物体P,开始时板水平,若在竖直面内转过一个小角度物体P速度为v,物体保持与板相对静止,则这个过程中,板对P做的功是多少?
(17)如图7-80所示,电梯质量为M,在它的水平地板上放置一质量为m的物体,电梯在钢索的拉力作用下由静止开始竖直向上做加速运动,当上升高度为H时,电梯的速度达到v,则在这过程中以下说法中正确的是:
A.电梯地板对物体的支持力所做的功等于1mv2;
2
B.电梯地板对物体的支持力与重力的合力所做的功等于于1mv2;
2
C.钢索的拉力所做的功等于1Mv2+MgH;
2
D.钢索的拉力所做的功大于1Mv2+MgH.
2
(18)如图7-81所示,固定在竖直平面内的光滑圆轨道,半径为R.一质量为m的小球沿逆时针方向在轨道上做圆周运动,在最低点A时,m对轨道的压力大小为8mg.当m运动到最高点B时,对轨道的压力大小是:
A.mg;B.2mg;
C.4mg;D.6mg.
(19)如图7-82所示,在倾角为的斜面上有一弹性挡板A,在距A为l的地方有一质量为m的物体B,B的初速度v0,与斜面间动摩擦因数为,且<tan.则物体停止运动前在斜面上共滑行的路程是.
(20)质量分别为m1和m2的两辆车静止在光滑水平面上,两车之间用长轻绳连接.质量为m的人站在m1的车上,用恒力F水平拉绳,经过一段时间后两车的位移大小分别是s1和s2,速度大小分别达到v1和v2.这段时间内此人做功的大小为(此时两车未相碰):
A.Fs2;B.1m2v22;
2
C.F(s1+s2);D.1m2v22+1(m1+m)v12.
22
(21)如图7-83所示,一轻质弹簧原长l,竖直固定在水平面上,一质量为m的小球从离水平面高为H处自由下落,正好压在弹簧上,下落过程中小球遇到的空气阻力恒为f,小球压缩弹簧的最大压缩量为x.则弹簧被压到最短时的弹性势能为:
A.(mg-f)(H-l+x);B.mg(H-l+x)-f(H-l);C.mgH-f(l-x);D.mg(l-x)+f(H-l+x).
(22)一物体从某一高度自由落下,落在直立于地面上的轻弹簧上,如图7-84所示,在A点物体开始与弹簧接触,到B点时物体速度为零,然后被弹回.下列说法中正确的是:
A.物体从A下降到B的过程中,动能不断变小;
B.物体从B上升到A的过程中,动能不断变大;
C.物体从A下降到B和从B上升到A的过程中,动能都是先增大后减小;
D.物体从A下降到B的过程中,动能与重力势能之和不断变小.
(23)由地面以10m/s的初速度竖直上抛一个物体,它上升到最高点后又落回地面,落地时速度大小为6m/s.如果认为物体所受空气阻力大小不变,取g=10m/s2,求物体上升的最大高度.
(24)有一质量m=1kg的物体,在离地面h=1m高处以v0=22m/s竖直向上抛出.
①如果不计空气阻力,该物体落地时陷入泥土中s′=0.2m而静止,求泥土给物体的平均阻力大小;
②如果空气阻力不能忽略,并为一定值f=1.2N,那么该物体落地时能陷入泥土多深?
(g=
10m/s2,假定泥土对物体阻力不变)
(25)如图7-85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)(提示:
物体最后在B、C间等幅摆动)
(26)如图7-86所示,长度为L的均匀链条放在光滑水平桌面上,且使长度的1垂在桌边,
4
松手后链条从静止开始沿桌边下滑,则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为(链条未落地):
(27)如图7-87所示,光滑圆管形轨道AB部分平直,BC部分是处于竖直平面内半径为R的半圆,圆管截面半径r<<R,有一质量为m,半径比r略小的光滑小球以水平初速度v0射入圆管.
①若要使小球能从C端射出,初速v0多大?
②在小球从C处端射出瞬间、对管壁压力有哪几种典型情况,初速度v0各应满足什么条件?
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