高中物理魯科版第二章能的轉(zhuǎn)化與守恒 微課

(本欄目內(nèi)容，在學(xué)生用書中以獨(dú)立形式分冊(cè)裝訂！)1．從地面豎直上拋兩個(gè)質(zhì)量不同的物體，設(shè)它們的初動(dòng)能相同，當(dāng)上升到同一高度時(shí)(不計(jì)空氣阻力，選拋出點(diǎn)所在的水平面為參考面)，則兩個(gè)物體()A．所具有的重力勢能相等B．所具有的動(dòng)能相等C．所具有的機(jī)械能不相等D．所具有的機(jī)械能相等解析：初態(tài)機(jī)械能相同，機(jī)械能守恒，D對(duì)，C錯(cuò)．同一高度質(zhì)量不等，重力勢能不等，動(dòng)能不等，A、B錯(cuò)．答案：D2.游樂場中的一種滑梯如圖所示．小朋友從軌道頂端由靜止開始下滑，沿水平軌道滑動(dòng)了一段距離后停下來，則()A．下滑過程中支持力對(duì)小朋友做功B．下滑過程中小朋友的重力勢能增加C．整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中小朋友的機(jī)械能守恒D．在水平面滑動(dòng)過程中摩擦力對(duì)小朋友做負(fù)功解析：下滑過程中支持力的方向總與速度方向垂直，所以支持力不做功，A錯(cuò)誤；越往下滑動(dòng)重力勢能越小，B錯(cuò)誤；摩擦力的方向與速度方向相反，所以摩擦力做負(fù)功，機(jī)械能減少，D正確，C錯(cuò)誤．答案：D3．如圖所示，從h高處以初速度v0豎直向上拋出一個(gè)質(zhì)量為m的小球．若取拋出處物體的重力勢能為零，不計(jì)空氣阻力，則物體著地時(shí)的機(jī)械能為()A．mgh B．mgh＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)\f(1,2)mveq\o\al(2,0) \f(1,2)mveq\o\al(2,0)－mgh解析：物體在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中不受阻力，僅有重力做功，物體的機(jī)械能守恒．取拋出處的重力勢能為零，則拋出時(shí)的物體的機(jī)械能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，因此物體落地的瞬時(shí)機(jī)械能亦為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，選項(xiàng)C正確．答案：C4.如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m的物體以某一速度從A點(diǎn)沖上傾角為30°的光滑斜面，這物體在斜面上上升的最大高度為h，則在這個(gè)過程中()A．物體的重力勢能增加了mghB．機(jī)械能損失了mghC．動(dòng)能損失了mghD．機(jī)械能不守恒解析：物體在斜面上上升h，重力做負(fù)功mgh，故物體重力勢能增加了mgh，A選項(xiàng)正確．在上升h高度的過程中，只有重力做功，重力勢能與動(dòng)能之間轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒，故B、D選項(xiàng)錯(cuò)誤．由于只有重力做功，則合力做功即為－mgh，由動(dòng)能定理，物體的動(dòng)能減少了mgh，C選項(xiàng)正確．答案：AC5.如圖所示，一輛汽車從凸橋上的A點(diǎn)勻速率運(yùn)動(dòng)到等高的B點(diǎn)，以下說法正確的是()A．由于車速不變，汽車從A到B過程中機(jī)械能不變B．牽引力對(duì)汽車做的功等于汽車克服阻力做的功C．汽車在運(yùn)動(dòng)過程中所受合外力為零D．汽車所受的合外力做功為零解析：汽車的車速不變，其動(dòng)能不變，但高度變化，重力勢能變化，所以機(jī)械能不守恒，由動(dòng)能定理WF＋Wf＝0，即合外力做功為零，由于速度方向變化，所以合外力不為零，故A、C錯(cuò)，B、D正確．答案：BD6.一物體從某一高度自由落下，落在直立于地面的輕彈簧上，如圖所示，在A點(diǎn)物體開始與彈簧接觸，到B點(diǎn)時(shí)，物體速度為零，然后被彈回，下列說法中正確的是()A．物體從A下降到B的過程中，動(dòng)能不斷變小B．物體從A下降到B的過程中，重力勢能不斷變小C．物體從A下降到B的過程中，彈性勢能不斷增大D．物體從A下降到B的過程中，彈性勢能的增加量，等于重力勢能的減小量解析：物體在下降過程中，先加速后減速，因此動(dòng)能先增大后減?。亓菽芤恢睖p小，彈性勢能一直增大．由于物體有初動(dòng)能，而末動(dòng)能為零，因此彈性勢能的增加量等于物體動(dòng)能和重力勢能的減少量．答案：BC7．質(zhì)量為m的物體，從靜止開始以2g的加速度豎直向下運(yùn)動(dòng)h高度，下列說法中正確的是()A．物體的重力勢能減少2mghB．物體的機(jī)械能保持不變C．物體的動(dòng)能增加2mghD．物體的機(jī)械能增加mgh解析：因重力做了mgh的功，由重力做功與重力勢能變化關(guān)系可知重力勢能減少mgh，合力做功為2mgh，由動(dòng)能定理可知?jiǎng)幽茉黾?mgh，除重力之外的力做功mgh，所以機(jī)械能增加mgh，A、B錯(cuò)，C、D對(duì)．答案：CD8．如圖所示，某人用平行于斜面的拉力將物體沿斜面拉下，已知拉力大小等于摩擦力大小，則下列說法正確的是()A．物體是勻速下滑的B．合外力對(duì)物體做的功等于零C．物體的機(jī)械能減少D．物體的機(jī)械能保持不變解析：因?yàn)橹亓Φ南禄至ξ幢黄胶猓贤饬?shù)值上等于該分力，所以物體將加速下滑；因?yàn)槌亓ν?，其他力做功之和為零，所以物體的機(jī)械能將保持不變．答案：D9．如圖所示，傾角θ＝30°的粗糙斜面固定在地面上，長為l、質(zhì)量為m，粗細(xì)均勻、質(zhì)量分布均勻的軟繩置于斜面上，其上端與斜面頂端齊平．用細(xì)線將物體與軟繩連接，物體由靜止釋放后向下運(yùn)動(dòng)，直到軟繩剛好全部離開斜面(此時(shí)物塊未到達(dá)地面)，在此過程中()A．物塊的機(jī)械能逐漸增加B．軟繩重力勢能共減少了eq\f(1,4)mglC．物塊重力勢能的減小等于軟繩克服摩擦力所做的功D．軟繩重力勢能的減少小于其動(dòng)能的增加與克服摩擦力所做功之和解析：物塊下落過程要克服繩的拉力做功，機(jī)械能逐漸減少，所以A錯(cuò)誤．輕繩重心下落eq\f(L,2)－eq\f(L,2)sinθ＝eq\f(1,4)L，所以其重力勢能共減少了eq\f(1,4)mgL，選項(xiàng)B正確．根據(jù)動(dòng)能定理，物塊與輕繩的重力所做的功與摩擦力做功之和等于物塊與輕繩動(dòng)能的增加量，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確．因此B、D正確．答案：BD10.如圖所示是上海“明珠線”某輕軌站的設(shè)計(jì)方案，與站臺(tái)連接的軌道有一個(gè)小坡度，電車進(jìn)站時(shí)要上坡，出站時(shí)要下坡，如果坡高2m，電車到a點(diǎn)時(shí)的速度是km/h，此后切斷電動(dòng)機(jī)電源，如果不考慮電車所受的摩擦力．問：(1)電車到a點(diǎn)切斷電源后，能不能沖上站臺(tái)？(2)如果能沖上，它到b點(diǎn)時(shí)的速度為多大？(g取10m/s2)解析：(1)取a所在平面為參考面，v1＝km/h＝7m/s，設(shè)電車能沖上的最大高度為h′，由機(jī)械能守恒定律得mgh′＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，h′＝eq\f(v\o\al(2,1),2g)＝eq\f(72,2×10)m＝m．因h′＞h，所以電車能沖上站臺(tái)．(2)設(shè)電車到達(dá)b點(diǎn)的速度為v2.根據(jù)機(jī)械能守恒定律，可得出eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝mgh＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)，所以v2＝eq\r(v\o\al(2,1)－2gh)＝eq\r(72－2×10×2)m/s＝3m/s.答案：(1)能沖上站臺(tái)(2)3m/s11．如圖所示，質(zhì)量為m＝2kg的小球系在輕彈簧的一端，另一端固定在懸點(diǎn)O點(diǎn)，將彈簧拉至水平位置A處由靜止釋放，小球到達(dá)距O點(diǎn)下方h處的B點(diǎn)時(shí)速度為2m/s.求小球從A運(yùn)動(dòng)B的過程中彈簧彈性勢能增加多少？(h＝m，g取10m/s2)解析：以B點(diǎn)所在水平面為重力勢能零勢能面，A點(diǎn)為彈性勢能零勢能面，則在初狀態(tài)A有E1＝Ek1＋Ep1＝mgh.對(duì)末狀態(tài)B有E2＝Ek2＋Ep2＝eq\f(1,2)mv2＋Ep2.式中Ep2為彈簧的彈性勢能．由機(jī)械能守恒定律有E1＝E2，mgh＝eq\f(1,2)mv2＋Ep2.所以Ep2＝mgh－eq\f(1,2)mv2＝2×10×J－eq\f(1,2)×2×22J＝6J.答案：6J12．如圖所示，在大型露天游樂場中翻滾過山車的質(zhì)量為1t，從軌道一側(cè)的頂點(diǎn)A處釋放，到達(dá)底部B處后又沖上環(huán)形軌道，使乘客頭朝下通過C點(diǎn)，再沿環(huán)軌道到達(dá)底部，最后沖上軌道另一側(cè)的頂端D處，已知D與A在同一水平面．如果不考慮車與軌道間的摩擦和空氣阻力，A、B間的高度差為20m，圓環(huán)半徑為5m，g取10m/s2，試求：(1)過山車通過B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能；(2)過山車通過C點(diǎn)時(shí)的速度；(3)過山車通過D點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能．解析：(1)過山車由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，由機(jī)械能守恒定律ΔEk增＝ΔEp減可得過山車在B點(diǎn)的動(dòng)能．eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－0＝mghABEkB＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝mghAB＝103×10×20J＝2×105J(2)同理可得，過山車從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)有eq\f(1,2)