《第3節(jié) 能量守恒定律》（同步訓練）高中物理必修2-魯科版-2024-2025學年

《第3節(jié)能量守恒定律》同步訓練(答案在后面)一、單項選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）1、在下列過程中，不滿足能量守恒定律的是：A.一個物體從靜止開始沿光滑斜面下滑B.一個物體在水平面上受到恒力作用沿直線加速運動C.一個物體在真空中自由落體D.一個物體在水平面上受到摩擦力作用沿直線減速運動2、一個物體從靜止開始沿光滑斜面下滑，下滑過程中物體的重力勢能轉化為：A.動能B.勢能C.內能D.電能3、一個物體從靜止開始沿水平面加速滑動，在滑動過程中，物體受到的摩擦力為5N，物體移動了10m。下列關于物體能量變化的描述中，正確的是：A.物體的動能增加了50JB.物體的勢能增加了50JC.物體的機械能減少了50JD.物體的機械能增加了50J4、在封閉系統(tǒng)中，一個物體受到兩個力的作用，其中一個力為5N，方向向東；另一個力為10N，方向向南。若要使物體保持靜止狀態(tài)，這兩個力的合力應為：A.15N，方向向西B.15N，方向向北C.5N，方向向東D.5N，方向向南5、在下列關于能量守恒定律的描述中，錯誤的是（）A.能量既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，只能從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。B.能量守恒定律適用于宏觀物體和微觀物體，適用于所有物理現象。C.能量守恒定律是自然界最普遍、最基本的基本定律之一。D.能量守恒定律是物理學中最基本的定律，是科學研究的基石。6、關于能量守恒定律的應用，下列說法中正確的是（）A.能量守恒定律只適用于熱力學過程。B.能量守恒定律適用于所有物理過程，包括化學、生物、電磁等過程。C.能量守恒定律不適用于相對論效應明顯的物理現象。D.能量守恒定律只適用于宏觀物體，不適用于微觀物體。7、一個物體從靜止開始沿水平面加速運動，下列說法中正確的是：A.物體的動能隨時間增加而增加，而勢能保持不變。B.物體的勢能隨時間增加而增加，而動能保持不變。C.物體的動能和勢能均隨時間增加而增加。D.物體的動能和勢能均隨時間保持不變。二、多項選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）1、一個物體從靜止開始沿水平面加速滑動，受到的摩擦力和空氣阻力對其做負功，下列說法正確的是：A.物體的動能逐漸增大B.物體的機械能逐漸減小C.物體的內能逐漸增大D.物體的勢能逐漸減小2、一個單擺在沒有空氣阻力和摩擦力的情況下，從最高點擺到最低點的過程中，下列說法正確的是：A.單擺的動能逐漸增大B.單擺的勢能逐漸減小C.單擺的機械能保持不變D.單擺的動能和勢能之和保持不變3、一個物體在水平地面上受到一個恒力F的作用，從靜止開始沿著力的方向運動。物體運動過程中，以下說法正確的是（）A.物體的動能隨時間增加而增加B.物體的動量隨時間增加而增加C.物體的機械能隨時間增加而增加D.物體的內能隨時間增加而增加三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）第一題：一個質量為2kg的物體，從高度10m處自由落下，不計空氣阻力。求：（1）物體落地前2秒內重力對物體做的功；（2）物體落地時重力對物體做功的功率。第二題：一質點在光滑水平面上做勻速圓周運動，其質量為m，圓周半徑為R，角速度為ω。求：（1）質點在圓周運動過程中，其動能的變化量；（2）質點在圓周運動過程中，其勢能的變化量；（3）質點在圓周運動過程中，其機械能的變化量。第三題：一質量為m的物體，從某一高度h處以初速度v0豎直向下拋出。物體下落過程中受到空氣阻力f，阻力與速度成正比，比例系數為k。不計重力以外的其他力，求物體落地時速度v的大小。第四題：一質量為m的物體在光滑水平面上做勻速圓周運動，半徑為R，線速度為v。若物體在運動過程中受到一個垂直于半徑向外的力F的作用，使得半徑變?yōu)?R，而線速度保持不變。在半徑變?yōu)?R的過程中，物體的動能變化了多少？在半徑變?yōu)?R的過程中，物體的勢能變化了多少？如果物體在運動過程中受到的力F是重力，求物體在半徑變?yōu)?R后的向心力。第五題：一物體在水平面上做勻速直線運動，其受到的合外力為零。若該物體在水平面上受到的摩擦力為f，質量為m，重力加速度為g，物體在水平面上的加速度為a1，在豎直方向上受到的支持力為N。（1）若將物體的質量增加一倍，摩擦力保持不變，求物體在水平面上的加速度a2；（2）若將物體從水平面移至豎直面，物體在豎直方向上受到的合外力仍為零，求物體在豎直面上的加速度a3。已知條件：f=10Nm=2kgg=10m/s2a1=0.5m/s2《第3節(jié)能量守恒定律》同步訓練及答案解析一、單項選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）1、在下列過程中，不滿足能量守恒定律的是：A.一個物體從靜止開始沿光滑斜面下滑B.一個物體在水平面上受到恒力作用沿直線加速運動C.一個物體在真空中自由落體D.一個物體在水平面上受到摩擦力作用沿直線減速運動答案：D解析：A選項中，物體在光滑斜面下滑時，只有重力做功，沒有其他外力做功，因此機械能守恒，滿足能量守恒定律；B選項中，物體受到恒力作用，機械能轉化為動能，滿足能量守恒定律；C選項中，物體在真空中自由落體，只有重力做功，滿足能量守恒定律。而D選項中，物體受到摩擦力作用，摩擦力做負功，導致物體機械能轉化為內能，不滿足能量守恒定律。因此，選D。2、一個物體從靜止開始沿光滑斜面下滑，下滑過程中物體的重力勢能轉化為：A.動能B.勢能C.內能D.電能答案：A解析：物體在光滑斜面下滑過程中，只有重力做功，沒有其他外力做功，因此物體的機械能守恒。在下滑過程中，物體的重力勢能轉化為動能，滿足能量守恒定律。所以，選A。3、一個物體從靜止開始沿水平面加速滑動，在滑動過程中，物體受到的摩擦力為5N，物體移動了10m。下列關于物體能量變化的描述中，正確的是：A.物體的動能增加了50JB.物體的勢能增加了50JC.物體的機械能減少了50JD.物體的機械能增加了50J答案：C解析：物體在水平面上滑動，重力勢能不變，因為高度沒有變化。由于物體是從靜止開始加速滑動，所以它的動能增加了。根據功的定義，摩擦力做的功等于摩擦力乘以物體移動的距離，即W=F*d=5N*10m=50J。由于摩擦力是阻力，它會消耗物體的機械能，因此物體的機械能減少了50J。所以正確答案是C。4、在封閉系統(tǒng)中，一個物體受到兩個力的作用，其中一個力為5N，方向向東；另一個力為10N，方向向南。若要使物體保持靜止狀態(tài)，這兩個力的合力應為：A.15N，方向向西B.15N，方向向北C.5N，方向向東D.5N，方向向南答案：B解析：為了使物體保持靜止狀態(tài)，兩個力的合力必須為零。我們可以將這兩個力視為直角三角形的兩條直角邊，合力的方向將是斜邊方向。根據勾股定理，合力的大小為√(5N^2+10N^2)=√(25N^2+100N^2)=√125N^2=5√5N。合力的方向是45度角，介于東和南之間，因此正確答案是B，即合力為15N，方向向北。5、在下列關于能量守恒定律的描述中，錯誤的是（）A.能量既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，只能從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。B.能量守恒定律適用于宏觀物體和微觀物體，適用于所有物理現象。C.能量守恒定律是自然界最普遍、最基本的基本定律之一。D.能量守恒定律是物理學中最基本的定律，是科學研究的基石。答案：B解析：能量守恒定律適用于宏觀物體，但在微觀領域，量子力學有特定的能量守恒定律。因此，選項B是錯誤的描述。其他選項A、C、D都是正確的關于能量守恒定律的描述。6、關于能量守恒定律的應用，下列說法中正確的是（）A.能量守恒定律只適用于熱力學過程。B.能量守恒定律適用于所有物理過程，包括化學、生物、電磁等過程。C.能量守恒定律不適用于相對論效應明顯的物理現象。D.能量守恒定律只適用于宏觀物體，不適用于微觀物體。答案：B解析：能量守恒定律是自然界最普遍的基本定律之一，適用于所有物理過程，包括化學、生物、電磁等過程。因此，選項B是正確的描述。選項A是錯誤的，因為能量守恒定律不僅適用于熱力學過程。選項C和D也是錯誤的，因為能量守恒定律適用于所有物理現象，無論是宏觀還是微觀。7、一個物體從靜止開始沿水平面加速運動，下列說法中正確的是：A.物體的動能隨時間增加而增加，而勢能保持不變。B.物體的勢能隨時間增加而增加，而動能保持不變。C.物體的動能和勢能均隨時間增加而增加。D.物體的動能和勢能均隨時間保持不變。答案：A解析：由于物體是從靜止開始沿水平面加速運動，所以物體的動能隨時間增加而增加。由于物體是在水平面上運動，沒有高度的變化，因此勢能保持不變。選項A正確。二、多項選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）1、一個物體從靜止開始沿水平面加速滑動，受到的摩擦力和空氣阻力對其做負功，下列說法正確的是：A.物體的動能逐漸增大B.物體的機械能逐漸減小C.物體的內能逐漸增大D.物體的勢能逐漸減小答案：ABC解析：根據能量守恒定律，一個系統(tǒng)的總能量在任何時候都是守恒的。在這個問題中，物體受到的摩擦力和空氣阻力對其做負功，導致物體的機械能逐漸減小。由于物體從靜止開始加速滑動，其動能逐漸增大。而機械能的減小會轉化為內能的增加，因此物體的內能也逐漸增大。由于物體在水平面上滑動，其勢能保持不變。所以，正確答案是ABC。2、一個單擺在沒有空氣阻力和摩擦力的情況下，從最高點擺到最低點的過程中，下列說法正確的是：A.單擺的動能逐漸增大B.單擺的勢能逐漸減小C.單擺的機械能保持不變D.單擺的動能和勢能之和保持不變答案：BCD解析：在理想情況下，沒有空氣阻力和摩擦力，單擺的機械能是守恒的。這意味著單擺的動能和勢能之和在任何時刻都保持不變。當單擺從最高點擺到最低點的過程中，其勢能逐漸減小，因為高度降低。同時，動能逐漸增大，因為速度增加。因此，正確答案是BCD。3、一個物體在水平地面上受到一個恒力F的作用，從靜止開始沿著力的方向運動。物體運動過程中，以下說法正確的是（）A.物體的動能隨時間增加而增加B.物體的動量隨時間增加而增加C.物體的機械能隨時間增加而增加D.物體的內能隨時間增加而增加答案：AB解析：A選項：物體在恒力F的作用下，速度逐漸增加，根據動能公式EkB選項：根據動量公式p=C選項：機械能包括動能和勢能。在本題中，物體在水平地面上運動，勢能不變，動能增加，因此機械能增加。所以C選項正確。D選項：內能是指物體內部粒子無規(guī)則運動的動能和勢能的總和。在本題中，物體在水平地面上運動，沒有溫度變化，內能不發(fā)生變化，所以D選項錯誤。綜上，正確答案為AB。三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）第一題：一個質量為2kg的物體，從高度10m處自由落下，不計空氣阻力。求：（1）物體落地前2秒內重力對物體做的功；（2）物體落地時重力對物體做功的功率。答案：（1）物體落地前2秒內重力對物體做的功W=mgh=2kg×9.8m/s2×2m=39.2J（2）物體落地時的速度v=√(2gh)=√(2×9.8m/s2×10m)≈14m/s物體落地時重力對物體做功的功率P=Fv=mgv=2kg×9.8m/s2×14m/s=274.4W解析：（1）根據功的計算公式W=F×s×cosθ，這里重力做功的θ為0度，因此cosθ=1。物體在落地前2秒內的位移s可以通過自由落體運動的位移公式s=1/2gt2計算，其中g為重力加速度，t為時間。代入g=9.8m/s2和t=2s，得到s=1/2×9.8m/s2×(2s)2=19.6m。所以重力做的功W=mgh=2kg×9.8m/s2×19.6m=39.2J。（2）物體落地時的速度可以通過自由落體運動的速度公式v=√(2gh)計算，代入g=9.8m/s2和h=10m，得到v=√(2×9.8m/s2×10m)≈14m/s。功率P是力F和速度v的乘積，在這里F為重力，即F=mg。所以功率P=Fv=mgv=2kg×9.8m/s2×14m/s=274.4W。第二題：一質點在光滑水平面上做勻速圓周運動，其質量為m，圓周半徑為R，角速度為ω。求：（1）質點在圓周運動過程中，其動能的變化量；（2）質點在圓周運動過程中，其勢能的變化量；（3）質點在圓周運動過程中，其機械能的變化量。答案：（1）質點在圓周運動過程中，其動能不變。因為質點做勻速圓周運動，速度大小不變，根據動能公式Ek（2）質點在圓周運動過程中，其勢能不變。在光滑水平面上，沒有重力勢能的變化，因此勢能保持不變。（3）質點在圓周運動過程中，其機械能不變。由于動能和勢能都不變，根據機械能守恒定律，機械能也保持不變。解析：（1）動能是標量，只與速度大小有關，與運動路徑無關。在勻速圓周運動中，速度大小不變，因此動能不變。（2）勢能的變化與重力有關，而在本題中，質點在光滑水平面上運動，沒有重力作用，所以勢能不發(fā)生變化。（3）機械能是動能和勢能的總和。由于動能和勢能都不變，機械能也保持不變，這符合機械能守恒定律。第三題：一質量為m的物體，從某一高度h處以初速度v0豎直向下拋出。物體下落過程中受到空氣阻力f，阻力與速度成正比，比例系數為k。不計重力以外的其他力，求物體落地時速度v的大小。答案：物體落地時速度v的大小可以通過以下步驟求解：根據動能定理，物體下落過程中，動能的增加等于重力勢能的減少加上阻力做的功：1/2*m*v^2=m*g*h-f*h其中g為重力加速度，f為阻力，h為下落高度。由于阻力與速度成正比，即f=k*v，代入上式得：1/2*m*v^2=m*g*h-k*v*h整理方程，得：m*g*h=1/2*m*v^2+k*v*hg*h=1/2*v^2+k*v*h/m將方程兩邊同時乘以2/m，得：2*g*h/m=v^2+2*k*v*h/m將方程兩邊同時減去v^2，得：2*g*h/m-v^2=2*k*v*h/m整理方程，得：v^2+2*k*v*h/m-2*g*h/m=0將方程視為關于v的一元二次方程，應用一元二次方程的求解公式，得：v=(-2*k*h/m±√(4*k^2*h^2/m^2+8*g*h/m))/2化簡得：v=-k*h/m±√(k^2*h^2/m^2+2*g*h/m)由于速度為正值，取正號，得：v=-k*h/m+√(k^2*h^2/m^2+2*g*h/m)解析：本題考查了動能定理的應用，以及一元二次方程的求解。首先根據動能定理列出方程，然后代入阻力與速度的關系，整理方程后求解。注意在求解過程中，要確保速度為正值，取正號。第四題：一質量為m的物體在光滑水平面上做勻速圓周運動，半徑為R，線速度為v。若物體在運動過程中受到一個垂直于半徑向外的力F的作用，使得半徑變?yōu)?R，而線速度保持不變。在半徑變?yōu)?R的過程中，物體的動能變化了多少？在半徑變?yōu)?R的過程中，物體的勢能變化了多少？如果物體在運動過程中受到的力F是重力，求物體在半徑變?yōu)?R后的向心力。答案：動能變化量ΔK=0解析：由于物體的線速度v保持不變，根據動能公式K=1/2mv^2，動能不隨半徑變化而變化。勢能變化量ΔU=0解析：題目未給出物體在水平面上的勢能表達式，通常在水平面上考慮的勢能變化與高度變化有關。由于題目中物體的運動平面未改變，因此勢能也不發(fā)生變化。向心力F’=mv^2/2R解析：根據向心力的公式F’=mv^2/r，其中r是圓周運動的半徑。當半徑變?yōu)?R時，向心力公式變?yōu)镕’