2022-2022学年高中物理第四章机械能和能源第六节能量的转化与守恒随堂演练含解析粤教版必修2.doc

能量的转化与守恒
(多项选择)质量为4 kg的物体被人由静止开始向上提升0.25 m后速度达1 m/s，那么以下说法正确的选项是(　　)
A．人对物体做的功等于物体机械能的增量
B．合外力对物体做功2 J
C．物体重力势能增加了10 J
D．人对物体做的功等于物体增加的动能
解析：选ABC.由功能关系知，人对物体做的功等于物体机械能的增量，A说法正确，D说法错误；合外力做功等于动能的增量，W合＝mv2＝2 J，B说法正确；克服重力做功W＝mgh＝10 J，重力势能增加了10 J，C说法正确.
以下说法正确的选项是(　　)
A．随着科技的开展，永动机是可以制成的
B．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了
C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草〞违背了能量守恒定律，因而是不可能的
D．有种“全自动〞手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，戴在手腕上却能一直走动，说明能量可以凭空产生
解析：选C.永动机是指不消耗或少消耗能量，而可以大量对外做功的装置，这种装置违背了能量守恒定律，所以永动机是永远不可能制成的，A错误；太阳辐射大量的能量，地球只吸收了极少的一局部，使万物生长，但辐射到宇宙空间的能量也没有消失，而是转化成了别的能量，B错误；马和其他动物，包括人，要运动，必须消耗能量，C正确；所谓“全自动〞手表，内部还是有能量转化装置的，一般是一个摆锤，当人戴着手表活动时，使摆锤不停摆动，给游丝弹簧补充能量，才会维持手表的运行，如果把这种手表放在桌面上静置几天，它一定会停止走动的，D错误．
一小物块沿斜面向上滑动，然后滑回到原处．物块初动能为Ek0，与斜面间的动摩擦因数不变，那么该过程中，物块的动能Ek与位移x关系的图线是(　　)
解析：选C.设物块与斜面间的动摩擦因数为μ，物块的质量为m，那么物块在上滑过程中根据功能关系有－(mgsin θ＋μmgcos θ)x＝Ek－Ek0，即Ek＝Ek0－(mgsin θ＋μmgcos θ)x，物块沿斜面下滑的过程中有(mgsin θ－μmgcos θ)(x0－x)＝Ek，由此可以判断C项正确．
4.如图，两根相同的轻质弹簧，沿足够长的光滑斜面放置，下端固定在斜面底部挡板上，斜面固定不动．质量不同、形状相同的两物块分别置于两弹簧上端．现用外力作用在物块上，使两弹簧具有相同的压缩量，假设撤去外力后，两物块由静止沿斜面向上弹出并离开弹簧，那么从撤去外力到物块速度第一次减为零的过程，两物块(　　)
A．最大速度相同　　　　　 B．最大加速度相同
C．上升的最大高度不同 D．重力势能的变化量不同
解析：选C.当弹簧的弹力和滑块重力沿斜面向下的分力大小相等时，滑块的速度最大，由于两滑块的质量不同，故两滑块速度分别到达最大时，与质量大的滑块接触的弹簧的形变量较小，根据能量守恒定律可知，质量大的滑块的最大速度较小，选项A错误．刚撤去外力时，两滑块的加速度最大，根据牛顿第二定律得kx－mgsin θ＝ma(θ为斜面倾角)，a＝－gsin θ，由于两滑块的质量不同，故两滑块的最大加速度不同，选项B错误．整个过程中，弹簧的弹性势能全部转化为滑块的重力势能，由于两滑块质量不同，故上升的最大高度不同，选项C正确．两滑块重力势能的变化量等于弹簧弹性势能的减少量，故重力势能的变化量相同，选项D错误．
如下图，小球从高h的光滑斜面滚下，经粗糙的水平地面再滚上另一光滑斜面，当它到达h高度处时，速度为零．求小球最后停在AB间何处？
解析：设AB之间的距离为l，小球从高h的位置运动到另一斜面h的过程中，将重力势能转化为内能，由能量守恒得：fl＝mgh－mgh
小球往复几次后最终要停在AB平面上，整个过程应用能量守恒定律得fL＝mgh
联立两个方程得：L＝l＝1.5l
所以最后小球将停在AB的中点处．
答案：AB的中点
[课时作业]
一、单项选择题
关于功和能，以下说法中正确的选项是(　　)
A．功和能的单位相同，物理意义也相同
B．物体对外不做功，这个物体就不具有能量
C．物体对外做功多，这个物体具有的能量就多
D．功和能不能相互转化，是不同的两个物理量
解析：选D.功和能虽然单位相同，但意义完全不同，物体能够做功与物体是否做功是两回事，不做功的能量并不一定少，做功多的并不一定能量多，因为做功是对应着某一过程而言的，不能以某一过程做功的多少来判定能量的多少，要从物体能够对外做功的本领大小来判断，故A、B、C错误，D正确．
有人设想在夏天用电冰箱来降低房间的温度．他的方法是：关好房间的门窗，然后翻开冰箱的所有门让冰箱运转，且不考虑房间内外热量的传递，那么开机后，室内的温度将(　　)
A．升高
B．保持不变
C．开机时降低，停机时又升高
D．开机时升高，停机时降低
解析：选A.电冰箱的压缩机运行时，一局部电能转化为内能，室内的温度将升高．
运发动把原来静止的足球踢出去，使足球获得80 J的动能．那么在运发动踢球过程中，运发动消耗的体能(　　)
A．等于80 J　　　　　　　 B．大于80 J
C．小于80 J D．无法确定
解析：选B.运发动消耗的体能不仅用于增加足球的动能，还有运发动自身肢体的动能及足球的重力势能，故B正确，A、C、D错误．
如下图，一个质量为m的物体(可视为质点)以某一速度由A点冲上倾角为30°的固定斜面，做匀减速直线运动，其加速度的大小为g，在斜面上上升的最大高度为h，那么在这个过程中，物体(　　)
A．机械能损失了mgh B．重力势能增加了3mgh
C．动能损失了mgh D．机械能损失了mgh
解析：选A.重力做了mgh的负功，重力势能增加mgh，B错．由于物体沿斜面以加速度g做减速运动，由牛顿第二定律可知：mgsin 30°＋f＝mg，所以f＝mg.
摩擦力做功为：Wf＝－f·2h＝－mgh
机械能损失mgh，故A项对，D错．
由动能定理得ΔEk＝－mgh－mgh＝－2mgh
即动能损失了2mgh，故C错．
一质量均匀、不可伸长的绳索，重为G，A、B两端固定在天花板上，如下图，现在最低点C处施加一竖直向下的力，将最低点缓慢拉至D点，在此过程中，绳的重心位置(　　)
A．逐渐升高 B．逐渐降低
C．先降低后升高 D．始终不变
解析：选A.外力对绳索做正功，绳索的机械能增加，由于绳索的动能不变，增加的必是重力势能，重力势能增加是重心升高的结果，故A正确．
二、多项选择题
以下对能量守恒定律的认识，正确的选项是(　　)
A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加
B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加
C．散失到周围环境中的内能还能被回收重新利用
D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了
解析：选AB.由能量守恒定律可知，能量既不会消灭，也不会创生，能量只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，故A、B正确，D错误；散失到周围环境中的内能不能被回收重新利用，C错误．
以下说法中正确的选项是(　　)
A．热量能自发地从高温物体传给低温物体
B．热量不能从低温物体传到高温物体
C．热传递是有方向的
D．随着科学技术的开展，蒸汽机可以把内能全部转化为机械能
解析：选AC.热传递是有方向性的，能自发地从高温物体传给低温物体，但不能自发地从低温物体传到高温物体，A、C正确，B错误；热机的效率永远小于1，D错误．
做竖直上抛运动的物体，它在上升过程中，如果动能的减少量为A，势能的增加量为B，物体克服重力所做的功为C，物体克服空气阻力所做的功为D，那么以下关系中正确的选项是(　　)
A．A＝C＋D B．A－B＝C＋D
C．A－B＝D D．A＋B＝C＋D
解析：选AC.根据动能定理，重力做功与阻力做功的代数和等于动能的变化，－C－D＝－A.A项正确．由于除重力外的阻力做功等于物体机械能的变化．所以－D＝－A＋B，C项正确，B、D错误．
如下图，木块静止在光滑水平桌面上，一子弹水平射入木块的深度为d时，子弹与木块相对静止，在子弹入射的过程中，木块沿桌面移动的距离为L，木块对子弹的平均阻力为f，那么在这一过程中正确的选项是(　　)
A．木块的机械能增量为fL
B．子弹的机械能减少量为f(L＋d)
C．系统的机械能减少量为fd
D．系统的机械能减少量为f(L＋d)
解析：选ABC.木块机械能的增量等于子弹对木块的作用力f做的功fL，A对．子弹机械能的减少量等于动能的减少量，即子弹克服阻力做的功f(L＋d)，B对．系统增加的机械能等于力f做的总功，即ΔE＝fL－f(L＋d)＝－fd，故机械能减少量为fd，C对．D错．
10.如下图，楔形木块abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面bc与水平面的夹角相同，顶角b处安装一定滑轮，质量分别为M、m(M>m)的滑块，通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行．两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动．假设不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中(　　)
A．两滑块组成系统的机械能守恒
B．重力对M做的功等于M动能的增加量
C．轻绳对m做的功等于m机械能的增加量
D．两滑块组成系统的机械能损失等于M克服摩擦力做的功
解析：选CD.除重力以外其他力对物体做的功等于物体机械能的变化，故M克服摩擦力做的功等于两滑块组成的系统机械能的减少量，拉力对m做的功等于m机械能的增加量，选项C、D正确．
三、非选择题
一个质量为m的小球，从离地面h高处无初速度下落，运动过程中，空气阻力始终为球重力的0.1倍．设小球与地面碰撞时无能量损失，那么小球在停止运动前通过的总路程为多少？
解析：小球与地面碰撞时无能量损失，所以在运动过程中将小球的重力势能转化为内能，设小球通过的总路程为l由能量守恒定律得：mgh＝0.1mgl，所以l＝10h.
答案：10h
12．如下图，滑块从A点由静止开始沿斜面下滑，过O点后滑上右边斜面B点时的速度恰好等于零，O点附近光滑，滑块经过O点没有能量损失．假设滑块从B点以某速度v沿原路往回滑，到达A点时速度也恰好为零，求A、B两点之间的高度差(假设滑块从A点到B点与从B点到A点因摩擦而产生的内能相同)．
解析：从A到B的过程中，重力势能的减少量为mgΔh，损失的重力势能转化为内能Q1，那么Q1＝mgΔh
假设物体从B到A，动能一局部转变为重力势能mgΔh，另一局部转化为内能．由能量转化守恒定律有mv2＝mgΔh＋Q2，且Q1＝Q2，由此解得A、B间的高度差Δh＝.
答案：