【基础知识篇】2013-2014学年高中物理鲁科版必修二同步练测第2章2.3能量守恒定律

2.3能量守恒定律建议用时实际用时满分实际得分45分钟100分一、选择题（本题包括8小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共32分）1.下列关于机械能是否守恒的叙述正确的是（）.做匀速直线运动的物体的机械能一定守恒.做匀变速直线运动的物体的机械能可能守恒.合外力对物体做功为零时，机械能一定守恒.只有重力对物体做功，物体的机械能一定守恒2.质量为的物体，从静止开始以的加速度竖直向下运动高度，下列说法中正确的是（）.物体的势能减小.物体的机械能保持不变.物体的动能增加.物体的机械能增加3.从地面竖直上抛两个质量不同的物体，设它们的初动能相同，当上升到同一高度时（不计空气阻力，选抛出点为参考面），则（）.所具有的重力势能相等.所具有的动能相等.所具有的机械能不等.所具有的机械能相等4.两个质量不同的物块和，分别从高度相同的光滑斜面和弧形曲面的顶点滑向底端，如图1所示，它们的初速度为零，则下列说法正确的是（）.下滑过程中重力所做的功相等.它们到达底部时动能相等.它们到达底部时速率相等.物块在最高点时的机械能和它到达最低点时的机械能相等5.质量为的物体，在距地面高处以的加速度由静止竖直下落到地面，下面说法中正确的是（）.物体的重力势能减少.物体的机械能减少.物体的动能增加.物体的重力做功6.物体做自由落体运动，代表动能，代表势能，代表下落的距离，以水平地面为零势能面，下列所示图象（图2）中，能正确反映各物理量之间关系的是（）7.游乐场中的一种滑梯如图3所示.小朋友从轨道顶端由静止开始下滑，沿水平轨道滑动了一段距离后停下来，则（）.下滑过程中支持力对小朋友做功.下滑过程中小朋友的重力势能增加.整个运动过程中小朋友的机械能守恒.在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功8.某位同学做“验证机械能守恒定律”的实验，下列操作步骤中错误的是（）.把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接到低压交流电源.将连有重物的纸带穿过限位孔，将纸带和重物提升到一定高度.先释放纸带，再接通电源.更换纸带，重复实验，根据记录处理数据二、填空与实验题（第9题8分，第10题12分，共20分）9.质量为、摆长为，摆球从摆角为处无初速度地摆下，不计空气阻力，设摆球在最低点处的重力势能为零，那么，当摆球的摆角＝时，摆图2图3图1球的动能与重力势能相等.（）10.如图4所示，两个质量各为和的小物块和，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知＞，现要利用此装置验证机械能守恒定律.(1)若选定物块从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有.（在横线上对应区域填入选项前的编号）①物块的质量、；②物块下落的距离及下落这段距离所用的时间；③物块上升的距离及上升这段距离所用的时间；④绳子的长度.(2)为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议：①绳的质量要轻；②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好；③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；④两个物块的质量之差要尽可能小.以上建议中确实对提高准确程度有作用的是.（在横线上对应区域填入选项前的编号）(3)写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议：.三、计算题（本题共4小题，每题12分，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）11.一根细绳绕过光滑的定滑轮，两端分别系住质量为和的长方体物块，且＞，开始时用手握住，使系统处于如图5所示状态.求：(1)当由静止释放下落高时的速度（远小于半绳长，绳与滑轮的质量不计）.(2)如果下降刚好触地，那么上升的总高度是多少？12.如图6所示，质量为的木块放在光滑的水平桌面上，用轻绳绕过桌边的定滑轮与质量为的钩码相连，让绳拉直后使钩码从静止开始下降的距离时，钩码未落地，木块仍在桌面上.求：(1)这时钩码的速度为多少？(2)上述过程中钩码克服绳子拉力做的功为多少？13.如图7所示，让摆球从图中位置由静止开始下摆，正好摆到最低点位置时线被拉断.设摆线长，点离地高,不计断绳时机械能损失，不计空气阻力，取,求：（1）摆球刚到达点时的速度大小；（2）落地时小球速度大小.图4图5图6图714.如图8所示，总长为的光滑匀质铁链跨过一个光滑的轻小滑轮，开始时下端相平齐，当略有扰动时其一端下落，则当铁链刚脱离滑轮的瞬间，铁链的速度为多大？图8-4-2.3能量守恒定律参考答案一、选择题1.解析：Ａ项中做匀速直线运动的物体，可能除了重力和系统内弹力做功外，还有其他力做功，所以机械能不一定守恒，不选；B项中做匀变速直线运动的物体，可能只受重力或只有重力做功（如自由落体运动），物体的机械能可能守恒，应选；Ｃ项中合外力对物体做功为零时，说明物体的动能不变，但势能有可能变化，如降落伞在空中匀速下降，机械能减少，不选；Ｄ项中符合机械能守恒的条件，应选.2.解析：因重力做正功，重力势能减少；除了重力做功外，还有其他力做功，故机械能不守恒；以物体为研究对象，合外力做的功为，所以物体的动能增加为；以物体和地球组成的系统为研究对象，外力做正功，故物体的机械能增加，所以Ｃ、Ｄ正确.3.4.解析：物块下滑过程中机械能守恒，则重力做功为，重力做的功等于动能的增量，由于质量不等，所以Ａ、B错；由机械能守恒定律，得，与物块质量无关，所以Ｃ、Ｄ正确.5.解析：物体在高处时，重力势能为，落到地面时，重力势能为零，这一过程中，重力做功为，重力势能减少，Ａ选项错误，Ｄ选项正确.物体的加速度为，可见合外力为，合外力做的功为，根据动能定理，物体动能增加，Ｃ选项正确.物体重力势能减少，动能增加，机械能减少了，B选项正确.6.解析：物体做自由落体运动时，，可见，是时间的二次函数，同时也是速度的二次函数，抛物线开口向下，B正确，Ａ错误；由机械能守恒得，所以，是的一次函数，故Ｃ错误；又由得是的正比例函数，Ｄ错误.7.解析：小朋友在运动过程中受阻力作用，机械能不守恒，因此不能选Ｃ.在整个运动中支持力方向与运动方向垂直，因此对小朋友不做功，不能选Ａ.下滑过程中小朋友的重力势能减小，因此不能选B.运动过程中小朋友所受摩擦力方向与速度方向相反，因此摩擦力做负功，所以选Ｄ.8.解析：根据验证机械能守恒定律的实验要求，应先接通电源，让打点计时器工作稳定后，再释放纸带，故Ｃ选项是错误的，Ａ、B、Ｄ均符合实验要求.故选Ｃ.二、填空与实验题9.37°解析：摆球在最低点处的重力势能为零，则摆球在摆角为53°处时的重力势能为，动能为，即机械能为.设当摆球的摆角为时，摆球的动能与重力势能相等.由机械能守恒知，此时摆球的动能为.即机械能为.据解得，＝.即当摆球的摆角＝时，摆球的动能与重力势能相等.10.(1)①②或①③(2)①③(3)对同一高度进行多次测量取平均值；选取受力后伸长量相对小的绳；绳和滑轮的接触面尽量光滑等.解析：(1)对、受力分析，设绳上弹力为，下降的加速度为，上升加速度大小也为，运用隔离法，对和分别有①②由以上二式解得③系统末速度的大小为④系统的末动能为⑤由于两个物体是用轻绳所连接，所以下降的高度与上升的高度相同，设为，则系统重力势能的变化量为⑥本实验中需要验证的是物理量与的关系，由⑤、⑥两式可看出，需要测量的物理量有：两个物体的质量、运动的时间以及下降的高度.因此需要测量的物理量有：①②或者①③.-5-(2)从以上的推理可知，本实验中忽略了轻绳的质量，若绳的质量太大，根据牛顿第二定律可知将会带来系统误差；另外要求两个物体在下落的过程中应该保证只受重力的作用，否则就违背了机械能守恒定律的条件，也就是说尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃.因此答案为①③.(3)由以上分析可知，对提高实验结果准确程度有益的建议还有：选取受力后伸长量相对小的绳子；或对同一高度进行多次测量取平均值.三、计算题11.(1)(2)解析：(1)对于、构成的系统，只有重力做功，由机械能守恒定律可知，解得.(2)触地，在竖直方向做匀减速直线运动，由机械能守恒定律有，上升的总高度为.12.(1)(2)解析：(1)木块和钩码构成的系统，只有重力做功，由机械能守恒有，解得.(2)对钩码由动能定理得：，即，即钩码克服绳子拉力做功为.注意：能量转移观点主要用来分析两物体组成的系统机械能守恒定律问题，不需确定零势能面的位置，但要注意一个物体机械能的增加量和另一物体机械能减少量相等.13.(1)(2)解析：(1)小球从摆至的过程中，线对小球的拉力垂直于运动方向，对小球不做功，只有重力做功，机械能守恒.取点所在水平面为零势能面，根据机械能守恒定律，有,解得;(2)小球从点飞出时，做初速度为0的平抛运动，所以14.解析：铁链在运动过程中，只有重力做功，利用动能定理，所以.