高中物理必修2能量守恒定律与能源例题解析

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高中物理必修2能量守恒定律与能源例题解析

能量守恒定律与能源例题解析(1)【例1】一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块，并从中穿出.对于这一过程，下列说法正确的是（）A.子弹减少的机械能等于木块增加的机械能B.子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统产生的热量C.子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和D.子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和解析：子弹射穿木块的过程中，由于相互间摩擦力的作用使得子弹的动能减少，木块获得动能，同时产生热量，且系统产生的热量在数值上等于系统机械能的损失.A 选项漏考虑系统增加的内能，C 选项应考虑的是系统（子弹、木块）内能的增加.C 错.答案：BD【例2】太阳与地球的距离为1.5×1011 m ，地球半径为6.37×106 m ，太阳光以平行光束入射到地面，地球表面2/3的面积被水面所覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量W 约为1.87×1024 J.设水面对太阳辐射的平均反射率为7%，而且将吸收到的35%的能量重新辐射出去，太阳辐射可将水面的水蒸发(设在常温、常压下蒸发1 kg 水需要2.2×106 J 的能量)，而后凝结成雨滴降落到地面.（1）估算整个地球表面的年平均降雨量（以mm 表示，地球表面积为4πR 2）；解析：据能量守恒定律，总吸收的能量为W ′=W （1－7%）×（1－35%）=1.87×1024×0.93×0.65 J=1.13×1024 J因蒸发1 kg 水需2.2×106 J 的能量，所以蒸发的水的质量m =624102.21013.1⨯⨯kg=5.14×1017 kg m 即为年降雨的总质量，其总体积为V =ρm ，年降雨量使地球表面覆盖的一层水的厚度h为: h =球S V =24πR V =ρ24πR m =32617101037.614.341014.5⨯⨯⨯⨯⨯）（m=1.01×103 mm 整个地球表面年平均降雨量约为1.0×103 mm.答案：约为1.0×103 mm（2）太阳辐射到地球的能量中只有约50%到达地面，W 只是其中的一部分，太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面，这是为什么？请说明三个理由.解析：太阳辐射到地球的能量要经过大气层才能到达地面，太阳光经过大气层时有大气层的吸收，大气层的散射或反射、云层遮挡等，所以太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面.答案：参考上面的解析.(2)【例2】液体能够沿着很细的毛细管上升一段距离而高出原来的液面，这种现象叫做毛细现象.棉线浸在煤油中，煤油会沿着棉线上升一段较大的高度，有人根据这一现象制造了一台可以源源不断地对外做功的机器，如图5-10-1所示.外做功图5-10-1试根据能的转化和守恒定律，分析说明这台装置能够正常工作吗？若不能正常工作，原因可能出现在哪里：解析：这台装置不能正常工作.假设它能正常工作，便意味着这台装置不需要外界的能量而源源不断地对外工作，对外界输出能量，这违背了能量转化和守恒定律，此装置成为一台永动机.煤油能沿棉线上升一个较大的高度，这是一个不争的事实，如果B槽中有煤油便会向下流动冲击叶轮对外做功也是无可置疑的，此装置不能工作的原因就只能是煤油虽上升到B 槽高处，但不能滴落到B槽中.点评：这是一道考查学生对自然现象的观察能力和应用能的转化和守恒定律分析解决实际问题能力的题目.例如，我们容易注意到毛细现象，但往往不注意观察上升的液体是否能从毛细管中流出.答案：不能工作.违背能的转化和守恒定律.原因是煤油不能从棉线上滴落.【例3】有关功和能，下列说法正确的是A.力对物体做了多少功，物体就具有多少能B.物体具有多少能，就一定能做多少功C.物体做了多少功，就有多少能量消失D.能量从一种形式转化为另一种形式时，可以用功来量度能量转化的多少解析：功是能量转化的量度，即物体做了多少功，就有多少能量发生了转化；并非力对物体做了多少功，物体就具有多少能；也非物体具有多少能，就一定能做多少功，所以A、B 错误.做功的过程是能量转化的过程，能量在转化过程中总量守恒并不消失，所以C错误.正确答案是D.点评：正确理解功能关系：能是做功的前提，功是能量转化的量度.答案：D。

度人教新课标高中物理必修二课后作业能量守恒定律与能源含解析

课后作业(二十)[基础巩固]1．不同的物理现象往往反映出相同的物理规律．下图所示的现象中在能量转化方面的共同点是()A．物体的机械能转化为其他形式的能量B．物体的动能全部转化为重力势能C．其他形式的能量转化为物体的机械能D．物体的重力势能转化为其他形式的能量[解析]图中几种现象的共同特点是物体的机械能转化为其他形式的能量，选项A正确．[答案] A2．(多选)在最近几年的空调市场上出现一个新宠——变频空调，据专家介绍变频空调比定频的要节能，因为定频空调开机时就等同于汽车启动时，很耗能，是正常运行的5～7倍．空调在工作时达到设定温度就停机，等温度高了再继续启动．这样的频繁启动，耗电多，而变频空调启动时有一个由低到高的过程，而运行过程是自动变速来保持室内温度，从开机到关机中间不停机．而是达到设定温度后就降到最小功率运行，所以比较省电．阅读上述介绍后，探究以下说法中合理的是()A．变频空调节能，运行中不遵守能量守恒定律B．变频空调运行中做功少，转化能量多C．变频空调在同样工作条件下运行效率高，省电D ．变频空调与定频空调做同样功时，消耗同样电能[解析] 自然界的一切过程都遵守能量守恒定律，A 错．功是能量转化的量度，做同样功，消耗同样电能，B 错、D 对．由变频空调的工作特点可知省电的原理是效率高，C 对．[答案] CD3.如图所示为低空跳伞表演，假设质量为m 的跳伞运动员，由静止开始下落，在打开伞之前受恒定阻力作用，下落的加速度为45g ，在运动员下落h 的过程中，下列说法正确的是( )A ．运动员的重力势能减少了45mgh B ．运动员的动能增加了45mgh C ．运动员克服阻力所做的功为45mgh D ．运动员的机械能减少了45mgh [解析] 在运动员下落h 的过程中，重力势能减少了mgh ，故A 错误；根据牛顿第二定律得，运动员所受的合力为F 合＝ma ＝45mg ，则根据动能定理得，合力做功为45mgh ，则动能增加了45mgh ，故B 正确；合力做功等于重力做功与阻力做功的代数和，因为重力做功为mgh ，则克服阻力做的功为15mgh ，故C 错误；重力势能减少了mgh ，动能增加了45mgh ，故机械能减少了15mgh ，故D 错误．[答案] B4.(多选)如图所示，轻质弹簧的一端与固定的竖直板P拴接，另一端与物体A相连，物体A静止于光滑水平桌面上，右端接一细线，细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连．开始时用手托住B，让细线恰好伸直，然后由静止释放B，直至B获得最大速度．下列有关该过程的分析正确的是()A．B物体的机械能一直减小B．B物体的动能增加量等于B物体重力势能的减少量C．B物体机械能的减少量等于弹簧的弹性势能的增加量D．细线拉力对A做的功等于A物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量[解析]从开始到B速度达到最大的过程中，细线的拉力对B一直做负功，所以B的机械能一直减小，故A正确；对于B物体，只有重力与细线拉力做功，根据动能定理可知，B物体动能的增加量等于它所受重力与拉力做功之和，不等于它的重力势能的减少量，故B 错误；整个系统中，根据功能关系可知，B减少的机械能转化为A的机械能以及弹簧的弹性势能，故B物体机械能的减少量大于弹簧弹性势能的增加量，故C错误；系统机械能的增加量等于系统除重力和弹簧弹力之外的力所做的功，A物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量等于细线拉力对A做的功，故D正确．[答案]AD5．(多选)如图所示，质量为M、长度为l的小车静止在光滑的水平面上．质量为m的小物块(可视为质点)放在小车的最左端，现用一水平恒力F作用在小物块上，使物块从静止开始做匀加速直线运动．物块和小车之间的摩擦力为F f.物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为x.在这个过程中．以下结论正确的是()A．物块到达小车最右端时具有的动能为(F－F f)(l＋x)B．物块到达小车最右端时，小车具有的动能为F f xC．物块克服摩擦力所做的功为F f(l＋x)D．物块和小车增加的机械能为Fx[解析]对物块分析，物块的位移为l＋x，根据动能定理得，(F －F f)(l＋x)＝12－0，知物块到达小车最右端时具有的动能为(F－2m vF f)(l＋x)，故A正确．对小车分析，小车的位移为x，根据动能定理得F f x＝12－0，知物块到达小车最右端时，小车具有的动能为2M v′F f x，故B正确．根据做功公式，物体克服摩擦力做的功为F f(l＋x)，故C正确．根据能量守恒得，外力F做的功转化为小车和物块的机械能和摩擦产生的内能，则有F(l＋x)＝ΔE＋Q，所以ΔE＝F(l＋x)－F f l，故D错误．[答案]ABC6．(多选)如图所示，一根原长为L的轻弹簧，竖直放置，下端固定在水平地面上，一个质量为m的小球，在弹簧的正上方从距地面高为H处由静止开始下落并压缩弹簧．若弹簧的最大压缩量为x，小球下落过程受到的空气阻力恒为F f，则小球从开始下落到最低点的过程中()A．小球动能的增量为零B．小球重力势能的增量为mg(H＋x－L)C．弹簧弹性势能的增量为(mg－F f)(H＋x－L)D．系统机械能减少F f H[解析]开始时，小球速度为零，当弹簧达到最大压缩量时，小球的速度刚好为零，则在整个过程中，小球动能的增量为零，选项A 正确；在整个过程中，小球的重力做正功，重力势能减小，则ΔE p ＝－mg(H＋x－L)，选项B错误；在整个过程中，小球的重力做正功、空气阻力做负功，则由能量守恒定律可得弹簧弹性势能的增量ΔE＝(mg－F f)(H＋x－L)，选项C正确；系统机械能的减少量等于重力、弹力以外的力所做的功，阻力做的功为F f(H＋x－L)，所以系统机械能减少F f(H＋x－L)，选项D错误．[答案]AC[拓展提升]7．(多选)如图所示，置于足够长斜面上的盒子A内放有光滑球B，B恰与盒子前、后壁接触，斜面光滑且固定于水平地面上，一轻质弹簧的一端与固定在斜面上的木板P拴接，另一端与A相连．今用外力推A使弹簧处于压缩状态，然后由静止释放，则从释放盒子直至其获得最大速度的过程中()A．弹簧的弹性势能一直减小直至为零B．A对B做的功等于B机械能的增加量C．弹簧弹性势能的减小量等于A和B机械能的增加量D．A所受重力和弹簧弹力做功的代数和小于A动能的增加量[解析]当A、B整体受力平衡时，速度达到最大；同时根据A、B整体和弹簧系统机械能守恒分析．由于弹簧一直处于压缩状态，故弹性势能一直减小，但没有减为零，故A错误；除重力外其余力做的功等于物体机械能的增加量，故A对B做的功等于B机械能的增加量，B正确；由于A、B整体和弹簧系统机械能守恒，故弹簧弹性势能的减小量等于A和B机械能的增加量，故C正确；对物体A，重力、支持力、弹簧弹力和B对A弹力的合力做的功等于动能的增加量，B对A弹力做负功，故重力和弹簧弹力做功的代数和大于A 动能的增加量，故D错误．故选B、C.[答案]BC8．如图所示，足够长的传送带以恒定速率顺时针运行，将一个物体轻轻放在传送带底端，第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度，第二阶段与传送带相对静止，匀速运动到达传送带顶端．下列说法正确的是()A．第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体不做功B．第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加量C．第一阶段物体和传送带间因摩擦产生的热量等于第一阶段物体机械能的增加量D．物体从底端到顶端全过程机械能的增加量等于全过程物体与传送带间因摩擦产生的热量[解析]第一阶段滑动摩擦力对物体做正功，第二阶段静摩擦力对物体做正功，A项错误；摩擦力做的功等于物体机械能的增加量，B项错误；第一阶段物体的平均速度是传送带速度的一半，物体运动的位移x1恰好等于物体和传送带间相对移动的距离d，所以因摩擦产生的热量Q＝F f d＝F f x1，等于物体机械能的增加量而不是动能的增加量，C正确；因第二阶段静摩擦力做正功，物体机械能增加，物体与传送带间没有产生热量，D错误．[答案] C9．如图所示，质量为m的小铁块A(A可视为质点)以水平速度v0从左侧冲上质量为m1、长为l、置于光滑水平面C上的木板B，刚好不从木板上掉下，此时木板对地位移为x1，已知A、B间的动摩擦因数为μ，求这一过程中：(1)木板增加的动能；(2)小铁块减少的动能；(3)系统机械能的减少量；(4)系统产生的热量．[解析] (1)对木板B 根据动能定理得μmgx 1＝12m 1v 2－0 所以木板增加的动能ΔE k B ＝μmgx 1.(2)滑动摩擦力对小铁块A 做负功，根据能量关系可知ΔE k A ＝12m v 2－12m v 20＝－μmg (x 1＋l ) 即小铁块的动能减少了μmg (x 1＋l )．(3)系统机械能的减少量为ΔE 减＝－ΔE k A －ΔE k B ＝μmgl .(4)根据能量守恒定律，系统减少的机械能全部转化为内能，则Q ＝ΔE 减＝μmgl .[答案] (1)μmgx 1 (2)μmg (x 1＋l ) (3)μmgl (4)μmgl10．如图所示，一水平方向的传送带以恒定的速度v ＝2 m/s 沿顺时针方向匀速转动，传送带右端固定着一光滑的四分之一圆弧面轨道，并与弧面下端相切．一质量为m ＝1 kg 的物体自圆弧面轨道的最高点由静止滑下，圆弧轨道的半径R ＝0.45 m ，物体与传送带之间的动摩擦因数为μ＝0.2，不计物体滑过曲面与传送带交接处时的能量损失，传送带足够长，g 取10 m/s 2.求：(1)物体第一次从滑上传送带到离开传送带所经历的时间；(2)物体第一次从滑上传送带到离开传送带的过程中，传送带对物体做的功及由于摩擦产生的热量．[解析] (1)沿圆弧轨道下滑过程中机械能守恒，设物体滑上传送带时的速度为v 1，则mgR ＝m v 212，得v 1＝3 m/s 物体在传送带上运动的加速度a ＝μmg m ＝μg ＝2 m/s 2物体在传送带上向左运动的时间t 1＝v 1a ＝1.5 s向左滑动的最大距离x ＝v 212a＝2.25 m 物体向右运动速度达到v 时，已向右移动的距离x 1＝v 22a＝1 m 所用时间t 2＝v a ＝1 s ，匀速运动的时间t 3＝x －x 1v ＝0.625 s所以t ＝t 1＋t 2＋t 3＝3.125 s(2)传送带对物体做的功W ＝12m v 2－12m v 21＝－2.5 J 物体向左运动到速度为零的过程中相对于传送带的路程Δx 1＝v 212a＋v t 1 物体向右加速到v 过程中相对于传送带滑过的路程Δx 2＝v t 2－v 22aΔx ＝Δx 1＋Δx 2＝6.25 m由于摩擦产生的热量Q ＝μmg ·Δx ＝12.5 J[答案] (1)3.125 s (2)－2.5 J 12.5 J[强力纠错]11．(多选)如图所示，在不光滑的平面上，质量相等的两个物体A、B间用一轻弹簧相连接，现用一水平拉力F作用在B上，从静止开始经一段时间后，A、B一起做匀加速直线运动，当它们的总动能为E k时，撤去水平拉力F，最后系统停止运动，从撤去拉力F 到系统停止运动的过程中，系统()A．克服阻力做的功等于系统的动能E kB．克服阻力做的功大于系统的动能E kC．克服阻力做的功可能小于系统的动能E kD．克服阻力做的功一定等于系统机械能的减少量[解析]当A、B一起做匀加速直线运动时，弹簧一定处于伸长状态，且此时弹簧弹力大于A所受的摩擦力，停止时弹簧弹力小于A 所受的摩擦力，因此当撤去外力F到系统停止运动的过程中，弹簧的弹性势能减小，由功能关系知，系统克服阻力做功应等于系统的弹性势能的减少量和动能的减少量，因此可以得知B、D正确．[答案]BD12.倾角为θ的长木板固定在地面上，在长木板的底端用挡板固定一质量可忽略的弹簧，当弹簧处于原长状态时，上端处于长木板上的O点，一定质量的物块由长木板上的M点无初速释放，当物块与弹簧作用后，最后静止在长木板上，已知物块与长木板之间的摩擦力不能忽略．则()A．经过足够长的时间，物块将静止在O点B．物块与弹簧发生一次相互作用后，物块可能回到M点C．从释放物块到物块最终静止的过程中物块克服摩擦力做的功小于物块重力势能的减少量D．在运动过程中物块动能的最大值一定大于弹簧弹性势能的最大值[解析]本题的易错之处在于对运动过程以及各力的做功情况把握不清．物块由静止下滑，说明重力沿斜面向下的分力大于滑动摩擦力，所以物块最终停下时必定受弹簧的弹力作用，弹簧处于压缩状态，因此物块不可能停在O点，选项A错误；物块在运动过程中，克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，根据能量守恒定律知，物块第一次反弹后不可能到达M点，选项B错误；因整个过程中要克服摩擦力做功，最终压缩弹簧也要克服弹力做功，根据能量守恒定律，重力势能一部分转化为内能，另一部分转化为弹簧的弹性势能，选项C正确；整个过程中物块第一次向下运动到斜面上O点下方某一点时合力为零，速度最大，此时有最大动能E km，从该点到速度为零的点的过程中，根据能量守恒定律有E pm＝E km＋mgh－W f，由于重力做的功mgh大于克服摩擦力做的功W f，所以E pm>E km，即物块的最大动能小于弹簧的最大弹性势能，选项D错误．[答案] C。

高中物理必修2【功能关系能量守恒定律】典型题(带解析)

高中物理必修2【功能关系能量守恒定律】典型题1．物体在竖直方向上分别做了匀速上升、加速上升和减速上升三种运动．在这三种情况下物体机械能的变化情况是()A．匀速上升机械能不变，加速上升机械能增加，减速上升机械能减小B．匀速上升和加速上升机械能增加，减速上升机械能减小C．匀速上升和加速上升机械能增加，减速上升机械能可能增加，可能减少，也可能不变D．三种情况中，物体的机械能均增加解析：选C．无论物体向上加速运动还是向上匀速运动，除重力外，其他外力一定对物体做正功，物体机械能都增加；物体向上减速运动时，除重力外，物体受到的其他外力不确定，故无法确定其机械能的变化，C正确．2．如图所示，在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A，若将小球A从弹簧原长位置由静止释放，小球A能够下降的最大高度为h.若将小球A换为质量为3m的小球B，仍从弹簧原长位置由静止释放，则小球B下降h时的速度为(重力加速度为g，不计空气阻力)()A．2gh B．4gh 3C．gh D．gh 2解析：选B．小球A下降h过程小球克服弹簧弹力做功为W1，根据动能定理，有mgh－W1＝0；小球B下降过程，由动能定理有3mgh－W1＝12×3m×v2－0，解得：v＝4gh3，故B正确．3．(多选)滑沙是人们喜爱的游乐活动，如图是滑沙场地的一段斜面，其倾角为30°，设参加活动的人和滑车总质量为m，人和滑车从距底端高为h处的顶端A沿滑道由静止开始匀加速下滑，加速度为0.4g ，人和滑车可视为质点，则从顶端向下滑到底端B 的过程中，下列说法正确的是( )A ．人和滑车减少的重力势能全部转化为动能B ．人和滑车获得的动能为0.8mghC ．整个下滑过程中人和滑车减少的机械能为0.2mghD ．人和滑车克服摩擦力做功为0.6mgh解析：选BC ．沿斜面的方向有ma ＝mg sin 30°－F f ，所以F f ＝0.1mg ，人和滑车减少的重力势能转化为动能和内能，故A 错误；人和滑车下滑的过程中重力和摩擦力做功，获得的动能为E k ＝(mg sin 30°－F f )h sin 30°＝0.8mgh ，故B 正确；整个下滑过程中人和滑车减少的机械能为ΔE ＝mgh －E k ＝mgh －0.8mgh ＝0.2mgh ，故C 正确；整个下滑过程中克服摩擦力做功等于人和滑车减少的机械能，所以人和滑车克服摩擦力做功为0.2mgh ，故D 错误．4．(多选)如图所示，质量为m 的物体(可视为质点)以某一速度从A 点冲上倾角为30°的固定斜面，其减速运动的加速度为34g ，此物体在斜面上能够上升的最大高度为h ，则在这个过程中物体( )A ．重力势能增加了mghB ．机械能损失了12mghC ．动能损失了mghD ．克服摩擦力做功14mgh解析：选AB ．加速度a ＝34g ＝mg sin 30°＋F f m ，解得摩擦力F f ＝14mg ；物体在斜面上能够上升的最大高度为h ，所以重力势能增加了mgh ，故A 项正确；机械能的损失F f x ＝14mg ·2h＝12mgh ，故B 项正确；动能损失量为克服合外力做功的大小ΔE k ＝F 合外力·x ＝34mg ·2h ＝32mgh ，故C 错误；克服摩擦力做功12mgh ，故D 错误．5．以一定的初速度从地面竖直向上抛出一小球，小球上升到最高点之后，又落回到抛出点，假设小球所受空气阻力与速度大小成正比，则小球在运动过程中的机械能E 随离地高度h 变化关系可能正确的是( )解析：选D ．根据功能关系得ΔE ＝F f ·Δh ，得ΔEΔh ＝F f ，即E -h 图象切线斜率的绝对值等于空气阻力的大小．在上升过程中，速度减小，空气阻力减小，故E -h 图象的斜率减小；下降过程中，速度增大，空气阻力逐渐增大，故E -h 图象的斜率变大；上升过程中平均阻力大于下降过程中的平均阻力，故上升过程中机械能的减小量比下降过程中机械能的减小量大．故图象D 正确，A 、B 、C 错误．6．如图所示，一质量m ＝2 kg 的长木板静止在水平地面上，某时刻一质量M ＝1 kg 的小铁块以水平向左的速度v 0＝9 m/s 从木板的右端滑上木板．已知木板与地面间的动摩擦因数μ1＝0.1，铁块与木板间的动摩擦因数μ2＝0.4，取重力加速度g ＝10 m/s 2，木板足够长，求：(1)铁块相对木板滑动时木板的加速度的大小；(2)铁块与木板摩擦所产生的热量Q 和木板在水平地面上滑行的总路程s . 解析：(1)设铁块在木板上滑动时，木板的加速度为a 2，由牛顿第二定律可得 μ2Mg －μ1(M ＋m )g ＝ma 2，解得a 2＝0.4×1×10－0.1×3×102m/s 2＝0.5 m/s 2.(2)设铁块在木板上滑动时，铁块的加速度为a 1，由牛顿第二定律得 μ2Mg ＝Ma 1，解得a 1＝μ2g ＝4 m/s 2.设铁块与木板相对静止时的共同速度为v ，所需的时间为t ，则有 v ＝v 0－a 1t ＝a 2t ，解得：v ＝1 m/s ，t ＝2 s. 铁块相对地面的位移x 1＝v 0t －12a 1t 2＝9×2 m －12×4×4 m ＝10 m.木板相对地面的位移x 2＝12a 2t 2＝12×0.5×4 m ＝1 m ，铁块与木板的相对位移Δx ＝x 1－x 2＝10 m －1 m ＝9 m ，则此过程中铁块与木板摩擦所产生的热量 Q ＝F f Δx ＝μ2Mg Δx ＝0.4×1×10×9 J ＝36 J.设铁块与木板共速后的加速度为a 3，发生的位移为x 3，则有： a 3＝μ1g ＝1 m/s 2，x3＝v 2－02a 3＝0.5 m. 木板在水平地面上滑行的总路程 s ＝x 2＋x 3＝1 m ＋0.5 m ＝1.5 m. 答案：(1)0.5 m/s 2 (2)36 J 1.5 m7．如图所示，abc 是竖直面内的光滑固定轨道，ab 水平，长度为2R ；bc 是半径为R 的四分之一圆弧，与ab 相切于b 点．一质量为m 的小球，始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a 点处从静止开始向右运动．重力加速度大小为g .小球从a 点开始运动到其轨迹最高点，机械能的增量为( )A ．2mgRB ．4mgRC ．5mgRD ．6mgR解析：选C ．根据动能定理，小球在b 、c 两点的速度大小相等，设小球离开c 时的速度为v ，则有mg ·2R ＝12m v 2，v ＝4gR ，小球离开轨道后的上升时间t ＝v g ＝4Rg，小球从离开轨道至到达轨迹最高点的过程中，水平方向上的加速度大小等于g ，水平位移s ＝12gt 2＝12g ⎝⎛⎭⎫4R g 2＝2R ，整个过程中小球机械能的增量ΔE ＝F ·l ＝mg (2R ＋R ＋2R )＝5mgR ，C 正确．8．质量为m 的人造地球卫星与地心的距离为r 时，引力势能可表示为E p ＝－GMmr ，其中G 为引力常量，M 为地球质量．该卫星原来在半径为R 1的轨道上绕地球做匀速圆周运动，由于受到极稀薄空气的摩擦作用，飞行一段时间后其做匀速圆周运动的半径变为R 2，此过程中因摩擦而产生的热量为( )A ．GMm ⎝⎛⎭⎫1R 2－1R 1B ．GMm ⎝⎛⎭⎫1R 1－1R 2C ．GMm 2⎝⎛⎭⎫1R 2－1R 1 D ．GMm 2⎝⎛⎭⎫1R 1－1R 2 解析：选C ．卫星绕地球做匀速圆周运动满足G Mm r 2＝m v 2r ，动能E k ＝12m v 2＝GMm 2r ，机械能E ＝E k ＋E p ，则E ＝GMm 2r －GMm r ＝－GMm2r.卫星由半径为R 1的轨道降到半径为R 2的轨道过程中损失的机械能ΔE ＝E 1－E 2＝GMm 2⎝⎛⎭⎫1R 2－1R 1，即为下降过程中因摩擦而产生的热量，所以选项C 正确．9．如图所示，水平传送带以v ＝2 m/s 的速率匀速运行，上方漏斗每秒将40 kg 的煤粉竖直放到传送带上，然后一起随传送带匀速运动．如果要使传送带保持原来的速率匀速运行，则电动机应增加的功率为( )A ．80 WB ．160 WC ．400 WD ．800 W解析：选B ．由功能关系，电动机增加的功率用于使单位时间内落在传送带上的煤粉获得的动能以及煤粉相对传送带滑动过程中产生的热量，所以ΔPt ＝12m v 2＋Q ，传送带做匀速运动，而煤粉相对地面做匀加速运动过程中的平均速度为传送带速度的一半，所以煤粉相对传送带的位移等于相对地面的位移，故Q ＝f ·Δx ＝fx ＝12m v 2，解得ΔP ＝160 W ，B 项正确．10．如图所示，圆柱形的容器内有若干个长度不同、粗糙程度相同的直轨道，它们的下端均固定于容器底部圆心O ，上端固定在容器侧壁．若相同的小球以同样的速率，从点O 沿各轨道同时向上运动．对它们向上运动过程，下列说法正确的是( )A ．小球动能相等的位置在同一水平面上B ．小球重力势能相等的位置不在同一水平面上C ．运动过程中同一时刻，小球处在同一球面上D ．当小球在运动过程中产生的摩擦热相等时，小球的位置不在同一水平面上解析：选D ．小球从底端开始，运动到同一水平面，小球克服重力做的功相同，克服摩擦力做的功不同，动能一定不同，A 项错误．小球的重力势能只与其高度有关，故重力势能相等时，小球一定在同一水平面上，B 项错误．若运动过程中同一时刻，小球处于同一球面上，t ＝0时，小球位于O 点，即O 为球的最低点；设某直轨道与水平面的夹角为θ，则小球在时间t 0内的位移x 0＝v t 0－12(g sin θ＋μg cos θ)t 20，由于球的半径R ＝x 02sin θ与θ有关，故小球在同一时刻一定不在同一球面上，C 项错误．小球运动过程中，摩擦产生的热量等于克服摩擦力所做的功，即Q ＝μmg cos θ·hsin θ＝μmgh cot θ，倾角θ不同时高度h 不同，D 项正确．11．一质点在0～15 s 内竖直向上运动，其加速度—时间图象如图所示，若取竖直向下为正，g 取10 m/s 2，则下列说法正确的是( )A ．质点的机械能不断增加B ．在0～5 s 内质点的动能增加C ．在10～15 s 内质点的机械能一直增加D ．在t ＝15 s 时质点的机械能大于t ＝5 s 时质点的机械能解析：选D ．由图象可以看出0～5 s 内的加速度等于g ，质点的机械能不变，故A 错误；在0～5 s 内，质点速度向上，加速度方向向下，加速度与速度方向相反，则质点速度减小，则动能减小，故B 错误；在10～15 s 内，质点向上减速的加速度大于g ，说明质点受到了方向向下的外力，做负功，机械能减少，故C 错误；根据牛顿第二定律，5～10 s 内，mg －F ＝ma ，得：F ＝2m ，方向向上，做正功，质点机械能增加；10～15 s 内，mg ＋F ＝ma ，得F ＝2m ，方向向下，质点机械能减少；质点一直向上做减速运动，则10～15 s 内的速度小于5～10 s 内的速度，则10～15 s 内的位移s 10～15小于5～10 s 内的位移s 5～10，故Fs 5～10＞Fs 10～15，则5～15 s 内质点机械能增加的多，减少的少，故质点在t ＝15 s 时的机械能大于t ＝5 s 时的机械能，D 正确．12．在学校组织的趣味运动会上，某科技小组为大家提供了一个游戏．如图所示，将一质量为0.1 kg 的钢球放在O 点，用弹射装置将其弹出，使其沿着光滑的半圆形轨道OA和AB 运动．BC 段为一段长为L ＝2.0 m 的粗糙平面，DEFG 为接球槽．圆弧OA 和AB 的半径分别为r ＝0.2 m 、R ＝0.4 m ，小球与BC 段的动摩擦因数为μ＝0.7，C 点离接球槽的高度为h ＝1.25 m ，水平距离为x ＝0.5 m ，接球槽足够大，g 取10 m/s 2.求：(1)要使钢球恰好不脱离圆弧形轨道，钢球在A 点的速度大小； (2)钢球恰好不脱离轨道时，在B 位置对半圆形轨道的压力大小； (3)要使钢球最终能落入槽中，弹射速度v 0至少多大？解析：(1)要使钢球恰好不脱离轨道，钢球在最高点时，对钢球分析有mg ＝m v 2AR ，解得v A ＝2 m/s.(2)钢球从A 到B 的过程由动能定理得 mg ·2R ＝12m v 2B －12m v 2A ，在B 点有F N －mg ＝m v 2BR ，解得F N ＝6 N ，根据牛顿第三定律，钢球在B 位置对半环形轨道的压力为6 N. (3)从C 到D 钢球做平抛运动，要使钢球恰好能落入槽中，则x ＝v C t ，h ＝12gt 2，解得v C ＝1 m/s ，假设钢球在A 点的速度恰为v A ＝2 m/s 时，钢球可运动到C 点，且速度为v C ′，从A 到C 有mg ·2R －μmgL ＝12m v C ′2－12m v 2A，解得v C ′2<0，故当钢球在A 点的速度恰为v A ＝2 m/s 时，钢球不可能到达C 点，更不可能入槽，要使钢球最终能落入槽中，需要更大的弹射速度，才能使钢球既不脱离轨道，又能落入槽中．当钢球到达C 点速度为v C 时，v 0有最小值，从O 到C 有mgR －μmgL ＝12m v 2C －12m v 20，解得v 0＝21 m/s.答案：(1)2 m/s (2)6 N (3)21 m/s。

高一物理人教版必修2(第23课时能量守恒定律与能源 Word版含解析

绝密★启用前第七章机械能守恒定律10. 能量守恒定律与能源第Ⅰ部分选择题一、选择题：本题共8小题。

将正确答案填写在题干后面的括号里。

1．下列说法正确的是( )A．随着科技的发展，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，却能一直走动，说明能量是可以凭空产生的2．市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示)．在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉爽．该装置的能量转化情况是()A．太阳能→电能→机械能B．太阳能→机械能→电能C．电能→太阳能→机械能D．机械能→太阳能→电能3．利用能源的过程实质上是( )A．能量的消失过程B．能量的创造过程C．能量不守恒的过程D．能量转化或转移并且耗散的过程4．下列说法中正确的是( ) A．能就是功，功就是能B．做功越多，物体的能量就越大C．外力对物体不做功，这个物体就没有能量D．能量转化的多少可以用做功来量度5．如图所示，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，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6．如图所示，一个粗细均匀的U形管内装有同种液体，液体质量为m.在管口右端用盖板A密闭，两边液面高度差为h，U形管内液体的总长度为4h，先拿去盖板，液体开始运动，由于管壁的阻力作用，最终管内液体停止运动，则该过程中产生的内能为()A.116mgh B.18mghC.14mgh D．12mgh7.升降机底板上放一质量为100 kg的物体，物体随升降机由静止开始竖直向上移动5 m时速度达到4 m/s，则此过程中(g取10 m/s2)( )A ．升降机对物体做功5 800 JB ．合外力对物体做功5 800 JC ．物体的重力势能增加5 000 JD ．物体的机械能增加800 J8.如图所示，质量为M 、长度为l 的小车静止在光滑的水平面上．质量为m 的小物块(可视为质点)放在小车的最左端．现在一水平恒力F 作用在小物块上，使物块从静止开始做匀加速直线运动，物块和小车之间的摩擦力为f .经过时间t ，小车运动的位移为s ，物块刚好滑到小车的最右端()A ．此时物块的动能为(F －f )(s ＋l )B ．这一过程中，物块对小车所做的功为f (s ＋l )C ．这一过程中，物块和小车增加的机械能为FsD ．这一过程中，物块和小车产生的内能为fl第Ⅱ部分非选择题二、非选择题：本题4个小题。

56 高考真题解析：必修2 第五章专题突破功能关系能量守恒定律

专题突破功能关系能量守恒定律突破一功能关系的理解和应用1.对功能关系的理解(1)做功的过程就是能量转化的过程，不同形式的能量发生相互转化是通过做功来实现的。

(2)功是能量转化的量度，功和能的关系，一是体现在不同的力做功，对应不同形式的能转化，具有一一对应关系，二是做功的多少与能量转化的多少在数值上相等。

2.几种常见的功能关系及其表达式PQ竖直悬挂。

用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点，M点与绳的上端P相距13l。

重力加速度大小为g。

在此过程中，外力做的功为()图1A.19mglB.16mglC.13mglD.12mgl解析由题意可知，PM 段细绳的机械能不变，MQ 段细绳的重心升高了l6，则重力势能增加ΔE p ＝23mg ·l 6＝19mgl ，由功能关系可知，在此过程中，外力做的功为W ＝19mgl ，故选项A 正确，B 、C 、 D 错误。

答案 A1.如图2所示，某滑翔爱好者利用无动力滑翔伞在高山顶助跑起飞，在空中完成长距离滑翔后安全到达山脚下。

他在空中滑翔的过程中( )图2A.只有重力做功B.重力势能的减小量大于重力做的功C.重力势能的减小量等于动能的增加量D.动能的增加量等于合力做的功解析由功能关系知，重力做功对应重力势能的变化，合外力做功对应物体动能的变化，选项D 正确。

答案 D2.韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员。

他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功1 900 J，他克服阻力做功100 J。

韩晓鹏在此过程中()A.动能增加了1 900 JB.动能增加了2 000 JC.重力势能减小了1 900 JD.重力势能减小了2 000 J解析由题可得：重力做功W G＝1 900 J，则重力势能减少1 900 J ，故选项C正确，D错误；由动能定理得，W G－W f＝ΔE k，克服阻力做功W f＝100 J，则动能增加1 800 J，故选项A、B错误。

高中物理第七章 10 能量守恒定律与能源练习(含解析)新人教版必修2

10.能量守恒定律与能源基础巩固1.关于能量和能源,下列说法正确的是()A.由于自然界的能量守恒,所以不需要节约能源B.在利用能源的过程中,能量在数量上并未减少C.能量耗散说明能量在转化过程中没有方向性D.人类在不断地开发和利用新能源,所以能量可以被创造解析:自然界的总能量是守恒的,能量只能从一种形式转化为另一种形式或从一个物体转移到另一个物体,能量不可能被创造;在利用能源的过程中,能量在数量上并未减少,能量转化具有方向性。

答案:B2.不同的物理现象往往反映出相同的物理规律。

如图所示的现象中在能量转化方面的共同点是()A.物体的机械能转化为其他形式的能量B.物体的动能全部转化为重力势能C.其他形式的能量转化为物体的机械能D.物体的重力势能转化为其他形式的能量解析:题图中几种现象的共同特点是物体的机械能转化为其他形式的能量,选项A正确。

答案:A3.下列现象属于能量耗散的是()A.利用水流能发电产生电能B.电能在灯泡中变成光能C.电池的化学能变成电能D.火炉把屋子烤暖解析:能量耗散主要指其他形式的能量最终转化为环境的内能后,不能再被收集起来重新利用。

答案:D4.在体育比赛项目中,高台跳水是我国运动员的强项。

质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动,设水对他的阻力大小恒为F,那么在他减速下降高度为h的过程中,下列说法正确的是(g为当地的重力加速度)()A.他的动能减少了FhB.他的重力势能增加了mghC.他的机械能减少了(F-mg)hD.他的机械能减少了Fh解析:由动能定理,ΔE k=mgh-Fh,动能减少了Fh-mgh,选项A错误;他的重力势能减少了mgh,选项B 错误;他的机械能减少了ΔE=Fh,选项C错误,D正确。

答案:D5.(多选)某人将一静止在地面上的物体提到高空的过程中,重力做功W1,空气阻力做功W2,人对物体做功W3,取地面重力势能为零,则()A.物体的重力势能等于-W1B.物体的动能等于W3-W2-W1C.物体的动能等于W3+W2+W1D.物体的总机械能等于W3解析:根据功能关系,重力势能的变化等于重力做功的负值,选项A正确;物体动能的变化等于合外力做的总功,即ΔE k=W3+W2+W1,选项C正确,B错误;物体机械能的变化等于除去重力之外其他力做的功,即ΔE=W3+W2,选项D错误。

2019高中物理分层训练进阶冲关 7.10 能量守恒定律与能源含解析新人教必修2.doc

能量守恒定律与能源A组基础练(建议用时20分钟)1.(多选)关于能量和能源,下列表述正确的是( A、B )A.能量可以从一种形式转化为另一种形式B.能量可以从一个物体转移到另一个物体C.能量是守恒的,所以能源永不枯竭D.能源在利用过程中有能量耗散,这表明能量不守恒2.(2018·南昌高一检测)关于能源的开发和应用,下列说法中不正确的是(D)A.一座城市的能量耗散使其环境温度略高于周围农村的环境温度B.煤炭、石油等化石能源的能量归根结底来自于太阳能C.在广大农村推广沼气意义重大,既变废为宝,减少污染,又大量节约能源D.能源应用的过程就是内能转化为机械能的过程3.(多选)(2018·西安高一检测)习总书记反复强调“绿水青山就是金山银山”,请问下述做法能改善空气质量的是( B、D )A.以煤等燃料作为主要生活燃料B.利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源C.鼓励私人购买和使用普通汽车D.用纯电动车汽车代替燃油公交车4.“可燃冰”被视为21世纪的新型绿色能源,其主要成分是甲烷。

科学家估计,全球海洋底部可燃冰分布的范围约4 000万平方公里,储量可供人类使用约1 000年。

桂林市新开通的301路公交车,使用的燃料主要成分就是甲烷。

如果301路公交车满载乘客时总质量是6 000 kg,1 m3可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧产生的能量,可供公交车满载时以36 km/h的速度匀速行驶1 640 min,匀速行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.05倍。

301公交车使用甲烷燃烧提供所需的能量,关于其能量的转化,下列说法中正确的是(D)A.把电能转化为机械能B.把风能转化为机械能C.把光能转化为机械能D.把化学能转化为机械能5.关于能量的转化,下列说法中错误的是(A)A.电池充电时把化学能转化为电能B.风力发电,把风能转化为电能C.电风扇把电能转化为机械能D.陨石坠落经过大气层时部分机械能转化为内能6.(多选)下列能源中,属于常规能源的是( B、D )A.风力资源B.煤炭资源C.太阳能D.核能B组提升练(建议用时20分钟)7.(2018·晋城高一检测)将乒乓球从20.5 cm高处由静止释放。

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能量守恒定律与能源例题解析
(1)
【例1】一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块，并从中穿出.对于这一过程，下列说法正确的是（）
A.子弹减少的机械能等于木块增加的机械能
B.子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统产生的热量
C.子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和
D.子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和
解析：子弹射穿木块的过程中，由于相互间摩擦力的作用使得子弹的动能减少，木块获得动能，同时产生热量，且系统产生的热量在数值上等于系统机械能的损失.A 选项漏考虑系统增加的内能，C 选项应考虑的是系统（子弹、木块）内能的增加.C 错.
答案：BD
【例2】太阳与地球的距离为1.5×1011 m ，地球半径为6.37×106 m ，太阳光以平行光束入射到地面，地球表面2/3的面积被水面所覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量W 约为 1.87×1024 J.设水面对太阳辐射的平均反射率为7%，而且将吸收到的35%的能量重新辐射出去，太阳辐射可将水面的水蒸发(设在常温、常压下蒸发1 kg 水需要2.2×106 J 的能量)，而后凝结成雨滴降落到地面.
（1）估算整个地球表面的年平均降雨量（以mm 表示，地球表面积为4πR 2）；解析：据能量守恒定律，总吸收的能量为
W ′=W （1－7%）×（1－35%）=1.87×1024×0.93×0.65 J=1.13×1024 J 因蒸发1 kg 水需2.2×106 J 的能量，所以蒸发的水的质量 m=62410
2.2101
3.1⨯⨯kg=5.14×1017 kg m 即为年降雨的总质量，其总体积为V=ρ
m ，年降雨量使地球表面覆盖的一层水
的厚度h 为: h=球S V =24πR V =ρ24πR m =3261710
1037.614.341014.5⨯⨯⨯⨯⨯）（m=1.01×103 mm 整个地球表面年平均降雨量约为1.0×103 mm.
答案：约为1.0×103 mm
（2）太阳辐射到地球的能量中只有约50%到达地面，W 只是其中的一部分，太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面，这是为什么？请说明三个理由.
解析：太阳辐射到地球的能量要经过大气层才能到达地面，太阳光经过大气层时有大气层的吸收，大气层的散射或反射、云层遮挡等，所以太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面.
答案：参考上面的解析.
(2)
【例2】液体能够沿着很细的毛细管上升一段距离而高出原来的液面，这种现象叫做毛细现象.棉线浸在煤油中，煤油会沿着棉线上升一段较大的高度，有人根据这一现象制造了一台可以源源不断地对外做功的机器，如图5-10-1所示.
外做功
图5-10-1
试根据能的转化和守恒定律，分析说明这台装置能够正常工作吗？若不能正常工作，原因可能出现在哪里：
解析：这台装置不能正常工作.假设它能正常工作，便意味着这台装置不需要外界的能量而源源不断地对外工作，对外界输出能量，这违背了能量转化和守恒定律，此装置成为一台永动机.煤油能沿棉线上升一个较大的高度，这是一个不争的事实，如果B槽中有煤油便会向下流动冲击叶轮对外做功也是无可置疑的，此装置不能工作的原因就只能是煤油虽上升到B槽高处，但不能滴落到B槽中.
点评：这是一道考查学生对自然现象的观察能力和应用能的转化和守恒定律分析解决实际问题能力的题目.例如，我们容易注意到毛细现象，但往往不注意观察上升的液体是否能从毛细管中流出.
答案：不能工作.违背能的转化和守恒定律.原因是煤油不能从棉线上滴落.
【例3】有关功和能，下列说法正确的是
A.力对物体做了多少功，物体就具有多少能
B.物体具有多少能，就一定能做多少功
C.物体做了多少功，就有多少能量消失
D.能量从一种形式转化为另一种形式时，可以用功来量度能量转化的多少
解析：功是能量转化的量度，即物体做了多少功，就有多少能量发生了转化；并非力对物体做了多少功，物体就具有多少能；也非物体具有多少能，就一定能做
多少功，所以A、B错误.做功的过程是能量转化的过程，能量在转化过程中总量守恒并不消失，所以C错误.正确答案是D.
点评：正确理解功能关系：能是做功的前提，功是能量转化的量度.
答案：D。

高中物理必修2能量守恒定律与能源 例题解析

最新人教版高中物理必修2第七章《能量守恒定律与能源》例题与探究