高一物理必修2课后巩固提升练习7-10

高一物理必修2课后巩固提升练习7-10

课 后 巩 固 提 升 巩 固 基 础 1．质量为 4kg 的物体被人由静止开始向上提升 0.25m 后速度达 1m/s，则下列判断正确的是(　　) A．人对物体做功 12 J B．合外力对物体做功 2 J C．物体克服重力做功 10 J D．人对物体做的功等于物体增加的动能 解析　此过程中物体的动能增加 2 J．重力势能增加 10 J，机械 能增加了 12 J，动能的增加等于合外力做的功，重力势能的增加等于 物体克服重力做的功，机械能的增加等于人对物体做的功． 答案　ABC 2．下列关于对能的转化和守恒定律的认识正确的是(　　) A．某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加 B．某个物体的能减少，必然有其他物体的能增加 C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机不 可能制成 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　从能量守恒和转化定律可知，某种形式的能减少，一定存 在其他形式的能增加，或者能量从一个物体转移到另外一个物体，而 能的总量不会改变，任何不需要能量的机器是不可能制成的，故 A、 B、C 选项正确． 答案　ABC 3．关于“节约能源”下列说法中正确的是(　　) A．由于自然界的能量的总和是守恒的，所以节约能源是毫无意 义的 B．浪费能源只是浪费个人金钱，对整个社会和自然界是无关紧 要的，因为能量是守恒的 C．从能量转化的角度看，自然界中宏观过程是有方向性的，能 量的利用受这种方向性的制约，所以“节约能源”对人类社会发展有 很大影响 D．上述说法都是错误的 解析　能量虽然守恒，但能量耗散现象表明能量的转化具有方向 性，在利用能量的过程中能量的品质降低了，故需要节约能源，C 选 项正确． 答案　C 4．一颗子弹以某一速度击中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．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块和子弹增加的 内能之和 解析　由能量守恒定律可知，对子弹来讲，减少的机械能一是用 于增加木块的动能，二是用于增加子弹和木块的内能，故 D 选项正 确，A、C 选项错误；对子弹和木块组成的系统而言，减少的机械能 只能用来增加它们的内能，故 B 选项正确． 答案　BD 5．如图所示，滑块由静止开始沿曲面下滑，滑到 B 点时，速度 恰好等于零；如果滑块从 B 点以速度 v 沿曲面下滑返回 A 点时，速 度恰好也等于零，设滑块从 A 到 B 和从 B 到 A 平均摩擦力大小相等， 则 A、B 两点的高度差等于(　　) A．0　　　　　　　　　 B.v2 2g C.v2 4g D.v2 g 解析　由能量守恒和转化定律可知：由 A 到 B 有 mgh＝Q，从 B 到 A 有 1 2 mv2－mgh＝Q 联立解得 h＝v2 4g . 答案　C 6．一小滑块放在如图所示的凹形斜面上，用力 F 沿斜面向下拉 小滑块，小滑块沿斜面运动了一段距离．若已知在这个过程中，拉力 F 所做的功的大小(绝对值)为 A，斜面对滑块的作用力所做的功的大 小为 B，重力做功的大小为 C，空气阻力做功的大小为 D.当用这些量 表达时，小滑块的动能的改变(指末态动能减去初态动能)等于 ________，滑块的重力势能的改变等于________；滑块机械能(指动 能与重力势能之和)的改变等于________． 解析　根据功能关系，动能的改变等于外力做功的代数和，其中 做负功的有空气阻力，斜面对滑块的作用力的功(因弹力不做功，实 际上为摩擦阻力的功)，因此 ΔEk＝A－B＋C－D； 重力势能的减少等于重力做的功，因此 ΔEp＝－C； 滑块机械能的改变等于重力之外的其他力做的功，因此 ΔE＝A －B－D. 答案　A－B＋C－D　－C　A－B－D 7．某脉冲激光器的耗电功率为 2×103 W，每秒钟输出 10 个光 脉冲，每个脉冲持续的时间为 10－8 s，携带的能量为 0.2 J．则每个 脉冲的功率为_____W，该激光器将电能转化为激光能量的效率为 ____． 解析　每个脉冲的功率为 P＝W t ＝ 0.2 10－8W＝2×107W. 激光器将电能转化为激光能量的效率为 η＝W脉 W总＝ 0.2 × 10 2 × 103 × 1 ＝0.1%. 答案　2×107　0.1% 提 升 能 力 8．如图所示，M 是一个有半圆形轨道的物体，固定在地面上， 轨道位于竖直平面内，a、b 两点等高，金属块 P 从 H 高处自由下落， 滑过 M 从 b 处竖直上升，到达最大高度H 2 处，当它再次落下滑过轨 道最低点后(　　) A．恰能到达 a 点 B．能冲出 a 点 C．不能到达 a 点 D．无法确定 解析　设金属块质量为 m，第一次滑过 M 时克服摩擦力做功 Wf， 第二次滑过 M 时克服摩擦力做功 Wf′，第二次经 a 点时速度为 va， 则由动能定理，对两个过程列出表达式分别为 第一次：mg(H－H 2)－Wf＝0 第二次：mgH 2 －Wf′＝1 2 mv2a. 由于第一次经过 M 时金属块的速率较大，由向心力的来源可知， 金属块对 M 的压力较大，从而 Wf>Wf′，所以 va>0，即能从 a 点滑 出，B 选项正确． 答案　B 9．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，现拿去盖板，液体开始运动，由于液体的管壁 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. 1 16 mgh B.1 8 mgh C.1 4 mgh D.1 2 mgh 解析　拿去盖板后管中液体开始运动，但由于管壁阻力的作用， 最终 U 形管中左右两边液面相平，在此过程中管中液体减少的机械 能转化为系统的内能． 当左右两管液面等高时，可简化为把右管中长度为h 2 的液柱移到 左管，此过程减少的重力势能 ΔEp＝mg 8 ·h 2 ＝ 1 16 mgh，故 A 选项正确． 答案　A 10．如图所示，传送带与水平面之间的夹角为 θ＝30°，其上 A、 B 两点间的距离为 l＝5m，传送带在电动机的带动下以 v＝1m/s 的速 度匀速运动，现将一质量为 m＝10kg 的小物体(可视为质点)轻放在传 送带的 A 点，已知小物体与传送带之间的动摩擦因数 μ＝ 3/2，在传 送带将小物体从 A 点传送到 B 点的过程中，求： (1)传送带对小物体做的功； (2)电动机做的功(取 g＝10m/s2)． 解析　(1)由 ma＝μmgcosθ－mgsinθ 知，物块上升加速度为 a＝1 4 g，当它的速度为 v＝1m/s 时，位移是 l＝v2 2a ＝0.2m，即物块将以 v＝ 1m/s 的速度完成 4.8m 的路程，由功能关系得 W＝ΔEk＋ΔEp＝255 J. (2)电动机做功使小物体机械能增加，同时小物体与传送带间因 摩擦产生热量 Q.而由 v＝at 得 t＝0.4 s，相对位移 l′＝vt－v 2 t＝0.2m， Q＝μmgl′cosθ＝15 J，W 电＝W＋Q＝270 J. 答案　(1)255 J (2)270 J 11．一台水轮发电机组，每秒有 2.0m3 的水流过水轮机，若河坝 水位高度差是 20m，则水每秒对水轮机最多能做多少功？若有 40% 的机械能转化为电能，问发电机的输出功率为多大？ 解析　若使水对水轮机做的功最多，则把水的重力势能全部转给 水轮机，则每秒对水轮机做功为 W＝mgh＝ρVgh＝103×2×10×20 J ＝4×105 J；有 40%的机械能转化为电能，由 P＝W t 又得发电机的功 率 P＝W·40% t ＝4 × 105 × 0.4 J 1s ＝1.6×105 W. 答案　4×105 J　1.6×105W 12．一小物体以 Ek1＝100 J 的初动能滑上斜面，当动能减少 ΔEk ＝80 J 时，机械能减少 E＝32 J，则当物体滑回原出发点时动能为多 少？ 解析　设斜面倾角为 θ，滑动摩擦力为 F，动能减少 80 J 时位移 为 l1，根据功能关系动能减少量等于合外力做的功，即 ΔEk＝(mgsinθ＋F)l1 ① 机械能减少量等于除重力以外的力(此题中即为 F)所做的功，即 E＝Fl1 ② 设物体从斜面底端到最高点位移为 l2 则动能的减少量为 100 J，即 Ek1＝(mgsinθ＋F)l2 ③ 设机械能的减少量为 WF，即为上滑过程中滑动摩擦力所做的总 功有 WF＝F·l2 ④ 综合①②③④有80 32 ＝100 WF ，所以 WF＝40 J. 上滑及下滑过程中滑动摩擦力都做负功，且数值相等，所以一个 往返摩擦力做负功总和为 WF 总＝2WF＝80 J. 物体回到原出发点时的动能 Ek2 由动能定理 WF 总＝Ek1－Ek2　 Ek2＝20 J. 答案　20 J 13．一传送带装置示意如图，其中传送带经过 AB 区域时是水平 的，经过 BC 区域时变为圆弧形(圆弧由光滑模板形成，未画出)，经 过 CD 区域时是倾斜的，AB 和 CD 都与 BC 相切．现将大量的质量 均为 m 的小货箱一个一个在 A 处放到传送带上，放置时初速度为零， 经传送带运送到 D 处，D 和 A 的高度差为 h.稳定工作时传送带速度 不变，CD 段上各箱等距排列，相邻两箱的距离为 L.每个箱子在 A 处 投放后，在到达 B 之间已经相对于传送带静止，且以后也不再滑动(忽 略经 BC 段时的微小滑动)．已知在一段相当长的时间 T 内，共运送 小货箱的数目为 N.这装置由电动机带动，传送带与轮子间无相对滑 动，不计轮轴处的摩擦．求电动机的平均输出功率 P. 解析　以地面为参考系(下同)，设传送带的运动速度为 v0，在水 平段运输的过程中，小货箱先在滑动摩擦力作用下做匀加速运动，设 这段路程为 s，所用时间为 t，加速度为 a，则对小箱有 s＝1 2 at2，v0＝ at. 在这段时间内，传送带运动的路程为 s0＝v0t. 由以上可得 s0＝2s. 用 Ff 表示小箱与传送带之间的滑动摩擦力，则传送带对小箱做 功为 A＝Ff·s＝1 2 mv20. 传送带克服小箱对它的摩擦力做功 A0＝Ffs0＝2·1 2 mv20. 两者之差就是克服摩擦力做功发出的热量 Q＝1 2 mv20. ① 可见，在小箱加速运动过程中，小箱获得的动能与发出的热量相 等．T 时间内，电动机输出的功为 W＝PT. ② 此功用于增加小箱的动能、势能以及克服摩擦力发热，即 W＝1 2 Nmv20＋Nmgh＋NQ. ③ 已知相邻两小箱的距离为 L，所以 v0T＝NL. ④ 联立①②③④，得 P＝Nm T ( N2L2 T2 ＋gh). 答案　Nm T ( N2L2 T2 ＋gh)