4.2 动能 势能
建议用时
实际用时
满分
实际得分
60分钟
100分
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有两个选项正确，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40分）
1. 做匀速圆周运动的物体，在运动过程中保持不变的物理量是（ ）?
? .速度? .合力?
? .加速度 ?.动能
2. 一架匀速上升的直升机，它的（ ）?
? .动能增加，重力势能不变?
? .动能不变，重力势能增加?
? .动能和重力势能都增加?
? .动能不变，机械能也不变
3.如图１所示，桌面高为，质量为的小球从离桌面 处自由落下，不计空气阻力，假设以桌面处为参考平面，则小球落到地面前瞬间的重力势能为（ ）
.
4. 下列关于重力势能的说法正确的是（ ）
.重力势能是地球和物体共同具有的，而不是物体单独具有的
.重力势能的大小是相对的
.重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功
.在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零
5. 沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜
面将同一物体分别从底端拉到顶端，下列说法正确的是（ ）
.沿坡度小的斜面运动时物体克服重力做功多
.沿坡度大，粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多
.沿坡度小，粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多
.不管沿怎样的斜面运动，物体克服重力做功相同，物体增加的重力势能也相同
6. 关于弹性势能，下列说法中不正确的是（ ）
.发生弹性形变的物体都具有弹性势能
.只有弹簧在发生弹性形变时才具有弹性势能
.弹性势能可以与其他形式的能相互转化
.弹性势能在国际单位制中的单位是焦耳
7. 下列说法正确的是（ ）
.弹性势能的大小与弹簧的长度成正比
.弹性势能的大小与弹簧的形变量有关，还与弹簧本身有关
.弹性势能的大小与弹簧的劲度系数无关
.外力对弹簧做了多少功，弹性势能就增加多少；反之，弹簧对外做了多少功，弹性势能就能减少多少
8. 运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是（ ）
.阻力对系统始终做负功
.系统受到的合力始终向下
.重力做功使系统的重力势能增加
.任意相等的时间内重力做的功相等
9. 大型拱桥的拱高为，弧长为，如图2所示，质量为的汽车在以不变的速率 由点运动到点的过程中，以下说法中正确的是（ ）
.由到的过程中，汽车的重力势能不变，重力始终不做功
.由到的过程中，汽车的重力势能的变化量为零，重力的总功等于零
.汽车的重力势能先增大后减小，总的变化量为零，重力先做正功，后做负功，总功为零
.汽车的重力势能先增大后减小，上坡时重力做负功，下坡时重力做正功，总功为零
10. 关于重力势能，下列说法中正确的是（ ）
.重力势能的大小只由重物本身决定
.重力势能恒大于零
.在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零
.重力势能实际是物体和地球所共有的
二、计算题（本题共5小题，每题12分，共60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.如图3所示，桌面距地面，一个物体质量为 ，放在距桌面的支架上.
(1)以地面为零势能面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到桌面过程中重力势能减少多少？（ 取）
(2)以桌面为零势能面，计算物体具有的重力势能，并计算物体由支架下落到桌面过程中重力势能减少多少？
12.质量为的小木球从离水面高度为处由静止释放，落入水中后，在水中运动的最大深度是，最终木球停在水面上．求：木球释放后的全部运动过程中重力做的功是多少？它的重力势能变化了多少？
13.如图4所示，一条铁链长为，质量为，放在水平地面上，拿住一端缓慢提起铁链直到铁链全部离开地面的瞬间，物体克服重力做多少功？(取)
14.水平地面上横放着一根长度为的长方体木料，木料的横截面为，木料的密度为，若取，则要将木料竖立在地面上，至少需克服重力做多少功？
15.楼上某房间地板高出楼外地面，窗台比地板高，一质量为的重物放在地板上的处．把重物从该房间处取下来扔到楼外的地面上的处，若没有空气阻力，重力所做的功为多少？若克服空气阻力所做的功约为，则重力所做的功应是多大？
4.2 动能 势能
得分：
选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、计算题
11.
12.
13.
14.
15.
4.2 动能 势能 参考答案
一、选择题
1. ? 解析:速度、合力、加速度都是矢量，都随时间变化，只有动能是标量不随时间发生变化.?
2. ? 解析:速度不变，动能不变，匀速上升，重力势能增加，B对，A、C错.机械能是动能和势能之和，重力势能增加，机械能也增加，D错.
3. 解析：重力势能的大小是相对参考平面而言的，零势能参考平面选择不同，物体的高度不同，重力势能的大小不同．本题中已选定桌面为零势能参考平面，则小球在最高点时的高度为，小球在桌面时的高度为零，小球在地面时的高度为，所以小球落到地面时，它的重力势能为．
4. 解析：重力势能是由物体和地面的相对位置决定的，由地球和物体所共有，所以、正确；由于重力势能的大小与零势能参考平面的选取有关，所以重力势能为零不等于没有对外做功的本领，所以错误；只有选地面为零势能参考平面时，地面上的物体的重力势能才为零，否则不为零，错误.
5. 解析：重力做功与物体的运动路径无关，只与初、末状态物体的高度差有关，不论是光滑路径还是粗糙路径，也不论是做直线运动还是曲线运动，物体克服重力做多少功（重力做多少负功），它的重力势能必增加多少，故本题的正确选项为
6. 解析：发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用，都具有弹性势能，正确；弹性势能跟重力势能一样，可以与其他形式的能相互转化，正确；所有能的单位跟功的单位相同，在国际单位制中的单位是焦耳，正确．
7. 解析：弹性势能的大小与弹簧的形变量及弹簧的劲度系数有关，选项、错误，选项正确．当弹簧被拉长时，弹力对物体做负功，弹性势能增加；当弹簧被压缩时，弹力对物体做负功，弹簧的弹性势能增加，所以选项正确.
8. 解析：阻力始终与运动方向相反，做负功，所以正确．加速下降时合力向下，而减速下降时合力向上，所以错误．重力做功，重力势能减少，则错误．时间相等，但物体下落距离不同，重力做功不相等，所以错误．
9. 解析：因为、在同一高度上，汽车在运动过程中，位置先升高后降低，所以重力先做负功，后做正功，总功为零；重力势能先增大后减小，总的变化量等于零．
10. 解析：重力势能具有系统性，我们通常所说某物体具有的重力势能是多少，实际上为物体和地球所共同具有．重力势能具有相对性，只有选定了零势能参考平面之后，才能具体地说某物体具有的重力势能是多少．
二、计算题
11.(1) (2)
解析：(1)以地面为零势能面，物体的高度，因而物体的重力势能
物体落到桌面时重力势能．
物体重力势能减少量．
(2)以桌面为零势能面，物体的高度，因而物体的重力势能
物体落至桌面时，重力势能的减少量Δ．
点拨：计算重力势能必须先明确零势能面，否则重力势能大小没有意义，这正是重力势能的相对性，而重力势能的变化是一个确定量，与零势能面的选取无关．
12. 减少
解析：因为重力做功与路径无关，只与初、末状态有关，所以全过程尽管木球在水下做了许多次往复运动，但重力所做的功由的大小决定，即．木球的重力势能减少了．
13. 解析：铁链从初状态到末状态，它的重心位置提高了，因而物体的重力势能增加了
，故至少需克服重力做的功．
14. 解析：根据密度的定义式 可得，木料的质量为．
木料横放时，重心高度为，竖立时重心的高度近似为．由横放变为竖立的过程中，重心上升的高度为．把木料由横放变为竖立的过程中，至少需克服重力所做的功等于木料增加的重力势能，即．
15. 解析：以地面为零势能面，若没有空气阻力，重力做的功为．因重力做功与路径无关，与是否有其他力做功无关，所以若有空气阻力做功时，功仍为．
第四章 机械能和能源
建议用时
实际用时
满分
实际得分
90分钟
100分
一、选择题（本题包括9小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有两个选项正确，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36分）
1.关于重力势能，下列说法正确的是（ ）
.物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定?
.物体与零势能面的距离越大，它的重力势能也越大
.一个物体的重力势能从变化到,重力势能变大了
.在地面以下的物体，它具有的重力势能一定小于零
2.如图1所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，在弹簧压缩到最短的整个过程中，下列关于能量的叙述中正确的是（ ）??
.重力势能和动能之和总保持不变?
.重力势能和弹性势能之和总保持不变?
.动能和弹性势能之和总保持不变?
.重力势能、弹性势能和动能之和总保持不变?
3.如图2所示，物体沿倾角为30°的固定斜面以(为本地的重力加速度大小)的加速度匀减速上升，则在此过程中，物体的机械能是（ ）?
?.不变的 .减小的
?.增加的 .不能判断
4.一小球以初速度水平抛出，不计空气阻力，小球在空中运动的过程中重力做功的功率随时间变化的图象是图3中的（ ）?
5.如图4所示，站在做匀加速直线运动的车厢里的人向前推车壁，以下关于人对车做功的说法中正确的是（ ）??
.做正功 .做负功?
.不做功? .无法确定
6.如图5所示，在外力作用下某质点运动的-图象为正弦曲线.从图中可以判断（ ）?
.在时间内，外力做正功?
.在时间内，外力的功率逐渐增大?
.在时刻，外力的功率最大?
.在时间内，外力做的总功为零
7.质量为的物体始终固定在倾角为的斜面上，下列说法不正确的是（ ）?
.若斜面水平向右匀速运动距离，斜面对物体不做功
.若斜面向上匀速运动距离,斜面对物体做功
.若斜面水平向左以加速度运动距离,斜面对物体做功
.若斜面向下以加速度运动距离，斜面对物体做功
8.如图6所示，一个质量为的物体(可视为质点）以某一速度由点冲上倾角为30°的固定斜面，做匀减速直线运动，其加速度的大小为，在斜面上上升的最大高度为，则在这个过程中，物体( ）
.机械能损失了?
.重力势能增加了?
.动能损失了?
.机械能损失了
9.如图7所示，平直木板倾斜放置，板上的点距端较近，小物块与木板间的动摩擦因数由到逐渐减小.先让物块从由静止开始滑到.然后，将着地，抬高，使木板的倾角与前一过程相同，再让物块从由静止开始滑到.上述两过程相比较，下列说法中一定正确的有（ ）??
.物块经过点的动能，前一过程较小?
.物块从顶端滑到点的过程中因摩擦产生的热量，前一过程较少
.物块滑到底端的速度，前一过程较大?
.物块从顶端滑到底端的时间，前一过程较长
二、填空题（本题共2小题，10题6分，11题12分，共计18分，请将正确的答案写在题中的横线上）
10.甲、乙、丙三个物体的质量之比为，它们在摩擦力作用下在水平面上减速滑行直到停下来，滑行的距离分别为，试求：?
（1）若它们与水平面间的动摩擦因数相同，初动能也相同，则＝ .
（2）若它们所受的摩擦力相同，初动能也相同，则＝ .
（3）若它们所受的摩擦力相同，初速度也相同，则＝ .
11.在如图8所示的光电计时器中，分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间.
现利用图9所示装置验证机械能守恒定律.图中是固定的光滑斜面，斜面的倾角为，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，与它们连接的光电计时器都没有画出.让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为和.已知滑块质量为，滑块沿斜面方向的宽度为，光电门1和2之间的距离为，取，取滑块经过光电门的速度为其平均速度.?
（1）滑块通过光电门1时的速度 ，通过光电门2时的速度 .
（2）滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为 ，重力势能的减少量为 由此可得出的结论是 .
三、计算题（本题共4小题，12题8分，13题10分，14、15题每题14分，共46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）
12.质量为的火车，以额定功率自静止出发，所受阻力恒定，经过行驶达到最大速度.求：?
（1）火车的运动性质?
（2）火车的额定功率；?
（3）火车运动中所受的阻力.
13.如图10所示，在水平桌面上的边角有一个轻质光滑定滑轮，一条不可伸长的轻绳绕过分别与物块相连，的质量分别为，开始时系统处于静止状态，现在用水平恒力拉物块，使物块上升，已知上升距离为时，的速度为，求此过程中物块克服摩擦力所做的功.（重力加速度为)?
14.如图11甲所示，一条轻质弹簧左端固定在竖直墙面上，右端放一个可视为质点的小物块，小物块的质量为.当弹簧处于原长时，小物块静止于点，现对小物块施加一个外力，使它缓慢移动，压缩弹簧（压缩量为）至点，在这一过程中，所用外力与压缩量的关系如图乙所示.然后释放小物块，让小物块沿桌面运动，已知点至桌边点的距离为.水平桌面的高为,计算时，可认为滑动摩擦力近似等于最大静摩擦力（取).求：
（1）在压缩弹簧过程中，弹簧的最大弹性势能；
（2）小物块到达桌边点时，速度的大小；?
（3）小物块落地点与桌边的水平距离.?
15.如图12所示，质量为的物体经一轻质弹簧与下方地面上的质量为的物体相连，弹簧的劲度系数为，都处于静止状态.一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮，一端连物体，另一端连一轻挂钩.开始时各段绳都处于伸直状态，上方的一段绳沿竖直方向.现在挂钩上挂一质量为的物体并从静止状态释放，已知它恰好能使离开地面但不继续上升.若将换成另一个质量为的物体，仍从上述初始位置由静止状态释放，则这次刚离地时的速度大小是多少？已知重力加速度为.
第四章 机械能和能源
得分：
选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答案
二、填空题
10.（1） （2） （3）
11.（1） （2）
二、计算题
12.
13.
14.
15.
第四章 机械能和能源 参考答案
一、选择题
1. 解析：选不同的位置为零势能面，物体在同一位置的重力势能不同，错；若物体在零势能面以下，距离越大，重力势能越小，错；重力势能为标量，大于，对；选取零势能面时，不一定选取地面，所以错.?
2. 解析：小球下落过程中受到的重力做正功，弹力做负功，重力势能、弹性势能及动能都要发生变化，任意两种能量之和都不会保持不变，但三种能量相互转化，总和不变，对.
3. 解析：由题意知，说明物体受重力、斜面的支持力，支持力不做功，只有重力做功，所以机械能守恒， 对.?
4. 解析：设经过时间速度大小为，其方向与竖直方向（或重力方向）成角，由功率公式知，此时重力的功率对.?
5. 解析：以人为研究对象，人受到车的摩擦力和车厢前壁的弹力而加速，做正功.由牛顿第三定律可知，人对车厢的摩擦力和弹力的合力向左，做负功.?
6. 解析：在时间内，速度增大，由动能定理得，选项正确；由可知，在及时刻，外力功率为零，图象中的图线的斜率代表加速度，在时刻，则，外力功率为0，选项均错；在时间内，动能改变量为零，由动能定理得，选项正确.?
7. 解析：物体受到平衡力作用而处于匀速直线运动状态，与重力相平衡的力是斜面给它的作用力，方向竖直向上.斜面沿水平方向匀速运动时，力与位移垂直，斜面对物体不做功.斜面向上匀速运动时，力与位移同向，.斜面水平向左加速运动时，物体所受的合力为，恰等于斜面对它的作用力在位移方向的分量，.斜面向下加速时，对物体有.?
8. 解析：重力做了的负功，重力势能增加，错.由于物体沿斜面以加速度做减速运动，由牛顿第二定律可知：.?摩擦力做功为：，?机械能损失，故项正确，错.由动能定理得,即动能损失了，故错.
9. 解析：设物块从到的平均加速度为，从到的平均加速度为，由题意可知，又由于，由运动学公式可判断物块从到的速度较小，即动能较小，选项正确；由于摩擦生热，其中前一过程的较大，但较小，所以无法判断的大小，选项错误；对于选项，由于两个过程中重力做功和摩擦力做功情况相同，由动能定理可以判断物块滑到底端的速度相同，选项错误；物块两种情况下的-图象如图13所示，前一过程对应图线Ⅰ，加速度越来越大，后一过程对应图线Ⅱ，加速度越来越小，由于两种情况下的末速度大小相同，位移相等，由图可以直接得到前一过程对应时间较长，选项正确.?
二、填空题
10. (1)6∶3∶2 (2)1∶1∶1 (3)1∶2∶3
? 解析：（1）根据可知 ①
由于物体在运动过程中克服摩擦力做功，所以由动能定理，可得，分别对一个物体列式得，， ②?
由①②两式可得.?
（2）若它们所受的摩擦力相同，初动能也相同，根据：，易得?
（3）若初速度相同，则根据，可得，由（1）分析易得.?
11.（1）1.00 2.50 （2）5.25 5.29 在误差允许的范围内，该过程机械能守恒
解析：由题意知，取滑块经过光电门时的速度为其平均速度，所以滑块通过光电门1时的速度，通过光电门2时的速度.?
（2）滑块通过光电门1和2之间的动能增加量，重力势能的减少量，可得出的结论是：在误差允许的范围内，该过程机械能守恒.
三、计算题
12.（1）加速度逐渐减小的加速运动，最后匀速 （2）?（3）??
解：火车达最大速度之前，牵引力是一个变量，由牛顿第二定律可知，火车做加速度逐渐减小的加速运动，直到匀速.①?
设火车的额定功率为，阻力为，由于牵引力的功为，据动能定理得：?
②?
火车达最大速度时，?③
由②③两式得：阻力
额定功率
13. ?
解：由动能定理知，?
对有： ①
对有： ②?
求得 ?
14.(1)?(2)?(3)??
解：(1)由题-图中看出，小物块与桌面间的滑动摩擦力大小为，在压缩过程中，摩擦力做功为?? ①?
由图线与轴所夹面积，可得外力做功为?
??
所以弹簧的弹性势能为? ③
(2)从点开始到点的过程中，由于，摩擦力做功为? ④?
对小物块由动能定理可得 ⑤
解得?⑥?
(3)物块从点开始做平抛运动 ⑦?
下落时间?⑧?
水平距离??
15.
解：刚离开地面时弹簧拉力等于的重力，两次刚要离地时弹簧弹性势能的增量相同.?
开始时，静止，设弹簧压缩量为，有?
①?
挂并释放后，向下运动，向上运动，设刚要离地时弹簧伸长量为，有 ②?
不再上升，表示此时和的速度为零，已降到其最低点.由机械能守恒，与初始状态相比，弹簧弹性势能的增量为 ③
换成后，当刚离地时弹簧弹性势能的增量与前一次相同，由能量关系得?
④?
由③④式联立得 ⑤?
由①②⑤式联立得 ⑥
4.1 功
建议用时
实际用时
满分
实际得分
60分钟
100分
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有两个选项正确，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40分）
1. 在水平粗糙的地面上，使一物体由静止开始做匀加速直线运动，第一次受斜向上的拉力，第二次受斜向下的推力，两次力的作用线与水平方向间的夹角相同，力的大小也相同，位移大小也相同，那么（ ）
?.力对物体所做的功相同，合力对物体所做的总功也相同?
? .力对物体所做的功相同，合力对物体所做的总功不相同
?.力对物体所做的功不相同，合力对物体所做的总功相同?
?.力对物体所做的功不相同，合力对物体所做的总功也不相同?
2. 用力将重物竖直提起，先是从静止开始匀加速上升，紧接着匀速上升，如果前后两过程的运动时间相同，不计空气阻力，则（ ）?
? .加速过程中拉力的功一定比匀速过程中拉力的功大
?.匀速过程中拉力做的功比加速过程中拉力做的功大
?.两过程中拉力的功一样大?
?.上述三种情况都有可能
3. 以下关于功的说法正确的是（ ）?
?.力是矢量，功也是矢量?
?.力和位移都是矢量，功也一定是矢量?
.因为功有正功和负功的区别，所以功是矢量? .因为功没有方向性，所以功是标量
4. 用起重机将质量为的物体匀减速下吊一段距离，那么作用在物体上的各力的做功情况应该是（ ）
?.重力做正功，拉力做负功，合力做功为零?
?.重力做正功，拉力做负功，合力做负功?
?.重力做正功，拉力做负功，合力做正功?
?.重力做负功，拉力做正功，合力做正功
5.下列现象中，做了功的是（ ）???
? .人推墙而墙不动时人的推力?
? .在平直公路上行驶的汽车所受的重力?
? .马拉车而车不动时马的拉力?
? .起重机向上吊起重物时悬绳的拉力?
6. 如图1所示的四幅图是小新提包回家的情景，小新对提包的拉力没有做功的是（ ）
7. 如图2所示，在加速向左运动的车厢中，一个人用力沿车前进的方向推车厢，已知人与车厢始终保持相对静止，那么人对车厢做功的情况是（ ）?
? .做正功
? .做负功?
? .不做功
? .无法确定
8. 如图3所示，人站在电动扶梯的水平台阶上，假定人与扶梯一起沿斜面加速上升，在这个过程中，人脚所受的静摩擦力（ ）?
.等于零，对人不做功?
? .水平向左，对人做负功?
? .水平向右，对人做正功?
.沿斜面向上，对人做正功?
9. 如图4所示，两个互相垂直的力和作用在同一物体上，使物体运动，物体通过一段位移时，力对物体做功?，力对物体做功?，则力和的合力对物体做功为（ ）?
?.? .? ?.? .?
10.以一定的初速度竖直向上抛出一个小球，小球上升的最大高度为空气阻力的大小为，则从抛出到落回到抛出点的过程中，空气阻力对小球做的功为（ ）
.0
? .
? .
? .
二、填空题（本题共2小题，每题6分，共12分）
11.如图5所示，一子弹以水平速度射入置于光滑水平面上原来静止的木块，并留在木块中，在此过程中子弹钻入木块的深度为，木块的位移为，木块对子弹的摩擦阻力大小为，则木块对子弹的摩擦阻力做的功为 ，子弹对木块的摩擦阻力做的功为 ．
12.如图6所示，图线表示作用在做直线运动的物体上的合力与物体运动距离的对应关系，物体开始处于静止状态，则当物体在外力作用下，运动 的过程中，合外力对物体做的功为 .
三、计算题（本题共5小题，13、14、15每小题8分，16、17每小题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）
13.起重机把重为的重物从地面竖直提升到高的地方．试求以下两种情况中起重机钢绳对重物所做的功．
(1)匀速提升；
(2)以加速度匀加速向上提升．（取 ）
14.如图7所示，滑轮和绳的质量及摩擦不计，用力开始提升原来静止的质量为的物体，以大小为的加速度匀加速上升，求前?内力做的功.（取）
15.长度为，质量为的均匀绳，一段置于水平的光滑桌面上，另一段长为垂于桌面下，当绳下滑至全部离开桌面时，求重力做的功．
16.如图8所示，质量为的物体静止在倾角为的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为现使斜面水平向左匀速移动距离.试求：
（1）摩擦力对物体做的功（物体与斜面相对静止）；
（2）斜面对物体的弹力做的功；?
（3）重力对物体做的功；?
（4）斜面对物体做的功是多少？各力对物体所做的总功是多少？
17.如图9所示，质量为的物体在水平地面上，受到与水平方向成37°角、大小为的拉力作用，移动.已知地面与物体间的动摩擦因数.求:
（1）拉力对物体做的功；
（2）重力对物体做的功；
（3）弹力对物体做的功；
（4）摩擦力对物体做的功；
（5）外力对物体做的总功.（取）
4.1 功
得分：
选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、填空题
11.
12.
三、计算题
13.
14.
15.
16.
17.
4.1 功 参考答案
一、选择题
1. ?解析:因为均相同，所以力对物体所做的功相同.又因水平面粗糙，斜向下推时比斜向上拉时，物体对地面的压力大，摩擦力也大，斜向下推时克服摩擦力做功多，只有B对.
2. ?解析:由题意知两过程运动时间相同，则第二阶段位移较大，第一阶段加速上升拉力较大，力与位移乘积谁大无法确定.?
3. ?解析:由功的意义知正确.?
4. ?解析:重力方向竖直向下，拉力方向竖直向上，位移竖直向下，重力做正功，拉力做负功，物体匀减速下降，拉力和重力的合力的方向竖直向上，合力做负功.
5. ?解析：由做功的两个要素可知，中墙没有在人的推力方向上发生位移；中汽车在重力方向上无位移；中车没有在马的拉力方向上发生位移；中重物在悬绳的拉力方向上发生了位移，符合做功的两个要素，选.
6. 解析：据功的概念及功的两个因素可知，只有同时满足力及力的方向上有位移两个条件时，力对物体才做功，做功，没有做功，选.?
7. ?解析：先分析水平方向车厢对人作用力的方向，据已知条件合力的方向向左，与加速度同向.人随车加速运动，车对人作用力的合力方向向左，则人对车的作用力向右，故人对车做负功.?
8. ?解析：人向右上方加速，则摩擦力水平向右，对人做正功.故正确.?
9. ?解析：求解合力对物体做的功，一般有两种方法：（1）先求合力，再用公式求解.本题中由于的大小未知，故不能直接使用公式计算.
（2）由于功是标量，合力对物体做的功等于各力对物体做功的代数和，即.?
10. ?解析:在上升过程中，空气阻力方向向下，对小球做负功
在下降的过程中，空气阻力方向向上，还是对小球做负功?
所以总功应为它们的代数和故正确.?
二、填空题
11. 解析：子弹运动的位移，
由得木块对子弹的摩擦阻力做功＝，
木块运动的位移，由得子弹对木块的摩擦阻力做功．
12. 解析：合力是变力，不能直接用求，可用图线与坐标轴包围的面积计算．
三、计算题
13.(1) (2)
解析：(1)匀速提升重物时，钢绳的拉力，
故钢绳对重物所做的功为；
(2)匀加速提升时，钢绳的拉力不等于重物的重力，由牛顿第二定律可得，则钢绳对重物所做的功为
14.? 解析：物体受到两个力的作用：拉力和重力?
由牛顿第二定律得所以??
则??
物体从静止开始运动，内的位移为
力的作用点为绳的端点，而在物体发生位移的过程中，绳的端点发生的位移为所以，力做的功为.
15. 解析：设绳的质量为，开始使绳下滑的力是段绳所受的重力．当绳全部离开桌面时，绳下滑的位移是，且此时使绳下滑的力是整条绳所受的重力．在此区间使绳下滑的重力均匀地增加，如图10所示．那么，重力做的功在数值上就等于图线所包围的梯形面积，
即.
16.（1）
解析：物体受力情况如图11所示，物体受到重力、摩擦力和支持力的作用. 物体相对斜面静止，物体相对地面水平向左匀速移动距离这些力均是恒力，故可用计算各力的功.?
根据物体的平衡条件，可得?，?
（1）；
（2）；?
（3）；?
（4）斜面对物体做的功为斜面对物体的力做功的代数和：.?
各个力对物体所做的总功等于各个力做功的代数和.
17.（1）? （2）0 （3）0 （4）? （5）??
解析：只要弄清物体的受力情况，明确每个力与位移的夹角，就可根据功的定义求解.?
（1）拉力做的功；
（2）重力做的功；
（3）弹力；?
（4）摩擦力做的功；?
（5）外力做的功；?
也可先求出合力，再求合力做的总功. .
4.3 探究外力做功与物体动能变化的关系
建议用时
实际用时
满分
实际得分
60分钟
100分
一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有两个选项正确，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40分）
1. 人骑自行车下坡，坡长，坡高，人和车总质量为，下坡时初速度为，人不蹬车的情况下，到达坡底时车速为，取，则下坡过程中阻力所做的功为（ ）
?.? ?.??
? .? ?.?
2. 木块在水平恒定的拉力的作用下，由静止开始在水平路面上前进，随即撤去此恒定的拉力，接着又前进了才停下来.设运动全过程中路面情况相同，则木块在运动中获得动能的最大值为（ ）
? .? . .? .
3. 一个铅球运动员把一个质量为 的铅球从地面上拾起，铅球投出时离地面的高度为，投出时的速度为，斜向上与水平方向成角，则下列说法不正确的是（ ）
Ａ.运动员对铅球做的功等于
Ｂ.合力对铅球做的总功等于
Ｃ.运动员克服铅球重力做的功等于
Ｄ.投掷铅球过程中运动员消耗的能量等于
4. 一辆卡车在平直的公路上以初速度 开始加速行驶，经过一段时间，卡车前进的距离为，恰达到最大速度．在这段时间内，卡车发动机的功率恒为，车运动中受到阻力大小恒为，则这段时间内卡车发动机做的功不可能是（ ）
Ａ. Ｂ.
Ｃ.t Ｄ.
5. 某次战争中，大量使用了杀伤力极强的贫铀炸弹，贫铀密度约为钢的2.5倍，设贫铀炸弹与常规炸弹飞行速度之比约为2∶1，它们在穿甲过程中所受的阻力相同，则形状相同的贫铀炸弹与常规炸弹的最大穿甲深度之比约为（ ）
Ａ.2∶1 Ｂ.1∶1
Ｃ.10∶1 Ｄ.5∶2
6. 如图1所示，质量为 的物体静止放在水平光滑平台上，系在物体上的绳子跨过光滑的定滑轮，在地面上的人以速度向右匀速行走，设人从地面上平台的边缘开始向右行至绳子与水平方向夹角＝处，在此过程中人所做的功为（ ）
Ａ. Ｂ.
Ｃ. Ｄ.
7. 如图2为一个做匀减速运动的物体的动能（）—位移（）关系图象，与图中直线斜率数值相等的物理量是（ ）
Ａ.物体的加速度
Ｂ.物体的速度
Ｃ.物体所受的合力
Ｄ.物体的运动时间
8. 如图3所示，质量相等的物体分别自斜面和 的起点和 由静止开始下滑，物体与两斜面间的动摩擦因数相同，物体到斜面底端点时的分别为 和，克服摩擦力做的功分别为 和，则它们之间的关系是（ ）
Ａ.＞
Ｂ.＝
Ｃ.＝
Ｄ.＞
9．如图4所示，一物体由 点以初速度下滑到底端，它与挡板做无动能损失的碰撞后又滑回到 点，其速度正好为零，设、 两点高度差为，则它与挡板碰撞前的速度大小为（ ）
Ａ.
Ｂ.
Ｃ.
Ｄ.
10.如图5所示， 为圆弧轨道， 为水平直轨道， 圆弧的半径为， 的长度也是，一质量为的物体，与两个轨道间的动摩擦因数都，当它由轨道顶端从静止开始下落，恰好运动到处停止，那么物体在段克服摩擦力所做的功为（ ）
Ａ. Ｂ.
Ｃ. Ｄ.
二、实验题（本题20分）
11. 某兴趣小组在做“探究做功和物体速度变化的关系”的实验前，提出了以下几种猜想：①,②,③.他们的实验装置如图6甲所示，为一块倾斜放置的木板，在处固定一个速度传感器（用来测量物体每次通过点的速度）.在刚开始实验时，有位同学提出，不需要测出物体的质量，只要测出物体的初始位置到速度传感器的距离和读出速度传感器的读数就行了，大家经过讨论采纳了该同学的建议. ?
（1）请你简要说明为什么不需要测出物体的质量
（2）同学们让小球分别从不同高度无初速度释放，测出物体的初始位置到速度传感器的距离、、、、…，读出小球每次通过点的速度、、、、…，并绘制了如图7乙所示的-图象.若为了更直观地看出和的变化关系，他们下一步应怎么做？?
（3）在此实验中，木板与物体间摩擦力的大小会不会影响探究的结果，为什么？
三、计算题（本题共3小题，12题13分，13题13分，14题14分，共40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）
12.质量的物块（可视为质点），在水平恒力的作用下，从水平面上点由静止开始运动，运动 一段距离后撤去该力，物块继续滑行停在 点.已知、 两点间的距离，物块与水平面间的动摩擦因数＝0.20，求恒力 多大．（10 ）
13.一辆汽车以的速度沿水平路面行驶时，急刹车后能滑行，如果以的速度行驶，做同样滑行的距离应为多少？
14.某人以速度的速度，将质量为的小球抛出，小球落地时的速度为，求小球刚被抛出时的高度．（取）
4.3 探究外力做功与物体动能变化的关系
得分：
选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、实验题
11.
三、计算题
12.
13.
14.
4.3 探究外力做功与物体动能变化的关系 参考答案
一、选择题
1. ?解析:由动能定理可得,解得，故B正确.
2. ?解析:设阻力大小为,对全程应用动能定理可得，,所以,木块在运动过程中动能最大时应为刚撤去的瞬间，由动能定理可得：,所以,D项正确.
3. 解析：运动员做功过程分为两部分:一是把铅球拾起;二是把铅球推出.前一过程克服重力做功为
，后一过程把铅球推出做功为，故运动员对铅球做的功为，故、正确.把铅
球的状态分为两个：一是在地面静止时;二是推出时.则由动能定理,而运动员消耗的能量大于 .
4. 解析：恒定功率
所以.
5. 解析：由求得.
6.
7. 解析：由动能定理得，即，故与图中直线斜率数值相等的物理量是物体所受的合力．
8. 解析：＝，与无关，所以 ＝．
由动能定理得＝，因为＞，所以＞．
9． 解析：设整个滑动过程中物体所受摩擦力大小为（此力大小不变，下滑时方向向上，上滑时方向向下），斜面长为，则对物体由→→，整个过程运用动能定理，得（整个过程中重力做的总功为零，支持力不做功）
再对物体由→ 运用动能定理，设物体与挡板碰前的速度为，则
联立两式解方程组（把 当做一个未知量）求得 ．
10. 解析：物体从 运动到所受的弹力要发生变化，摩擦力大小也发生变化，所以克服摩擦力所做的功不能直接由功的计算公式求得，而在 段克服摩擦力所做的功可直接求得．
设物体在 段克服摩擦力所做的功为，
对物体从 到 全过程，由动能定理可得
所以有，故本题应选
二、实验题
11. 见解析 解析:（1）设物体受到的合力为，则合力对物体做的功，与物体的初始位置到速度传感器的距离成正比，位移增大几倍，合力所做的功就相应的增大几倍.故不需要测出物体的质量，只需测出与的值画出-图象即可.?
（2）可以初步判断，图线可能是2次函数或3次函数的图象，故下一步应该绘制-图象.?
（3）因为摩擦力和重力的合力对物体做的功也与距离成正比，故不会影响结果.?
三、计算题
12. 解析：在水平恒力作用下，物块开始做匀加速直线运动，设加速度为，经过的位移为．有,.撤去力后，做匀减速运动，加速度位移为
由题意得,,
联立上式解得
13. 解析：汽车所受摩擦力不变，,，代入数据得.
14. 解析：由动能定理，
所以.
4.4 机械能守恒定律
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，选抛出点为参考平面），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，下面说法中不正确的是（ ）
.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，图2所示图象中，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.甲、乙两球质量相同，悬线一长一短（），如将两球从图4所示位置、由同一水平面无初速度释放，不计阻力，则小球通过最低点的时刻：
①甲球的动能较乙球大；
②两球受到的拉力大小相等；③两球的向心加速度大小相等；④相对同一参考平面，两球机械能相等.
以上说法正确的是（ ）?
?.只有①? .只有②③?
?.只有①④? .①②③④
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，摆球的动能与重力势能相等.（）
10.如图5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6所示状态.求：
(1)当由静止释放下落高度时的速度（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7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8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摆线被拉断.设摆线长，点离地高,不计断线时机械能损失，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.
14.如图9所示，总长为的光滑均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，铁链的速度多大？
4.4 机械能守恒定律
得分：
选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
二、填空与实验题
9.
10.(1) (2) (3)
三、计算题
11.
12.
13.
14.
4.4 机械能守恒定律 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；又由得是的一次函数，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，因此不选Ｃ.在整个运动过程中支持力方向与运动方向垂直，因此支持力对小朋友不做功，不选Ａ.下滑过程中小朋友的重力势能减小，因此不选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:绳长设为，由机械能守恒定律：,，绳越长到最低点时的速度越大，动能就越大，①正确；向心加速度，与绳长无关，二者相等，③正确；，则,②正确；对同一参考平面，开始时两者具有相同的机械能，在任一时刻具有相同的机械能，④正确，所以D对.
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
①
②
由以上两式解得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相连接，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.
(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，由机械能守恒定律有，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个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，摆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)小球从到的全过程中机械能守恒，取地面为零势能面，有?
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.
4.5 验证机械能守恒定律
建议用时
实际用时
满分
实际得分
45分钟
100分
一、实验原理及步骤 （第1题10分，第2题18分，共28分）?
1.用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源，输出电压为6 V的交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律.?
（1）下面列举了该实验的几个操作步骤：?
A.按照图示的装置安装器件；?
B.将打点计时器接到电源的直流输出端上；?
C.用天平测量出重锤的质量；?
D.释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；?
E.测量打出的纸带上某些点之间的距离；?
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能.?
指出其中没有必要进行或者操作不恰当的步骤，将其对应的字母填在下面的横线上，并说明原因 .?
2.图2中甲、乙两图都是用来 “验证机械能守恒定律”的装置示意图，已知该打点计时器的打点频率为50 Hz.?
（1）甲、乙两图相比较， 图所示的装置较好，简单说明原因： .
（2）丙图是采用较好的装置并按正确的实验步骤进行实验打出的一条纸带，其中O点为打出的第1个点，标为1，后面依次打下的一系列点分别为2、3、4、5…经测量，第1、2两点间的距离小于.对此小张和小李两位同学展开了讨论.小张同学认为：由自由落体运动可知，纸带若由静止开始下落，则1、2两点间的距离应接近,这样的纸带不能进行实验数据的处理；小李同学认为：纸带上1、2两点间的距离没有接近是因为打第1个点时纸带速度不为0，所以不要从第1个点开始计算，我们必须从后面的计数点中取点算出速度与高度来验证守恒定律.?两人的观点是否正确？ ；纸带上1、2两点间的距离远小于的主要原因是： .?
（3）如果以为纵轴，以为横轴，根据实验数据绘出-图线是 ，该线的斜率是 .
二、纸带选择的技巧（本题12分）?
3.在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中：?
（1）打点计时器所接交流电的频率为50 Hz，甲、乙两条实验纸带如图3所示，应选 纸带好.
（2）若通过测量纸带上某两点间距离来计算某时刻的瞬时速度，进而验证机械能守恒定律.现已测得2、4两点间距离为，0、3两点间距离为，打点周期为，为了验证0、3两点间机械能守恒，则和应满足的关系为 .?
三、求瞬时速度的方法（本题10分）?
4.利用图4所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度和下落高度.某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案：?
a.用刻度尺测出物体下落的高度，并测出下落时间，通过计算出瞬时速度.
b.用刻度尺测出物体下落的高度，并通过公式 计算出瞬时速度.?
c.根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度，并通过计算出高度.
?d.用刻度尺测出物体下落的高度，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度.?
以上方案中只有一种正确，正确的是 （填入相应的字母）.
四、实验数据的处理（本题28分）
5.现要通过实验验证机械能守恒定律.实验装置如图5所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上点处有一带长方形遮光片的滑块， 其总质量为，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上的点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间.用表示点到导轨底端点的距离，表示与的高度差，表示遮光片的宽度，表示两点间的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看做滑块通过点时的瞬时速度.用表示重力加速度.完成下列填空和作图：
（1）若将滑块自点由静止释放，则在滑块从运动至的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为 ，动能的增加量可表示为 .若在运动过程中机械能守恒，与的关系式为 .
(2)多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点（点）下滑，测量相应的与值.结果如下表所示：
以为横坐标，为纵坐标，在坐标纸上描出第1个和第5个数据点；根据5个数据点作直线，求得该直线的斜率 ?(保留3位有效数字).?
由测得的和数值可以计算出-直线的斜率，将和进行比较，若其差值在误差允许的范围内，则可认为此实验验证了机械能守恒定律.
五、实验设计（本题22分）
6.某同学利用如图6所示的实验装置验证机械能守恒定律.弧形轨道末端水平，离地面的高度为.将钢球从轨道的不同高度处由静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为.?
（1）若轨道完全光滑，与的理论关系应满足
.（用表示）?
（2）该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：
请在坐标纸上作出-关系图.（3）对比实验结果与理论计算得到的-关系图 线（图中已画出），自同一高度静止释放的钢球， 水 平抛出的速率 （填“小于”或“大于”）理论值.?
（4）从-关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著，你认为造成上述偏差的可能原因 是 .
4.5 验证机械能守恒定律
得分：
(1)
(2) (3)
3. (1) (2)
4.
5. （1）
（2）在图7中作图
6. （1） （2）在图8中作图
（3） （4）
4.5 验证机械能守恒定律 参考答案
1.见解析 解析：本题是对实验步骤的考查.仔细分析可知，步骤B是错误的，应该接到电源交流输出端上；步骤D是错误的，应该先接通电源，待打点稳定后再释放纸带；步骤C没有必要，根据测量原理，重锤的动能和势能的表达式中都包含了质量,可以约去.
2.（1）甲图因为用夹子固定纸带，可以避免乙图中用手握住纸带的弊端，一方面，由于手的抖动会造成纸带上的第一个点迹被拖长或位置不确定；另一方面，用夹子固定纸带，便于将纸带调整为竖直方向，以避免纸带与打点计时器限位孔之间产生过大的摩擦.（两方面答出其一就算对）
（2）两人的观点都不正确，打第1个点时纸带未同步开始下落，而是有些滞后.?
（3）正比例函数图象（或“过原点的一条倾斜直线”） 重力加速度?
解析：做本实验时没有必要刻意选择第1、2点间距离接近的纸带.如果1、2点间的距离小于,意味着打第1个点时纸带未同步开始下落，而是有些滞后.故打第1个点时纸带速度为0.若重物自由下落，应有,即,由数学知识可知，和成正比，绘出-图线将是正比例函数图象，图线的斜率.?
3.（1）甲 （2）?
解析：（1）由于甲图中1、2两点间的距离（）接近于，故选甲图.?
（2）点3所对应的瞬时速度，物体下落的高度为，据知：，即.
4. 解析：在验证机械能守恒定律的实验中，物体下落的高度用刻度尺测出；瞬时速度的测量则是采用匀变速直线运动的规律，根据纸带上某点的瞬时速度等于该点前后相邻两点间的平均速度进行计算得出的，故只有方案符合要求.?
5.（1） (2)图象如图9所示 2.39?
解析：（1）当沿斜面向下运动距离时，下落的高度为，则，所以.所以系统重力势能的减少量，动能的增加量，所以，根据机械能守恒，有，即，所以＝.
（2）如图9所示，-图象是一条倾斜直线，直线的斜率.?
6.（1） （2）如图10所示 （3）小于 （4）小球与轨道间有摩擦、小球转动、空气阻力等?
解析：（1）小球沿光滑轨道滑至桌面时的速度为,由机械能守恒得：,故有,小球从桌面飞出后做平抛运动，设时间为,则有：，，综合以上几式可得,即有.
（2）按数据描点连线即可.?
（3）对比实验结果与理论计算得到的-关系图线中发现：自同一高度静止释放的钢球，也就是为某一具体数值时，理论的数值大于实验的数值，根据平抛运动规律知道同一高度运动时间一定，所以实验中水平抛出的速率小于理论值．
（4）从-关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著，认为造成上述偏差的可能原因是小球与轨道间存在摩擦力．由于摩擦力做功损失了部分机械能，所以造成实验中水平抛出的速率小于理论值．
4.6 能量的转化与守恒
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10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有两个选项正确，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40分）
1.行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降.上述不同现象中所包含的相同的物理过程是（ ）??
.物体克服阻力做功?
.物体的动能转化为其他形式的能量?
.物体的重力势能转化为其他形式的能量?
.物体的机械能转化为其他形式的能量?
2.一物体获得一定初速度后，沿着一粗糙斜面向上滑行.在向上滑行的过程中，物体和斜面组成的系统（不计周围空气阻力影响）（ ）?
.机械能守恒
.总能量守恒?
.机械能和内能增加
.机械能减少，内能增加?
3.容器各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压强恒定，的底部由带有阀门的管道相连，整个装置与外界隔热，开始时，中水面比中水面高，打开阀门，使中的水逐渐向中流，最后达到平衡，在这个过程中（ ）
?.大气压力对水做功，水的内能增加?
?.水克服大气压力做功，水的内能减少?
?.大气压力对水不做功，水的内能不变?
?.大气压力对水不做功，水的内能增加?
4.下列关于能的转化和守恒定律的认识正确的是（ ）
.某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加
.某个物体的能减少，必须有其他物体的能增加
.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机械——永动机可能制成?
.石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了
5.下列关于能量转化的说法不正确的是（ ）?
.举重运动员把重物举起来，体内的一部分化学能转化为机械能?
.电流通过电阻丝使电能转化为内能?
.内燃机做功的过程是机械能转化为内能的过程
.做功过程是能量转化过程，某过程做了? 的功，一定有的能量发生了转化
6.运动员把原来静止的足球踢出去，使足球获得的动能，则在运动员踢球的过程中，运动员消耗的体能（ ）??
?.等于?
.大于??
.小于?
.无法确定
7.下列说法正确的是（ ）?
.随着科技的发展，永动机是可以制成的?
.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?
.“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的?
.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
8.下列说法中正确的是（ ）?
.热量能自发地从高温物体传给低温物体?
.热量不能从低温物体传到高温物体?
.热传导是有方向性的?
.能量的转化和转移的方向性与各种形式的能量都可以相互转化是矛盾的
9.如图2所示，水平传送带以速度匀速运动，一质量为的小木块由静止轻放到传送带上，若小木块与传送带之间的动摩擦因数为，当小木块与传送带相对静止时，转化为内能的能量是（ ）
. .
. .
10.如图3所示，一块长木板放在光滑水平地面上，在上放一个木块，现以恒定的力拉，由于间摩擦力的作用，将在上滑动，以地面为参考系，都向前移动一段距离，在此过程?中（ ）??
①外力做的功等于系统和的动能增量?
②对的摩擦力所做的功等于的动能增量?
③对摩擦力所做的功等于对的摩擦力所做的功?
④外力对所做的功等于的动能增量与克服摩擦力所做功之和?
.①② .②③
.②④ .③④
二、计算题（本题共4小题，每题15分，共60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.某海湾共占面积，涨潮时水深，此时关上水坝闸门，可使水位保持不变；退潮时，坝外水位降至保持不变.假如利用此水坝建水电站，且重力势能转变为电能的效率是，每天有两次涨潮，问该电站一天最多能发出多少电能？（取，假设只有退潮时发电）
12.用质量的铁锤，去打击质量 的铁块，铁锤以的速度与铁块接触，打击以后铁锤的速度立即变为零，设每次打击产生的热量中有被铁块吸收，共打击50次，则铁块温度升高多少?［已知铁的比热容
13.一次台风的平均能量为左右.台风登陆以后，由于和地表面的摩擦，引起了能量的消耗，这个能量的消耗是每秒?左右.因此，如果不从外界补充能量，台风应该大约一日就消失了.但是，还没有听说过台风在一日内就消失了的事情.这说明台风从什么地方得到了能够补充它消耗的巨大能量？补充的能量是从什么能量转化来的？?
14.风沿水平方向以速度垂直吹向一直径为的风车叶轮上，设空气密度为，假设风的动能有转化为风车的动能，风车带动水车将水提高的高度，效率为，求单位时间最多可提升的水的质量.
?
4.6 能量的转化与守恒
得分：
选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、计算题
11.
12.
13.
14.
4.6 能量的转化与守恒 参考答案
一、选择题
1. 解析：汽车制动过程受摩擦力的作用，动能转化为内能；流星在空中坠落受空气阻力作用，摩擦生热产生光焰，动能和重力势能不断转化为内能；降落伞在空中匀速下降，受空气阻力作用，重力势能转化为内能.
2. 解析：物体沿斜面向上滑行过程中，有摩擦力对物体做负功，物体机械能减少，内能增加，由能量的转化和守恒定律可知，系统的总能量不变.
3. 解析:整个过程中，大气压力对水不做功.由于重心降低，重力势能减少，重力势能转化为内能.
4. ?
5. ?解析:运动员举重物过程中消耗了体内储存的化学能，能量进行了转化，使重物的机械能增加，A对；电流通过电阻丝，电阻丝工作，此过程中通过电流做功，使电能转化为内能，B对；内燃机中燃料燃烧，对外做功，内能转化为机械能，C错；由功是能量转化的量度知，D对.
6. ?解析:原来静止的足球获得了的动能，说明在踢球过程中运动员对足球做了的功，有的体能（即体内的化学能）转化成了动能.同时运动员在踢球的过程中，由于自身的剧烈运动，也要消耗一部分体能，所以运动员消耗的体能大于，B选项正确.
7. ?解析: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，历史上曾出现过各式各样的所谓永动机的发明，结果都以失败告终，原因就是违背了能量转化和守恒定律.人类只能发现规律、利用规律，但绝不可以创造规律、改变规律、违背规律行事，即使以后科技再发达，也要受自然规律的制约，所以永动机是永远不可能制成的，A项错.太阳辐射大量的能量，地球只吸收了极小的一部分，就形成了风云雨雪，使万物生长，但辐射到星际空间的能量也没有消失，一定是转化成了别的能量，B项错.马和其他动物，包括人要运动，必须消耗能量，动物的能量来源是食物中储存的生物质能，C项正确.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，才会维持手表的走时.如果把这种表放在桌面上静置两天，它一定会停摆的，D项错.
8. 解析:由能量转移和转化的方向性可知A、C正确.热量能够从低温物体传到高温物体，例如电冰箱的工作过程，但不是自发的.故正确选项是A、C.
9. 解析:对于小木块：，故，所以，在这段时间内，，?，.
10.?解析:之间一对动摩擦力做功，使系统的部分机械能转化为内能，所以外力与一对动摩擦力做功的代数和等于系统和的动能增量，因而①③错；分别以为对象利用动能定理，可得②④对.
二、计算题
11. ?解析:关上水坝闸门，退潮后，坝内水位比坝外高出，.设海湾面积为，则打开闸门流过发电站的水的体积最多为，为水面高度差，水的质量为.重力势能的减少量为.?
一天最多发出电能.?
12. ?解析:铁锤打击次产生的热量.
设铁块的温度升高，则，所以
13. 见解析 解析:能量来源是伴随着台风的暴雨.雨是凝结了的水蒸气，因为在水蒸气凝结的时候，要放出热量，这个热量补充了台风能量的消耗.从能量转化的角度来看，是水蒸气所具有的内能转化为台风整体的机械能.
14. 解析:设时间内有质量为的风吹在风车上，有 ①?
风车在时间内获得的动能为， ②?
③?
由①②③解得单位时间内提升的水的质量为.
4.7 功率
建议用时
实际用时
满分
实际得分
60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5分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）
1. 力对物体做功的功率，下面几种说法中正确的是（ ）
Ａ.力对物体做功越多，这个力的功率就越大
Ｂ.力对物体做功的时间越短，这个力的功率就越大
Ｃ.力对物体做功少，其功率可能大；力对物体做功多，其功率不一定大
Ｄ.功率是表示物体做功快慢的物理量，而不是表示做功多少的物理量
2. 放在水平地面上的物体在水平力作用下沿力的作用线匀速通过地面上的、两点，在这个过程中，下列判断正确的是（ ）
Ａ.通过、两点时的速度越大，力做的功越多
Ｂ.无论通过、两点时的速度多大，力做的功不变
Ｃ.通过、两点时的速度越大，力的功率越大
Ｄ.无论通过、两点时的速度多大，力的功率不变
3. 质量为的物体从静止开始做加速度为的匀加速直线运动，在运动时间为的过程中合力对它做功的平均功率为（ ）
Ａ.
Ｂ.
Ｃ.
Ｄ.
4． 汽车上坡的时候，司机必须换挡，其目的是（ ）
Ａ.减小速度，得到较小的牵引力
Ｂ.增大速度，得到较小的牵引力
Ｃ.减小速度，得到较大的牵引力
Ｄ.增大速度，得到较大的牵引力
5. 设河水阻力跟船的速度的二次方成正比，若船匀速运动的速度变为原来的２倍，则船的功率变为原来的（ ）
Ａ.倍 .２倍
Ｃ.４倍 Ｄ.８倍
6. 如图1所示，一架自动扶梯以恒定的速度运送乘客上一层楼，某乘客第一次站在扶梯上不动，第二次以相对于扶梯的速度匀速往上走，两次扶梯运送乘客所做的功分别为、，牵引力的功率分别是、，则（ ）
Ａ.＜，＜
Ｂ.＜，
Ｃ.，＜
Ｄ.，
7. 在一水平公路上以一般速率行驶的自行车，所受阻力为人与车重的0.02倍，骑车人的功率最接近于（ ）
Ａ. Ｂ.
Ｃ. Ｄ.
8. 竖直上抛一球，球又落回原处，已知空气阻力的大小正比于球的速度，则（ ）
Ａ.上升过程中克服重力做的功大于下降过程中重力做的功
Ｂ.上升过程中克服重力做的功等于下降过程中重力做的功
Ｃ.上升过程中克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力做功的平均功率
Ｄ.上升过程中克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力做功的平均功率
二、填空题（本题共2小题，每题8分，共16分）
9. 将的物体从静止开始以的加速度竖直提升，拉力做功的平均功率为 ，到达高处时拉力的瞬时功率为 ．（取）
10.跳绳是一种健身运动，某运动员的质量为，他跳绳180次，假定每次跳跃中，脚与地面的接触时间占跳跃一次所用时间的，则该运动员跳绳克服重力做功的平均功率是 .(
取)
三、计算题（本题共3小题，11、12题每题13分，13题18分，共44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.体重为的短跑运动员，如果要在内可匀加速到的速度，求这内的平均功率和末的瞬时功率．（取）
12.汽车发动机的功率为，若其总质量为，在水平路面上行驶时，所受到的阻力恒为．试求：
(1)汽车所能达到的最大速度．
(2)若汽车以的加速度由静止开始做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？
13.滑板运动是一项非常刺激的水上运动.研究表明，在进行滑板运动时，水对滑板的作用力垂直于板面，大小为，其中为滑板速率（水可视为静止）.某次运动中，在水平牵引力作用下，当滑板和水面的夹角=37°时（图2），滑板做匀速直线运动，相应的人和滑板的总质量为，试求（重力加速度取，，忽略空气阻力）：?
（1）水平牵引力的大小；?
（2）滑板的速率；?
（3）水平牵引力的功率.
4.7 功率
得分：
选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
二、填空题
9.
10.
三、计算题
11.
12.
13.
4.7 功率 参考答案
一、选择题
1. 解析：功率，表示单位时间内所做的功．当时间一定时，越大，越大，所以错误.当一定时，越小，越大，所以错误.如果小，但当很小时，也较大；如果较大，但很大时，并不大，所以正确.由可知是表示做功快慢的物理量，越大，反映的是单位时间内做功越多，也就是做功越快.?
2. 解析：物体通过、两点过程中，力做的功，与速度大小无关；由可知，速度越大，功率越大.
3. 解析：物体所受合力大小为，在时间内运动的位移为，合力做功的平均功率：.?
4. 解析：汽车在上坡时，汽车的牵引力除了需要克服阻力以外，还要克服重力沿斜坡向下的分力，所以需要增大牵引力，由，在不变时要增大牵引力，必须减小?
5. 解析：设船速原来为，则阻力，由于匀速运动，则牵引力，此时牵引力的功率，同理可知，船速为时，牵引力的功率，则.
6. 解析：设楼梯的高度为，则第一次电梯将乘客运送的高度为，设电梯对乘客的支持力为,；由运动的分解知，第二次乘客上升的高度可以看成是乘客靠电梯运送的高度和自身行走的 高度的合成，即，因乘客两次都是匀速运动，受到电梯的作用力仍为，所以，即＞，因，电梯两次运送乘客的速度均为，所以，故正确项是Ｄ．
7. 解析：设人的质量约为，骑车速度约为．认为人骑车时做匀速运动，动力与阻力相等．则动力
由知：骑车人功率与最接近．
8. 解析：上升和下降阶段重力做功均为，所以对，错．
上升加速度，下降加速度，
＞所以； ，所以，正确．
二、填空题
9. 解析：物体受竖直向上的拉力和竖直向下的重力，由牛顿第二定律，得：
，则
由
拉力的瞬时功率为：，拉力的平均功率为：.
10.75 解析：人跳绳时，跳一次所用的时间为.人跳离地面后做竖直上抛运动，从跳起到人落到地面所用的时间为.克服重力做功的时间为.此过程中克服重力所做的功为.所以跳绳时克服重力做功的平均功率为
三、计算题
11
解析：由得
由牛顿第二定律知，；末的瞬时功率
12.（1） （2）
解析：（1）当即时，达到最大值，
由，知
（2）由牛顿第二定律，得．
即，
当汽车以的加速度做匀加速运动的最大速度，由可得，
这一过程所用时间为．
13.（1）?（2）?（3）?
解析：（1）以滑板和运动员为研究对象，其受力如图3所示，由共点力平衡条件可得：，，联立以上两式，得.?
（2）易得，得.
（3）水平牵引力的功率.?
4.8 能源的利用与开发
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5分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分，共40分）
1.下列说法正确的是（ ）
.任何条件下，热量都不会由低温物体转移到高温物体
.任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能
.满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行
.机械能可以全部转化为内能
2.能量转移的方向性是指（ ）
.热量只能从高温物体转移到低温物体，而不能从低温物体转移到高温物体
.热量只能从低温物体转移到高温物体，而不能从高温物体转移到低温物体
.热量既能从高温物体转移到低温物体，又可以从低温物体转移到高温物体
.热量会自发地从高温物体转移到低温物体，而不会自发地从低温物体转移到高温物体
3.以下几种说法正确的是( )
.机械能可以完全转化为内能，但内能不能完全转化为机械能
.热量不能从低温物体转移给高温物体
.若机器的各处均是光滑的，则它可以把从热源吸收的热量全部用来对外做功，而不引起其他变化
.自然界的能量是守恒的，所以我们没有必要节约能源
4.石块自由下落过程中，由点到点重力做的功是，下列说法正确的是( )
.由到，石块的重力势能减少了
.由，功减少了
.由到,的功转化为石块的动能
.由到,的势能转化为石块的动能
5.设想在一间与外界绝热的房间里，有一台正在工作的电冰箱，如果冰箱的门是开着的，那么室内的温度将( )
.升高 .降低
.不变 .都有可能
6.下列关于能源开发和利用的说法中，正确的是( )
.能源利用的过程是内能转化成机械能的过程
.要合理开发和节约使用核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等常规能源
.能源利用的过程，是一种形式的能向另一种形式的能转化的过程
.无论是节约能源还是开发能源，我国都要靠外国支援
7.下列说法中不正确的是( )
.水能和风能都是“可再生能源”
.太阳能是一种清洁能源
.沼气是一种新能源
.核能对环境的污染比常规能源对环境的污染大
8.下列对于能量转化具有方向性的理解正确的是( )
.若甲种形式的能可以转化为乙种形式的能，则乙种形式的能不可以转化为甲种形式的能
.虽然能量的转化具有方向性，但这种自发的转化方向可以改变
.所谓方向性指能量的自发转化方向
.反向的转化在一定条件下是可以进行的
二、填空题（每空2分，共12分）
9.能量转化形式多种多样，在下列现象中，是什么形式的能量转化成什么形式的能量.?
（1）摩擦生热 ；?
（2）气体膨胀做功 ；?
（3）水轮机带动发电机发电 ；?
（4）电动机带动水泵 ；?
（5）用打气筒给轮胎打气 ；?
（6）植物的光合作用 .
三、简答与计算题（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）
10.风力发电是一种环保的电能获取方式.图1为某风力发电站外观图.设计每台风力发电机的功率为实验测得风的动能转化为电能的效率约为，空气的密度是，当地水平风速约为，问风力发电机的叶片长度约为多少才能满足设计要求？
11.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2所示.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，原因可能出在哪里？
12. 太阳能热水器具有经济、安全、卫生、环保、节能等优点.如图3所示是一种太阳能热水器，该热水器的集热器的有效采光面积为，能在内使水的温度升高.设热水器每平方米面积每秒钟接收太阳能辐射能为，即 ＝.求：该太阳能热水器的效率是多大？[保留两位有效数字，水的比热容]
13.一种风力发电装置的扇面面积，当风速时，该装置的发电机组输出功率为.已知空气的密度，求该装置的能量转化效率.
4.8 能源的利用与开发
得分：
选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
二、填空题
9. （1） （2） （3）
（4） （5） （6）
三、简答与计算题
10.
11.
12.
13.
4.8 能源的利用与开发 参考答案
一、选择题
１. 解析：热量可以由低温物体转移到高温物体，但会引起其他变化，错误；热机的效率不可能达到100% 正确；能的转化和转移具有方向性，故错误，正确.
２. 解析：热量不能自发地从低温物体转移到高温物体.当提供能量让热机工作时，热量是可以从低温物体转移到高温物体的.故能说明能量的转移具有方向性的事实，必须是自发的选项正确.
3. 解析：能量的转化和转移是有方向性的，机械能向内能的转化具有不可逆性，所以错.热量不能自发地从低温物体传给高温物体，而不引起其他变化.但在某一特定条件下，热量可以从低温物体传给高温物体，例如电冰箱，所以.尽管自然界的能量是守恒的，但有的能量便于我们利用，有的不便于我们利用，所以仍要节约能源，错.
4. 解析：重力做功，重力势能减少，机械能总量不变，动能增加，对，错.
5. 解析：电冰箱里利用制冷剂从箱内蒸发器处吸热而汽化后，到箱外冷凝器中放热液化，然后又到蒸发器中吸热汽化……如此循环而制冷的.由于蒸发器温度低，冷凝器温度高，在制冷过程中，是靠压缩机将蒸发器中的制冷剂抽出再压缩到冷凝器中，以实现热量从低温物体传递给高温物体.其中压缩机对制冷剂蒸气做了功，电能转化为内能，所以制冷剂从蒸发器吸收的热量比整台冰箱放出的热量要少，房间又是绝热的，故室内温度升高，对.
6. 解析：根据能量的转化和守恒定律可知选项正确；能源的利用方式有多种，不是只有内能向机械能转化，因此选项错误；选项中的几种能源都是新能源，因此选项错误；在节约能源和开发新能源上，我国自力更生，技术一直处于国际领先水平，因此选项错误.
7. 解析：水能和风能都能再生，正确.太阳能属于清洁能源，正确.沼气属于新能源，正确.核能属于清洁能源，错误.
8. 解析：能量转化具有方向性是指自发地转化而不引起其他变化是有方向性的，但在一定外在条件下也可以发生反向的转化，所以选项A、B错误，C、D正确.
二、填空题
9.（1）机械能转化为内能 （2）内能转化为机械能?
（3）机械能转化为电能 （4）电能转化为机械能? （5）机械能转化为内能 （6）光能转化为化学能
三、简答与计算题
10. 解析：风的动能：①
时间内通过以叶片长度为半径的圆的空气的质量：②
由题意知③
由①②③式得：≈.
11.不能正常工作 违背能量守恒定律，原因是煤油不能从棉线上滴落
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能源源不断地对外工作，对外界输出能量，这违背了能量守恒定律，此装置便成为一台永动机.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是煤油虽上升到槽高处，但不能滴落到槽中.
12.
解析：太阳能集热器在内吸收的热量为＝
水吸收的热量
所以热水器的效率
＝×＝.
13.
解析：沿风的方向上取面积为、长度为的圆柱体，则在时间内该圆柱体内的风的动能将被转化为其他形式的能，所以
输入总功率：所以能量转化效率：.
