2016-2017学年高一物理鲁科版必修2过关检测：第2章 能的转化与守恒（含解析）

(时间：60分钟，满分：100分)
一、单项选择题(本题共6小题，每小题5分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)
1．下列说法中正确的是(　　)A．地面上的物体重力势能一定为零
B．质量大的物体重力势能一定大
C．不同的物体中离地面最高的物体其重力势能最大
D．离地面有一定高度的物体其重力势能可能为零
解析：选D.重力势能的大小与零势能面的选取有关，故A错，D对；由Ep＝mgh，可知重力势能由质量和高度决定，故B、C错误．
2．高台滑雪运动员腾空跃下，如果不考虑空气阻力，则下落过程中该运动员机械能的转换关系是(　　)
A．动能减少，重力势能减少
B．动能减少，重力势能增加C．动能增加，重力势能减少
D．动能增加，重力势能增加
解析：选C.不考虑空气阻力，运动员下落过程中机械能守恒，重力势能转化为动能，故C项正确．3.如图所示，某同学利用橡皮条将模型飞机弹出，在弹出过程中，下列说法不正确的是(　　)
A．橡皮条收缩，弹力对飞机做功
B．模型飞机的动能增加
C．橡皮条的弹性势能减少
D．模型飞机的重力势能减小，转化为飞机的动能
解析：选D.在飞机弹出过程中，橡皮条对飞机做正功，弹性势能减少，模型飞机的动能增加．
4．撑杆跳高是指运动员双手握住一根特制的轻杆，经过快速助跑后，借助轻杆撑地的反弹力量，使身体腾起，越过横杆．撑杆跳高可以简化成如图所示的三个阶段，助跑、起跳撑杆上升、越杆下降落地．如果运动员只是通过借助撑杆把助跑提供的动能转化为上升过程中的重力势能，运动员助跑到10
m/s后起跳，g取10
m/s2，最多能使自身重心升高(　　)
A．10
m　　　　　　　
B．5
m
C．4.5
m
D．无法计算解析：选B.由机械能守恒定律得：mv2＝mgh，解得h＝5
m.
5.如图所示，长为l的均匀铁链对称挂在一轻质小滑轮上，某一微小的扰动使铁链向一侧滑动，则铁链完全离开滑轮时速度大小为(　　)
A.
B.
C.
D.
解析：选C.设铁链总的质21世纪教育网量为m，以铁链的下端为零势能点，则铁链的机械能为：E＝2×mg＝mgl，铁链完全离开滑轮时，速度为v，则机械能E′＝mv2，由机械能守恒定律得E＝E′，所以v＝，选项C对．
6．若跳水运动员的质量为m，他入水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，在水中下降高度h的过程中，以下说法正确的是(g为当地重力加速度)(　　)
A．重力势能减少了mgh
B．动能减少了Fh
C．机械能减少了(F＋mg)h
D．机械能减少了mgh
解析：选A.在水中下降高度h的过程中重力mg做正功，力F做负功，由重力做功与重力势能改变的关系知选项A正确；由动能定理知动能改变对应外力所做的总功，选项B错误；由功能关系知，机械能的改变量在数值上等于力F做的功，选项C、D错误．
二、多项选择题(本题共4小题，每小题7分，共28分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确．全选对的得7分，选对但不全的得4分，有错选或不答的得0分)
7．下列关于功和机械能的说法，正确的是(　　)
A．在有阻力作用的情况下，物体重力势能的减少不等于重力对物体所做的功
B．合力对物体所做的功等于物体动能的改变量
C．物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能，
其大小与势能零点的选取有关
D．运动物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量
解析：选BC.物体重力势能的减少量一定等于重力做的功，与有无其他力、其他力是否做功都无关，选项A错误；根据动能定理，合力对物体所做的功一定等于物体动能的改变量，选项B正确；物体的重力势能是系统共同具有的，也是相对的，选项C正确；在只有重力做功的情况下，物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量，即机械能守恒，选项D错误．8．(2014·济南高一检测)一小球自A点由静止自由下落，到B点时与弹簧接触，到C点时弹簧被压缩到最短．若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由A→B→C的过程中，若仅以小球为研究对象，取地面为参考面，则(　　)
A．小球从A→B的过程中机械能守恒；小球从B→C的过程中只有重力和弹力做功，所以机械能也守恒
B．小球在B点时动能最大
C．小球减少的机械能，等于弹簧弹性势能的增量
D．小球到达C点时动能为零，重力势能最小，弹簧的弹性势能最大解析：选CD.小球由A到B的过程中，只有重力做功，机械能守恒，由B→C的过程中，小球受弹簧弹力的阻碍作用，小球的机械能减少，但小球和弹簧组成的系统机械能守恒，故小球减少的机械能转化为弹簧的弹性势能，所以选项A错误，选项C正确；小球下落过程中当弹力等于重力时，速度最大，动能最大，故B错误；C点是小球运动的最低点，速度为零，重力势能最小，弹性势能最大，选项D正确．
9.如图所示，两光滑斜面的倾角分别为30°和45°，质量分别为2m和m的两个滑块用不可伸长的轻绳通过滑轮连接(不计滑轮的质量和摩擦)，分别置于两个斜面上并由静止释放；若交换两滑块位置，再由静止释放，则在上述两种情形中正确的有(　　)
A．质量为2m的滑块受到重力、绳的张力、沿斜面的下滑力和斜面的支持力的作用
B．质量为m的滑块均沿斜面向上运动
C．绳对质量为m的滑块的拉力均大于该滑块对绳的拉力
D．系统在运动中机械能均守恒
解析：选BD.因下滑力是重力沿斜面向下的分力，在对滑块进行受力分析时不能把重力与“下滑力”重复地加在物体上，所以A项错误．两种情况下质量为2m的滑块的“下滑力”都比质量为m的滑块的“下滑力”大，故质量为m的滑块均向上运动，B项正确．由牛顿第三定律可知，C项错误．因斜面光滑，在运动过程中只有重力做功，故系统机械能守恒，D项正确．
10.如图所示，一质量为m的小球固定在轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定在O点处，将小球拉至A处，弹簧恰好无形变，由静止释放小球，它运动到O点正下方B点时速度为v，A、B之间的竖直高度差为h，则(　　)
A．由A到B重力做功为mgh
B．由A到B重力势能减少
C．由A到B小球克服弹力做功为mgh
D．小球到达位置B时弹簧的弹性势能为mgh－
解析：选AD.小球由A到B重力做功为mgh，A正确．小球由A到B重力势能减少了mgh，由能量守恒(或功能关系)知小球减少的重力势能一部分变为小球的动能，一部分用来克服弹簧弹力做功，变为弹簧的弹性势能，即mgh＝mv2＋Ep，故B、C错，D正确．
三、非选择题(本题共3小题，共42分．按题目要求作答．解答题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．(12分)(2014·江西樟树高一考试)在利用电磁打点计时器(电磁打点计时器所用电源周期T＝0.02
s)“验证机械能守恒定律”的实验中：
(1)某同学用如图甲所示装置进行实验，得到如图乙所示的纸带，把第一个点(初速度为零)记作O点，测出点O、A间的距离为68.97
cm，点A、C间的距离为15.24
cm，点C、E间的距离为16.76
cm，TAC＝TCE＝0.04
s．已知当地重力加速度为9.8
m/s2，重锤的质量为m＝1.0
kg，则打点计时器在打O点到C点的这段时间内，C点的速度vC＝________m/s；重锤动能的增加量为________J，重力势能的减少量为________J．(结果均保留三位有效数字)
(2)物体动能的增加量小于重力势能的减少量，产生这种结果的可能原因是________________________________________________________________________．
解析：(1)vC＝＝
m/s＝4.00
m/s，动能的增量ΔEk＝mv－0＝×1.0×4.002
J＝8.00
J，重力势能的减少量ΔEp＝mgh＝1.0×9.8×(68.97＋15.24)×10－2
J＝8.25
J.
(2)重锤下落时，要受到阻力的作用(打点计时器对纸带的摩擦力、空气阻力等)，重锤克服阻力做功，机械能转化为内能，故物体动能的增加量小于重力势能的减少量．
答案：(1)4.00　8.00　8.25
(2)重锤下落时要受到阻力作用
12．(14分)如图所示，质量为m的物体以某一初速度从A点向下沿光滑的轨道运动，已知半圆的半径为R，不计空气阻力，若物体通过最低点B的速度为3，求：
(1)物体在A点时的速度；
(2)物体离开C点后还能上升多高．
解析：(1)物体由A到B的过程中，只有重力做功，机械能守恒，设A点速度大小为vA，以B点为零势能面，则
mg(2R＋R)＋mv＝mv(5分)
解得vA＝.(2分)
(2)设物体离开C点后还能上升的高度为H，且到达D点时速度为零，由B到D的过程中，只有重力做功，机械能守恒．
则mg(R＋H)＝mv(5分)
解得H＝3.5R.(2分)
答案：(1)　(2)3.5R
13．(16分)(2013·高考海南卷)一质量m＝0.6
kg的物体以v0＝20
m/s的初速度从倾角α＝30°的斜坡底端沿斜坡向上运动，当物体向上滑到某一位置时，其动能减少了ΔEk＝18
J，机械能减少了ΔE＝3
J．不计空气阻力，重力加速度g＝10
m/s2，求：
(1)物体向上运动时加速度的大小；
(2)物体返回斜坡底端时的动能．
解析：(1)设物体在运动过程中所受的摩擦力大小为f，向上运动的加速度大小为a，由牛顿运动定律有
a＝①(1分)
设物体动能减少ΔEk时，在斜坡上运动的距离为s，由功能关系得
ΔEk＝(mgsin
α＋f)s②(3分)
ΔE＝fs③(3分)
联立①②③式并代入数据可得a＝6
m/s2.④(2分)
(2)设物体沿斜坡向上运动的最大距离为sm，由运动学规律可得sm＝⑤(2分)
设物体返回底端时的动能为Ek，由动能定理有
Ek＝(mgsin
α－f)sm⑥(3分)
联立①④⑤⑥式并代入数据可得Ek＝80
J．(2分)
答案：(1)6
m/s2　(2)80
J