第二章 能的转化与守恒阶段验收评估（二）Word版含解析

阶段验收评估（二） 能的转化与守恒
(时间：50分钟　满分：100分)
一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分。第1～5小题只有一个选项正确，第6～8小题有多个选项正确，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
1．自由摆动的秋千，摆动的幅度越来越小，下列说法中正确的是(　　)
A．机械能守恒
B．能量正在消失
C．总能量守恒，正在减少的机械能转化为内能
D．只有动能和势能的相互转化
解析：选C　秋千摆动的幅度越来越小，即重力势能的最大值越来越小，机械能减小，减小的机械能转化为内能，C正确。
2．一辆汽车以v1＝6 m/s的速度沿水平面行驶，急刹车后能滑行l1＝3.6 m。如果汽车以v2＝8 m/s的速度行驶，在同样的路面上急刹车后滑行的距离l2应为(　　)
A．6.4 m　　　　　　　 B．5.6 m
C．7.2 m D．10.8 m
解析：选A　设摩擦力为f，由动能定理得－fs1＝0－mv12①
－fs2＝0－mv22②
由①②两式得＝，故汽车滑行距离s2＝·s1＝2×3.6 m＝6.4 m。
3.如图1所示在足球赛中，红队球员在白队禁区附近主罚定位球，并将球从球门右上角贴着球门射入，球门高度为h，足球飞入球门的速度为v，足球质量为m，则红队球员将足球踢出时对足球做的功W为(不计空气阻力、足球可视为质点)(　　)
图1
A.mv2 B．mgh
C.mv2＋mgh D.mv2－mgh
解析：选C　根据动能定理可得：W－mgh＝mv2－0，所以W＝mv2＋mgh，C正确。
4.如图2所示，AB为圆弧轨道，BC为水平直轨道，圆弧的半径为R，BC的长度也是R。一质量为m的物体，与两个轨道间的动摩擦因数都为μ，当它由轨道顶端A从静止开始下落时，恰好运动到C处停止，那么物体在AB段克服摩擦力所做的功为(　　)
图2
A. B.
C．mgR D.(1－μ)mgR
解析：选D　设物体在AB段克服摩擦力所做的功为WAB，BC段摩擦力做功－μmgR。故物体从A运动到C的全过程，由动能定理得：mgR－WAB－μmgR＝0解得：WAB＝mgR－μmgR＝(1－μ)mgR，故D正确。
5．物体做自由落体运动，Ek表示动能，Ep表示势能，h表示下落的距离，以水平地面为零势能面。下列所示图像中能正确反映各物理量之间的关系的是(　　)
解析：选B　设物体的质量为m，初态势能为E0，则有Ep＝E0－mg2t2＝E0－mv2＝E0－Ek＝E0－mgh。综上可知只有B正确。
6．一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正确的是(　　)
A．运动员到达最低点前重力势能始终减小
B．蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加
C．蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒
D．蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关
解析：选ABC　重力做功决定重力势能的变化，随着高度的降低，重力一直做正功，重力势能一直减小，故A正确；弹性势能的变化取决于弹力做功，当弹性绳张紧后，随着运动员的下落弹力一直做负功，弹性势能一直增大，故B正确；在蹦极过程中，由于只有重力和弹性绳的弹力做功，故由运动员、地球及弹性绳组成的系统机械能守恒，故C正确；重力势能的大小与势能零点的选取有关，而势能的改变与势能零点选取无关，故选项D错误。
7．一质量为1 kg的物体被人用手由静止向上提升1 m，这时物体的速度为2 m/s。则下列说法正确的是(　　)
A．手对物体做功12 J
B．合外力对物体做功12 J
C．合外力对物体做功2 J
D．物体克服重力做功10 J
解析：选ACD　重力做功－mgh等于－10 J，合外力对物体做功(即重力和拉力对物体做的总功)等于物体动能的变化，为2 J，拉力做功为12 J。
8.如图3所示，某人以平行斜面的拉力将物体沿斜面拉下，拉力大小等于摩擦力大小，则下列说法正确的是(　　)
图3
A．物体加速下滑
B．合外力对物体做的功等于零
C．物体的机械能减少
D．物体的机械能保持不变
解析：选AD　物体沿斜面下滑，受到重力G，斜面支持力N，滑动摩擦力f和拉力F作用。因拉力F大小与摩擦力f大小相等，则物体所受合力将沿斜面向下，做加速运动，且合力做功不为零，故A正确、B错误。物体下滑时，支持力N方向总与运动方向垂直，因此不做功，拉力F和摩擦力f做的功的代数和为零，只有重力对物体做功，因此物体的机械能守恒，C错误，D正确。
二、实验题(本题共2小题，共18分)
9．(8分)在探究动能定理的实验中，实验装置已安装完毕，请完成如下实验操作：
①将纸带穿过打点计时器的_________________________________________________，
纸带下端固定在重锤上，上端用手提住，纸带不与限位孔接触。
②接通打点计时器的电源使它工作，让纸带从 ________状态开始释放，计时器在纸带上打出一系列的点。
③取纸带上的第1个点记为O，在第1个点后距离较远处任意选取一点P，记P点为n，用刻度尺测出________的距离h。
④打点计时器工作电源频率为50 Hz，则打点间隔时间为________s。根据公式________计算出P点的速度v。
⑤由上面的h和v分别计算_________________________________________
和____________________，看两者__________________________________。
⑥在其他纸带上再另选几个点，重复步骤③④⑤。
答案： ①限位孔并在复写纸下面经过　②静止
③O点到P点　④0.02　vn＝
⑤重锤重力做的功WG＝mgh　重锤动能增加量ΔEk＝mv2　是否近似相等
10．(10分)在“验证机械能守恒定律”的实验中，质量m＝1 kg的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图4所示(相邻两计数点时间间隔为0.02 s)，单位cm，那么：
图4
(1)纸带的________端与重物相连；
(2)打点计时器打下计数点B时，重物的速度vB＝____________；
(3)从起点O到打下计数点B的过程中重物重力势能减少量ΔEp＝________J，此过程中重物动能的增加量ΔEk＝________J(g取9.8 m/s2)；
(4)通过计算，数值上ΔEp________ΔEk(填“＞”“＝”或“＜”)，这是因为___________
________________________________________________________________________。
解析：(1)重物下落的过程中，重物的速度越来越大，打的点间距应当越来越大，故O端与重物相连。
(2)B点瞬时速度等于AC段的平均速度
vB＝＝  m/s＝0.98 m/s。
(3)重力势能减少量
ΔEp＝mgh＝1×9.8×0.050 1 J＝0.491 J
动能的增加量
ΔEk＝mvB2＝×1×0.982 J＝0.480 J。
(4)计算得出ΔEp＞ΔEk。这是因为重物在下落过程中还需克服摩擦阻力做功。
答案：(1)O　(2)0.98 m/s　(3)0.491　0.480
(4)＞　重物在下落过程中还需克服摩擦阻力做功
三、计算题(本题共2小题，共34分)
11．(14分)2016年冰壶世界青年锦标赛于3月5日～13日在土耳其埃尔祖鲁姆举行。冰壶在水平冰面上的一次滑行可简化为如下过程：如图5所示，运动员将静止于O点的冰壶(视为质点)沿直线OO′推到A点放手，此后冰壶沿AO′滑行，最后停于C点。已知冰面与各冰壶间的动摩擦因数为μ，冰壶质量为m，AC＝L，CO′＝r，重力加速度为g。
图5
(1)求冰壶在A点的速率；
(2)若将BO′段冰面与冰壶间的动摩擦因数减小为0.8 μ，原只能滑到C点的冰壶能停于O′点，求A点与B点之间的距离。
解析：(1)从A到C，由动能定理有
－μmgL＝0－mvA2
得vA＝ 。
(2)从A到O′，由动能定理有
－μmgs－0.8μmg(L＋r－s)＝0－mvA2
得s＝L－4r。
答案：(1)　(2)L－4r
12．(20分)如图6所示，一质量为m的滑块从高为h的光滑圆弧形槽的顶端A处无初速度地滑下，槽的底端B与水平传送带相接，传送带的运行速度恒为v0，两轮轴心间距为l，滑块滑到传送带上后做匀加速运动，滑到传送带右端C时，恰好加速到与传送带的速度相同，求：
图6
(1)滑块到达底端B时的速度大小vB；
(2)滑块与传送带间的动摩擦因数μ；
(3)此过程中，由于克服摩擦力做功而产生的热量Q。
解析：(1)滑块在由A到B的过程中机械能守恒，可得mgh＝mvB2，解得vB＝。
(2)滑块在由B到C的过程中，应用动能定理得μmgl＝mv02－mvB2
解得μ＝。
(3)Q＝f·l相对＝μmgl相对
又v0＝vB＋μgt
得l相对＝v0t－t＝＝
故Q＝。
答案：(1)vB＝　(2)μ＝
(3)Q＝