第二章 能的转化与守恒 单元检测题（word版含解析）

《 能的转化与守恒》单元检测题
一、单选题
1.如图是用落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带．有关尺寸已在图中注明．我们选取n点来验证机械能守恒定律．下面举一些计算n点速度的方法，其中正确的是(　　)

A．n点是第n个点，则vn＝gnT
B．n点是第n个点，则vn＝g(n－1)T
C．vn＝
D．vn＝
2.如图所示，质量为m的物体静止在地面上，物体上面连着一个轻弹簧，用手拉住弹簧上端上移H，将物体缓缓提高h，拉力F做功WF，不计弹簧的质量，则下列说法正确的是(　　)

A． 重力做功－mgh，重力势能减少mgh
B． 弹力做功－WF，弹性势能增加WF
C． 重力势能增加mgh，弹性势能增加FH
D． 重力势能增加mgh，弹性势能增加WF－mgh
3.能将机械能转化为电能的装置是(　　)
A． 干电池 B． 风力发电机 C． 电动机 D． 太阳能电池
4.两个紧密接触的粗糙物体，发生相对滑动时，两者间的一对滑动摩擦力做功之和(　　)

A． 一定为负 B． 一定为零 C． 可能为正 D． 可能为零
5.下列关于动能的说法正确的是(　　)
A． 两个物体中，速度大的动能也大
B． 某物体的速度加倍，它的动能也加倍
C． 做匀速圆周运动的物体动能保持不变
D． 某物体的动能保持不变，则速度一定不变
6.如图所示，四幅摄影作品中所描述的体育运动，利用到器械弹性势能的是(　　)

A． B．

C． D．
7.如图所示，质量相同的物体分别自斜面AC和BC的顶端由静止开始下滑，物体与斜面间的动摩擦因数相同，物体滑至斜面底部C点时的动能分别为E1和E2，下滑过程中克服摩擦力所做功分别为W1和W2，则 (　　)

A．E1>E2，W1W2 C．E1W2 D．E1>E2，W1＝W2
8.物体只在重力和一个不为零的向上的拉力作用下，分别做匀速上升、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． 由于该拉力与重力大小的关系不明确，所以不能确定物体机械能的变化情况
D． 三种情况中，物体的机械能均增加
9.有两个形状和大小均相同的圆台形容器，如图所示放置．两容器中装有等高的水，且底部都粘有一个质量和体积都相同的木质球．使两球脱离底部，最终木球浮于水面静止．木球上升过程中体积不变，该过程中重力对两球做的功分别为W甲和W乙，则(　　)

A． |W甲|>|W乙| B． |W甲|＝|W乙| C． |W甲|<|W乙| D． 无法确定
10.下列关于重力势能的几种理解，正确的是(　　)
A． 重力势能等于零的物体，一定不会对别的物体做功
B． 放在地面上的物体，它的重力势能一定等于零
C． 选取地面为参考平面，从不同高度将某一物体抛出，落地时物体的重力势能不相等
D． 选取不同的参考平面，物体具有不同数值的重力势能，但并不影响有关重力势能问题的研究
11.物体1的重力势能Ep1＝3 J，物体2的重力势能Ep2＝－3 J，则(　　)
A．Ep1＝Ep2 B．Ep1＞Ep2 C．Ep1＜Ep2 D． 无法判断
12.物体只在重力和一个不为零的向上的拉力作用下，分别做匀速上升、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． 由于该拉力与重力大小的关系不明确，所以不能确定物体机械能的变化情况
D． 三种情况中，物体的机械能均增加
二、多选题
13 如图所示，质量相同的两物体a、b，用不可伸长的轻绳跨接在一光滑的轻质定滑轮两侧，a在水平桌面的上方，b在水平粗糙桌面上．初始时用力压住b使a、b静止，撤去此压力后，a开始运动，在a下降的过程中，b始终未离开桌面，在此过程中(　　)

A．a的动能小于b的动能
B． 两物体机械能的变化量相等
C．a的重力势能的减小量等于两物体总动能的增加量
D． 绳的拉力对a所做的功与对b所做的功的代数和为零
14. 如图所示，质量为m的小车在水平恒力F推动下，从山坡底部A处由静止起运动至高为h的坡顶B，获得速度为v，AB的水平距离为s.下列说法正确的是(　　)

A． 小车克服重力所做的功是mgh
B． 合力对小车做的功是mv2
C． 推力对小车做的功是Fs－mgh
D． 小车克服阻力做的功是mv2＋mgh－Fs
15. 关于弹性势能和重力势能，下列说法正确的是(　　)
A． 重力势能属于物体和地球这个系统，弹性势能属于发生弹性形变的物体
B． 重力势能是相对的，弹性势能是绝对的
C． 重力势能和弹性势能都是相对的
D． 重力势能和弹性势能都是状态量
16. 如图所示，将一轻弹簧下端固定在倾角为θ的粗糙斜面底端，弹簧处于自然状态时上端位于A点．质量为m的物体从斜面上的B点静止下滑，与弹簧发生相互作用后，最终停在斜面上．下列说法正确的是(　　)

A． 物体最终将停在A点
B． 物体第一次反弹后不可能到达B点
C． 整个过程中重力势能的减少量大于克服摩擦力做的功
D． 整个过程中物体的最大动能大于弹簧的最大弹性势能
17. 如图所示，劲度系数为k的轻质弹簧上端悬挂在天花板上，下端连接一个质量为M的物块A，A下面用细线挂一质量为m的物块B，处于静止状态．现剪断细线使B自由下落，当A向上运动到最高点时，弹簧对A的拉力大小为mg，此时B尚未着地，运动过程中空气阻力不计，重力加速度为g，则在A从最低点运动到最高点的过程中(　　)

A．A、B两物体的机械能守恒
B．A、B两物体总的机械能增大
C．A运动到最高点时的加速度为零
D． 弹簧对A做的功为

三、实验题
18.“探究动能定理”的实验装置如图所示，当小车在两条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W0.当用4条、6条、8条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次…实验时，橡皮筋对小车做的功记为2W0、3W0、4W0…，每次实验中由静止弹出的小车获得的最大速度可由打点计时器所打的纸带测出．

(1)该实验________(填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力.
(2)关于该实验，下列说法正确的是__________；
A．打点计时器可以用直流电源供电，电压为4～6 V
B．实验中使用的若干根橡皮筋的原长可以不相等
C．每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出
D．利用每次测出的小车最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次做出W—vm、W—v、W—v、W2—vm…的图象，直到找出合力做功与物体速度变化的关系．
四、计算题
19.如图所示，某人乘雪橇从雪坡经A点滑至B点，接着沿水平路面滑至C点停止．人与雪橇的总质量为70 kg.表中记录了沿坡滑下过程中的有关数据，请根据图表中的数据解决下列问题：(g取10 m/s2)


(1)人与雪橇从A到B的过程中，产生的热量是多少？
(2)设人与雪橇在BC段所受阻力恒定，求阻力大小．
20.用一台额定功率为P0＝60 kW的起重机，将一质量为m＝500 kg的工件由地面竖直向上吊起，不计摩擦等阻力，取g＝10 m/s2.求：
(1)工件在被吊起的过程中所能达到的最大速度vm；
(2)若使工件以a＝2 m/s2的加速度从静止开始匀加速向上吊起，则匀加速过程能维持多长时间？
(3)若起重机在始终保持额定功率的情况下从静止开始吊起工件，经过t＝1.14 s工件的速度vt＝10 m/s，则此时工件离地面的高度h为多少？
21.一艘由三个推力相等的发动机推动的气垫船在湖面上由静止开始匀加速前进s距离后，关掉一个发动机，气垫船匀速运动，当气垫船将运动到码头时，又关掉两个发动机，最后它恰好停在码头，则三个发动机都关闭后，气垫船通过的距离是多少？



答案解析
1.【答案】C
【解析】
2.【答案】D
【解析】可将整个过程分为两个阶段：一是弹簧伸长到m刚要离开地面阶段，拉力克服弹力做功WF1＝－W弹，等于弹性势能的增加；二是弹簧长度不变，物体上升h，拉力克服重力做功WF2＝－WG＝mgh，等于重力势能的增加，又由WF＝WF1＋WF2可知A、B、C错，D对．
3.【答案】B
【解析】干电池将化学能转化为电能，故A错误；风力发电机将动能转化为电能，故B正确；电动机将电能转化为机械能，故C错误；太阳能电池将太阳能转化为电能，故D错误．
4.【答案】A
【解析】一对相互作用的滑动摩擦力大小相等，方向相反，作用的两个物体位移不同，伴随机械能的损耗(转化为内能)，所以一对滑动摩擦力做功的总和恒为负值．
5.【答案】C
【解析】动能的表达式为Ek＝mv2，即物体的动能大小由质量和速度大小共同决定，速度大的物体的动能不一定大，故A错误；速度加倍，它的动能变为原来的4倍，故B错误；速度只要大小保持不变，动能就不变，故C正确，D错误．
6.【答案】C
【解析】滑雪时是利用了人的重力势能减小，转化为人的动能，故A错误；掷标枪时是人给枪一定的初速度，从而在空中运行，属于动能和重力势能间的转化，故B错误；射箭时利用弓的弹性势能将箭射出，故C正确；推铅球时是人给球一定的初速度，再使球飞出的，故D错误．
7.【答案】D
【解析】设斜面水平投影长为x，斜面倾角为α，物体下滑过程中克服摩擦力做的功Wf＝μmgcosα＝μmgx，所以W1＝W2；因两个物体下滑高度不同，而克服摩擦力做功相同，由动能定理ΔEk＝mgh－Wf可知E1>E2，D正确．
8.【答案】D
【解析】无论物体怎样向上运动，拉力都做正功，物体的机械能均增加，故选D.
9.【答案】A
【解析】由于甲容器中液体的上表面较宽，故木球上浮出水面后，甲液面下降得较小，所以甲球相对于乙球上升的较高，故重力对甲球做功的绝对值较大，A是正确的．
10.【答案】D
【解析】重力势能的大小与零势能参考平面的选取有关，一个物体重力势能的大小跟它能否对别的物体做功无必然联系．
11.【答案】B
【解析】Ep1＞ 0，在零势能面以上；Ep2＜0，在零势能面以下．
12.【答案】D
【解析】无论物体怎样向上运动，拉力都做正功，物体的机械能均增加，故选D.
13.【答案】AD
【解析】由运动的合成与分解知识可知，va＝vbcosθ，θ为拉b的绳与水平面的夹角，因此物体a的速度小于物体b的速度，而两物体的质量又相同，所以a的动能小于b的动能，A正确；a物体下降时，a的机械能的减少量等于b物体的动能增加量和b克服摩擦力做功之和，B错误；a的重力势能的减少量等于两物体总动能的增加量与b克服摩擦力所做的功之和，C错误；绳的拉力对a所做的功等于a的机械能的减少量，绳的拉力对b所做的功等于b的动能增加量和克服摩擦力做功之和，D正确．
14.【答案】AB
【解析】若克服阻力做的功为W，由动能定理可得Fs－mgh－W＝mv2－0，得W＝Fs－mgh－mv2，故D错误；推力对小车做的功可由Fs计算，因为F是水平恒力，s是水平位移，故C错；由动能定理可知，B正确；克服重力做功为mgh，A也正确，故正确答案为A、B.
15.【答案】ACD
【解析】重力势能具有系统性，弹性势能只属于发生弹性形变的物体，故A对；重力势能和弹性势能都是相对的，且都是状态量，故B错，C、D对．
16.【答案】BC
【解析】由题意可知，物体从静止沿斜面向上运动，说明重力的下滑分力大于最大静摩擦力，因此物体不可能最终停于A点，故A错误；由于运动过程中存在摩擦力，导致摩擦力做功，所以物体第一次反弹后不可能到达B点，故B正确；根据动能定理可知，从静止到速度为零，则有重力做功等于克服弹簧弹力做功与物体克服摩擦做的功之和，故C正确；整个过程中，动能最大的位置即为速度最大，因此即为第一次下滑与弹簧作用时，弹力与摩擦力的合力等于重力的下滑分力的位置，而弹簧的最大势能即为第一次压缩弹簧到最大位置，因为机械能转化弹性势能的过程中要克服摩擦做功，所以整个过程中物体的最大动能小于弹簧的最大弹性势能，故D错误．
17.【答案】BD
【解析】A从最低点运动到最高点的过程中，对于A、B两个物块，弹簧的弹力做正功，所以机械能不守恒，总的机械能增大，故A错误，B正确．在最低点时，A原来平衡，剪断细线瞬间，弹簧的弹力不变，A所受的合力大小F合＝mg，方向竖直向上，根据牛顿第二定律得：加速度大小为a＝＝，方向竖直向上，根据简谐运动的对称性可知：A运动到最高点时的加速度大小为：a＝，方向竖直向下，则加速度不为零，故C错误．A在最低点时，弹簧的伸长量为x1＝，A运动到最高点时，弹簧的伸长量为x2＝，则A上升的高度为h＝x1－x2＝.对A，根据功能关系得：弹簧对A做的功等于A重力势能的增加量，所以弹簧对A做的功为W＝Mgh＝，故D正确．
18.【答案】(1)需要　(2)CD
【解析】(1)由于实验中要求橡皮筋对小车做的功是合外力做的功，故需要平衡摩擦力，让重力做的功与摩擦力做的功相等；(2)打点计时器使用的是交流低压电源，故A错误；实验中使用的橡皮筋的原长应该相等，这样增加橡皮筋的条数才能使外力做功增加相应的倍数，故B错误；而C中每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出是正确的；D中依次做出W—vm、W—v、W—v、W2—vm…的图象，直到找出合力做功与物体速度变化的关系也是正确的．
19.【答案】(1)9 100 J　(2)140 N
【解析】(1)从A到B的过程中，人与雪橇损失的机械能为ΔE＝mgh＋mv－mv
损失的机械能转化为热量
Q＝ΔE＝(70×10×20＋×70×22－×70×122) J＝9 100 J
(2)人与雪橇在BC段做匀减速运动的加速度
a＝＝m/s＝－2 m/s2
根据牛顿第二定律
Ff＝ma＝70×(－2) N＝－140 N，负号表示方向．
20.【答案】(1)12 m/s　(2)5 s　(3)8.68 m
【解析】(1)当工件达到最大速度时，
F＝mg，P＝P0＝60 kW
故vm＝＝m/s＝12 m/s
(2)工件被匀加速向上吊起时，a不变，v变大，P也变大，当P＝P0时匀加速过程结束，根据牛顿第二定律得F－mg＝ma，
解得F＝m(a＋g)＝500×(2＋10) N＝6 000 N
匀加速过程结束时工件的速度为
v＝＝m/s＝10 m/s
匀加速过程持续的时间为t0＝＝5 s
(3)根据动能定理，有P0t－mgh＝mv－0
代入数据，解得h＝8.68 m.
21.【答案】
【解析】设每个发动机的推力为F，湖水的阻力为Ff.当关掉一个发动机时，气垫船做匀速运动，则：2F－Ff＝0，Ff＝2F.
开始阶段，气垫船做匀加速运动，末速度为v，设气垫船的质量为m，应用动能定理有(3F－Ff)s＝mv2，得Fs＝mv2.
又关掉两个发动机时，气垫船做匀减速运动，应用动能定理有－Ffs1＝0－mv2，得2Fs1＝mv2.
得s1＝，即关闭发动机后气垫船通过的距离为.