第4章 能量守恒与可持续发展 寒假复习题

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沪教版 物理 必修二 第4章 能量守恒与可持续发展 寒假复习题
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。
分卷I
一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)
1.市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示)．在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉爽．该装置的能量转化情况是(　　)

A． 太阳能→电能→机械能
B． 太阳能→机械能→电能
C． 电能→太阳能→机械能
D． 机械能→太阳能→电能
2.质量相等的两木块A、B用一轻弹簧栓接，静置于水平地面上，如图(a)所示．现用一竖直向上的力F拉动木块A，使木块A向上做匀加速直线运动，如图(b)所示．从木块A开始做匀加速直线运动到木块B将要离开地面时的这一过程，下列说法正确的是(设此过程弹簧始终处于弹性限度内 )(　　)

A． 力F一直增大
B． 弹簧的弹性势能一直减小
C． 木块A的动能和重力势能之和先增大后减小
D． 两木块A、B和轻弹簧组成的系统的机械能先增大后减小
3.如图所示，一物体从光滑斜面AB底端A点以初速度v0上滑，沿斜面上升的最大高度为h.设下列情境中物体从A点上滑的初速度仍为v0，则下列说法中正确的是(　　)

A． 若把斜面CB部分截去，物体冲过C点后上升的最大高度仍为h
B． 若把斜面AB变成光滑曲面AEB，物体沿此曲面上升的最大高度仍为h
C． 若把斜面弯成竖直光滑圆形轨道D，物体沿圆弧能上升的最大高度仍为h
D． 若把斜面AB与水平面的夹角稍变大，物体沿斜面上升的最大高度将小于h
4.某同学在桌面上用一个小钢球和一个弹簧来探究弹簧的弹性势能．弹簧一端固定(如图所示)，另一端用钢球压缩弹簧后释放，钢球被弹出后落地．他发现弹簧压缩得越多，钢球被弹出得越远，由此能得出的结论应是(　　)

A． 弹性势能与形变量有关，形变量越大，弹性势能越大
B． 弹性势能与形变量有关，形变量越大，弹性势能越小
C． 弹性势能与劲度系数有关，劲度系数越大，弹性势能越大
D． 弹性势能与劲度系数有关，劲度系数越大，弹性势能越小
5.水平传送带以速度v匀速转动，一质量为m的小木块A由静止轻放在传送带上，若小木块与传送带间的动摩擦因数为μ，如图所示，在小木块与传送带相对静止时，转化为内能的能量为 (　　)

A．mv2
B． 2mv2
C．mv2
D．mv2
6.在下面列举的各例中，若不考虑阻力作用，则物体的机械能发生变化的是(　　)
A． 用细杆拴着一个物体，以杆的另一端为固定轴，使物体在光滑水平面上做匀速圆周运动
B． 细杆拴着一个物体，以杆的另一端为固定轴，使物体在竖直平面内做匀速圆周运动
C． 物体沿光滑的曲面自由下滑
D． 用一沿固定斜面向上、大小等于物体所受摩擦力的拉力作用在物体上，使物体以一定的初速度沿斜面向上运动
7.在足球赛中，红队球员在白队禁区附近主罚定位球，如图所示，并将球从球门右上角擦着横梁踢进球门．球门高度为h，足球飞入球门的速度为v，足球的质量为m，则红队球员将足球踢出时对足球做的功W(不计空气阻力，足球视为质点)(　　)

A． 等于mgh＋mv2
B． 大于mgh＋mv2
C． 小于mgh＋mv2
D． 因为球入球门过程中的曲线的形状不确定，所以做功的大小无法确定
8.我国自主研究设计的神舟九号飞船与天宫一号目标飞行器实现自动交会对接．飞行器上都安装着太阳帆板，其作用是(　　)

A． 保持平衡状态稳定飞行
B． 保护飞船不受过强的太阳光辐射
C． 为飞船上的电气设备提供电能
D． 将太阳能直接转化成飞船的机械能
9.关于机械能守恒，下列说法正确的是(　　)
A． 做自由落体运动的物体，机械能一定守恒
B． 人乘电梯加速上升的过程，机械能守恒
C． 物体必须在只受重力作用的情况下，机械能才守恒
D． 物体以g的加速度竖直向上做匀减速运动
10.关于能源和能源的利用，下列说法正确的是(　　)
A． 因为能量是守恒的，所以不存在能源危机
B． 太阳能无法被人类直接利用
C． 天然气可直接从自然界获取，是一次能源
D． 温室效应使全球气温上升，对人类非常有利
二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)
11.(多选)关于能量转化的说法中正确的是(　　)
A． 举重运动员把重物举起来，体内的一部分化学能转化为势能
B． 电流通过电阻丝使电能转化为热能
C． 内燃机的做功冲程是热能转化为机械能
D． 煤炭燃烧的过程中能量不守恒
12.(多选)如图所示，A的质量为M，B和C的质量都是m，有2m＞M＞m，用劲度系数为k的轻弹簧连接A与地面，A与B、B与C用不可伸长的细绳通过光滑定滑轮相连，C距离地面足够高，A、B物块距定滑轮足够远，不计一切阻力，下列说法正确的是(　　)

A． 若剪断B与C之间的细绳，B的机械能先减少后增加
B． 若剪断B与C之间的细绳，A的动能不断增加
C． 若剪断轻弹簧，B与C的机械能减少量等于A的动能增加量
D． 若剪断轻弹簧，A、B、C系统的重力势能减少量等于系统动能增加量
13.(多选)如图所示，一轻弹簧一端固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速地释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点B的过程中(　　)．

A． 重力做正功，弹力不做功
B． 重力做正功，弹力做负功，弹性势能增加
C． 若用与弹簧原长相等且不可伸长的细绳代替弹簧后，重力做正功，弹力不做功
D． 若用与弹簧原长相等且不可伸长的细绳代替弹簧后，重力做功不变，弹力不做功
14.(多选)下列关于机械能是否守恒的叙述中正确的是(　　)
A． 合外力为零时机械能一定守恒
B． 做曲线运动的物体机械能可能守恒
C． 合外力对物体做功为零时，机械能一定守恒
D． 除重力外，其他力均不做功，物体的机械能守恒

分卷II
三、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)
15.有一个竖直放置的圆形轨道，半径为R，由左右两部分组成．如图所示，右半部分AEB是光滑的，左半部分BFA是粗糙的．现在最低点A给质量为m的小球一个水平向右的初速度v0，使小球沿轨道恰好运动到最高点B，小球在B点又能沿BFA轨道回到点A，到达A点时对轨道的压力为4mg.求：

(1)小球到达B点的速度；
(2)小球在A点的速度v0；
(3)在轨道BFA上克服摩擦力所做的功.
16.长为L的均匀链条，放在光滑的水平桌面上，且使其L垂在桌边，如图所示，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为多少？

17.如图所示是一个横截面为半圆、半径为R的光滑柱面，一根不可伸长的细线两端分别系着物体A、B，且mA＝2mB，由图示位置从静止开始释放A物体，当物体B达到圆柱顶点时，求绳的张力对物体B所做的功．

18.如图所示，质量为m的木块放在光滑的水平桌面上，用轻绳绕过桌边的光滑定滑轮与质量为M的砝码相连．已知M＝2m，让绳拉直后使砝码从静止开始下降h的距离(未落地)时，木块仍没离开桌面，则砝码的速度为多少？




答案
1.【答案】A
【解析】电池板中太阳能转化为电能，小电动机中电能转化为机械能．
2.【答案】A
3.【答案】B
【解析】若把斜面CB部分截去，物体冲过C点后做斜抛运动，由于物体机械能守恒，且斜抛运动最高点速度不为零，故不能到达h高处，故A错误；若把斜面AB变成曲面AEB，物体在最高点速度为零，根据机械能守恒定律，物体沿此曲面上升仍能到达B点，故B正确；若把斜面弯成圆弧形D，如果能到圆弧最高点，即h处，由于合力充当向心力，速度不为零，故会得到机械能增加，矛盾，故C错误；若把斜面AB与水平面的夹角稍变大，物体在最高点速度为零，根据机械能守恒定律，物体沿斜面上升的最大高度仍然为h，故D错误．
4.【答案】A
【解析】本实验说明弹性势能与形变量有关，形变量越大，弹性势能越大，不能说明弹性势能与劲度系数的关系，故A正确，B、C、D错误．
5.【答案】D
【解析】小木块刚放在传送带上时速度为零，与传送带有相对滑动，受向前的滑动摩擦力，使小木块加速，最终与传送带具有相同的速度v.
从小木块放上传送带至与传送带相对静止，小木块做匀加速运动，匀加速运动的时间为t＝＝
传送带做匀速运动，其位移为x＝vt＝
摩擦力对小木块做正功W1＝mv2
传送带克服摩擦力做的功为W2＝Ffx＝μmg·＝mv2
此过程中传送带克服摩擦力做的功将传送带的能量转化为了两部分——小木块的动能和转化的内能．
由能量守恒定律求出转化的内能为ΔE＝W2－W1＝mv2.
6.【答案】B
【解析】物体若在水平面内做匀速圆周运动，动能、势能均不变，物体的机械能不变；物体在竖直平面内做匀速圆周运动，动能不变、势能改变，故物体的机械能发生变化；物体沿光滑的曲面自由下滑，只有重力做功，机械能守恒；用一沿固定斜面向上、大小等于物体所受摩擦力的拉力作用在物体上，使物体以一定的初速度沿斜面向上运动时，除重力以外的力做功之和为零，物体的机械能守恒，故选B.
7.【答案】A
【解析】由动能定理，球员对球做的功等于足球动能的增加量，之后足球在飞行过程中机械能守恒，故W＝mgh＋mv2.
8.【答案】C
【解析】飞行器上都安装着太阳帆板，其作用是为飞船上的电气设备提供电能，
9.【答案】A
【解析】做自由落体运动的物体，只受重力作用，机械能守恒，A正确；人乘电梯加速上升的过程，电梯对人的支持力做功，故人的机械能不守恒，B错误；物体在只有重力做功，其他力也可存在，但不做功或做功之和为0的情况下，机械能守恒，C错误；物体以g的加速度向上做匀减速运动时，由牛顿第二定律mg－F＝m×g，有F＝mg，则物体受到竖直向上的大小为mg的外力作用，该力对物体做了正功，机械能不守恒，D错误．
10.【答案】C
【解析】能量虽然是守恒的，但能源不是取之不尽用之不竭的，有些能源耗散后将不再能直接使用，所以存在能源危机，故A错误；我们可以利用太阳能直接对水或其他物质加热，故B错误；天然气可以直接从自然界获取，是一次能源，故C正确；温室效应使全球气温上升，会使南极冰川融化，海平面上升，淹没陆地，对人类有害，故D错误．
11.【答案】ABC
【解析】举重运动员举起重物，使重物的势能变大，消耗了自身的化学能，A正确；电流通过电阻丝，电流做功把电能转化为热能，B正确；内燃机中的燃料燃烧，对外做功，把热能转化为机械能，C正确；煤炭燃烧的过程是化学能转化为内能，总能量也是守恒的，D错．
12.【答案】D
【解析】若剪断B与C之间的细绳，开始一段时间内B上升，绳的拉力对B做正功，故B的机械能先增加，A项错误．若剪断B与C之间的细绳，当A、B的加速度为零时A的动能最大，再压缩弹簧，A的动能又随之减小，B项错误．若剪断轻弹簧，A、B、C及弹簧组成的系统机械能守恒，故B与C的机械能减少量等于A的机械能增加量，系统的重力势能减少量等于系统动能增加量，C项错误，D项正确．
13.【答案】BC
【解析】用细绳拴住小球向下摆动时重力做正功，弹力不做功，C对．用弹簧拴住小球下摆时，弹簧要伸长，小球轨迹不是圆弧，弹力做负功，弹性势能增加，重力做正功，且做功多，所以A、D错，B对．
14.【答案】BD
【解析】合外力为零时，做匀速直线运动的物体，动能不变，但机械能不一定守恒，如：匀速上升的物体，机械能不断增大，选项A错误．做曲线运动的物体，若只有重力做功，它的机械能就守恒，如：做平抛运动的物体，选项B正确．外力对物体做的功为零，是动能不变的条件，机械能不变的条件是除重力或弹力外，其他力不做功或做功的代数和为零，选项C错误，选项D正确．
15.【答案】(1)　(2)　(3)mgR
【解析】(1)小球沿轨道恰好运动到最高点B，
在B点，重力提供向心力，由牛顿第二定律得：
m＝mg，
解得：vB＝；
(2)从A到B过程，由机械能守恒定律得：mv＝2mgR＋mv，
解得：v0＝；
(3)设小球再次返回A点时速度为vA，在A点，
由牛顿第二定律得：m＝4mg－mg，
解得：vA＝，
对整个过程，由动能定理得：－Wf＝mv－mv，
解得：Wf＝mgR
16.【答案】
【解析】设整条链条的质量为m，取桌面为零势能面，链条下落，由机械能守恒定律得
－g＝－mg＋mv2，得v＝.
17.【答案】mBgR
【解析】由于柱面是光滑的，故系统的机械能守恒，系统重力势能的减少量等于系统动能的增加量．系统重力势能的减少量为：
ΔEp＝mAg－mBgR，
系统动能的增加量为ΔEk＝(mA＋mB)v2
由ΔEp＝ΔEk得：v2＝(π－1)gR
绳的张力对B做的功：W＝mBv2＋mBgR＝mBgR.
18.【答案】
【解析】解法一：用ΔEk增＝ΔEp减求解．
在砝码下降h的过程中，系统增加的动能为
ΔEk增＝(M＋m)v2，
系统减少的重力势能ΔEp减＝Mgh，
由ΔEk增＝ΔEp减得：
(M＋m)v2＝Mgh，
解得v＝＝.
解法二：用E初＝E末求解．
设砝码开始离桌面的距离为x，取桌面所在的水平面为参考面，则系统的初始机械能E初＝－Mgx，
系统的末机械能E末＝－Mg(x＋h)＋(M＋m)v2.
由E初＝E末得：
－Mgx＝－Mg(x＋h)＋(M＋m)v2，
解得v＝.
解法三：用ΔEm增＝ΔEM减求解．
在砝码下降的过程中，木块增加的机械能ΔEm增＝mv2，砝码减少的机械能ΔEM减＝Mgh－Mv2.
由ΔEm增＝ΔEM减得：
mv2＝Mgh－Mv2，
解得v＝.