广州市第六十五中学2019-2020学年高中物理粤教版必修2：4.6能量转化与守恒 课时作业（含解析）

4.6能量转化与守恒
课时作业（含解析)
1．2018年2月13日，平昌冬奥会女子单板滑雪U形池项目中，我国选手刘佳宇荣获亚军。如图所示为U形池模型，其中a、c为U形池两侧边缘，在同一水平面，b为U形池最低点。刘佳宇从a点上方h高的O点自由下落由左侧进入池中，从右侧飞出后上升至最高位置d点相对c点高度为。不计空气阻力，下列判断正确的是
A．从O到d的过程中机械能减少
B．从a到d的过程中机械能守恒
C．从d返回到c的过程中机械能减少
D．从d返回到b的过程中，重力势能全部转化为动能
2．蹦极是一项考验体力、智力和心理承受能力的空中极限运动。跳跃者站在约50m高的塔台上，把一根原长为L的弹性绳的一端绑在双腿的踝关节处，另一端固定在塔台上，跳跃者头朝下跳下去。若弹性绳的弹力遵守胡克定律，不计空气阻力，则在跳跃者从起跳到第一次下落到最低点的过程中，跳跃者的动能Ek(图线①)和弹性绳的弹性势能Ep(图线②)随下落高度的变化图象中，大致正确的是
A．
B．
C．D．
3．如图所示，甲乙两小球大小相同，质量相等，甲小球从某高度h处释放，做自由落体运动，乙小球在它的正下方的水平面上以某一初速度同时做竖直上抛运动，如果两小球碰撞时恰好速度大小相等，方向相反，且碰撞过程中无机械能损失，关于其运动，下列说法正确的是
A．甲乙小球从开始运动到相碰的过程，系统动量守恒
B．甲小球碰后将先回到出发点
C．乙小球碰前碰后两个阶段的重力的冲量一定相等
D．甲乙两球碰前的平均速度大小比值为1：2
4．下列对能量转化的描述，正确的是（　　）
A．电暖气工作时，电能转化为动能
B．汽油发动机运转时，电能转化为化学能
C．雨滴下落过程中，部分动能转化为重力势能
D．水力发电机工作时，水的部分机械能转化为电能
5．一质量为m的子弹，以速度水平射入放在光滑水平面上质量为的木块中而不穿出，则下列说法正确的是（）
A．系统内能的增加量等于子弹克服阻力做的功
B．子弹动能的减少量等于子弹克服阻力做的功
C．子弹对木板做的功等于子弹克服阻力做的功
D．子弹损失的机械能等于木块获得的动能
6．质量为m的物体由静止开始下落，由于空气阻力影响物体，下落的加速度为g，在物体下落高度h的过程中，下列说法正确的是（
）
A．物体的动能增加了mgh
B．物体的机械能减少了mgh
C．物体克服阻力所做的功为mgh
D．物体的重力势能减少了mgh
7．如图所示，轻弹簧放在光滑的水平面上，左端固定在竖直墙面上，弹簧处于自然伸长状态．一物块放在离弹簧右端一定距离的水平面上的A点，用水平向左的恒力推物块，使物块由静止开始向左运动并压缩弹簧，弹簧右端最大压缩到B点，弹簧的形变始终在弹性限度内，恒力始终作用在物块上，则下列说法正确的是
A．物块与弹簧刚接触时，物块的速度最大
B．弹簧压缩量最大时，弹簧的弹性势能小于推力F做的功
C．物块在A、B间往复运动
D．物块向左运动和向右运动过程中，速度最大的位置在同一位置
8．如图所示，一固定斜面倾角为30°，一质量为m的小物块自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做匀减速运动，加速度大小为(已知重力加速度为g)，物块上升的最大高度为H。则此过程中
A．物块的重力势能增加了mgH
B．物块的机械能损失了mgH
C．物块的动能损失了mgH
D．物块克服摩擦力做功mgH
9．下列各物体在所经历的过程中，内能增加的有（　　）
A．在光滑斜面上静止释放而滑下的物体
B．水平飞行并射穿木块的子弹
C．在绝热的条件下被压缩的气体
D．在光滑水平面上运动的两个小球，碰撞后以共同的速度运动
10．如图所示,一轻弹簧下端固定在倾角的斜面的底端,斜面固定在水平地面上.物块B放在木箱A的里面,它们(均视为质点)一起从斜面顶端a点由静止开始下滑,到b点接触弹簧,木箱A将弹簧上端压缩至最低点c,此时将物块B迅速拿出,然后木箱A又恰好被弹簧弹回到a点.已知木箱A的质量为m,物块B的质量为3m,a、c两点间的距离为L,重力加速度为g.下列说法正确的是(
)
A．在A上滑的过程中与弹簧分离时A的速度最大
B．弹簧被压缩至最低点C时，其弹性势能为0.8mgL
C．在木箱A从斜面顶端a下滑至再次回到a点的过程中,因摩擦产生的热量为1.5mgL
D．若物块B没有被拿出，AB能够上升的最高位置距离a点为
11．如图所示，物体沿斜面匀速下滑，在这个过程中物体所具有的动能_____，机械能_____．（填“增加”、“不变”或“减少”）
12．水平传送带始终以速度匀速运动，某时刻放上一个初速度为零的小物块，最后小物块与传送带以共同的速度运动。已知小物块与传送带间的滑动摩擦力为，在小物块与传送带间有相对运动的过程中，小物块的对地位移为，传送带的对地位移为。则滑动摩擦力对小物块做的功为________________，摩擦生热为________________。
13．为拍摄鸟类活动，摄影师用轻绳将质量为2.0kg的摄影师跨过树枝，悬挂于离地面8.5m高的B点，绳子另一端连着沙袋，并将沙袋控制在地面上的A点，某时刻，沙袋突然失控，当沙袋水平滑动到较长的斜坡底端C时，摄影机下落到距地面5.0m高的D点，斜坡倾角为370，此时细绳与斜面平行，最终摄影机恰好没有撞击地面，不计
细绳与树枝间的摩擦，g取10m/s2；
（1）若从D点开始下落过程，轻绳的拉力大小为23.2N，求摄像机在D点时的速度大小；
（2）若沙袋与斜面间的动摩擦因数为0.175，求沙袋质量M及摄影机下落全过程中，系统客服摩擦阻力所做的功（不计C处的能量损失，sin370=0.6，cos370=0.8）
14．如图所示，在光滑水平面上，质量为m=4kg的物块左侧压缩一个劲度系数为k=32N/m的轻质弹簧，弹簧与物块未拴接．物块与左侧竖直墙壁用细线拴接，使物块静止在O点，在水平面A点与一顺时针匀速转动且倾角θ=37°的传送带平滑连接，已知xOA=0.25m，传送带顶端为B点，LAB=2m，物块与传送带间动摩擦因数μ=0.5．现剪断细线同时给物块施加一个初始时刻为零的变力F，使物块从O点到B点做加速度大小恒定的加速运动．物块运动到A点时弹簧恰好恢复原长，运动到B点时撤去力F，物块沿平行AB方向抛出，C为运动的最高点．传送带转轮半径远小于LAB，不计空气阻力，已知重力加速度g=10m/s2．
(1)求物块从B点运动到C点，竖直位移与水平位移的比值；
(2)若传送带速度大小为5m/s，求物块与传送带间由于摩擦产生的热量；
(3)若传送带匀速顺时针转动的速度大小为v，且v的取值范围为2m/sv3m/s，物块由O点到B点的过程中力F做的功与传送带速度大小v的函数关系．
参考答案
1．A
【解析】
运动员从高h处自由下落由左侧进入池中，从右侧飞出后上升的最大高度为，摩擦力做负功，机械能减小，故A正确；从a到d的过程中有克服摩擦力做功，则机械能不守恒，故B错误；从d返回到c的过程中，只受重力作用，机械能守恒，故C错误；从d返回到b的过程中，摩擦力做负功，重力势能转化为动能和内能，故D错误。
2．B
【解析】
在弹性绳到达原长之前，由动能定理可知，动能随下降的高度均匀变大，即Ek-h图像为直线；当弹性绳被拉直后，弹力逐渐变大，则加速度逐渐减小，速度仍然变大，即动能继续变大，当弹力等于重力式速度最大，此时的动能最大；之后随着人的下降弹力变大大于重力，加速度变为向上，人做变减速运动，最后动能减到0时到达最低点；综上所述，图像B正确，ACD错误；故选B.
3．C
【解析】
A项：甲乙小球从开始运动到相碰的过程，由于都受重力的作用，系统的合力不为零，所以系统动量不守恒，故A错误；
B、C项：两球碰后速度大小相等，方向相反，运动规律与各自碰撞前的运动规律对称，则运动时间相等，即同时回到出发点，所以小球碰前碰后两个阶段的时间相同，所重力的冲量也相同，故B错误，C正确；
D项：由平均速度的推论知，两球碰撞前的平均速度不相等，故D错误。
4．D
【解析】
A．电暧器工作时，电能转化为热能，故A错误；
B．汽油发动机运转时，化学能转化为机械能，故B错误；
C．雨滴下落过程中，部分重力势能转化为动能，故C错误；
D．水力发电机工作时，水的部分机械能转化为电能，故D正确．
5．B
【解析】
A．根据能量转化和守恒定律得知：系统机械能的减少量等于系统内能的增加，而系统机械能的减少量等于系统克服阻力做的总功，不等于子弹克服阻力做的功，故A错误；
B．对子弹，只有阻力做负功，根据动能定理得知：子弹动能的减少量等于子弹克服阻力做的功等，故B正确；
C．子弹在射入木块的过程中，由于子弹与木块对地位移不等，子弹对地的位移大于木块对地的位移，而两者相互作用力大小相等，根据功的公式W=Fs可知，子弹克服阻力做的功大于子弹对木块所做的功，故C错误；
D．子弹在射入木块的过程中，子弹的动能减小，木块的动能增加，系统的内能也增加，系统损失的动能之和等于系统内能的增加，由能量转化和守恒定律得知：子弹损失的机械能等于木块获得的动能与系统损失的动能之和，故D错误。
故选B。
6．A
【解析】
物体的合力做正功为mah=mgh，则物体的动能增量为mgh，故A正确；物体下落过程中，受到阻力为f=mg-ma=mg，物体克服阻力所做的功mgh，机械能减小量等于阻力所做的功；故机械能减小了mgh；故BC错误；物体下落h高度，重力做功为mgh，则重力势能减小为mgh，故D错误；故选A．
【点睛】
本题应明确重力势能变化是由重力做功引起，而动能变化是由合力做功导致，除重力以外的力做功等于机械能的变化．
7．CD
【解析】
根据弹簧的受力分析物块运动的加速度变化，从而知道速度变化，在借助于功能关系找到物块运动过程中能量的转化关系．
【详解】
A、物块压缩弹簧时,开始推力F大于弹簧的弹力,加速度方向向左,物体做加速运动,弹力增大,加速度减小,速度增大.?故A错；
B、当弹力与推力相等后,弹力大于推力,加速度方向向右，随着弹簧的压缩，加速度增大,加速度方向与速度方向相反,速度减小,当速度减到零时，弹性势能增大到最大，根据功能关系可知弹簧的弹性势能等于推力F做的功，故B错；
C、当弹性势能最大时，弹簧的加速度是向右的，所以物块开始向右运动，弹性势能释放逐渐转化为克服恒力F做的功，根据功能关系可知当物块运动到A点时速度恰好减小到零，所以物块在A、B间往复运动，故C对；
D、物块向左运动和向右运动过程中，速度最大的位置都出现在加速度为零的位置，即
，弹簧压缩量都等于
的位置，速度最大，所以速度最大的位置在同一位置，故D对；
故选CD
8．ABC
【解析】
A.运动员在斜坡上能够上升的最大高度为H，所以重力势能增加了
mgH，故A项正确
BD.运动员加速度大小
，
解得摩擦力
，
机械能损失了等于克服摩擦力做的功
，
故B项正确，D错误；
D.
动能损失量为克服合外力做功的大小
，
故C项正确；
故选择：ABC；
9．BCD
【解析】
在光滑斜面上静止释放而滑下的物体，既没克服摩擦力做的功，又没热传递所以内能不变，A错；水平飞行并射穿木块的子弹克服摩擦力做功，从而改变物体的内能，B对；在绝热的条件下被压缩的气体，通过做功改变了内能，C对；在光滑水平面上运动的两个小球，碰撞后以共同的速度运动，碰撞过程属于完全非弹性碰撞，有动能的损失转化为内能，D对；故答案选BCD.
10．BC
【解析】
A.物体加速度为零的时候，速度最大，所以在A上滑的过程中当弹力等于重力沿斜面向下分力与摩擦力之和时速度最大，A错误
B.设压缩最短时，弹性势能为，根据题意下滑过程：，上滑过程：，联立解得：，，B正确
C.根据题意可知，摩擦产热等于克服摩擦力做功：，C正确
D.B没有拿出，上滑根据能量守恒：，解得：，所以最高点距a点，D错误
11．不变；
减小；
【解析】
物体沿斜面匀速下滑，质量不变，速度不变，所以动能不变，高度减小，所以重力势能减少，故机械能减少．
12．
【解析】小物块滑动过程只有摩擦力做功，故由动能定理可得：滑动摩擦力对小物块做的功为，又有物块质量m未知，故滑动摩擦力对小物块做的功为fx1；传送带速度大于物块速度，故小物块对传送带的相对位移为：x=x2-x1，所以，摩擦生热为：Q=fx=f(x2-x1).
【点睛】经典力学问题一般先对物体进行受力分析，求得合外力及运动过程做功情况，然后根据牛顿定律、动能定理及几何关系求解．
13．(1)
（2）
，
【解析】
【分析】摄像机从D点开始下落过程，根据牛顿第二定律列式求解加速度，由D到地面根据速度与位移的关系求解速度；沙袋在斜坡运动过程，根据牛顿第二定律列式求解质量；对系统，从B点到地面，全过程由功能关系可求解克服摩擦力做的功；
解：（1）摄像机从D点开始下落过程，根据牛顿第二定律有，解得a=1.6m/s2；
由D到地面：，解得：；
（2）沙袋在斜坡运动过程，根据牛顿第二定律有，解得；
从B点到地面，对系统，全过程由功能关系可知，解得：
14．（1）（2）=48J（3）
【解析】
解：（1）设物块从B运动到C的时间为t，BC的竖直距离
BC的水平距离为
解得：
（2）在初始位置，m/s2
得=1m/s
得=3m/s
物块从A到B运动时间为t,
得t=1s
物块与传送带间摩擦产生的热量
得：=48J
（3）（8分）物块在水平面上，
力F随位移x线性变化，J
若传送带速度2m/s，
，