四川省内江第六中学2019-2020学年高中物理教科版必修2：4.6能源的开发与利用 课时作业（含解析）
文档属性
| 名称 | 四川省内江第六中学2019-2020学年高中物理教科版必修2：4.6能源的开发与利用 课时作业（含解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 236.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-02 14:00:14 | ||
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文档简介
4.6能源的利用与开发
课时作业（含解析)
1．关于家用电器工作时发生能量转化的描述，下列说法正确的是( )
A．电饭煲将内能转化为电能
B．电熨斗将机械能转化为电能
C．手摇发电机将机械能转化为电能
D．电吹风将机械能转化为电能
2．下列关于力做功与对应能量变化的说法正确的是（
）
A．合力做正功，机械能增加
B．合力做正功，物体的动能一定增加
C．摩擦力做功，物体的机械能一定减少
D．合力做负功，重力势能一定减少
3．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
4．如图甲所示，一物体悬挂在细绳下端，由静止开始沿竖直方向运动，运动过程中物体的机械能E与物体通过路程x的关系图象如图乙所示，其中0～x1过程的图象为曲线，x1～x2过程的图象为直线(忽略空气阻力)．则下列说法正确的是(
)
A．0～x1过程中物体所受拉力是变力，且一定不断减小
B．0～x1过程中物体的动能一定增加
C．x1～x2过程中物体一定做匀速直线运动
D．x1～x2过程中物体可能做匀加速直线运动，也可能做匀减速直线运动
5．物体在万有引力场中具有的势能叫做引力势能,取两物体相距无穷远时的引力势能为零,一个质量为m0的质点距离质量为M0的引力源中心为时,其引力势能Ep=-GM0m0/r0(式中G为引力常数),一颗质量为m的人造地球卫星以圆形轨道环绕地球飞行,已知地球的质量为M,由于受高空稀薄空气的阻力作用,卫星的圆轨道半径从r1逐渐减小到r2,若在这个过程中空气阻力做功为Wf,则在下面给出的Wf,的四个表达式中正确的是(
)
A．
B．
C．
D．
6．有一种地下铁道，车站的路轨建的比较高，车辆进展要上坡，出战要下坡．如图所示，设坡高为1.8m，车辆进站到达A点时，具有的速度是v，下列v的大小刚好使车辆冲上坡的是？忽略摩擦和各种损耗（g取10m/s2）
A．2
m/s
B．4
m/s
C．6
m/s
D．8
m/s
7．某人将重物由静止开始举高H，并获得速度v，则下列说法中正确的是（ ）
A．人对物体做的功等于物体机械能的增量
B．物体受合外力对它做的功等于物体动能的增量
C．克服物体重力做的功等于物体重力势能的增量
D．合外力的功等于物体动能和势能的总和的增量
8．如图所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环，圆环与一轻质水平状态的弹簧相连，弹簧的另一端固定在墙上O点，且处于原长。现让圆环从A点由静止开始下滑，滑到O点正下方B点时速度为零。则在圆环下滑过程中（
）
A．圆环的机械能先减小后增大，再减小
B．弹簧的弹性势能先增大再减小
C．与圆环在A点的加速度相同的位置还有两处
D．弹簧再次恢复到原长时圆环的速度最大
9．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
10．如图所示，用同种材料制成的倾斜轨道AB和水平轨道BC平滑对接于B点，整个轨道固定。现将甲、乙两物块先后从倾斜轨道的同一位置由静止释放，两物块最终停在水平轨道上的同一位置(甲、乙均可视为质点，且不计物块经过B点时的能量损失)。根据上述信息，可以确定甲、乙两物块( )
A．质量相等
B．运动的时间相等
C．损失的机械能相等
D．与轨道间的动摩擦因数相等
11．踏板跳水运动员在弹离跳板后，先上升到一定的高度，在空中完成一系列复杂而优美的动作后入水．将运动员视为质点，请你分析一下从运动员起跳到入水的全过程，有哪些能量发生了相互转化．
12．如图所示为某运动员撑杆跳时的四个阶段，请根据你所学过的知识分析这四个阶段中的能量转化情况。
13．在质量为0.5
kg的重物上安装一极轻的细棒(设细棒足够长)，如图所示，用手在靠近重物处握住细棒，使重物静止，握细棒的手不动，稍稍减小握力，使手和细棒间保持一定的摩擦力，让重物和细棒保持一定的加速度下落，在起初的1.0s的时间里，重物落下了0.50
m。在此过程中手和细棒之间所产生的热量是多少？(g取10
m/s2)
参考答案
1．C
【解析】
A、电饭煲、电熨斗都是将电能转化为内能，故选项AB错误；
C、手摇发电机是将机械能转化为电能，故选项C正确；
D、电吹风是将电能转化为风能，故选项D错误．
2．B
【解析】
AC．除重力外其余力做的功等于物体机械能的变化量，除重力外其余力做正功等于物体机械能的增加量，故AC错误；
BD．由动能定理，可知合力做功是动能变化的量度，合力做正功，物体的动能一定增加，重力势能的变化是看重力是否做功，故B正确，D错误；
故选B。
【点睛】
功是能量转化的量度，合力做功是动能变化的量度；重力做功是重力势能变化的量度；除重力外其余力做的功等于物体机械能的改变量。
3．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．
4．A
【解析】
运动中只受重力和拉力，由于除重力之外的其它力做功，等于物体的机械能的变化，即F△x=△E，得F=，所以E-x图象的斜率的绝对值等于物体所受拉力的大小，由图可知在0～x1内斜率的绝对值逐渐减小，故在0～x1内物体所受的拉力逐渐减小．故A正确；
0～x1内机械能增加，绳子拉力做正功，物体向上运动，x1～x2内机械能减小，绳子拉力做负功，物体向下运动，则在x1位置处速度为零，初始时刻速度为零，则0～x1过程中物体的速度先增后减，动能一定先增加后减小，选项B错误；由于物体在x1～x2内E-x图象的斜率的绝对值不变，故物体所受的拉力保持不变，因机械能减小，因此拉力方向竖直向上，当拉力等于重力时，物体匀速下降；当拉力小于重力时物体匀加速下降，不可能匀减速下降，选项CD错误；
故选A．
点睛：本题是以力和运动、功能关系为命题背景，考查学生应用图象分析、推理的综合能力，对运动过程的分析是难点，靠的是定性分析确定运动过程和应用．
5．A
【解析】
卫星在圆轨道半径从r1上时，根据万有引力提供向心力：，解得：，卫星的总机械能：，同理：卫星的圆轨道半径从r2上时，卫星的总机械能：卫星的圆轨道半径从r1逐渐减小到r2．在这个过程中空气阻力做功为Wf，等于卫星机械能的减少：，故A正确．
6．C
【解析】
刚好冲上坡，所以汽车到坡上速度为0，则动能全部转化为势能，根据
得
v=6m/s
故选C。
7．ABC
【解析】
A．根据除重力以外的力对物体做的功等于物体机械能的变化量，所以人对物体做的功等于物体机械能的增加，故A正确；
BD．根据动能定理可知：合外力对物体做的功等于物体动能的增加量，故B正确，D错误；
C．物体重力做的功等于重力势能的变化量，所以物体克服重力做的功等于物体重力势能的增加量，故C正确。
故选ABC。
8．AC
【解析】
AB．开始时，弹簧处于原长，弹簧先压缩，弹性势能增大，当弹簧与杆垂直时，弹簧压缩量最大，继续往下滑，弹性势能减小，当滑到弹簧恢复原长时，继续下滑，弹簧将伸长，弹性势能增大直到滑到B点，即弹簧弹性势能先增大后减小再增大，由能量守恒可知，圆环的机械能先减小后增大，再减小，A正确，B错误；
C．A点时，弹簧为原长，无弹力，受力分析可知，圆环的加速度由重力沿斜面向下的分力提供：
解得，当弹簧与杆垂直时，弹簧弹力垂直于杆，不提供加速度，此时加速度由重力沿斜面向下的分力提供，即，继续往下滑，还有一处弹簧恢复原长，此处弹簧也没有弹力，加速度由重力沿斜面向下的分力提供，即，所以与圆环在A点的加速度相同的位置还有两处，C正确；
D．弹簧再次恢复到原长时，加速度为，沿斜面向下，即将继续往下加速运动，直到加速度为零时开始减速，所以弹簧再次恢复到原长时速度不是最大，D错误。
故选AC。
9．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
10．BD
【解析】
D.设斜面轨道倾角为θ，物块质量为m，物块下落高度为h，物块在斜面和水平面上滑行的距离分别为x1、x2，物块与轨道之间的动摩擦因数为μ，根据能量守恒
mgh＝μmgx1cosθ＋μmgx2，
化简得
μ＝,
因为两物块开始下滑的位置和停止运动的位置相同，即h、x1、x2相等，所以两物块与轨道之间的动摩擦因数相等，D正确；
ABC.设物块沿斜面下滑时加速度为a1，滑动到斜面底端时速度大小为v，则
mgsinθ－μmgcosθ＝ma1，
x1＝，
v2＝2a1x1，
联立方程得
t1＝，
v＝，
因为动摩擦因数相等，所以t1、v相等。设物块沿水平面运动时间为t2，物块匀减速至速度为零，所以
x2＝t2，
结合上述分析，因为v、x2相等，所以t2相等，所以两滑块运动的时间相等。根据上述分析，由于物块质量未知且无法求解，物块下滑过程中损失的机械能无法判断，受到的摩擦力大小也无法判断，选项AC错误，B正确；
11．见解析
【解析】
跳水运动员在走板和起跳时要先使跳板上下振动，此过程运动员将身体储存的化学能转化为跳板的(弹性)势能，然后再将这一(弹性)势能转化为身体起跳的动能；运动员离开跳板上升的过程，动能逐渐转化为(重力)势能；当运动员从最高点下降时，(重力)势能逐渐减小，运动员的动能逐渐增大，所以此过程是(重力)势能转化为动能的过程；运动员入水后，受水的阻力的作用，运动员的(重力)势能和动能都要减小，这部分能量最终转化为水的内能．
12．见解析
【解析】
运动员在助跑阶段，身体中的化学能转化为运动员和杆的动能；撑竿起跳过程中，开始时运动员的动能和身体中的化学能转化为运动员的重力势能和杆的弹性势能；然后杆的弹性势能转化为运动员的重力势能，使运动员上升到横杆以上的高度；越过横杆后，运动员的重力势能转化为动能。
13．2.25
J
【解析】
由：
h＝at2
得：a＝＝1m/s2
根据匀变速直线运动速度与时间的关系：
v＝at＝1×1.0
m/s＝1
m/s
由能量守恒定律得：
mgh＝mv2＋Q热
解得：Q热＝mgh－mv2＝2.25
J。
课时作业（含解析)
1．关于家用电器工作时发生能量转化的描述，下列说法正确的是( )
A．电饭煲将内能转化为电能
B．电熨斗将机械能转化为电能
C．手摇发电机将机械能转化为电能
D．电吹风将机械能转化为电能
2．下列关于力做功与对应能量变化的说法正确的是（
）
A．合力做正功，机械能增加
B．合力做正功，物体的动能一定增加
C．摩擦力做功，物体的机械能一定减少
D．合力做负功，重力势能一定减少
3．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
4．如图甲所示，一物体悬挂在细绳下端，由静止开始沿竖直方向运动，运动过程中物体的机械能E与物体通过路程x的关系图象如图乙所示，其中0～x1过程的图象为曲线，x1～x2过程的图象为直线(忽略空气阻力)．则下列说法正确的是(
)
A．0～x1过程中物体所受拉力是变力，且一定不断减小
B．0～x1过程中物体的动能一定增加
C．x1～x2过程中物体一定做匀速直线运动
D．x1～x2过程中物体可能做匀加速直线运动，也可能做匀减速直线运动
5．物体在万有引力场中具有的势能叫做引力势能,取两物体相距无穷远时的引力势能为零,一个质量为m0的质点距离质量为M0的引力源中心为时,其引力势能Ep=-GM0m0/r0(式中G为引力常数),一颗质量为m的人造地球卫星以圆形轨道环绕地球飞行,已知地球的质量为M,由于受高空稀薄空气的阻力作用,卫星的圆轨道半径从r1逐渐减小到r2,若在这个过程中空气阻力做功为Wf,则在下面给出的Wf,的四个表达式中正确的是(
)
A．
B．
C．
D．
6．有一种地下铁道，车站的路轨建的比较高，车辆进展要上坡，出战要下坡．如图所示，设坡高为1.8m，车辆进站到达A点时，具有的速度是v，下列v的大小刚好使车辆冲上坡的是？忽略摩擦和各种损耗（g取10m/s2）
A．2
m/s
B．4
m/s
C．6
m/s
D．8
m/s
7．某人将重物由静止开始举高H，并获得速度v，则下列说法中正确的是（ ）
A．人对物体做的功等于物体机械能的增量
B．物体受合外力对它做的功等于物体动能的增量
C．克服物体重力做的功等于物体重力势能的增量
D．合外力的功等于物体动能和势能的总和的增量
8．如图所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环，圆环与一轻质水平状态的弹簧相连，弹簧的另一端固定在墙上O点，且处于原长。现让圆环从A点由静止开始下滑，滑到O点正下方B点时速度为零。则在圆环下滑过程中（
）
A．圆环的机械能先减小后增大，再减小
B．弹簧的弹性势能先增大再减小
C．与圆环在A点的加速度相同的位置还有两处
D．弹簧再次恢复到原长时圆环的速度最大
9．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
10．如图所示，用同种材料制成的倾斜轨道AB和水平轨道BC平滑对接于B点，整个轨道固定。现将甲、乙两物块先后从倾斜轨道的同一位置由静止释放，两物块最终停在水平轨道上的同一位置(甲、乙均可视为质点，且不计物块经过B点时的能量损失)。根据上述信息，可以确定甲、乙两物块( )
A．质量相等
B．运动的时间相等
C．损失的机械能相等
D．与轨道间的动摩擦因数相等
11．踏板跳水运动员在弹离跳板后，先上升到一定的高度，在空中完成一系列复杂而优美的动作后入水．将运动员视为质点，请你分析一下从运动员起跳到入水的全过程，有哪些能量发生了相互转化．
12．如图所示为某运动员撑杆跳时的四个阶段，请根据你所学过的知识分析这四个阶段中的能量转化情况。
13．在质量为0.5
kg的重物上安装一极轻的细棒(设细棒足够长)，如图所示，用手在靠近重物处握住细棒，使重物静止，握细棒的手不动，稍稍减小握力，使手和细棒间保持一定的摩擦力，让重物和细棒保持一定的加速度下落，在起初的1.0s的时间里，重物落下了0.50
m。在此过程中手和细棒之间所产生的热量是多少？(g取10
m/s2)
参考答案
1．C
【解析】
A、电饭煲、电熨斗都是将电能转化为内能，故选项AB错误；
C、手摇发电机是将机械能转化为电能，故选项C正确；
D、电吹风是将电能转化为风能，故选项D错误．
2．B
【解析】
AC．除重力外其余力做的功等于物体机械能的变化量，除重力外其余力做正功等于物体机械能的增加量，故AC错误；
BD．由动能定理，可知合力做功是动能变化的量度，合力做正功，物体的动能一定增加，重力势能的变化是看重力是否做功，故B正确，D错误；
故选B。
【点睛】
功是能量转化的量度，合力做功是动能变化的量度；重力做功是重力势能变化的量度；除重力外其余力做的功等于物体机械能的改变量。
3．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．
4．A
【解析】
运动中只受重力和拉力，由于除重力之外的其它力做功，等于物体的机械能的变化，即F△x=△E，得F=，所以E-x图象的斜率的绝对值等于物体所受拉力的大小，由图可知在0～x1内斜率的绝对值逐渐减小，故在0～x1内物体所受的拉力逐渐减小．故A正确；
0～x1内机械能增加，绳子拉力做正功，物体向上运动，x1～x2内机械能减小，绳子拉力做负功，物体向下运动，则在x1位置处速度为零，初始时刻速度为零，则0～x1过程中物体的速度先增后减，动能一定先增加后减小，选项B错误；由于物体在x1～x2内E-x图象的斜率的绝对值不变，故物体所受的拉力保持不变，因机械能减小，因此拉力方向竖直向上，当拉力等于重力时，物体匀速下降；当拉力小于重力时物体匀加速下降，不可能匀减速下降，选项CD错误；
故选A．
点睛：本题是以力和运动、功能关系为命题背景，考查学生应用图象分析、推理的综合能力，对运动过程的分析是难点，靠的是定性分析确定运动过程和应用．
5．A
【解析】
卫星在圆轨道半径从r1上时，根据万有引力提供向心力：，解得：，卫星的总机械能：，同理：卫星的圆轨道半径从r2上时，卫星的总机械能：卫星的圆轨道半径从r1逐渐减小到r2．在这个过程中空气阻力做功为Wf，等于卫星机械能的减少：，故A正确．
6．C
【解析】
刚好冲上坡，所以汽车到坡上速度为0，则动能全部转化为势能，根据
得
v=6m/s
故选C。
7．ABC
【解析】
A．根据除重力以外的力对物体做的功等于物体机械能的变化量，所以人对物体做的功等于物体机械能的增加，故A正确；
BD．根据动能定理可知：合外力对物体做的功等于物体动能的增加量，故B正确，D错误；
C．物体重力做的功等于重力势能的变化量，所以物体克服重力做的功等于物体重力势能的增加量，故C正确。
故选ABC。
8．AC
【解析】
AB．开始时，弹簧处于原长，弹簧先压缩，弹性势能增大，当弹簧与杆垂直时，弹簧压缩量最大，继续往下滑，弹性势能减小，当滑到弹簧恢复原长时，继续下滑，弹簧将伸长，弹性势能增大直到滑到B点，即弹簧弹性势能先增大后减小再增大，由能量守恒可知，圆环的机械能先减小后增大，再减小，A正确，B错误；
C．A点时，弹簧为原长，无弹力，受力分析可知，圆环的加速度由重力沿斜面向下的分力提供：
解得，当弹簧与杆垂直时，弹簧弹力垂直于杆，不提供加速度，此时加速度由重力沿斜面向下的分力提供，即，继续往下滑，还有一处弹簧恢复原长，此处弹簧也没有弹力，加速度由重力沿斜面向下的分力提供，即，所以与圆环在A点的加速度相同的位置还有两处，C正确；
D．弹簧再次恢复到原长时，加速度为，沿斜面向下，即将继续往下加速运动，直到加速度为零时开始减速，所以弹簧再次恢复到原长时速度不是最大，D错误。
故选AC。
9．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
10．BD
【解析】
D.设斜面轨道倾角为θ，物块质量为m，物块下落高度为h，物块在斜面和水平面上滑行的距离分别为x1、x2，物块与轨道之间的动摩擦因数为μ，根据能量守恒
mgh＝μmgx1cosθ＋μmgx2，
化简得
μ＝,
因为两物块开始下滑的位置和停止运动的位置相同，即h、x1、x2相等，所以两物块与轨道之间的动摩擦因数相等，D正确；
ABC.设物块沿斜面下滑时加速度为a1，滑动到斜面底端时速度大小为v，则
mgsinθ－μmgcosθ＝ma1，
x1＝，
v2＝2a1x1，
联立方程得
t1＝，
v＝，
因为动摩擦因数相等，所以t1、v相等。设物块沿水平面运动时间为t2，物块匀减速至速度为零，所以
x2＝t2，
结合上述分析，因为v、x2相等，所以t2相等，所以两滑块运动的时间相等。根据上述分析，由于物块质量未知且无法求解，物块下滑过程中损失的机械能无法判断，受到的摩擦力大小也无法判断，选项AC错误，B正确；
11．见解析
【解析】
跳水运动员在走板和起跳时要先使跳板上下振动，此过程运动员将身体储存的化学能转化为跳板的(弹性)势能，然后再将这一(弹性)势能转化为身体起跳的动能；运动员离开跳板上升的过程，动能逐渐转化为(重力)势能；当运动员从最高点下降时，(重力)势能逐渐减小，运动员的动能逐渐增大，所以此过程是(重力)势能转化为动能的过程；运动员入水后，受水的阻力的作用，运动员的(重力)势能和动能都要减小，这部分能量最终转化为水的内能．
12．见解析
【解析】
运动员在助跑阶段，身体中的化学能转化为运动员和杆的动能；撑竿起跳过程中，开始时运动员的动能和身体中的化学能转化为运动员的重力势能和杆的弹性势能；然后杆的弹性势能转化为运动员的重力势能，使运动员上升到横杆以上的高度；越过横杆后，运动员的重力势能转化为动能。
13．2.25
J
【解析】
由：
h＝at2
得：a＝＝1m/s2
根据匀变速直线运动速度与时间的关系：
v＝at＝1×1.0
m/s＝1
m/s
由能量守恒定律得：
mgh＝mv2＋Q热
解得：Q热＝mgh－mv2＝2.25
J。