鲁科版（2019）高二物理必修第三册寒假复习主观题知识点专项练习：6.1 能量的多种形式

高二物理鲁科版（2019）必修第三册寒假复习主观题知识点专项练习：6.1
能量的多种形式
1．北京奥运会女子蹦床决赛中，中国小将何雯娜表现突出，以总分37.80分的成绩为中国蹦床队夺得首枚奥运会金牌。在比赛中，如果她受到蹦床对她的弹力的变化规律如图所示。试分析该同学在段时间内弹性势能、重力势能怎样变化？段时间内又如何变化？
2．如图所示，足够长的传送带AB与光滑的水平面BC连接，光滑的、半径R＝0.5m的半圆轨道与水平面连接，相切于C点。传送带以恒定的速率v顺时针运行，在光滑的水平面上有一质量m＝0.5kg的物体以v1＝6m/s的速度向左滑上传送带，经过2s物体的速度减为零，物体返回到光滑的水平面且沿着半圆轨道恰能运动到D点，g取10m/s2，求：
（1）物体与传送带之间的动摩擦因数μ；
（2）传送带的速度v；
（3）物体在传送带上滑动过程中系统产生的热量。
3．运动员把铅球沿斜向上投掷出去，试分析：铅球出手后，在上升阶段和下降阶段的各种能量是如何转化的？
4．如图所示，水平传送带与固定斜面平滑连接，质量为m＝1kg的小物体放在斜面上，斜面与水平方向的夹角为θ＝37°，若小物体受到一大小为F＝20N的沿斜面向上的拉力作用，可以使小物体从斜面底端A由静止向上加速滑动。当小物体到达斜面顶端B时，撤去拉力F且水平传送带立即从静止开始以加速度a0＝1m/s2沿逆时针方向做匀加速运动，当小物体的速度减为零时刚好滑到水平传送带的右端C处。小物体与斜面及水平传送带间的动摩擦因数均为?＝0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，AB间距离L＝5m，导槽D可使小物体速度转为水平且无能量损失，g＝10m/s2。已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：
(1)小物体运动到B点的速度
(2)小物体从A点运动到C点的时间
(3)小物体从B点运动到C点的过程中，小物体与传送带间由于摩擦而产生的热量Q
5．如图所示
，长L=2.0
m、质量mA=1.0
kg的木板A静止在光滑水平面上，对木板施加大小F=3.0N、方向向右的水平拉力，同时在木板上某位置放一初速度v0=2.0
m/s、方向水平向右的小物块B，物块B的质量mB=1.0kg，在运动过程中物块B刚好未从木板A右端滑落。已知A、B间的动摩擦因数μ=0.10，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g=10m/s2，求：
(1)
物块B刚放上木板A时，木板A、物块B的加速度大小aA、aB；
(2)
物块B刚放上木板时离木板A右端的距离x；
(3)
从物块B刚放上木板A到离开木板的过程中，产生的热量Q及拉力F做的功W。
6．如图所示，为了节能降耗，某高铁站设计了“节能坡”。现有一列“复兴号”列车沿MN轨道进站后在NO轨道上停留了几分钟，然后沿OP轨道出站。试简要回答下列问题：
(1)如果关闭动力，列车在上坡过程中受到哪些外力作用？
(2)列车沿OP轨道下坡的过程中动能和势能分别如何变化？
(3)
“节能坡”是如何实现节能降耗的？
7．长为L0的轻弹簧K上端固定在天花板上，在其下端挂上质量为m的物块P，让弹簧处于原长且P从静止释放，P最大下落高度为h0（未超过弹性限度）。斜面ABC固定在水平面上，，，，O点上方斜面部分粗糙，P与这部分的动摩擦因数，O点下方斜面部分光滑。现将轻弹簧K一端固定在斜面上A处，用外力使P压缩弹簧并静止于D点，P与弹簧未栓接，然后突然撤去外力（重力加速度为g，θ=30°）
（1）试通过计算说明：撤去外力后，在弹簧作用下，P不会滑离斜面；
（2）计算P在OB部分运动的总路程。
8．做功的过程是能量从一种形式转化为另一种形式的过程，或从一个物体转移到另一个物体的过程．一个物块在地面上滑行一段距离后停止运动，这个过程中物块的动能到哪里去了．
9．如图，长度均为L的光滑导轨OM、ON固定在竖直平面内，电阻不计，两导轨与竖直方向夹角均为30°。空间存在垂直导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B。一质量为m、长为L的导体棒受到竖直向上的拉力F作用，向下运动，棒始终与y轴垂直对称，且与导轨接触良好，在导轨上运动时棒上的电流强度恒定为I。导体棒单位长度电阻值为r，重力加速度为g。
(1)分析并说明该导体棒在轨道上做何种运动；
(2)求棒在导轨上运动时拉力F的功率与y的关系；
(3)说明棒在导轨上运动过程中涉及的做功与能量变化的情况。
10．瀑布从20m高处以Q=103m3/s的流量竖直落下，流进底部的水轮机后再以2m/s的速度流出，水轮机再带动发电机发电。如果水的机械能转化为电能的效率是80%，那么发电机发电的电功率有多大？（水在山顶的速度可忽略不计，取g=10m/s2，结果保留三位有效数字）
11．如图所示，将一个带轴的轮子用两根细线悬吊起来，使轮轴处于水平状态，做成一个“滚摆”。旋转滚摆，让细线绕在轮轴上，然后由静止开始释放滚摆。滚摆就会边旋转边下落，绕在轮轴上的细线也随之不断释放；到达最低点后，滚摆又会边旋转边上升，细线又随之逐渐绕在轮轴上。试分析滚摆运动过程中的能量转化情况。在阻力小到可以忽略的情况下，试猜想滚摆每次都能回升到起始点的高度吗？请说明你猜想的依据。
12．如图所示，水平传送带右端与半径为R=0.5m的竖直光滑圆弧轨道的内侧相切于Q点，传送带以某一速度顺时针匀速转动。将质量为m=0.2kg的小物块轻轻放在传送带的左端P点，小物块随传送带向右运动，经Q点后恰好能冲上光滑圆弧轨道的最高点N。小物块与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.5，取g=10m/s2。
(1)求传送带的最小转动速率v0
(2)求传送带PQ之间的最小长度L
(3)若传送带PQ之间的长度为4m，传送带以(1)中的最小速率v0转动，求整个过程中产生的热量Q及此过程中电动机对传送带做的功W
13．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。
14．有世界“风极”之称的南极大陆，年平均风速v为17~18m/s，若以最小平均风速吹动一个直径d为10m的风车发电，且风车能将20%的风能转化为电能，试求风车的发电功率.（已知空气的密度为）
15．质量为0.8kg的物体从2m高处下落到地面，该物体及周围空气和地面的内能增加了多少？（g取）
16．试说明下列现象中能量转化的情况，其中有的现象，你可能对过程的具体情况不太清楚，但是你起码应能说出：起初是什么形式的能量，最后又转化成什么形式的能量．并看一看能否说出过程中力做功的情况？
（1）在水平公路上行驶的汽车，发动机熄火之后，速度越来越小，最后停止．
（2）摆动的秋千，摆幅越来越小，最后停下来．
（3）你用力蹬自行车上一个斜坡．
（4）植物的光合作用．
（5）用太阳能电池做动力的电动汽车在赛车场上奔驰．
（6）用柴油机带动发电机发电，供给电动水泵抽水，把水从低处抽到高处．
（7）核电站发电．
（8）核动力潜艇在深海中加速航行．
17．如图所示，皮带传送装置倾斜放置，与水平面的夹角θ=30°，传送带以v=10
m/s的速度顺时针匀速转动。现将物块P从传送装置的顶端由静止放在传送带上，同时另一物块Q从传送带的底端以v0=10
m/s的速度沿传送带上滑。若P、Q发生碰撞，碰撞过程没有能量损失，时间很短。已知传送带顶端与底端的距离L=10
m，物块P、Q的质量分别为mP=1kg、mQ=3kg，物块P、Q与传送带间的动摩擦因数，重力加速度g取10
m/s2，求：
(1)物块P、Q相遇时速度分别为多大？
(2)物块Q在传送带上运动的时间；
(3)物块P在传送带上运动过程中产生的热量。
18．如图所示，质量m1=2kg小物块放在足够长的质量m2=1kg的木板的左端，板和物块间的动摩擦因数μ1=0.2，板和水平面间的动摩擦因数μ2=0.1，两者均静止．现突然给木板向左的初速度v0=3.5m/s，同时对小物块施加一水平向右的恒定拉力F=10N，当木板向左运动最远时撤去F，取g=10m/s2．求：
(1)木板开始运动时，小物块和木板的加速度大小；
(2)整个过程中，木板在水平面上滑行的位移大小；
(3)整个过程中，小物块、木板和水平面组成系统摩擦产生的热．
19．如图所示，质量为M＝4.0kg、长为L＝8m的木板甲放在光滑的足够长的水平地面上，甲上表面的中点有一个可视为质点的质量为m＝1.0kg小物块乙，现对甲施加一水平向右的的恒力F＝18N，F作用1s后撤去。已知物块与木板间的动摩擦因数μ＝0.2重力加速度g＝10m/s2求
（1）在恒力F作用0.5s时，小物块、木板的加速度大小;
（2）小物块相对木板滑动的整个过程中，系统因摩擦而产生的热量。
20．一座小型水电站，水以3.0m/s的速度流入水轮机，而以1.0m/s的速度流出．流出水位比流入水位低1.6m，水的流量Q=1.0m3/s．如果水流能量的75%供给发电机，20%用于水温升高．求：
（1）若发电机效率为80%，则发电机的输出功率多大？
（2）发电机的输出电压为240V，输电线路电阻为50/3Ω，允许损失的电功率为5%，用户的需电压为220V，则所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比各是多少？画出远距离输电过程示意图．（变压器为理想变压器，g取10m/s2?）
参考答案
1．见解析
2．（1）0.3；（2）5m/s；（3）30.25J
3．上升阶段是动能转化为重力势能，下降阶段是重力势能转化为动能
4．(1)；(2)3s；(3)
5．(1)
aA=4.0
m/s2
；aB=1.0
m/s2；(2)
0.40
m；(3)2.4J；22.56
J
6．(1)列车受到重力，支持力和阻力；
(2)列车沿OP轨道下坡的过程中，重力势能减小，动能增大；
(3)“节能坡”在列车上坡过程中，把动能转化为列车的重力势能，当列车开始运动后，列车要下坡，把列车的重力势能转化为列车的动能，从而起到节能降耗的作用；
7．（1）见解析；（2）
8．这个过程中物块的动能转化为内能
9．(1)匀速直线运动；(2)；(3)见解析
10．
11．能，见解析
12．（1）5m/s
（2）2.5m
（3）2.5J
5J
13．见解析
14．49.8kW
15．16J
16．见解析
17．（1）10m/s；0m/s（2）1.625s（3）81.25J
18．(1)3
m/s2；7m/s2；(2)-0.625m；(3)9.875J
19．（1）（2）
20．（1）若发电机效率为80%，则发电机的输出功率是12kW；
（2）允许损失的电功率为5%，用户的需电压为220V，则所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈匝数比分别是3：25和95：11．画出远距离输电过程示意图如图．