2012【优化方案】精品练：物理粤教版必修2第4章第六节知能优化训练

1．(单选)(2011年厦门高一检测)自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是(　　)
A．机械能守恒
B．能量正在消失
C．只有动能和重力势能的相互转化
D．减少的机械能转化为内能，但总能量守恒
解析：选D.自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，表示秋千的机械能越来越少，根据能的转化和守恒定律，能的总量是不变的，机械能减少了，内能增加了，且减少的机械能全部转化为内能，即总能量是守恒的，故D选项正确．
2．(双选)竖直向上的恒力F作用在质量为m的物体上，使物体从静止开始运动升高h，速度达到v，在这个过程中，设阻力恒为f.则下列表述正确的是(　　)
A．恒力F对物体做的功等于物体动能的增量，即Fh＝mv2
B．恒力F对物体做的功等于物体机械能的增量，即Fh＝mv2＋mgh
C．恒力F与阻力f对物体做的功等于物体机械能的增量，即(F－f)h＝mv2＋mgh
D．物体所受合力的功，等于物体动能的增量，即(F－f－mg)h＝mv2
解析：选CD.施加恒力F是所述过程能量的总来源．加速运动过程终结时，物体的动能、重力势能均得到增加，除此之外，在所述过程中，因为有阻力的存在，还将有内能产生，其值为fh，可见Fh>mv2，同时，Fh>mv2＋mgh，Fh＝mgh＋mv2＋fh，经变形后，可得，C、D正确．选项C的含义为：除重力、弹簧弹力以外，物体所受力对物体做的功等于物体机械能的增量，这个结论通常又称功能原理．选项D是功能原理的具体表述，虽说表述各有不同，但都是能量守恒的具体反映．
3.(单选)(2011年重庆高一检测)如图4－6－7所示，Q是一个有半圆形轨道的物体，固定在地面上，轨道位于竖直平面内，a、b两端点等高．金属块P从H高处自由下落，滑过Q从b点竖直上升，到达的最大高度是H/2.当它再次落下，滑过轨道最低点后，(　　)
图4－6－7
A．恰能到达a点　　　　　　　 B．能冲出a点
C．不能到达a点 D．无法确定
解析：选B.设金属块质量为m，第一次滑过Q时摩擦力做功为Wf，第二次滑过Q时摩擦力做功为Wf′，第二次经a点时的速度为va，则由动能定理得：
mg(H－H)－Wf＝0①
mg－Wf′＝ mv②
由于第一次经Q时，金属块的速度较大，它对Q的压力较大，摩擦力也就较大，摩擦力做的功也就较多，即Wf>Wf′，由②式得，va≠0，故金属块能到达并冲出a点，B正确．
4．(双选)下列对于能量转化具有方向性的理解正确的是(　　)
A．若甲种形式的能可以转化为乙种形式的能，则乙种形式的能不可以转化为甲种形式的能
B．虽然能量的转化具有方向性，但这种自发的转化方向可以改变
C．所谓方向性是指能量的自发转化方向
D．反向的转化在一定条件下是可以进行的
解析：选CD.能量转化具有方向性是指自发地转化而不引起其他变化是有方向性的，但在一定外在条件下也可以发生反向的转化，所以选项A、B错误，C、D正确．
5．水从20 m高处落下，如果水的重力势能的20%用来使水的温度升高，则水落下后的温度将升高多少？(g取10 m/s2)
解析：质量为m的水从高h处落下，使水的温度升高Δt，水的比热容为c，由能量守恒定律有
mgh×20%＝cmΔt
代入数据，解得Δt＝9.5×10－3℃.
答案：9.5×10－3℃
一、单项选择题
1．(2011年宁德高一检测)下列对能的转化与守恒定律的认识，错误的是(　　)
A．某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加
B．某个物体的能减少，必然有其他物体的能增加
C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机不可能制成
D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了
解析：选D.由能量转化与守恒定律可知D错．
2．物体沿粗糙斜面下滑，则下列说法中正确的是(　　)
A．机械能减少，内能不变
B．机械能减少，总能量不守恒
C．机械能减少，内能减少
D．机械能减少，内能增加
解析：选D.物体沿粗糙斜面下滑，克服摩擦力做功，机械能减少，内能增加，总能量守恒；由能的转化和守恒定律可知，机械能转化为内能，选项D正确．
3．1998年5月2日，我国用自制的“长二捆”火箭，利用“一箭双星”技术，成功地将两颗卫星送入预定轨道．关于火箭发射过程中能量转化的说法，正确的是(　　)
A．将燃料的化学能经过热能，转化为火箭的机械能
B．将燃料的化学能转化为火箭的热能
C．将燃料的热能转化为火箭的化学能
D．将燃料的机械能转化为火箭的热能
解析：选A.火箭点火以后，燃料猛烈燃烧，产生高温高压燃气，这一过程中，燃料的化学能转化成了内能，即热能．燃气在向下喷出的同时，推动火箭加速向上运动，对火箭做功，内能转化为火箭的机械能．因此A选项正确，其他选项错误．
4.一质量均匀、不可伸长的绳索，重为G，A、B两端固定在天花板上，如图4－6－8所示．现在最低点C处施加一竖直向下的力，将最低点缓慢拉至D点．在此过程中，绳索的重心位置(　　)
图4－6－8
A．逐渐升高　　　　　　　　　 B．逐渐降低
C．先降低后升高 D．始终不变
解析：选A.外力对绳索做功，绳索的机械能增加．由于绳索的动能不变，增加的必是重力势能，重力势能增加是重心升高的结果．正确选项为A.
5．如图4－6－9所示，一物体从高为H的斜面顶端由静止开始滑下，滑上与该斜面相连的一光滑曲面后又返回斜面，在斜面上能上升到的最大高度为H.若不考虑物体经过斜面底端转折处的能量损失，则当物体再一次滑回斜面时上升的最大高度为(　　)
图4－6－9
A．0 B.H
C．H与H之间 D．0与H之间
解析：选B.设斜面长为l，根据能量守恒定律得：机械能的减少量等于内能的增加量，因此：
mg×＝f·(l＋)，因此f＝mg.
物体再一次往返，有mg(－h)＝f(＋·)．
解得：h＝.
6．有人设想在夏天用电冰箱来降低房间的温度．他的办法是：关好房间的门窗，然后打开冰箱的所有门让冰箱运转，且不考虑房间内外热量的传递，则开机一段时间后，室内的温度将(　　)
A．升高
B．保持不变
C．开机时降低，停机时又升高
D．开机时升高，停机时降低
解析：选A.压缩机运行时，一部分电能转化为内能，室温升高．
二、双项选择题
7．一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块，并从中穿出．对于这一过程，下列说法正确的是(　　)
A．子弹减少的机械能等于木块增加的机械能
B．子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统产生的热量
C．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和
D．子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和
解析：选BD.子弹射穿木块的过程中，由于相互间摩擦力的作用使得子弹的动能减少，木块获得动能，同时产生热量，且系统产生的热量在数值上等于系统机械能的损失．A选项漏考虑系统增加的内能，A错．C选项应考虑的是系统(子弹、木块)内能的增加，C错．
8．下列物理过程，物体的机械能没有发生变化的有(　　)
A．哈雷彗星绕太阳做变速椭圆运动
B．冰块沿光滑斜面下滑
C．氢气球匀速上升
D．热水瓶瓶塞向上跳起
解析：选AB.因为A、B所描述的机械运动，在运动过程中只有动能和势能的相互转化，始终在机械能的范畴内．C和D都有内能和机械能之间的相互转化．
9．质量为m的物体，从静止开始以2g的加速度竖直向下加速运动距离h，则(　　)
A．物体的重力势能减少mgh
B．物体的动能增加2mgh
C．物体的机械能增加2mgh
D．物体的机械能保持不变
解析：选AB.根据牛顿第二定律可知，物体从静止以2g的加速度竖直向下加速运动时，物体所受的合外力为2mg，除重力以外，其它力的合力大小为mg，方向竖直向下，在物体下落h的过程中，重力以外的其它力对物体做的功为mgh，所以，物体的机械能增加mgh，C、D选项错误．由物体下落h的过程中，合外力对物体所做的功为2mgh，所以物体的动能增加2mgh，B选项正确．物体下落h，重力做功为mgh，所以，物体的重力势能减少mgh，选项A正确．
10．质量为m的物体，在距地面h高处以g/3的加速度由静止竖直下落到地面，下列说法中正确的是(　　)
A．物体的重力势能减少mgh
B．物体的机械能减少mgh
C．物体的动能增加mgh
D．物体的重力做功mgh
解析：选BD.物体从h高处落到地面时，重力做功mgh，重力势能减小mgh，所以A选项错误，D选项正确．物体的加速度为g/3，可见合外力为mg，合外力做的功为mgh，根据动能定理，物体动能增加mgh，C选项错误．物体重力势能减少mgh，动能增加mgh，机械能减少了mgh，B选项正确．
三、非选择题
11．一小物体以100 J的初动能滑上斜面，当动能减少80 J时，机械能减少32 J，则当物体滑回原出发点时动能为多少？
解析：设斜面倾角为θ，滑动摩擦力为f，动能减少80 J时位移为s1，根据功能关系，动能减少量等于合力的功，即80 J＝(mgsinθ＋f)s1①
机械能的减少量等于摩擦内能的增加量，
即Q1＝fs1＝32 J②
设物体从斜面底端到最高点位移为s2
则动能的减少量为100 J，即100 J＝(mgsinθ＋f)s2③
其摩擦内能的增加量为Q2＝fs2④
综合①②③④式可得：Q2＝40 J
所以一个往返过程摩擦内能的增加量为：
Q＝2Q2＝80 J
以地面为零势能参考平面，由能量转化与守恒定律得物体滑回原出发点动能：
Ek末＝Ek初－Q＝100 J－80 J＝20 J.
答案：20 J
12．如图4－6－10所示，质量为m的小铁块A以水平速度v0从左侧冲上质量为M、长为l置于光滑水平面C上的木板B，刚好不从木板上掉下，已知A、B间的动摩擦因数为μ，此时木板对地位移为s，求这一过程中：
图4－6－10
(1)木板增加的动能；
(2) 小铁块减少的动能；
(3)系统机械能的减少量．
解析：(1)对B根据动能定理得：μmgs＝Mv2－0，
从上式可知：ΔEkB＝μmgs.
(2)对A根据动能定理得：－μmg(s＋l)＝mv2－mv
即mv－mv2＝μmg(s＋l)．
(3)系统机械能的减少量等于系统摩擦内能的增加量，即ΔE减＝Q＝μmgl.
答案：(1)μmgs　(2)μmg(s＋l)　(3)μmgl