高中物理第七章曲线运动作业21能量守恒定律与能源新人教版

1、课时作业(二十一)一、选择题1物体只在重力和一个不为零的向上的拉力作用下，分别做匀速上升、加速上升和减速上升三种运动在这三种情况下，物体机械能的变化情况是()A匀速上升机械能不变，加速上升机械能增加，减速上升机械能减小B匀速上升和加速上升机械能增加，减速上升机械能减小C由于该拉力与重力大小的关系不明确，所以不能确定物体机械能的变化情况D三种情况中，物体的机械能均增加答案D解析无论物体怎样向上运动，拉力都做正功，物体的机械能均增加，故选D项2(多选)质量为m的物体在竖直向上拉力F的作用下从静止出发以2g的加速度匀加速上升h，则()A物体的机械能增加3mghB物体的重力势能增加mghC物体的动能增加FhD物体在上升过程中机械能守恒答案AB解析由Fmg2mg，得拉力F3mg，机械能的增加等于拉力F做的功，即WFFh3mgh，A项对，D项错重力势能的增加等于克服重力做的功mgh，B项对动能的增加等于合力做的功，即W合m2gh2mghFh，C项错3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

2、太阳能机械能电能C电能太阳能机械能 D机械能太阳能电能答案A解析电池板把太阳能转化为电能，小电动机把电能转化为机械能4(多选)在体育比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动，设水对他的阻力大小恒为F，那么在他减速下降高度为h的过程中，下列说法正确的是(g为当地的重力加速度)()A他的动能减少了FhmghB他的重力势能增加了mghC他的机械能减少了(Fmg)hD他的机械能减少了Fh答案AD解析由动能定理，EkmghFh，动能减少了Fhmgh，A项正确；他的重力势能减少了mgh，B项错误；他的机械能减少了EFh，C项错误，D项正确5.如图所示，某段滑雪雪道倾角为30，总质量为m(包括雪具在内)的滑雪运动员从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑，加速度为g.在他从上向下滑到底端的过程中，下列说法正确的是()A运动员减少的重力势能全部转化为动能B运动员获得的动能为mghC运动员克服摩擦力做功为mghD下滑过程中系统减少的机械能为mgh答案D解析运动员的加速度为g，根据牛顿第二定律得，mgsin30Ffma，解得摩擦力Ffmg，下滑过程克

3、服摩擦力做功WfFfxmgmgh，C项错误；根据功能关系，下滑过程运动员减少的重力势能转化为动能和内能，系统减少的机械能转化为内能，大小等于Wfmgh，A项错误，D项正确；由动能定理，mghWfEk20，解得运动员获得的动能Ek2mgh，B项错误6.如图所示，轻质弹簧长为L，竖直固定在地面上，质量为m的小球，在离地面高度为H处，由静止开始下落，正好落在弹簧上，使弹簧的最大压缩量为x，在下落过程中，小球受到的空气阻力为F阻，则弹簧在最短时具有的弹性势能为()A(mgF阻)(HLx)Bmg(HLx)F阻(HL)CmgHF阻(HL)Dmg(Lx)F阻(HLx)答案A解析设物体克服弹力做功为W弹，对物体应用动能定理：(mgF阻)(HLx)W弹Ek0，所以，W弹(mgF阻)(HLx)，即为弹簧在最短时具有的弹性势能7如图所示是某类潮汐发电示意图涨潮时开闸，水由通道进入海湾水库蓄水，待水面升至最高点时关闭闸门(如图甲)，落潮时，开闸放水发电(如图乙)设海湾水库面积为5.0108 m2，平均潮差为3.0 m，一天涨落潮两次，发电机的平均能量转化效率为10%，则一天内发电的平均功率约为(海水1.010

4、3 kg/m3，g取10 m/s2)()A2.6104 kW B5.2104 kWC2.6105 kW D5.2105 kW答案B解析放水发电时，海水的重力势能减少，其中10%转化为电能一天内提供的重力势能为Ep2mgh2Vgh21.01035.01083.0101.5 J4.51013 J，则一天内发电的平均功率为P5.2104 kW.故B项正确8(多选)如图所示，一块长木板B放在光滑的水平面上，在B上放一物体A，现以恒定的外力拉B，由于A、B间摩擦力的作用，A将在B上滑动，以地面为参考系，A、B都向前移动一段距离在此过程中()A外力F做的功等于A和B动能的增量BB对A的摩擦力所做的功等于A的动能增量CA对B的摩擦力所做的功等于B对A的摩擦力所做的功D外力F对B做的功等于B的动能的增量与B克服摩擦力所做的功之和答案BD解析物体A所受的合外力等于B对A的摩擦力，对物体A运用动能定理，则有B对A的摩擦力所做的功等于A的动能增量，B项对A对B的摩擦力与B对A的摩擦力是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反，但是由于A在B上滑动，A、B对地的位移不相等，故二者做功不相等，C项错对B应用动能

5、定理，WFWfEkB，即WFWfEkB就是外力F对B做的功，等于B的动能增量与B克服摩擦力所做的功之和，D项对由上述讨论知B克服摩擦力所做的功与A的动能增量(等于B对A的摩擦力所做的功)不相等，故A项错二、非选择题9.一小滑块放在如图所示的固定凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿斜面运动了一段距离若已知在这过程中，拉力F所做功的大小为A(绝对值)，斜面对滑块的作用力所做的功大小为B，重力做功大小为C，空气阻力做功的大小为D.当用这些量表达时，小滑块的动能增加了多少？滑块的重力势能减少了多少？滑块机械能增加了多少？答案ABCDCABD解析动能的改变量等于合力的功故EkABCD重力势能的减少量等于重力做的功故Ep减C机械能改变量等于除重力外，其他力做功的代数和故E机ABD10风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源风力发电机是将风能(气流的动能)转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等如图所示(1)风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积设空气密度为，气流速度为v，风轮机叶片长度为r.求单位时间内流向风轮机的最大风能Pm；(2)已知风力发电机

6、的输出电功率P与Pm成正比某风力发电机在风速v19 m/s时能够输出电功率P1540 kW.我国某地区风速不低于v26 m/s的时间每年约为5 000小时试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时答案(1)r2v3(2)8105 kWh解析(1)风垂直吹向风轮机时，提供的风能功率最大单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体质量为vS，Sr2风能的最大功率可表示为Pm(vS)v2vr2v2r2v3(2)按题意，风力发电机的输出功率为P2()3P1()3540 kW160 kW最小年发电量约为WP2t1605 000 kWh8105 kWh.11一质量m0.6 kg的物体以v020 m/s的初速度从倾角30的斜坡底端沿斜坡向上运动当物体向上滑到某一位置时，其动能减少了Ek18 J，机械能减少了E3 J不计空气阻力，重力加速度g10 m/s2，求：(1)物体向上运动时加速度的大小；(2)物体返回斜坡底端时的动能答案(1)6 m/s2(2)80 J解析(1)设物体运动过程中所受的摩擦力为f，向上运动的加速度的大小为a，由牛顿第二定律，可知a设物体的动能减少Ek时，在斜坡上运动的距离为s

7、，由功能关系，可知Ek(mgsinf)sEfs联立式，并代入数据可得a6 m/s2(2)设物体沿斜坡向上运动的最大距离为sm，由运动学规律，可得sm设物体返回斜坡底端时的动能为Ek，由动能定理，得Ek(mgsinf)sm联立以上各式，并代入数据，可得Ek80 J12如图所示，一传送皮带与水平面夹角为30，以2 m/s的恒定速度顺时针运行现将一质量为10 kg的工件轻放于底端，经一段时间送到高2 m的平台上，工件与皮带间的动摩擦因数为/2，g10 m/s2，求带动皮带的电动机由于传送工件而多消耗的电能解析设工件向上运动距离s时，速度达到传送带的速度v，由动能定理，可知mgssin30mgscos300mv2解得s0.8 m，说明工件未到达平台时，速度已达到v，所以工件动能的增量为Ekmv220 J工件重力势能增量为Epmgh200 J工件相对皮带的位移Lvtvtvts0.8 m由于滑动摩擦力做功而增加的内能E为EfLmgcos30L60 J电动机多消耗的电能为EkEpE280 J13.如图所示，一物体质量m2 kg，在倾角为37的斜面上的A点以初速度v03 m/s下滑，A点距弹簧上端B的距离AB4 m当物体到达B后将弹簧压缩到C点，最大压缩量BC0.2 m，然后物体又被弹簧弹上去，弹到的最高位置为D点，D点距A点AD3 m挡板及弹簧质量不计，g取10 m/s2，sin370.6，求：(1)物体与斜面间的动摩擦因数；(2)弹簧的最大弹性势能Epm.答案(1)0.52(2)Epm24.4 J解析(1)物体压缩弹簧后又被弹回，故弹簧弹性势能变化量为零从A到D过程，物体的动能及重力势能减少，内能增加，由能量守恒定律，有mv02mglADsin37mgcos37(LACLCD)解得0.52(2)由A到C过程，动能和重力势能减少，而弹性势能和内能增加根据能量守恒定律，得mv02mglACsin37EpmmglACcos37解得最大弹性势能为Epm24.4 J

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