高中物理 第四章 机械能和能源阶段验收评估 教科版必修2

实验：验证机械能守恒定律一、实验目的1．会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。

2．掌握利用自由落体运动验证机械能守恒定律的原理和方法。

二、实验原理让物体自由下落，忽略阻力情况下物体的机械能守恒，有两种方案验证物体的机械能守恒：方案一：以物体自由下落的位置O为起始点，测出物体下落高度h时的速度大小v，若12mv2＝mgh成立，则可验证物体的机械能守恒。

方案二：测出物体下落高度h过程的初、末时刻的速度v1、v2，v1、v2的计算方法与方案一的相同。

若关系式12mv22－12mv21＝mgh成立，则物体的机械能守恒。

三、实验器材铁架台(带铁夹)、电磁打点计时器、重锤(带纸带夹子)、纸带、复写纸、导线、毫米刻度尺、低压交流电源实验过程一、实验步骤1．安装置：按图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路。

2．打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。

先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。

更换纸带重复做3～5次实验。

3．选纸带：选取点迹较为清晰且有两点间的距离约为2 mm的纸带，把纸带上打出的两点间的距离为2 mm 的第一个点作为起始点，记作O ，在距离O 点较远处再依次选出计数点1、2、3…4．测距离：用刻度尺测出O 点到1、2、3…的距离，即为对应下落的高度h 1、h 2、h 3… 二、数据处理1．计算各点对应的瞬时速度：记下第1个点的位置O ，在纸带上从离O 点适当距离开始选取几个计数点1、2、3…并测量出各计数点到O 点的距离h 1、h 2、h 3…再根据公式v n ＝h n ＋1－h n －12T ，计算出1、2、3、4、…n 点的瞬时速度v 1、v 2、v 3、v 4…v n 。

2．机械能守恒验证：方法一：利用起始点和第n 点。

从起始点到第n 个计数点，重力势能减少量为mgh n ，动能增加量为12 mv 2n ，计算gh n 和12 v 2n ，如果在实验误差允许的范围内gh n ＝12 v 2n ，则机械能守恒定律得到验证。

(时间：60分钟，满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分)1．小明同学骑电动自行车沿平直公路行驶，因电瓶“没电”，故改用脚蹬车匀速前行．设小明与车的总质量为100 kg ，骑行过程中所受阻力恒为车和人总重的0.02倍， g 取10 m/s 2.通过估算可知，小明骑此电动车做功的平均功率最接近( )A ．10 WB ．100 WC ．300 WD ．500 W解析：选B ．由P ＝F v 可知，要求骑车人的功率，一要知道骑车人的动力，二要知道骑车人的速度，前者由于自行车匀速行驶，由二力平衡可知F ＝f ＝20 N ，后者对于骑车人的速度我们应该有一个定性估测，约为5 m/s ，所以P ＝F v ＝20×5 W ＝100 W.2.如图所示，现有两个完全相同的可视为质点的物块a 、b 从静止开始运动，a 自由下落，b 沿光滑的固定斜面下滑，最终它们都到达同一水平面上，空气阻力忽略不计，则( )A ．a 与b 两物块运动位移和时间均相等B ．重力对a 与b 两物块所做的功相等C ．重力对a 与b 两物块所做功的平均功率相等D ．a 与b 两物块运动到水平面时，重力做功的瞬时功率相同解析：选B ．设a 、b 运动的竖直高度为H ，由题意知，a 的运动时间t a ＝2H g ，位移x a ＝H到达水平面时的速度v a ＝2gH ，而b 沿斜面运动的加速度a b ＝g sin θ，位移x b ＝H sin θ>x A ．运动时间t b ＝2s b a b ＝2H g sin 2θ＝1sin θ 2H g >t a，故A 选项错；到达水平面时的速度大小v b ＝at ＝g sin θ·2H g sin 2θ＝2gH ，方向平行斜面向下，由功的公式W ＝Fx cos θ知W a ＝W b ，故B 选项正确；由平均功率公式P ＝W t得P a >P b ，故C 选项错误；由瞬时功率公式P ＝F v ·cos θ得P a ＝mg 2gH ，P b ＝mg 2gH ·cos(90°－θ)＝mg ·2gH sin θ<P a ，故D 选项错．3．质量为m 的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P ，汽车行驶过程中受到的摩擦阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v ，那么当汽车的车速为v 4时，汽车的瞬时加速度的大小为( ) A ．P m v B ．2P m vC ．3P m vD ．4P m v解析：选C ．汽车在平直路面行驶，当牵引力F 等于阻力f 时，汽车速度达到最大值，即F ＝f ，P ＝F ·v ，故f ＝P v当汽车的速度v 1＝v 4时的牵引力F 1＝P v 1＝4P v 由牛顿第二定律得F 1－f ＝ma ，所以a ＝F 1－f m ＝4P v －P v m ＝3P m v.故C 选项正确． 4．一辆汽车在平直的公路上以速度v 0开始加速行驶，经过一段时间t ，前进了距离l ，此时恰好达到其最大速度v m ，设此过程中汽车发动机始终以额定功率P 工作，汽车所受的阻力恒为f ，则在这段时间里，发动机所做的功为( )A ．f v m tB ．PtC ．12m v 2m －12m v 20＋flD ．ft v 0＋v m 2解析：选ABC ．因为发动机以额定功率工作，所以发动机的功W ＝Pt ，故B 对．达到最大速度v m 时，牵引力与阻力相等，所以W ＝P ·t ＝f ·v m ·t ，故A 对．由动能定理W －f ·l ＝12m v 2m －12m v 20，所以W ＝12m v 2m －12m v 20＋fl ，故C 对．故选ABC ． 5．如图所示，一个滑雪运动员从左侧斜坡距离坡底8 m 处由静止滑下．以坡底为零势能参考面，当下滑到距离坡底l 1处时，运动员的动能和势能恰好相等；到坡底后运动员又靠惯性冲上右侧斜坡．若不计经过坡底时的机械能损失，当上滑到距离坡底l 2处时，运动员的动能和势能再次相等，上滑的最大距离为4 m ．在此全过程中，下列说法正确的是( )A ．摩擦力对运动员所做的功等于运动员动能的变化B ．重力和摩擦力对运动员所做的总功等于运动员机械能的变化C ．l 1<4 m ，l 2>2 mD ．l 1>4 m ，l 2<2 m解析：选C ．在整个过程中，只有重力和摩擦力做功，由动能定理可知重力和摩擦力所做的总功等于运动员动能的变化，选项B 错误；由功能关系可知摩擦力所做的功等于运动员机械能的变化，选项A 错误；在下滑过程中，若不考虑空气阻力，l 1＝4 m ；若考虑空气阻力，l 1处的机械能应小于初始状态的机械能，即l 1<4 m ；在上滑过程中，若不考虑空气阻力，l 2应在2 m 处，若考虑空气阻力，l 2处机械能应大于4 m 处机械能，即l 2>2 m ，选项C 正确，D 错误．6. 如图所示，斜面AB 、DB 动摩擦因数相同．可视为质点的物体分别沿AB 、DB 从斜面顶端由静止下滑到底端，下列说法正确的是( )A ．物体沿斜面DB 滑动到底端时动能较大B ．物体沿斜面AB 滑动到底端时动能较大C ．物体沿斜面DB 滑动过程中克服摩擦力做的功较多D ．物体沿斜面AB 滑动过程中克服摩擦力做的功较多解析：选B ．已知斜面AB 、DB 动摩擦因数相同，设斜面倾角为θ，底边为x ，则斜面高度为h ＝x tan θ，斜面长度L ＝x cos θ，物体分别沿AB 、DB 从斜面顶端由静止下滑到底端，由动能定理有：mgh －μmgL cos θ＝12m v 2，可知物体沿斜面AB 滑动到底端时动能较大，故A 错误，B 正确；物体沿斜面滑动过程中克服摩擦力做的功W f ＝μmgL cos θ＝μmgx 相同，故C 、D 错误．7. 一小物体冲上一个固定的粗糙斜面，经过斜面上A 、B 两点到达斜面的最高点后返回时，又通过了A 、B 两点，如图所示，对于物体上滑时由A 到B 和下滑时由B 到A 的过程中，其动能的增量的大小分别为ΔE k1和ΔE k2，机械能的增量的大小分别是ΔE 1和ΔE 2，则以下大小关系正确的是( )A ．ΔE k1＞ΔE k2 ΔE 1＞ΔE 2B ．ΔE k1＞ΔE k2 ΔE 1＜ΔE 2C ．ΔE k1＞ΔE k2 ΔE 1＝ΔE 2D ．ΔE k1＜ΔE k2 ΔE 1＝ΔE 2解析：选C ．设物体在A 、B 间滑动时克服阻力做功为W f ，则物体由A 到B ，有mgh ＋W f ＝ΔE k1，由B 到A ，有mgh －W f ＝ΔE k2，所以ΔE k1>ΔE k2；再根据功能关系，物体克服阻力做的功等于物体机械能改变量的大小，有：W f ＝ΔE 1＝ΔE 2，故选项C 正确．8.如图，在一直立的光滑管内放置一轻质弹簧，上端O 点与管口A 的距离为2x 0，一质量为m 的小球从管口由静止下落，将弹簧压至最低点B ，压缩量为x 0，不计空气阻力，则( )A ．小球从接触弹簧开始速度一直减小B ．小球运动过程中最大速度等于2gx 0C ．弹簧的最大弹性势能为3mgx 0D ．弹簧劲度系数等于mg x 0解析：选C ．小球由A 到B 的过程中，小球和弹簧组成的系统只有重力和弹力做功，机械能守恒，B 点时弹性势能最大为E pm ，则E pm ＝mg (2x 0＋x 0)＝3mgx 0，故C 选项正确；由于弹力与压缩量成正比，且克服弹力做功等于弹性势能的增加量，即kx 02·x 0＝E pm ＝3mgx 0，得k ＝6mg x 0，故D 选项错；小球从O 到B 的过程中由于弹力越来越大，所以小球先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动，当mg ＝kx ′时速度最大，动能最大，即x ′＝mg k ＝16x 0，最大速度为v m ，即k ·16x 02·16x 0＋12m v 2m ＝mg (2x 0＋16x 0)得v m ＝56gx 06，故A 、B 均错．二、填空题(本题共1小题，共10分，按题目要求作答)9．在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m ＝1.00 kg 的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示．O 为第一个点，A 、B 、C 为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出)．已知打点计时器每隔0.02 s 打一个点，当地的重力加速度为9.8 m/s 2，那么(1)纸带的________端(填“左”或“右”)与重物相连；(2)根据图上所得的数据，应取图中O 点到________点来验证机械能守恒定律；(3)从O 点到(2)问中所取的点，重物重力势能的减少量ΔE p ＝________J ，动能增加量ΔE k ＝________J ．(结果取三位有效数字)解析：由题意知，O 点为第一个点，所以纸带的左端与重物相连，为了减小误差和便于求重物动能的增加量，可取题图中O 点到B 点来验证机械能守恒定律，此过程中重力势能的减少量ΔE p ＝mgh OB ＝1.00×9.8×19.25×10－2 J ≈1.89 J.打B 点时重物的瞬时速度v B ＝OC －OA 2T ＝(22.93－15.55)×10－22×0.02m/s ＝1.845 m/s.所以动能增量ΔE k ＝12m v 2B ＝12×1.00×1.8452 J ≈1.70 J. 答案：(1)左 (2)B (3)1.89 1.70三、计算题(本题共4小题，共42分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)10．(8分)质量为2 000 kg ，额定功率为80 kW 的汽车，在平直公路上行驶的最大速度为20 m/s.若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为2 m/s 2，运动中的阻力不变，求：(1)汽车所受阻力的大小；(2)3 s 末汽车的瞬时功率．解析：(1)设汽车所受阻力为f ，当汽车达到最大速度时有P ＝F v ＝f v m (1分)所以f ＝P v m ＝80×10320N ＝4×103 N ．(1分) (2)由牛顿第二定律得F －f ＝ma则F ＝f ＋ma (1分)汽车达到匀加速运动的最大速度为v ＝P F(1分) 又据运动学公式v ＝at (1分)匀加速运动的时间为t ＝5 s ．(1分)所以3 s 末汽车的瞬时功率P ＝F v 3＝(f ＋ma )at 3＝(4×103＋2 000×2)×2×3 W ＝4.8×104 W ．(2分)答案：(1)4×103 N (2)4.8×104 W11. (10分)如图所示，质量为M ＝0.2 kg 的木块放在水平台面上，台面比水平地面高出h ＝0.20 m ，木块距水平台的右端L ＝1.7 m ．质量为m ＝0.10M 的子弹以v 0＝180 m/s 的速度水平射向木块，当子弹以v ＝90 m/s 的速度水平射出时，木块的速度为v 1＝9 m/s(此过程作用时间极短，可认为木块的位移为零)．若木块落到水平地面时的落地点到台面右端的水平距离为l ＝1.6 m ，求：(g 取10 m/s 2)(1)木块对子弹所做的功W 1和子弹对木块所做的功W 2；(2)木块与台面间的动摩擦因数μ.解析：(1)由动能定理得，木块对子弹所做的功为W 1＝12m v 2－12m v 20＝－243 J(2分) 同理，子弹对木块所做的功为W 2＝12M v 21＝8.1 J ．(2分) (2)设木块离开台面时的速度为v 2，木块在台面上滑行阶段对木块由动能定理，有－μMgL ＝12M v 22－12M v 21(3分) 木块离开台面后的平抛阶段l ＝v 22h g(2分)解得μ＝0.50.(1分)答案：(1)－243 J 8.1 J (2)0.5012．(10分)如图所示为一种摆式摩擦因数测量仪，可测量轮胎与地面间动摩擦因数，其主要部件有：底部固定有轮胎橡胶片的摆锤和连接摆锤的轻质细杆．摆锤的质量为m ，细杆可绕轴O 在竖直平面内自由转动，摆锤重心到O 点距离为L .测量时，测量仪固定于水平地面，将摆锤从与O 等高的位置处静止释放．摆锤到最低点附近时，橡胶片紧压地面擦过一小段距离s (s ≪L )，之后继续摆至与竖直方向成θ角的最高位置．若摆锤对地面的压力可视为大小为F 的恒力，重力加速度为g ，求(1)摆锤在上述过程中损失的机械能；(2)在上述过程中摩擦力对摆锤所做的功；(3)橡胶片与地面之间的动摩擦因数．解析：(1)选从右侧最高点到左侧最高点的过程研究．因为初、末状态动能为零，所以全程损失的机械能ΔE 等于减少的重力势能，即：ΔE ＝mgL cos θ.①(2分)(2)对全程应用动能定理：W G ＋W f ＝0②(1分)W G ＝mgL cos θ③(1分)由②③得W f ＝－W G ＝－mgL cos θ.④(2分)(3)由滑动摩擦力公式得f ＝μF ⑤(1分)摩擦力做的功W f ＝－fs ⑥(1分)④⑤式代入⑥式得：μ＝mgL cos θFs.(2分) 答案：(1)mgL cos θ(2)－mgL cos θ(3)mgL cos θFs13．(14分)(2013·高考浙江卷)山谷中有三块石头和一根不可伸长的轻质青藤，其示意图如下．图中A 、B 、C 、D 均为石头的边缘点，O 为青藤的固定点，h 1＝1.8 m ，h 2＝4.0 m ，x 1＝4.8 m ，x 2＝8.0 m ．开始时，质量分别为M ＝10 kg 和m ＝2 kg 的大、小两只滇金丝猴分别位于左边和中间的石头上，当大猴发现小猴将受到伤害时，迅速从左边石头的A 点水平跳至中间石头．大猴抱起小猴跑到C 点，抓住青藤下端，荡到右边石头上的D 点，此时速度恰好为零．运动过程中猴子均可看成质点，空气阻力不计，重力加速度g ＝10 m/s 2，求：(1)大猴从A 点水平跳离时速度的最小值；(2)猴子抓住青藤荡起时的速度大小；(3)猴子荡起时，青藤对猴子的拉力大小．解析：(1)设猴子从A 点水平跳离时速度的最小值为v min ，根据平抛运动规律，有h 1＝12gt 2①(1分)x 1＝v min t ②(1分)联立①、②式，得v min ＝8 m/s.③(2分)(2)猴子抓住青藤后的运动过程中机械能守恒，设荡起时速度为v C ，有(M ＋m )gh 2＝12(M ＋m )v 2C ④(2分) v C ＝2gh 2＝80 m/s ≈9 m/s.⑤(2分)(3)设拉力为T ，青藤的长度为L .对最低点，由牛顿第二定律得T －(M ＋m )g ＝(M ＋m )v 2C L⑥(2分) 由几何关系(L －h 2)2＋x 22＝L 2⑦(1分)得：L ＝10 m ⑧(2分)综合⑤、⑥、⑧式并代入数据解得：T ＝(M ＋m )g ＋(M ＋m )v 2C L＝216 N ．(1分) 答案：(1)8 m/s (2)约9 m/s (3)216 N1．“嫦娥一号”是我国首次发射的探月卫星，它在距月球表面高度为200 km 的圆形轨道上运行，运行周期为127分钟．已知引力常量G ＝6.67×10－11 N·m 2/kg 2，月球半径为1.74×103 km.利用以上数据估算月球的质量约为( )A ．8.1×1010 kgB ．7.4×1013 kgC ．5.4×1019 kgD ．7.4×1022 kg解析：选D ．天体做圆周运动时都是万有引力提供向心力，“嫦娥一号”绕月球做匀速圆周运动，由牛顿第二定律知：GMm r 2＝4π2mr T 2，得M ＝4π2r 3GT2，其中r ＝R ＋h ，代入数据解得M ＝7.4×1022 kg ，选项D 正确．2．宇宙中两个星球可以组成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕球心连线的某点做周期相同的匀速圆周运动．根据宇宙大爆炸理论，双星间的距离在不断缓慢增加，设双星仍做匀速圆周运动，则下列说法错误的是( )A ．双星相互间的万有引力减小B ．双星做圆周运动的角速度增大C ．双星做圆周运动的周期增大D ．双星做圆周运动的半径增大解析：选B ．距离增大万有引力减小，A 正确；由m 1r 1ω2＝m 2r 2ω2及r 1＋r 2＝r 得，r 1＝m 2r m 1＋m 2，r 2＝m 1r m 1＋m 2，可知D 正确；F ＝G m 1m 2r 2＝m 1r 1ω2＝m 2r 2ω2，r 增大F 减小，r 1增大，故ω减小，B 错；由T ＝2πω知C 正确． 3．美国宇航局曾发布声明宣布，通过开普勒太空望远镜项目证实了太阳系外第一颗类似地球的、可适合居住的行星．该行星被命名为开普勒－22b(kepler －22b)，距离地球约600光年之遥，体积是地球的2.4倍．这是目前被证实的从大小和运行轨道来说最接近地球形态的行星，它每290天环绕着一颗类似于太阳的恒星运转一圈．若行星开普勒－22b 绕恒星做圆周运动的轨道半径可测量，万有引力常量G 已知．根据以上数据可以估算的物理量有( )A ．行星的质量B ．行星的密度C ．恒星的质量D ．恒星的密度解析：选C ．由万有引力定律和牛顿第二定律知卫星绕中心天体运动的向心力由中心天体对卫星的万有引力提供，由G Mm r 2＝mr 4π2T 2求得恒星的质量M ＝4π2r 3GT2，所以选项C 正确． 4.2011年8月，“嫦娥二号”成功进入了环绕“日地拉格朗日点”的轨道，我国成为世界上第三个造访该点的国家．如图所示，该拉格朗日点位于太阳和地球连线的延长线上，一飞行器处于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动，则此飞行器的( )A ．线速度大于地球的线速度B ．向心加速度大于地球的向心加速度C ．向心力仅由太阳的引力提供D ．向心力仅由地球的引力提供解析：选AB ．飞行器与地球同步绕太阳做圆周运动，所以ω飞＝ω地，由圆周运动线速度和角速度的关系v ＝rω得v 飞＞v 地，选项A 正确；由公式a ＝rω2知，a 飞＞a 地，选项B 正确；飞行器受到太阳和地球的万有引力，方向均指向圆心，其合力提供向心力，故C 、D 选项错．5．如图为“嫦娥三号”探测器在月球上着陆最后阶段的示意图．首先在发动机作用下，探测器受到推力在距月面高度为h 1处悬停(速度为0，h 1远小于月球半径)；接着推力改变，探测器开始竖直下降，到达距月面高度为h 2处的速度为v ，此后发动机关闭，探测器仅受重力下落至月面，已知探测器总质量为m (不包括燃料)，地球和月球的半径比为k 1，质量比为k 2，地球表面附近的重力加速度为g ，求：月球表面附近的重力加速度大小及探测器刚接触月面时的速度大小．解析：设地球的质量和半径分别为M 和R ，月球的质量、半径和表面附近的重力加速度分别为M ′、R ′和g ′，探测器刚接触月面时的速度大小为v t .由mg ′＝G M ′m R ′2和mg ＝G Mm R 2，得g ′＝k 21k 2g . 由v 2t －v 2＝2g ′h 2，得v t ＝v 2＋2k 21gh 2k 2. 答案：k 21k 2g v 2＋2k 21gh 2k 21．“嫦娥一号”是我国首次发射的探月卫星，它在距月球表面高度为200 km 的圆形轨道上运行，运行周期为127分钟．已知引力常量G ＝6.67×10－11 N·m 2/kg 2，月球半径为1.74×103 km.利用以上数据估算月球的质量约为( )A ．8.1×1010 kgB ．7.4×1013 kgC ．5.4×1019 kgD ．7.4×1022 kg解析：选D ．天体做圆周运动时都是万有引力提供向心力，“嫦娥一号”绕月球做匀速圆周运动，由牛顿第二定律知：GMm r 2＝4π2mr T 2，得M ＝4π2r 3GT2，其中r ＝R ＋h ，代入数据解得M ＝7.4×1022 kg ，选项D 正确．2．宇宙中两个星球可以组成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕球心连线的某点做周期相同的匀速圆周运动．根据宇宙大爆炸理论，双星间的距离在不断缓慢增加，设双星仍做匀速圆周运动，则下列说法错误的是( )A ．双星相互间的万有引力减小B ．双星做圆周运动的角速度增大C ．双星做圆周运动的周期增大D ．双星做圆周运动的半径增大解析：选B ．距离增大万有引力减小，A 正确；由m 1r 1ω2＝m 2r 2ω2及r 1＋r 2＝r 得，r 1＝m 2r m 1＋m 2，r 2＝m 1r m 1＋m 2，可知D 正确；F ＝G m 1m 2r 2＝m 1r 1ω2＝m 2r 2ω2，r 增大F 减小，r 1增大，故ω减小，B 错；由T ＝2πω知C 正确． 3．美国宇航局曾发布声明宣布，通过开普勒太空望远镜项目证实了太阳系外第一颗类似地球的、可适合居住的行星．该行星被命名为开普勒－22b(kepler －22b)，距离地球约600光年之遥，体积是地球的2.4倍．这是目前被证实的从大小和运行轨道来说最接近地球形态的行星，它每290天环绕着一颗类似于太阳的恒星运转一圈．若行星开普勒－22b 绕恒星做圆周运动的轨道半径可测量，万有引力常量G 已知．根据以上数据可以估算的物理量有( )A ．行星的质量B ．行星的密度C ．恒星的质量D ．恒星的密度解析：选C ．由万有引力定律和牛顿第二定律知卫星绕中心天体运动的向心力由中心天体对卫星的万有引力提供，由G Mm r 2＝mr 4π2T 2求得恒星的质量M ＝4π2r 3GT2，所以选项C 正确． 4.2011年8月，“嫦娥二号”成功进入了环绕“日地拉格朗日点”的轨道，我国成为世界上第三个造访该点的国家．如图所示，该拉格朗日点位于太阳和地球连线的延长线上，一飞行器处于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动，则此飞行器的( )A ．线速度大于地球的线速度B ．向心加速度大于地球的向心加速度C ．向心力仅由太阳的引力提供D ．向心力仅由地球的引力提供解析：选AB ．飞行器与地球同步绕太阳做圆周运动，所以ω飞＝ω地，由圆周运动线速度和角速度的关系v ＝rω得v 飞＞v 地，选项A 正确；由公式a ＝rω2知，a 飞＞a 地，选项B 正确；飞行器受到太阳和地球的万有引力，方向均指向圆心，其合力提供向心力，故C 、D 选项错．5．如图为“嫦娥三号”探测器在月球上着陆最后阶段的示意图．首先在发动机作用下，探测器受到推力在距月面高度为h 1处悬停(速度为0，h 1远小于月球半径)；接着推力改变，探测器开始竖直下降，到达距月面高度为h 2处的速度为v ，此后发动机关闭，探测器仅受重力下落至月面，已知探测器总质量为m (不包括燃料)，地球和月球的半径比为k 1，质量比为k 2，地球表面附近的重力加速度为g ，求：月球表面附近的重力加速度大小及探测器刚接触月面时的速度大小．解析：设地球的质量和半径分别为M 和R ，月球的质量、半径和表面附近的重力加速度分别为M ′、R ′和g ′，探测器刚接触月面时的速度大小为v t .由mg ′＝G M ′m R ′2和mg ＝G Mm R 2，得g ′＝k 21k 2g . 由v 2t －v 2＝2g ′h 2，得v t ＝v 2＋2k 21gh 2k 2. 答案：k 21k 2g v 2＋2k 21gh 2k 2。

高中物理 第四章机械能和能源2单元测试 教科版必修2一、选择题（在以下各题中，有的只有一个选项正确的，有的有多个选项正确的，每道题4分）1．人们设计出磁悬浮列车，列车能以很大速度行驶，列车的速度很大，是采取了下列哪些可能的措施（ ）①减小列车的质量 ②增大列车的牵引力③减小列车受的阻力 ④增大列车的功率A ．①②B ．②③C ．③④D ．①④2．如图所示，人站在电动扶梯的水平台阶上，与扶梯一起沿斜面加速上升．在这个过程中，人的脚所受的静摩擦力（ ）Ａ、等于零，对人不做功 Ｂ、水平向左，对人做负功；Ｃ、水平向右，对人做正功 Ｄ、沿斜面向上，对人作正功3.一质量为m 的木块静止在光滑的水平面上，从t=0开始，将一个大小位F 的水平恒力作用在该木块上，在t=t 1时刻力F 的功率是（ ） A. 122t m F B. 2122t m F C. 12t m F D. 212t mF 4．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了mgh/3B. 物体的动能增加mgh/3C. 物体的机械能减少mgh/3D. 重力做功mgh/35．自由下落的小球，从接触竖直放置的轻弹簧开始，到压缩弹簧有最大形变的过程中，下列说法正确的是（ ）A. 小球的动能逐渐渐少B. 小球的重力势能逐渐渐少C. 小球的机械能不守恒D. 小球的加速度逐渐增加6．物体以8m/s 2的加速度从静止开始竖直向下运动，则物体在下落的过程中（ ）A ．机械能增加B ．机械能减小C．机械能不变 D ．条件不足、无法判断质量为m的小球用长度为L的轻绳系住，在竖直平面内做圆周运动，运动过程中小球受空气阻力作用．已知小球经过最低点时轻绳受的拉力为7m g，经过半周小球恰好能通过最高点，则此过程中小球克服空气阻力做的功为（）A．m g L/4 B．m g L/3 C．m g L/2 D．m g L8、质量为2kg的物体A静止在粗糙水平面上，t=0时一水平向右的的恒力F作用在A上，t=2s时撤去F，A的速度图像如图所示，则下列说法正确的是（）A．F做功48JB．F做功36JC．在0~8秒内物体A克服摩擦力做功48JD．在0~8秒内物体A克服摩擦力做功36J9．如图所示，在光滑水平面上放一木板；木板的左端放一物体，对物体施加一水平恒力F，将物体由静止开始直到从木板右端拉出。

阶段验收评估（四）机械能和能源(时间：50分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分。

在每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～8题有多项符合题目要求。

全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1．人们有在房前种树的习惯，夏天大树长出茂密的叶子，为人们挡住炎炎烈日，冬天叶子又会全部掉光，使温暖的阳光照入屋内，可以起到冬暖夏凉的作用。

炎热的夏天，我们在经过有树的地方时，也会感到明显的凉意，关于树木周围比较凉爽的现象，下列说法中正确的是( )A．树木把大部分太阳光反射出去，使地面温度降低B．树木吸收阳光，使自己温度升高，周围温度降低C．树木吸收阳光，将阳光的能量转化为化学能，使环境温度变低D．白天大树将热量存起来，晚上再将热量放出来，所以白天在树林里感觉凉爽而晚上感觉到热解析：选C 植物发生光合作用，消耗掉太阳能转化成化学能，根据能量守恒，阳光的能量转化成化学能，所以树木下会比较凉爽，故C正确。

2.同一个物体，分别沿两个光滑斜面由B、C匀速提升到A。

如图1所示，若沿两个斜面的拉力分别为F B、F C。

两个过程中拉力做的功分别为W B、W C。

则( )图1A．W B>W C F B<F CB．W B＝W C F B<F CC．W B>W C F B＝F CD．W B＝W C F B＝F C解析：选B 设斜面高度为h，倾角为θ，物体的质量为m。

则根据平衡条件拉力F＝mg sin θ，由题图知斜面AC的倾角θ较大，对应的拉力F C较大；根据动能定理W－mgh＝0，即沿斜面匀速上升过程拉力做的功W＝mgh，故W B＝W C。

所以选项B正确。

3.如图2所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h 的海平面上。

若以海平面为零势能面，不计空气阻力，则下列说法中正确的是( )图2A ．物体到海平面时的重力势能为mghB ．重力对物体做的功为－mghC ．物体在海平面上的动能为12mv 02＋mgh D ．物体在海平面上的机械能为12mv 02 解析：选C 物体到达海平面时位于参考平面上，重力势能为零，A 错；物体运动过程下落了h 高度，重力做功mgh ，B 错；根据机械能守恒定律mgh ＋12mv 02＝12mv 2，即物体在海平面上的机械能E 2＝12mv 2＝mgh ＋12mv 02，C 对，D 错。

高中物理第4章机械能和能源 3 势能学业分层测评教科版必修2【解析】由物体处于静止状态可知，弹簧处于压缩状态，撤去F后物体在向右运动的过程中，弹簧的弹力对物体先做正功后做负功，故弹簧的弹性势能应先减小后增大．【答案】 D4．物体从某高度处做自由落体运动，以地面为重力势能零点，下列所示图象中，能正确描述物体的重力势能与下落高度的关系的是( )【解析】设物体开始下落时的重力势能为Ep0，物体下落高度h过程中重力势能减少量ΔEp＝mgh，故物体下落高度h时的重力势能Ep＝Ep0－ΔEp＝Ep0－mgh，即Ep-h图象为倾斜直线，B正确．【答案】 B5．(多选)关于重力势能，下列说法中正确的是( ) A．物体的位置一旦确定，它的重力势能的大小也随之确定 B．物体与零势面的距离越大，它的重力势能也越大C．一个物体的重力势能从－5 J变化到－3 J，重力势能变大了 D．在地面上的物体，它具有的重力势能不一定等于零【解析】重力势能具有相对性，零势能面的选取不同，其数值也不同，选项A错误，D正确；物体若在零势能面下方，物体与零势能面的距离越大，它的重力势能却越小，所以选项B错误；重力势能为标量，其“＋”“－”表示重力势能的大小，－5 J小于－3 J，选项C正确．【答案】 CD6．一个100 g的球从1.8 m的高处落到一个水平板上又弹回到1.25 m的高度，则整个过程中重力对球所做的功及球的重力势能的变化是(g取10 m/s)( )A．重力做功为1.8 J B．重力做了0.55 J的负功 C．物体的重力势能一定减少0.55 J D．物体的重力势能一定增加1.25 J【解析】整个过程中重力做功WG＝mgΔh＝0.1×10×0.55 J＝0.55 J，故重力势能减少0.55 J，所以选项C正确．【答案】 C7. (2021・厦门高一检测)如图4-3-10所示，将一木球靠在轻质弹簧上，压缩后松手，弹簧将木球弹出．已知弹出过程弹簧做了40 J的功，周围阻力做了－10 J的功，此过程( )22图4-3-10A．弹簧弹性势能减小10 J B．弹簧弹性势能增加40 J C．木球动能减小10 J D．木球动能增加30 J【解析】弹簧弹力做了40 J的功，弹性势能减少了40 J，选项A、B错误；合外力对木球做功为30 J，木球动能增加了30 J，选项C错误，选项D正确．【答案】 D8．在离地80 m处无初速释放一小球，小球质量为m＝200 g，不计空气阻力，g取10 m/s，取最高点所在水平面为零势能参考平面．求：(1)在第2 s末小球的重力势能；(2)在第3 s内重力所做的功及重力势能的变化．【解析】 (1)在第2 s末小球所处的高度为：2h＝－gt2＝－×10×22 m＝－20 m重力势能为：1212Ep＝mgh＝0.2×10×(－20)J＝－40 J.(2)在第3 s末小球所处的高度为h′＝－gt′2＝－×10×32 m＝－45 m.第3 s内重力做功为：1212WG＝mg(h－h′)＝0.2×10×(－20＋45)J＝50 J WG>0，所以小球的重力势能减少，且减少了50 J.【答案】 (1)－40 J (2)50 J 减少了50 J[能力提升]9．(多选)(2021・锦州高一检测)质量为m的物体，由静止开始下落，由于空气阻力作4用，下落的加速度为g，在物体下落h的过程中，下列说法正确的是( )5【导学号：67120219】A．物体重力做的功为mgh B．物体所受阻力做功为mgh5C．物体重力势能减少了mgh3D．物体克服阻力所做的功为mgh54【解析】因物体的加速度为g，由牛顿第二定律可知，mg－Ff＝ma解得空气阻力Ff511＝mg.重力做功WG＝mgh，阻力做功Wf＝－mgh，A、D对，B错；重力做功与重力势能变化55的关系WG＝－ΔEp，重力做正功，故重力势能减小mgh，C正确．【答案】 ACD10．如图4-3-11所示，在水平地面上平铺着n块砖，每块砖的质量为m，厚度为h.如果工人将砖一块一块地叠放起来，那么工人至少做功( )图4-3-11A．n(n－1)mgh C．n(n＋1)mgh1B．n(n－1)mgh 21D．n(n＋1)mgh 2【解析】本题关键在于分析各块砖的重心位置变化情况，从而找出n块砖的重力势能变化．把n块砖看做一个整体，其总质量是M＝nm，以地面为零势能面，n块砖都平放在地上时，其重心都在高处，所以n块砖的初始重力势能为E1＝. 22当n块砖叠放在一起时，其总高度为H＝nh，其总的重心位置在＝处，所以末态重22hnmghHnhHn2mgh力势能为E2＝nmg＝，人做的功至少等于重力势能的增量，即22nn－1mghW＝ΔEp＝E2－E1＝. 2【答案】 B11．如图4-3-12所示，一条铁链长为2 m，质量为10 kg，放在水平地面上，拿住一端提起铁链直到铁链全部离开地面的瞬间，铁链克服重力做功为多少？铁链的重力势能变化了多少？图4-3-124【解析】铁链从初状态到末状态，它的重心位置提高了h＝，因而铁链克服重力所2做的功为lW＝mgl＝×10×9.8×2 J＝98 J铁链的重力势能增加了98 J.铁链重力势能的变化还可由初、末状态的重力势能来分析．设铁链初状态所在水平位置为零势能参考平面，则Ep1＝0，Ep2＝1212mgl2，铁链重力势能的变化ΔEp＝Ep2－Ep1＝mgl2＝12×10×9.8×2 J＝98 J，即铁链重力势能增加了98 J.【答案】 98 J 增加了98 J12．金茂大厦是上海的标志性建筑之一，它的主体建筑包括地上101层，地下3层，高420.5 m，距地面341 m的第88层为观光层，环顾四周，极目眺望，上海新貌尽收眼底．假如一质量为60 kg的游客在第88层观光(g取10 m/s)．(1)求以地面为参考平面时游客的重力势能；(2)若游客乘电梯从地面上升到88层，重力做功与重力势能的变化各是多少？【导学号：67120210】【解析】 (1)以地面为参考平面，游客相对地面的高度为341 m.2Ep＝mgh＝60×10×341 J≈2.0×105 J.(2)游客上升过程中重力做负功，WG＝－mgh≈－2.0×105 J.Ep2＝mgh＝60×10×341 J≈2.0×105 J Ep1＝0由ΔEp＝Ep2－Ep1＝2.0×10 J.即重力势能增加约2.0×10 J，或由重力做功与重力势能的变化关系可知重力做负功约2.0×10 J，重力势能增加约2.0×10 J.【答案】(1)2.0×10 J (2)重力做功－2.0×10 J 重力势能增加2.0×10 J55555555感谢您的阅读，祝您生活愉快。

高中物理第四章机械能和能源6 能源的开发与利用素材教科版必修2 编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（高中物理第四章机械能和能源6 能源的开发与利用素材教科版必修2）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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6 能源的开发与利用浅谈新能源的开发利用能源，是人类赖以生存和进行生产的不可缺少的资源。

近年来，随着生产力的发展和能源消费的增长，能源问题已被列为世界上研究的重大问题之.解决世界能源问题的根本途径，主要有两个方面：其一是认真节流，其二是广泛开源。

所谓节流，就是要大力提倡节约能源。

节能是世界上许多国家关心和研究的重要课题,甚至有人把节能称为世界的“第五大能源”,与煤、石油和天然气、水能、核能等并列.在节能方面,在有计划地控制人口增长的同时，重点要发挥先进科学技术的优势，提高各国的能源利用效率。

如果世界各国家和各地区都能改进各种用能设备，不断提高能源的质量标准和降低单位产品的能耗，加强科学管理，适当控制生活能源的合理使用,就能使能源更加有效地用于生产和生活之中，从而解决人类面临的能源问题.所谓开源，就是积极开发和利用各种能源。

在继续加紧石油勘探和寻找新的石油产地的同时,积极开发丰富的煤炭资源，还要大力开发水能、生物能等常规能源，加强核能、太阳能、风能、沼气、海洋能、地热能以及其他各种新能源的研究和利用，从而不断扩大人类的能源资源的种类和来源。

下面重点介绍一下太阳能、核能、生物质能、海洋能、以及可燃冰这些能源在将来的发展,以及它们在解决能源问题上所起的至关重要的作用.1。

高中物理第四章机械能和能源2 功率教案1 教科版必修2编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（高中物理第四章机械能和能源2 功率教案1 教科版必修2）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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第2节功率本节教材分析(1）三维目标一、知识和技能1．知道功率的物理意义、定义式、单位。

2．理解功率的导出式P=F·v的物理意义，并掌握其用法，会利用功率的两个公式来解释现象和进行计算。

3．理解平均功率和瞬时功率，了解平均功率、瞬时功率、额定功率、实际功率的区别与联系。

二、过程和方法1．通过实例体验功率概念的形成过程及功率的实际意义，通过功率的定义过程，体会应用比值方法建立物理概念的方法.2．学会求解各种不同的功率。

3．运用功率的不同表达式分析和解决动力机械的运动问题。

三、情感态度与价值观1．使学生养成具体问题具体分析和严密思维的习惯。

2．提高学生理论联系实际、解决实际问题的能力。

3．培养学生敢于发表自己观点、善于合作的良好习惯。

（2）教学重点1．理解功率的概念。

2．知道功率的种类及其计算。

（3）教学难点1．功率的表达式P=F·v的物理意义和运用。

2．瞬时功率和平均功率的计算。

（4）教学建议本节的教学内容包括正文、讨论交流、 STS 、问题与练习等部分．其中正文包括功率的定义、功率、力、加速度之间关系、问题实例三部分．功率一节在本章中起承上启下的作用，是学生学好后续课程内容的重要基础．由于学生在初中学过功率，因此通过讨论交流的方式可自然得出功率的定义式．在此基础上充分利用教材,导出功率和速度之间的关系式,进而让学生估算自行车在公路上正常行驶时的功率，把本节课推向高潮．最后用多媒体呈现本节例题,引导学生通过师生合作的方式解决问题．通过对教材例题的改编，提出扩展问题：汽车从车站开出时，若以恒定加速度匀加速启动，①汽车的实际功率怎样变化？②以恒定加速度能行驶多长时间？③汽车能达到的最大速度是多少？新课导入设计导入一导入二教师:人们在生产、生活和工作中使用了大量的机械来做功，这与人力直接做功或畜力做功，在完成功的快慢方面有何不同？请举例说明。