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7.1追尋守恒量 一、填空題 1.勢能的定義：___________的物體憑借其_________而具有的能量。 【答案】 (1). 相互作用 (2). 位置 【解析】 【詳解】勢能的定義：相互作用的物體憑借其位置而具有的能量。 2.在雅典奧運(yùn)會上，我國舉重運(yùn)動員取得了驕人的戰(zhàn)績。在運(yùn)動員舉起杠鈴過程中，是___________能轉(zhuǎn)化為杠鈴的___________能。 【答案】 (1). 人體的化學(xué) (2). 勢 【解析】 【詳解】在運(yùn)動員舉起杠鈴過程中，是人體的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為杠鈴的重力勢能。 3.在初中我們學(xué)過，當(dāng)力的方向與物體運(yùn)動的方向一致時，力對物體做的功可以用公式______________來計(jì)算。 【答案】W=Fl 【解析】 【詳解】當(dāng)力的方向與物體運(yùn)動的方向一致時，力對物體做的功可以用公式W=Fl來計(jì)算. 4.我們利用滑輪、杠桿等工具時可以省力，但并不省_________。 【答案】功 【解析】 【詳解】我們利用滑輪、杠桿等工具時可以省力，但并不省功. 5.舉高的物體可以對外做功，這是因?yàn)榕e高的物體具有__________。在物體下落過程中，這種形式的能量轉(zhuǎn)化為物體的___________，從而可以對工件進(jìn)行煅壓等工作任務(wù)。 【答案】 (1). 勢能 (2). 動能 【解析】 【詳解】舉高的物體可以對外做功，這是因?yàn)榕e高的物體具有勢能。在物體下落過程中，這種形式的能量轉(zhuǎn)化為物體的動能，從而可以對工件進(jìn)行煅壓等工作任務(wù)。 6.物體由于___________而具有的能量叫動能。 【答案】運(yùn)動 【解析】 【詳解】物體由于運(yùn)動而具有的能量叫動能. 7.在伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)中，伽利略認(rèn)為那種守恒的東西叫___________。這實(shí)際上就是我們學(xué)習(xí)過的_______________能。 【答案】 (1). 能量 (2). 機(jī)械 【解析】 【詳解】在伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)中，伽利略認(rèn)為那種守恒的東西叫能量。這實(shí)際上就是我們學(xué)習(xí)過的機(jī)械能. 8.物體由高處向低處運(yùn)動過程中，它的__________________在不斷減小，而它的_________在不斷增加，這里體現(xiàn)了一種動能和勢能之間的____________。 【答案】 (1). 勢能 (2). 動能 (3). 互化 【解析】 【詳解】物體由高處向低處運(yùn)動過程中，它的勢能在不斷減小，而它的動能在不斷增加，這里體現(xiàn)了一種動能和勢能之間的相互轉(zhuǎn)化. 9.正確理解勢能的概念，必須理解位置的概念，物體（看作質(zhì)點(diǎn)）所處的位置是一個空間點(diǎn)，在一維空間（數(shù)軸）上用_______表示，在二維空間（平面直角坐標(biāo)系）中用________表示；在三維空間中用____________表示。 【答案】 (1). （x） (2). （x、y） (3). （x、y、z） 【解析】 【詳解】物體（看作質(zhì)點(diǎn)）所處的位置是一個空間點(diǎn)，在一維空間（數(shù)軸）上用（x）表示，在二維空間（平面直角坐標(biāo)系）中用（x、y）表示；在三維空間中用（x、y、z）表示； 10.正確理解動能的概念，必須理解運(yùn)動的相對性，即前面學(xué)過的參考系問題，由于牛頓力學(xué)僅適用于________參考系，如沒有特殊說明，一般指地面參考系。 【答案】慣性 【解析】 【詳解】牛頓力學(xué)僅適用于慣性參考系。 二、選擇題 11.如圖所示，地面上豎直放一根彈簧，其下端與地面固定在連接，一物體從彈簧正上方、距彈簧一定高度處自由下落，則： A. 物體剛接觸彈簧時，物體的動能最大。 B. 下降過程中動能先增大后減小。 C. 下降過程中重力勢能逐漸減小。 D. 下降到最低點(diǎn)的過程中，能量不守恒，因?yàn)閯幽芎椭亓菽芏紲p小。 【答案】BC 【解析】 【詳解】小球接觸彈簧后，受到向上的彈力和向下的重力，彈力先小于重力，后大于重力，小球先向下做加速運(yùn)動，后向下做減速運(yùn)動，動能先增大后減小，當(dāng)彈簧彈力與重力相等時速度最大，此時彈簧處于壓縮狀態(tài)，故A錯誤，B正確；下降過程中重力勢能逐漸減小，選項(xiàng)C正確；下降到最低點(diǎn)的過程中，小球的重力勢能一直減少，動能先增加后減小，彈性勢能增加，其動能、重力勢能和彈性勢能的總量是不變的，即總能量守恒，選項(xiàng)D錯誤；故選BC. 【點(diǎn)睛】本題中只有彈簧彈力和重力做功，故彈簧與物體組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，知道動能、重力勢能和彈性勢能大小之間的轉(zhuǎn)化情況是關(guān)鍵． 12.下列說法正確的是（ ） ①“力”這個最抽象的概念，是物理學(xué)中最重要、意義最深遠(yuǎn)的概念 ②“能量”這個最抽象的概念，是物理學(xué)中最重要、意義最深遠(yuǎn)的概念 ③“力”是牛頓沒有留給我們的少數(shù)力學(xué)概念之一 ④“能量”是牛頓沒有留給我們的少數(shù)力學(xué)概念之一 A. ①③ B. ②④ C. ①④ D. ②③ 【答案】B 【解析】 【詳解】“力”這個最具體的概念，是物理學(xué)中最重要、意義最深遠(yuǎn)的概念，①錯誤； “能量”這個最抽象的概念，是物理學(xué)中最重要、意義最深遠(yuǎn)的概念，②正確；“力”是牛頓留給我們的少數(shù)力學(xué)概念之一，③錯誤；“能量”是牛頓沒有留給我們的少數(shù)力學(xué)概念之一，④正確；故選B. 13. 在伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)中，小球從斜面A上離斜面底端為h高處滾下斜面，通過最低點(diǎn)后繼續(xù)滾上另一個斜面B，小球最后會在斜面B上某點(diǎn)速度變?yōu)榱?，這點(diǎn)距斜面底端的豎直高度仍為h.在小球運(yùn)動過程中，下面的敘述正確的是(　　) ①小球在A斜面上運(yùn)動時，離斜面底端的豎直高度越來越小，小球的運(yùn)動速度越來越大　 ②小球在A斜面上運(yùn)動時，動能越來越小，勢能越來越大　 ③小球在B斜面上運(yùn)動時，速度越來越大，離斜面底端的高度越來越小　 ④小球在B斜面上運(yùn)動時，動能越來越小，勢能越來越大 A. ①② B. ②③ C. ①④ D. ③④ 【答案】C 【解析】 試題分析：小球從斜面A上滾下，高度降低，則勢能減小，轉(zhuǎn)化為動能，速度會越來越大，則①正確；在斜面B上，隨著高度的增加，勢能增大，動能則減小，故④正確。答案為C。 考點(diǎn)：伽利略理想實(shí)驗(yàn) 點(diǎn)評：本題考查了伽利略理想實(shí)驗(yàn)的相關(guān)能量之間的轉(zhuǎn)換的規(guī)律，為能量守恒做好鋪墊。 14.諾貝爾物理獎獲得者費(fèi)恩曼曾說：有一個事實(shí)，如果你愿意也可以說是一條定律，支配者至今所知的一切現(xiàn)象……這條定律就是 （ ） A. 牛頓第一定律 B. 牛頓第二定律 C. 牛頓第三定律 D. 能量守恒定律 【答案】D 【解析】 【詳解】牛頓定律只適用于宏觀物體的低速運(yùn)動，具有局限性；物理學(xué)家從千差萬別的自然現(xiàn)象中抽象出一個貫穿其中的物理量：能量，在自然界經(jīng)歷的多種多樣的變化中它不變化，支配著至今所知的一切現(xiàn)象，這條定律即能量守恒定律，故D正確，ABC錯誤；故選D。 【點(diǎn)睛】本題考查物理學(xué)史，是常識性問題，對于物理學(xué)上重大發(fā)現(xiàn)、發(fā)明、著名理論及其適用范圍要加強(qiáng)記憶，這也是考試內(nèi)容之一． 15.在戰(zhàn)斗演習(xí)的一架飛機(jī)上，空降兵從飛機(jī)上跳下，在空降兵陸續(xù)跳下的過程中，空降兵的動能和重力勢能變化情況是（ ） A. 動能、重力勢能都在增加 B. 動能、重力勢能都在減小 C. 動能減小，重力勢能增大 D. 動能增大，重力勢能減小 【答案】D 【解析】 【詳解】空降兵從飛機(jī)上跳下，在空降兵陸續(xù)跳下的過程中，空降兵的速度逐漸變大，則動能變大；高度降低，則重力勢能減小，故選項(xiàng)ABC錯誤，D正確；故選D. 【點(diǎn)睛】此題考查了動能和重力勢能的變化情況，首先要掌握影響動能和重力勢能大小的因素，再分析各影響因素的變化，從而判斷動能和重力勢能的變化。 16.物體從光滑斜面上加速下滑，下列說法中正確的是（ ） A. 運(yùn)動過程中，守恒的是動能 B. 運(yùn)動過程中，守恒的是勢能 C. 動能和勢能都不守恒，但總能量守恒 D. 運(yùn)動到斜面最低點(diǎn)時，動能最大，勢能最小 【答案】CD 【解析】 【詳解】物體從光滑斜面上加速下滑，速度變大，則動能變大，高度降低，則勢能減小，動能和勢能都不守恒，但動能和勢能之和，即總能量守恒；AB錯誤，C正確；運(yùn)動到斜面最低點(diǎn)時，動能最大，勢能最小，選項(xiàng)D正確；故選CD. 【點(diǎn)睛】此題關(guān)鍵理解動能和勢能的影響因素，知道動能和勢能之間相互轉(zhuǎn)化，但總能量守恒. 17.關(guān)于能量的概念，下列說法正確的是（ ） A. 它是伽利略最先提出的 B. 它是牛頓最先提出的 C. 它是在伽利略之前就已經(jīng)提出來了 D. 它是在牛頓之后才提出的，但是在牛頓之前就已經(jīng)出現(xiàn)了萌芽 【答案】D 【解析】 【詳解】根據(jù)物理學(xué)史，伽利略發(fā)現(xiàn)無論斜面B比斜面A陡還是緩，小球總會在斜面B上的某點(diǎn)停下來，這點(diǎn)距斜面底端的豎直高度與出發(fā)時的高度相同。在物理學(xué)中，我們把這一事實(shí)說成“某個量是守恒的”，并且把這個量叫做能量或能。能量不是牛頓提出的概念，也不是伽利略提出的，故ABC錯誤；能量是在牛頓之后才提出的，但是在牛頓之前就已經(jīng)出現(xiàn)了萌芽，是后來人們根據(jù)伽利略的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)出來的守恒量，故D正確。故選D。 【點(diǎn)睛】本題考查物理學(xué)史的題目，通過知識點(diǎn)的理解和記憶，伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)使人們認(rèn)識到了能量這一物理量． 18.處于下列運(yùn)動狀態(tài)的物體具有勢能的有（ ） A. 兩物體把彈簧壓縮 B. 平直公路上勻速行駛的汽車 C. 游船靜止于水面 D. 空中的飛鳥 【答案】AD 【解析】 【詳解】兩物體把彈簧壓縮，彈簧具有彈性勢能，選項(xiàng)A正確；平直公路上勻速行駛的汽車具有動能，選項(xiàng)B錯誤；游船靜止于水面，不具有勢能，選項(xiàng)C錯誤；空中的飛鳥因具有高度而具有重力勢能，選項(xiàng)D正確；故選D. 【點(diǎn)睛】此題考查能量的知識，關(guān)鍵是知道影響勢能的因素，彈簧的形變量影響彈性勢能，物體的高度影響重力勢能. 19.奧運(yùn)會蹦床比賽，運(yùn)動員從空中落下，到隨蹦床運(yùn)動到最低點(diǎn)的過程中，下列說法中正確的是（ ） A. 動能一直增加，勢能一直減小 B. 動能先增加后減小，勢能先減小后增加，但能量守恒 C. 動能先增加后減小，勢能一直減小，能量總量逐漸減小 D. 運(yùn)動員與蹦床接觸時，動能最大 【答案】B 【解析】 【詳解】運(yùn)動員從空中落下到落到蹦床上的過程中，動能增加，勢能減小；落到蹦床上后開始時運(yùn)動員由于受重力大于彈力而先加速，當(dāng)彈力等于重力時，加速度為零，速度最大，動能最大；以后由于彈力大于重力而做減速運(yùn)動到最低點(diǎn)時速度為零，則整個過程中動能先增加后減??；由于總能量守恒，則重力勢能和彈性勢能之和先減小后增加，綜上所述，選項(xiàng)B正確，ACD錯誤；故選B. 【點(diǎn)睛】此題關(guān)鍵是能分析人落到蹦床上時受力的情況，從而討論速度及動能的變化；知道能量守恒關(guān)系以及能量的轉(zhuǎn)化情況. 20.下列現(xiàn)象中，物體動能轉(zhuǎn)化為勢能的是（ ） A. 單擺的擺球在最高處擺向最低處 B. 壓縮的彈簧把物體彈出去 C. 汽車勻速駛上斜坡 D. 正在騰空上升的禮花彈 【答案】D 【解析】 【詳解】單擺的擺球在最高處擺向最低處，勢能轉(zhuǎn)化為動能，選項(xiàng)A錯誤；壓縮的彈簧把物體彈出去，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能，選項(xiàng)B錯誤；汽車勻速駛上斜坡，動能不變，勢能增加，選項(xiàng)C錯誤；正在騰空上升的禮花彈，動能轉(zhuǎn)化為勢能，選項(xiàng)D正確；故選D. 【點(diǎn)睛】此題關(guān)鍵是知道影響動能和勢能的因素，知道能量之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系. 三、判斷題 21.動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化過程中能量保持不變。（____） 【答案】√ 【解析】 【詳解】根據(jù)機(jī)械能守恒可知，物體的機(jī)械動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化過程中能量保持不變，故正確； 22.豎直上拋的小球，在其運(yùn)動過程中，小球的機(jī)械能總量是減少的。（____） 【答案】 【解析】 【詳解】豎直上拋的小球，在其運(yùn)動過程中，只有重力做功，則小球的機(jī)械能總量是不變的，故錯誤； 23.雙斜面實(shí)驗(yàn)中，小球多滾動幾次后，可以明顯看出小球不能達(dá)到原來的高度，說明此過程中能量不守恒。（____） 【答案】 【解析】 【詳解】雙斜面實(shí)驗(yàn)中，小球多滾動幾次后，雖然小球不能達(dá)到原來的高度，是由于有阻力做功，雖然機(jī)械能不守恒，但此過程中總能量仍然是守恒的；故錯誤； 24.一切運(yùn)動變化無論屬于什么運(yùn)動形式，反映什么樣的物質(zhì)特性，都要滿足一定的守恒定律。（____） 【答案】√ 【解析】 【詳解】一切運(yùn)動變化無論屬于什么運(yùn)動形式，反映什么樣的物質(zhì)特性，都要滿足一定的守恒定律；故正確。 25.雙斜面實(shí)驗(yàn)中，如果斜面是光滑的，當(dāng)小球到達(dá)另一斜面的相同高度時，速度為零。（____） 【答案】√ 【解析】 【詳解】雙斜面實(shí)驗(yàn)中，如果斜面是光滑的，則機(jī)械能守恒；當(dāng)小球到達(dá)另一斜面的相同高度時，勢能與初態(tài)相同，則動能也相同，即速度為零；故正確； 四、簡答題 26.請指出蘋果落下過程和物體斜向上拋運(yùn)動過程中能量變化情況。 【答案】見解析； 【解析】 【詳解】下落的蘋果：蘋果的勢能轉(zhuǎn)化為動能；斜向上拋出的物體：斜向上運(yùn)動過程，動能轉(zhuǎn)化為勢能；斜向下運(yùn)動過程，勢能轉(zhuǎn)化為動能。 【點(diǎn)睛】此題關(guān)鍵是知道影響動能的因素是質(zhì)量和速度，影響勢能的因素是質(zhì)量和高度；知道能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系. 27.一物體沿某一斜面勻速下滑，在下滑過程中，動能不變，勢能減小，所以總能量減小了，你認(rèn)為這種認(rèn)識正確嗎？ 【答案】見解析； 【解析】 【詳解】物體下滑時，受到摩擦力，產(chǎn)生熱量。機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，總能量守恒，因而這種認(rèn)識不正確。 28.以豎直上拋的小球?yàn)槔f明小球的勢能和動能的轉(zhuǎn)化情況。在這個例子中是否存在著能的總量保持不變？ 【答案】見解析； 【解析】 【詳解】豎直上拋運(yùn)動的小球，首先由動能轉(zhuǎn)化為勢能，達(dá)到最高點(diǎn)時，動能為零，勢能達(dá)到最大，在下落時，勢能逐漸減小，動能逐漸增大，勢能又轉(zhuǎn)化為動能。在小球運(yùn)動過程中，小球的機(jī)械能總量保持不變。 【點(diǎn)睛】此題關(guān)鍵是分析小球的運(yùn)動過程，知道速度和高度的變化情況，從而分析動能和勢能的變化情況. 五、計(jì)算題 29.如圖所示，河道中的水在穩(wěn)恒地流淌（各處的水流速度不隨時間改變），設(shè)截面A1B1的面積為S1，流速與截面垂直，速度為V1；截面A2B2的面積為S2，速度為V2，通過觀察和分析，本題中位于A1B1A2B2區(qū)域中的水的體積是否為一個守恒量？若是的話，你可以推斷出S1、S2、V1、V2滿足什么規(guī)律？ 【答案】S1V1= S2V2 【解析】 【詳解】由于水不可壓縮，單位時間內(nèi)流入A1B1的水的體積應(yīng)等于流出A2B2面的體積，因此位于A1B1A2B2區(qū)域中的水的體積是一個守恒量。考察很短的時間Δt，流入A1B1的水的體積為ΔV1=S1V1Δt，流出A2B2面的的水的體積ΔV2=S2V2Δt，所以S1V1= S2V2，截面積越小的地方，水的流速越大。