第38期 势能（答案见下期）-【数理报】2020-2021学年高中物理必修2(教科版)

书书书 上期２版参考答案 题以类聚１：恒力做功 １．Ｄ；　２．Ｃ；　３．Ｃ；　４．Ｃ；　５．Ｃ． 题以类聚２：功率 １．ＢＣ；　２．Ａ；　３．Ｃ；　４．Ｂ；　５．Ｂ． 题以类聚３：机车启动问题 １．ＡＣ；　２．Ｂ；　３．Ｄ；　４．Ｃ；　５．ＢＣ． 上期３版参考答案 《机械能和能源》同步测试题（一） Ａ组 １．Ｂ；　２．Ｂ；　３．Ａ；　４．Ｃ；　５．Ｂ． ６．正功，负功，不做功，不做功． ７．解析：（１）对物体进行受力分析，根据牛顿第二 定律列式得： Ｆ－ｍｇ＝ｍａ 代入数据得：Ｆ＝２４０Ｎ． （２）该过程中拉力做的功 Ｗ ＝Ｆｓ＝２４０×４Ｊ＝９６０Ｊ． （３）设物体到达４ｍ高处时速度为ｖ，由ｖ２ ＝２ａｓ 得：ｖ＝４ｍ／ｓ 到达４ｍ高处时拉力的瞬时功率 Ｐ＝Ｆｖ＝２４０×４Ｗ ＝９６０Ｗ． ８．解析：（１）设汽车牵引力为Ｆ，当汽车的速度为 ｖ时，由 Ｐ＝Ｆｖ，Ｆ－ｆ＝ｍａ 解得：ａ＝ Ｐ ｖ－ｆ ｍ ． （２）不能． 由于发动机的输出功率 Ｐ恒定，根据 Ｐ＝Ｆｖ，可 得汽车速度ｖ增大，牵引力Ｆ减小，当牵引力减小到等 于阻力ｆ时，汽车加速度为０，此时汽车速度达到最大 值，因此汽车速度不能无限增大． Ｂ组 １．ＡＤ；　２．ＣＤ；　３．ＣＤ． ４．２，１．６８×１０７． ５．解析：（１）速度最大时，加速度为零，根据平衡 有Ｆ牵 ＝ｆ＝ｋｍｇ； 根据功率方程：Ｐ＝Ｆ牵ｖｍａｘ，联立解得ｖｍａｘ＝ Ｐ ｋｍｇ． （２）在匀加速过程中，根据运动学公式有：ｖ＝ａｔ 功率方程：Ｐ＝Ｆ′牵ｖ 根据牛顿第二定律有：Ｆ′牵－ｋｍｇ＝ｍａ 联立解得：ｔ＝ Ｐａ（ｍａ＋ｋｍｇ）． !"#$%&'( !")%*+,-./01'2 3456789: ;<=>78?@AB CDEFGH?!"#$ %&'&'(I)J KL?***+,-./0123+435 书书书 运载火箭把各种航天器送到目标轨道，随后，航天 器将沿各自轨道飞行．航天器轨道大致有以下几种： 低地球轨道（ＬＥＯ）：又称近地轨道，距地面约 ２００～１２００公里的圆轨道 中地球轨道（ＭＥＯ）：距地面约１２００～３６０００公 里的圆轨道 地球同步轨道 （ＧＥＯ）：又称高地球轨道，距地面 约３６０００公里的圆轨道 地球静止轨道 （ＧＳＯ）：倾角为 ０度的地球同步 轨道 地球同步转移轨道（ＧＴＯ）：距地面近地点约２００ 公里，远地点约３６０００公里的椭圆轨道 太阳同步轨道（ＳＳＯ）：卫星的轨道平面和太阳始 终保持相对固定的取向，轨道倾角（轨道平面与赤道 平面的夹角）接近９０度，卫星飞行时经过两极附近，距 地面约８００公里的圆轨道 书书书 创新一、实验器材的等效与替换 实验器材的等效与替换是实验考题的主要创新设 计思路之一．具体到弹性势能的相关实验，实验器材的 等效与替换主要体现在用橡皮条替换弹簧，用光电门代 替打点计时器．这需要我们学会迁移应用． 例１．为了探究轻质弹簧的弹性势能，某同学设计了 如图１实验装置：一轻质弹簧左端固定在气垫导轨上， 右端自由．弹簧右侧有一个滑块，滑块上固定一挡光片． 滑块右侧固定的光电计时器可以记录挡光片通过光电 门的时间．实验过程如下： （１）将气垫导轨放在实验桌上，调节气垫导轨使其 水平，气垫导轨调至水平的依据是：通气状态下，滑块置 于导轨任意位置，滑块 ； （２）向左推滑块，使弹簧压缩一段距离 ｘ后由静止 释放，记下挡光片通过光电门的时间ｔ； （３）多次改变弹簧的压缩量，记下相应的 ｘ和 ｔ，发 现压缩量ｘ越大，时间ｔ （选填“越大”、“越小” 或“不变”）； （４）为了进一步确定ｘ和ｔ的关系，以ｘ为纵坐标， １ ｔ为横坐标，作ｘ－ １ ｔ图线，得到一条过原点的直线，由 此可得轻质弹簧的弹性势能Ｅｐ与弹簧的压缩量 ｘ的关 系为 ． 解析：（１）如果将气垫导轨调至某一位置后，轻推 滑块，滑块刚好能够匀速运动，或者通气状态下，滑块置 于导轨任意位置，滑块均能保持静止（或略有左右晃 动），说明气垫导轨已经调至水平位置． （３）压缩量ｘ越大，获得的速度就越大，所以运动需 要的时间ｔ就越小． （４）滑块的速度为 ｖ＝ ｄｔ，根据功能关系 Ｅｐ ＝ １ ２ｍｖ ２ ＝ １２ｍ（ ｄ ｔ） ２，即弹性势能与（ １ ｔ） ２成正比，而 ｘ－１ｔ图线，得到一条过原点的直线，即也是正比关系， 由此可得轻质弹簧的弹性势能Ｅｐ与弹簧的压缩量 ｘ的 二次方成正比关系． 创新二、实验结论的拓展与延伸 实验结论的拓展与延伸是在原有基础实验的基础 上，再利用别的相关知识，对实验结论进行拓展与延伸． 这是实验创新的一个热点，我们要将各部分知识融会贯 通，灵活掌握． 例２．某实验小组研究木块与某粗糙木板间的摩擦 因数μ，步骤如下： （１）如图２甲，在该木板上放置一木块，木块与一水 平弹簧左端相连，弹簧