第41期 实验验证机械能守恒定律能源的开发与利用（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 题以类聚１０：判断机械能守恒的方法 １．Ｃ；　２．Ａ；　３．Ｂ；　４．Ｃ；　５．Ｃ． 题以类聚１１：机械能守恒定律的应用 １．Ａ；　２．Ｄ；　３．Ｂ；　４．Ａ；　５．Ａ． 题以类聚１２：与弹簧有关的机械能问题 １．ＡＤ；　２．Ａ；　３．Ｄ；　４．ＡＣ． 《机械能和能源》同步测试题（四） Ａ组 １．Ｃ；　２．Ｄ；　３．Ｃ；　４．Ｃ；　５．Ｃ． ６．弹性势能；动能；先增大后减小；先减小后增大； 保持不变． ７．解析：由题意可知，过山车在运动过程中仅有重 力做功，故其机械能守恒．以圆周轨道的最低点所在平 面为零势能参考平面，由机械能守恒定律得 ｍｇｈＡ ＝ｍｇｈＢ＋ １ ２ｍｖ ２ Ｂ 解得：ｖＢ ＝槡７０ｍ／ｓ． ８．解析：（１）从开始到落地的瞬时，对系统由机械 能守恒可得： ３ｍｇｈ－ｍｇｈ＝ １２×４ｍｖ ２ 解得 槡ｖ＝ ｇｈ． （２）对Ｂ，在Ａ落地之后有：１２ｍｖ ２ ＝ｍｇｈ′ 联立解得：ｈ′＝ １２ｈ 故Ｂ离地最大高度为：Ｈ＝ｈ′＋２ｈ＝ ５２ｈ． Ｂ组 １．ＣＤ；　２．ＣＤ；　３．ＣＤ． ４．（１）不能；　（２）不能；　（３）不一定能． ５．解析：（１）人由蹦极台到ａ点的运动过程中，根据 机械能守恒定律 ｍｇｌ０ ＝ １ ２ｍｖ ２ 解得：ｖ＝ 槡１０２ｍ／ｓ． （２）人由蹦极台到ｂ点的运动过程中，根据机械能 守恒定律 ｍｇｌ＝ １２ｋ（ｌ－ｌ０） ２ 解得：ｌ＝２０ｍ或５ｍ（舍） 所以ｂ点与蹦极台间的距离为２０ｍ． !"#$%&'( !")%*+,-./01'2 3456789: ;<=>78?@AB CDEFGH?!"#$ %&'&'(I)J KL?***+,-./0123+435 书书书 石墨烯（如右图）是一 种由碳原子形成的蜂窝状平 面薄膜，是一种只有一个原 子层厚度的准二维材料，所 以又叫做单原子层石墨．英 国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺 沃肖洛夫，用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨 烯，因此共同获得２０１０年诺贝尔物理学奖．石墨烯常见 的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、ＳｉＣ外延 生长法，薄膜生产方法为化学气相沉积法（ＣＶＤ）．由于 其十分良好的强度、柔韧、导电、导热、光学特性，在物理 学、材料学、电子信息、计算机、航空航天等领域都得到 了长足的发展． 作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最 强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新 材料之王”，科学家甚至预言“石墨烯将彻底改变２１世 纪”． 全能材料用处大 石墨烯，这个让大部分人都感到陌生的名字，却是 全球科学家都在竞相研究的课题．它是由碳六角网状构 成的二维平面材料（即单层石墨层片），其家族还包括石 墨烯衍生材料，即以石墨烯为功能体与其他材料复合或 在其他材料辅助下形成的材料．用更通俗的说法就是， 这是一块有望让“薄得像纸一样的透明手机”、“１分钟 充完电的电池”、“像衬衣一样的防弹衣”等科幻产品变 成现实的“点金石”． 石墨烯看上去是材料界的“新生力军”，其实它是饱 经沧桑的“老者”．说其古老，是因为石墨烯一直作为天 然石墨（尤其是鳞片石墨）的基本单元而广泛存在于自 然界中，只是难以剥离出单层结构．石墨烯一层层叠起 来就是石墨，厚１毫米的石墨大约包含３００万层石墨烯． 铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层甚至仅 仅一层石墨烯． 石墨烯非常薄，被认为是世界上最轻的材料，具有 极大的强度、导电性、导热性等性能：石墨烯的强度高达 １３０季帕，比最好的钢材还要强上百倍；弹性很好，拉伸 幅度能达到自身尺寸的２０％．石墨烯的硬度比莫氏硬度 达１０级的金刚石还要高，但却又有很好的韧性，可以弯 曲．此外，石墨烯是世界上导电性最好的材料，电子在其 中的运动速度达到了光速的 １ ３００，远远超过了电子在一 般导体中的运动速度．石墨烯的热导率也非常高，是世 界上导热性能最好的材料． 石墨烯将成为航天的宠儿 石墨烯优异的性能决定了其具有广泛的应用价值． 石墨烯目前最有潜力的应用是代替硅制造超微晶体管， 用来生产超级计算机．据分析，用石墨烯制备的计算机 处理器的运行速度将会提高数百倍．这种超级计算机可 以为航天飞行器力学、流体、气动、材料等计算提供更为 高效的技术手段，提高飞行器设计、材料研发的进程． 此外，利用石墨烯材料生产具有超高导热特性的柔 性薄膜，这种材料可以用于航天飞行器仪器舱高功率电 子器件部位的热管理系统，用于控制关键电子器件的工 作有效性． 将石墨烯材料加入塑料、复合材料、金属等材料中， 可以大幅提高现有材料的力学性能、热物理性能，从而 为航天飞行器的轻质化或高载荷化提供高性能材料．利 用石墨烯和碳纳米管形成的新型超轻质泡沫材料，作为 航天温控系统热耗散型相变储能用高导热骨架材料也 具有一定的应用潜