假期作业19 机械能及其守恒定律-【快乐假期】2025-2026学年高一物理暑假作业（全学年）

三0022 假期作业19机械能及其 《情境辨析 如图所示，在地面 地面m 上以速度，抛出质量 为m的物体，抛出后 海平面 物体落到比地面低 的海平面上.若以地面为零势能面，而且不计 空气阻力. (1)物体在运动过程中动能越来越大.( (2)物体在运动过程中重力势能越来越大， (3)重力对物体做的功为mgh. ( ) (4)物体在海平面上的势能为mgh.( ) (6)物体在海平面上的动能为2md-一mgh。 ) (6)物体在海平面上的机被能为2m6.() (⑦)物体在轨迹最高处的机械能为2m。 2 【《技能提升 ◆[知识点一]重力势能 1.(多选)在一次“蹦极”运动中，人由高空落 下，到最低点的整个过程中，下列说法中正 确的是 () A.重力对人做负功 B.人的重力势能减少了 C.橡皮绳对人做负功 D.橡皮绳的弹性势能增加了 2.如图所示，质量为m的小 球，从离桌面H高处由静 H 止下落，桌面离地高度为h. 若以桌面为参考平面，那么 小球落地时的重力势能及 整个过程中重力势能的变化分别是 盒一物理 积土而为山，积水而为海。 守恒定律 完成日期： 月 日 A.mgh,减少mg(H-h) B.mgh,增加mg(H+h) C.-mgh,增加mg(H-h) D.-mgh,减少mg(H十h) ◆[知识点二]机械能守恒定律及其应用 3.2024年5月3日，嫦娥六号探测器成功发 射，开启月球背面采样之旅，探测器的着陆 器上升器组合体着陆月球要经过减速、悬 停、自由下落等阶段.则组合体着陆月球的 过程中 () A.减速阶段所受合外力为0 B.悬停阶段不受力 C.自由下落阶段机械能守恒 D.自由下落阶段加速度大小g=9.8m/s 4.如图所示，在光滑水平面上 有一物体，它的左端连接着 C0000060-m 一轻弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在力 F作用下物体处于静止状态，当撤去力F 后，物体将向右运动，在物体向右运动的过 程中，下列说法正确的是 ( A.弹簧的弹性势能逐渐减少 B.弹簧的弹性势能逐渐增加 C.弹簧的弹性势能先增加后减少 D.弹簧的弹性势能先减少后增加 5.如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水 平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正 上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧 上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹 簧，上升到一定高度后再下落，如此反复.通 过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一 过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如图 乙所示，则 北壑快乐暇期 压力传感器 0t红ts 甲 A.t1时刻小球动能最大 B.t2时刻小球动能最大 C.t2~t3这段时间内，小球的动能先增加后 减少 D.t2~t3这段时间内，小球增加的动能等于 弹簧减少的弹性势能 6.如图所示，两质量相同的小球A、B,分别用 长度不同的不可伸长的细线悬在等高的 O、O2点，A球的悬线比B球的悬线长.把 两球的悬线均拉到水平后将小球无初速度 释放，以两悬点所在水平面为参考平面，不 计空气阻力.两球经过最低点时，悬线上的 拉力分别为FTA、FTB,两球所具有的机械能 分别为EA和EB.则 () 0 A.FTA=FTB、EA=EB B.FTA>FTB、EA>EE C.FTA=FTB、EA>EB D.FTA>FTB、EA=EB ◆[知识点三]功能关系 7.（多选)如图所示，质量 A 相等的两木块中间连 有一弹簧，开始时A静 止在弹簧上面.今用力 F缓慢向上提A,直到B恰好离开地面.设 开始时弹簧的弹性势能为E1,B刚要离开 地面时，弹簧的弹性势能为E2,则关于 0M-= E,1、E2大小关系及系统机械能变化△E的 说法中正确的是 ) A.Ep=Ep2 B.Epl>Ep2 C.△E>0 D.△E<0 8.如图所示，倾角为30°的斜 面上，质量为m的物块在 恒定拉力作用下，沿斜面 30 以加速度a=号(g为重力加速度)向上加速 运动距离x,下列说法正确的是 ( A.重力热能增加mgx B.动能增加mgx 4 C.机械能增加mgx D.拉力做的功为max 2 ◆[知识点四]验证机械能守恒定律 9.在“验证机械能守恒定律”实验中： (1)纸带将被释放瞬间的四种情景如图1照 片所示，其中操作最规范的是 图1 (2)已知打点计时器所接交流电频率为 50Hz,当地重力加速度g=9.80m/s2,实 验选用的重锤质量为0.5kg,从所打纸带中 选择一条合适的纸带，此纸带第1、2点间的 距离应接近 mm,若纸带上连续的 点A、B、C、D至第1点O的距离如图2所 示，则重锤从O点运动到C点，重力势能减 小 J,重锤经过C点时的速度 m/s,其动能增加 J.(保 留三位有效数字) B C D cm 43.649.6 56.1 62.8 图2 三0022 《素养培优 1.风能将成为 齿轮箱与 发电机 21世纪大规 模开发的一 风轮机叶片 种可再生清 风力发电机示意图 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 P,气流速度为v,风轮机叶片长度为.求单 位时间内流向风轮机的最大风能功 率Pmax (2)已知风力发电机的输出电功率P与 Pmx成正比.某风力发电机在风速= 9m/s时能够输出的电功率P,=540kW. 我国某地区风速不低于v,=6m/s的时间 每年约为5000h.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 45 一物理型少 2.如图所示，质量为ma=1 kg的物体A置于光滑水 平台面上，质量为m=2 kg的物体B穿在光滑竖 直杆上，杆与平台有一定的距离，A、B两物 体通过不可伸长的轻绳跨过台面边缘的光 滑小定滑轮相连.初始时刻A、B等高，轻绳 恰好拉直且与台面平行.现由静止释放两物 体，当物体B下落h=1.65m时，B的速度 为g=5m/s.已知g=10m/s2,sin53°= 0.8,求： (1)轻绳对A所做的功； (2)A向右移动的距离.00门2-- 素养培优 1.D[物块即将在转台上滑动但还未滑动时，转台对物块的 最大静摩擦力恰好提供向心力，设此时物块做圆周运动的线 连度为，则有mg="紧，在物块由静止到获得造度。的过 程中，物块受到的重力和支持力不做功，只有摩擦力对物块 做功，由动能定理得W=2m心-0，联立解得W=gR 2 故D正确.] 2.解析：(1)质点在AB段做匀加速直线运动，根据运动学公式 有=子， h 由牛顿第二定律得mgsin53°=ma, 联立解得质点在AB段运动的时间为t1=1.25s; (2)由A到C的过程，根据动能定理可得mgh+mgR(1一 c0s53y=7m呢， 在C点，由牛顿第二定律可得N一mg=mR' 联立解得质点经过C点时轨道对质点支持力的大小为N =215N; (3)由A到D的过程，根据动能定理可得mgh十mgR (cos37”-c0s53y=7ma6, 解得n=√116m/s=10.8m/s, 由D点做斜上抛运动，竖直方向有一R(1一c0s37)= osin37°·h-zg听，解得4≈1.41s 水平方向有x=ncos37°·t2, 解得D,点前方的水域最小长度为x≈12.2m. 答案：(1)1.25s;(2)215N;(3)12.2m 假期作业19 情景辨析 (1)×(2)×(3)/(4)×(5)×()/(7)/ 技能提升 1.BCD[人由高空跳下到最低，点的整个过程中，人一直下落， 则重力做正功，重力势能减少，故A错误，B正确；橡皮绳处 于拉伸状态，弹力方向向上，而人向下运动，故橡皮绳的弹力 对人做负功，橡皮绳的弹性势能增加，故CD正确.] 2.D[以桌面为零势能参考平面，那么小球落地时的重力势 能为E。=一gh;重力做正功，重力势能减小，整个过程中 小球重力势能的变化为：△E。=mg·△h=mg(H十h),选项 D正确.] 3.C[组合体在减速阶段有加速度，合外力不为零，故A错 误；组合体在悬停阶段速度为零，处于平衡状态，合力为零， 仍受重力和升力，故B错误；组合体在自由下落阶段只受重 力，机械能守恒，故C正确；月球表面重力加速度不为 9.8m/s2,故D错误.] 4.D[开始时弹簧处于压缩状态，撤去力F后，物体先向右加 速运动后向右减速运动，弹簧先恢复原长后又逐渐伸长，所 以弹簧的弹性势能先减少再增加，D正确.] 5.C[1时刻小球刚与弹簧接触，与弹簧接触后，先做加速度 不断减小的加速运动，当弹力增大到与重力平衡，即加速度 减为零时，速度达到最大，故A错误；2时刻，弹力最大，故 弹簧的压缩量最大，小球运动到最低点，速度等于零，故B 错误；2~tg这段时间内，小球处于上升过程，先做加速度不 断减小的加速运动，后做加速度不断增大的减速运动，故C 正确；2？段时间内，小球和弹簧系统机械能守恒，故小球 增加的动能和重力势能之和等于弹簧减少的弹性势能，故D 错误；故选C.] 6.A[由题意，两球运动过程中只有重力做功，机械能守恒， 初始时两球机械能相等，则经过最低，点机械能也相等，即E =E,设小球质量均为m,悬线长为l,小球经过最低点时速 度大小为。，则根据机城能守恒定律有mg1=了md,根据牛 颜第二定律有P-mg=m,解得R,=3mg,由上式可知 两小球经过最低，点时悬线上的拉力大小与悬线长度无关，均 为3mg,即FTA=FrB.] 7.AC[据题意，开始时弹力为：k△xA=mAg,弹簧的弹性势 能为：E。=mAg△xA,当木块B恰好离开地面时，弹力为： k△xB=mBg,此时弹性势能为：Ep2=mBg△xB,由于A和B 木块质量相等，故选项A正确，选项B错误；在整个过程中， 外力对系统做正功，系统机械能增加，故选项C正确，选项 D错误.] 8,C[物块上升的高度为受，因而增加的重力势能为△E, m登，A错误；根据动能定理可得增加的动能为△=m0·x= 四竖，B错误：由功能关系可知△E=△二，十△近，故增加的机械 能为△E=mgx,C正确；由于斜面是否光滑未知，因而不能确定 拉力的大小，不能得到拉力做的功，D错误.门 9.解析：(1)实验要验证重锤做自由落体运动时，机械能守恒， 故要保证纸带和限位孔在同一竖直面内以减小阻力，同时为 了在纸带上多打点，重锤应靠近限位孔开始下落，故D操作 最规范. (2)重锤做自由落体运动， 点与点之间时间间隔为0.02s, 第1、2点间的距离 A=2gr=合×9.8X0.02m≈2.0mm: 重锤从O点运动到C点，重力势能减小 △E。=mghc≈2.75J 重锤经过C点时的速度 6=o2T≈3.30m/5 2T 故动能增加△E=2m呢≈2.72J. 答案：(1)D（2)2.002.753.302.72 素养培优 1.解析：(1)当风垂直流向风轮机时，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wS, S=πr2,则风能的最大功率可表示为 Pa=2oms)=合wr2d. (2)按题意知，风力发电机的输出功率为 P,=(2)3·P,=(8)2X540kw=160kw, 则最小年发电量约为 W=P2t=160X5000kW·h=8×105kW·h. 答案：1)2or20(2)8X10kWh 2.解析：(1)根据题意可知，物体B下降的过程中，物体A、B组 成的系统机械能守恒，设当物体B下落h=1.65m时，物体 A的達度为队，则有mgh=弓m0,十)m,解得： =4/s,物体B下落过程中，设轻绳对A所做的功为W,对 扬体A,由动能定理有W=名m以，解得W=8】. 曼快乐假彩 (2)把物体B的速度分解，如图所示 凸B h 由几何关系有：va=Uasin0,解得：sin0=0.8,即0=53°. 由几何关系可得，A向右移动的距离为x一sin53一tan53 h =0.825m. 答案：(1)8J(2)0.825m 假期作业20 情景辨析 (1)×(2)×(3)/(4)× 技能提升 1.C[毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，用带负电的橡胶棒和不 带电的验电器接触的起电方式叫接触起电，且验电器整体即 金属球、金属杆、金属箔片都带负电，故A、B、D错误；电荷间 的相互作用是同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，橡胶 棒和验电器金属球接触后，两个金属箔片均带负电，相互排 斥，故金属箔片张开，故C正确.门 2.D[由静电感应知，导体A聚集负电荷，导体B聚集正电荷，导 体A得到电子，导体B失去电子，电子数为n=1=1,0X10。 -1.6×10- 个=6.25×10°个，A、B错误；根据电荷守恒定律可得，A带上一 1.0×108C的电荷，则B带十1.0×108C的电荷，C错误，D 正确， 3.C[穿着化纤服装的人在晚上脱衣服时，常会看到“闪光” 并伴有轻微的“群啪”声，这是由于衣服和衣服、衣服和皮肤 摩擦起电所造成的现象，A正确.摩擦起电有的电压高，有的 电压低，出现“牌啪”声大约有上万伏的电压，B正确，C错 误.脱化纤服装时，虽然摩擦起电产生的电压高，但是电流很 小，通常不会对人造成伤害，D正确.门 4.B[当闭合开关S时，由于静电感应的作用，电子从大地传 入导体B,断开开关后再移走A,电子无法通过导线传入大 地，则导体B带负电.故选项B正确.] 5.C[所有带电体的电荷量的绝对值一定等于元电荷的整数 倍，选项A正确；元电荷的值通常取e=1.6×10-19C,选项 B正确；元电荷是最小的电荷量，不是指电子和质子本身，选 项C错误；元电荷e的数值最早是由美国科学家密立根用实 验测得的，选项D正确.] 6.B[元电荷是最小的电荷量，其值取e=1.6×10-19C,任何 带电体带的电荷量的绝对值都是元电荷的整数倍，3.2X 10-1C是元电荷的2倍，故A不符合题意.6.4×10-20C小 于元电荷的电荷量，是不可能的，故B符合题意.1.6×10-18 C是元电荷的10倍，故C不符合题意.4.0X1017C是元电 荷的250倍，故D不符合题意.] 7.CD[金属小球上的负电荷减少是由于电子通过潮湿的空 气转移到外界了，但是这些电子并没有消失，就金属小球和 整个外界组成的系统而言，其电荷的总量仍保持不变，仍遵 循电荷守恒定律.故选CD.] 8,AD[由于甲、乙、丙原来都不带电，甲、乙相互摩擦导致甲 失去电子而带1.6×1015C的正电荷，乙物体得到电子而 带1.6×10-15C的负电荷；乙物体与不带电的丙物体相接 触，从而使一部分负电荷转移到丙物体上，故可知乙、丙两物 体都带负电荷，由电荷守恒定律可知乙最终所带负电荷为 1.6×10-15C一8×10-16C=8×10-16C.故选项AD正确， BC错误.] 8 --S0M□ 9.D[静电感应使得A部分带正电，B部分带负电，导体 原来不带电，但是在带正电的导体球C的静电感应作用 下，导体中的自由电子向B部分转移，使B部分带负电， A部分带正电.根据电荷守恒定律，A部分移走的电子 数目和B部分得到的电子数目是相同的，因此无论从哪 一条虚线切开，两部分的电荷量大小总是相等的，电子 在导体上的分布不均匀，越靠近右端负电荷密度越大， 越靠近左端正电荷密度越大，所以从不同位置切开时， 左部分所带电荷量的大小Q4与所切的位置有关，故只 有选项D正确，] 素养培优 1.C[带正电的带电体A靠近不带电的验电器上端的金属 球，发生静电感应，验电器上端的金属球带负电，金属箔带正 电，金属箔张开，故A、B、D错误，C正确.] 2.解析：两球接触后所带电荷量相等且为Qa’=Q'= 6.4×109-3.2×10C=1.6×109C,在接触过程中，电 2 子由B球转移到A球，不仅将自身的负电荷全部中和，且电 子继续转移，使B球带QB'的正电，因此共转移电子的电荷 量为△Q=3.2×10-9C+1.6×10-9C=4.8×10-9C,转移 的电子数为m=△9=3.0X10°个，即电子由B向A转移， 共转移了3.0×1010个， 答案：1.6×109C1.6×10-9C电子由B向A转 移3.0×101°个 假期作业21 情景辨析 (1)/(2)/(3)×(4)× 技能提升 1.D[,点电荷是一种理想化模型，真正的点电荷实际上并不 存在，选项A错误；当两个带电体的形状对它们之间的相互 作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看作点电荷，与体 积大小无直接关系，选项B错误；库仑定律只适用于真空中 的静止的点电荷，当距离很小时，带电体不能再看作点电荷， 故库仑定律不再适用，选项C错误；一个带电体能否看成，点 电荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研 究的问题的影响是否可以忽略不计，选项D正确，] 2.A[每个，点电荷的电荷量都增大到原来的2倍，点电荷间 的距离不变，则F=4QQ=4F,所以A正确；保持点电 荷的电荷量不变，使两个点电荷的距离增大到原来的2倍， 根据公式可知库仑力变成原来的寻，故B错误：使一个点电 荷的电荷量增加1倍，另一个点电荷的电荷量保持不变，同 时使两点电荷间的距离减小为原来的7，则有F=8F,故C 错误；保持点电荷的电荷量不变，将两点电荷间的距离减小 为原来的4，则力F=16F,故D错误.] 3.D[根据题意，设A、B带电荷量都是Q,由库仑定律可知， 两球之间的相互作用力的大小是下=kQ:Q_bg,第三个 不带电的金属小球C与A接触后，A和C的电荷量都为q1 =号，C与B接触再分开后电荷量相等，均为g= Q+Q 2 2 2 Q,这时，AB两球之间的相互作用力的大小为五 、4 r2 8r2 8