湖北省恩施州高中教育联盟下册机械能守恒定律章末练习卷(Word版 含解析)

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对物块和小球组成的系统,由机械能守恒定律可知
代入数据可得

故A正确,B错误;
CD.设物块下落的最大高度为h,此时小球上升的最大距离为h1,则有
对物块和小球组成的系统,由机械能守恒定律可得
联立解得

故C错误,D正确。
故选AD。
【点睛】
物块与小球具有速度关联,注意物块沿绳方向的分速度大小等于小球的速度大小。
【答案】AB
【解析】
试题分析:A、根据P=mgvcosα可知,滑到底端的重力的瞬时功率为为:P=mgvcosα=mgv .故A正确.B、物体运动的时间为:t= = ,则重力做功的平均功率为:P= = = .故B正确.C、物体做匀加速直线运动的加速度为:a= ,则合力为:F合=ma= ,合力做功为:W合=F合L= ,则合力的平均功率为: .故C错误.D、根据动能定理得:mgh﹣Wf= mv2,解得克服摩擦力做功为:Wf=mgh﹣ mv2,则摩擦力做功的平均功率为: = ﹣ .故D错误.
考点:功率、平均功率和瞬时功率.
6.如图所示,固定在竖直平面内的圆管形轨道的外轨光滑,内轨粗糙。一小球从轨道的最低点以初速度v0向右运动,球的直径略小于圆管的直径,球运动的轨道半径为R,空气阻力不计,重力加速度大小为g,下列说法一定正确的是( )
A.若 ,小球不可能到达圆周最高点
B.若 ,小球不可能到达圆周最高点
用时
向左运动时最后3m做匀速直线运动,有
即滑块在传送带上运动的总时间为
物块滑离传送带时的速率为2m/s。
选项A错误,B正确;
C.向右减速过程和向左加速过程中,摩擦力为恒力,故摩擦力做功为
选项C错误;
D.整个运动过程中由于摩擦产生的热量等于滑块与传送带之间的一对摩擦力做功的代数和,等于摩擦力与相对路程的乘积;物体向右减速过程,传送带向左移动的距离为
物体向左加速过程,传送带运动距离为

代入数据解得
选项D正确。
故选BD。
2.某实验研究小组为探究物体冲上粗糙斜面能达到的最大位移x与斜面倾角θ的关系,使某一物体每次以不变的初速率v0沿足够长的斜面向上运动,如图甲所示,调节斜面与水平面的夹角θ,实验测得x与θ的关系如图乙所示,取g=10m/s2。则由图可知( )
解得
若小球速度 ,小球也是有可能做完整的圆周运动的,可能到达圆周最高点,只是最终在圆心下方做往复运动,故A错误;若小球速度 ,则小球一定不挤压内轨,小球运动过程中机械能守恒,故D错误;
B.如果轨道内轨光滑,小球在运动过程中不受摩擦力,小球在运动过程中机械能守恒,如果小球运动到最高点时速度为0,由机械能守恒定律,有
故选BC。
7.如图所示,物块套在固定竖直杆上,用轻绳连接后跨过定滑轮与小球相连。开始时物块与定滑轮等高。已知物块的质量 ,球的质量 ,杆与滑轮间的距离d=2m,重力加速度g=10m/s2,轻绳和杆足够长,不计一切摩擦,不计空气阻力。现将物块由静止释放,在物块向下运动的过程中( )
A.物块运动的最大速度为 B.小球运动的最大速度为
A.开始时行李箱的加速度为0.2 m/s2
B.行李箱从A点到达B点时间为3.1 s
C.传送带对行李箱做的功为0.4 J
D.传送带上将留下一段摩擦痕迹,该痕迹的长度是0.04 m
【答案】BCD
【解析】
【分析】
【详解】
行李开始运动时由牛顿第二定律有:μmg=ma,所以得:a="2" m/s2,故A错误;物体加速到与传送带共速的时间 ,此时物体的位移: ,则物体在剩下的x2=1.2m-0.04m=1.96m内做匀速运动,用时间 ,则行李箱从A点到达B点时间为t=t1+t2="3.1" s,选项B正确;行李最后和传送带最终一起匀速运动,根据动能定理知,传送带对行李做的功为:W= mv2="0.4" J,故C正确;在传送带上留下的痕迹长度为: ,故D正确.故选BCD.
B.物块在传送带上运动的时间为
C.整个运动过程中由于摩擦产生的热量为
D.整个运动过程中由于摩擦产生的热量为
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
AB.滑块先向右匀减速,根据牛顿第二定律有
解得
根据运动学公式有
解得
匀减速运动的位移
物体向左匀加速过程,加速度大小仍为 ,根据运动学公式得物体速度增大至 时通过的位移
故选AC。
10.如图所示,倾角θ=30°的固定斜面上固定着挡板,轻弹簧下端与挡板相连,弹簧处于原长时上端位于D点.用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑定滑轮连接物体A和B,使滑轮左侧轻绳始终与斜面平行,初始时A位于斜面的C点,C、D两点间的距离为L.现由静止同时释放A、B,物体A沿斜面向下运动,将弹簧压缩到最短的位置E点,D、E两点间的距离为 .若A、B的质量分别为4m和m,A与斜面间的动摩擦因数 ,不计空气阻力,重力加速度为g,整个过程中,轻绳始终处于伸直状态,则( )
由牛顿第二定律,可得此时汽车的牵引力为
由以上方程可得
这一过程能维持的时间
故B错误;
C.匀加速过程中汽车通过的位移为
启动过程中,由动能定理得
解得,汽车启动过程中的位移为
x=120m
故C正确;
D.由B项分析可知,4s末汽车还在做匀加速运动,实际功率小于额定功率,所以4s末汽车发动机的输出功率小于60kW,故D错误;
4.如图所示,一个半径和质量不计的定滑轮O固定在天花板上,物块B和A通过轻弹簧栓接在一起,竖直放置在水平地面上保持静止后,再用不可伸长的轻绳绕过滑轮连接物块A和C,物块C穿在竖直固定的细杆上,OA竖直,OC间距l=3m且水平,此时A、C间轻绳刚好拉直而无作用力。已知物块A、B、C质量均力2 kg。不计一切阻力和摩擦,g取10m/s2。现将物块C由静止释放,下滑h=4m时物块B刚好被提起,下列说法正确的是
A.弹簧的劲度系数为20 N/m
B.此过程中绳子对物块A做的功为60J
C.此时物块A速度的大小为
D.绳子对物块C做功的大小等于物块A动能的增加量
【答案】AC
【解析】
【详解】
A.初始时弹簧处于压缩状态,弹力等于A的重力。B刚好被提起时,弹簧处于伸长状态,弹簧的弹力等于B的重力。由几何关系得,弹簧共伸长了2m。物块B刚好被提起时弹簧的的形变量为:
可得
A正确;
B.当 时,物体沿水平面做减速运动,根据动能定理
代入数据解得
B错误;
C.根据动能定理
整理得
因此位移最小值
C正确;
D.动能与重力势能相等的位置
整理得
D错误。
故选AC。
3.在机场和火车站对行李进行安全检查用的水平传送带如图所示,当行李放在匀速运动的传送带上后,传送带和行李之间的滑动摩擦力使行李开始运动,随后它们保持相对静止,行李随传送带一起匀速通过检测仪检查,设某机场的传送带匀速前进的速度为0.4 m/s,某行李箱的质量为5 kg,行李箱与传送带之间的动摩擦因数为0.2,当旅客把这个行李箱小心地放在传送带上的A点,已知传送带AB两点的距离为1.2 m ,那么在通过安全检查的过程中,g取10 m/s2,则().
一、第八章机械能守恒定律易错题培优(难)
1.如图所示,质量为 的物块(可视为质点),由 点以 的速度滑上正沿逆时针转动的水平传送带(不计两转轮半径的大小),传送带上 、 两点间的距离为 ,已知传送带的速度大小为 ,物块与传送带间的动摩擦因数为0.2,重力加速度为 。下列说法正确的是( )
A.物块在传送带上运动的时间为
A.物体的初速率v0=3m/s
B.物体与斜面间的动摩擦因数µ=0.8
C.图乙中xmin=0.36m
D.取初始位置所在水平面为重力势能参考平面,当θ=37°,物体上滑过程中动能与重力势能相等时,物体上滑的位移为0.1875m
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】
A.当 时,物体做竖直上抛运动,不受摩擦力作用,根据
解得
现在内轨粗糙,如果小球速度 ,小球在到达最高点前一定受到摩擦力作用,即小球在到达最高点前速度已为零,小球不可能到达圆周最高点,故B正确;
C.若小球上升到与圆心等高处时速度为零,此时小球只与外轨作用,不受摩擦力,只有重力做功,由机械能守恒定律,有
解得
若 ,小球只与外轨作用,不受摩擦力作用,小球运动过程中机械能守恒,故C正确。
A.由O向a运动的过程中运动员处于完全失重状态,其机械能减少
B.由a向b运动的过程中运动员处于失重状态,其机械能减少
C.由a向b运动的过程中运动员处于超重状态,其动能增加
D.由b向c运动的过程中运动员处于超重状态,其机械能减少
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
A.运动员由O向a运动的过程中,做自由落体运动,加速度等于竖直向下的重力加速度g,处于完全失重状态,此过程中只有重力做功,运动员的机械能守恒,A错误;
故选BD。
9.某汽车质量为5t,发动机的额定功率为60kW,汽车在运动中所受阻力的大小恒为车重的0.l倍。若汽车以0.5m/s2的加速度由静止开始匀加速启动,经过24s,汽车达到最大速度。取重力加速度g=10m/s2,在这个过程中,下列说法正确的是( )
A.汽车的最大速度为12m/s
B.汽车匀加速的时间为24s
BC.运动员由a向b运动的过程中,重力大于弹簧的弹力,加速度向下,运动员处于失重状态,运动员和弹簧组成的系统机械能守恒,弹簧的弹性势能增加,运动员的机械能减少,由于运动员向下加速运动,运动员的动能还是增大的,B正确,C错误;
D.运动员由b向c运动的过程中,弹簧的弹力大于小球的重力,加速度方向向上,处于超重状态,弹簧继续被压缩,弹性势能继续增大,运动员的机械能继续减小,D正确。
C.汽车启动过程中的位移为120m
D.4s末汽车发动机的输出功率为60kW
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】
A.当阻力与牵引力平衡时,汽车速度达到最大值,由汽车的功率和速度关系可得
解得
故A正确;
B.汽车以0.5m/s2的加速度运动时,当汽车的功率达到额定功率时,汽车达到了匀加速运动阶段的最大速度,由汽车的功率和速度关系可得
物块A动能的增加量:
所以绳子对物块C做功的大小不等于物块A动能的增加量。故D错误。
5.质量是m的物体(可视为质点),从高为h,长为L的斜面顶端,由静止开始匀加速下滑,滑到斜面底端时速度是v,则()
A.到斜面底端时重力的来自百度文库时功率为
B.下滑过程中重力的平均功率为
C.下滑过程中合力的平均功率为
D.下滑过程中摩擦力的平均功率为
解得弹簧的劲度系数为:
故A正确。
BC.物块C沿杆下滑的速度分解在沿绳子的方向和垂直的方向,当物块B刚好被提起时:
B的速度为零,弹簧由压缩变为伸长,形变量不变,储存的弹性势能始末两个状态相等,由整个系统动能定理得:
解得:
所以C正确。
对于A物体,由动能定理得:
解得:
故B错误。
D.对C由动能定理得:
解得绳子对C做的功为:
C.物块下降的最大距离为3mD.小球上升的最大距离为2.25m
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】
AB.当物块所受的合外力为0时,物块运动的速度最大,此时,小球所受合外力也为0,则有绳的张力为小球的重力,有
对物块作受力分析,由受力平衡可知
对物块速度v沿绳子的方向和垂直绳的方向分解,则沿绳方向的分速度即为小球的速度,设为v1,则有
C.若 ,小球运动过程中机械能守恒
D.若 ,小球运动过程中机械能不守恒
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】
AD.小球如果不挤压内轨,则小球到达最高点速度最小时,小球的重力提供向心力,由牛顿第二定律,在最高点,有
由于小球不挤压内轨,则小球在整个运动过程中不受摩擦力作用,只有重力做功,机械能守恒,从最低点到最高点过程中,由机械能守恒定律,有
8.蹦床比赛中运动员从最高点下落过程可简化为下物理模型:如图,运动员从O点自由下落,其正下方放置一下端固定的轻质弹簧,弹簧处于自然长度。运动员下落到轻质弹簧上端a位置开始与弹簧接触并开始向下压缩弹簧。运动员运动到b处时,质弹簧对运动员的弹力与运动员的重力平衡。运动员运动到c处时,到达最低点。若不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.A在从C至E的过程中,先做匀加速运动,后做匀减速运动
B.A在从C至D的过程中,加速度大小为
C.弹簧的最大弹性势能为
D.弹簧的最大弹性势能为
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
AB.对AB整体,从C到D的过程受力分析,根据牛顿第二定律得加速度为
可知a不变,A做匀加速运动,从D点开始与弹簧接触,压缩弹簧,弹簧被压缩到E点的过程中,弹簧弹力是个变力,则加速度是变化的,所以A在从C至E的过程中,先做匀加速运动,后做变加速运动,最后做变减速运动,直到速度为零,故A错误,B正确;
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