人教版高一物理必修第二册第8章 机械能守恒定律期末训练含答案

2020春人教（新教材）物理必修第二册第8章机械能守恒定律期末训练含答案
新教材必修第二册第8章机械能守恒定律
1、如图所示，某一高中男同学在做引体向上运动，从双臂伸直到肩部与单杠同高度算1次，若他在1分钟内完成了10次，每次肩部上升的距离均为0.4 m，则他在1分钟内克服重力所做的功及相应的功率约为()
A.240 J，4 W
B.2 400 J，2 400 W
C.2 400 J，40 W
D.4 800 J，80 W
2、一辆汽车从静止开始先做匀加速直线运动，然后做匀速运动．假设汽车所受阻力恒定，下列汽车牵引力的功率P与时间t的关系图象中，能描述上述过程的是()
3、一棵树上有一个质量为0.3 kg的熟透了的苹果P，该苹果从树上A处先落到地面C最后滚入沟底D.A、B、C、D、E水平面之间竖直距离如图所示．以地面C为零势能面，g取10 m/s2，则该苹果从A落下到D的过程中重力势能的减少量和在D处的重力势能分别是()
A．15.6 J和9 J B．9 J和－9 J
C．15.6 J和－9 J D．15.6 J和－15.6 J
4、如图所示，小球以初速度v0从A点沿粗糙的轨道运动到高为h的B点后自动返回，其返回途中仍经过A点，则经过A点的速度大小为()
A.v20－4gh
B.4gh－v20
C.v20－2gh
D.2gh－v20
5、(多选)如图所示，在倾角θ＝30°的光滑固定斜面上，放有质量分别为1 kg和2 kg的小球A和B，且两球之间用一根长L＝0.3 m的轻杆相连，小球B距水平面的高度h＝0.3 m．现让两球从静止开始自由下滑，最后都进入到上方开有细槽的光滑圆管中，不计球与圆管内壁碰撞时的机械能损失，g取10 m/s2.则下列说法中正确的是()
A．从开始下滑到A进入圆管整个过程，小球A、B与地球三者组成的系统机械能守恒
B．在B球未进入水平圆管前，小球A与地球组成系统机械能守恒
C．两球最后在光滑圆管中运动的速度大小为7 m/s
D．从开始下滑到A进入圆管整个过程，轻杆对B球做功－1 J
6、在做“验证机械能守恒定律”的实验时，发现重物减少的重力势能总是略大于重物增加的动能，造成这种现象的原因是()
A.选用的重物质量过大
B.选用的重物质量过小
C.空气对重物的阻力和打点计时器对纸带的阻力
D.实验时操作不规范，实验数据测量不准确
7、(多选)一滑块在水平地面上沿直线滑行，t＝0时其速度为2.0 m/s.从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平拉力F，力F和滑块的速度v随时间t的变化规律分别如图4甲和乙所示．设在第1 s内、第2 s内、第3 s内力F对滑块做功的平均功率分别为P1、P2、P3，则()
图4
A．P1>P2>P3
B．P1<P2<P3
C．0～2 s内力F对滑块做功为4 J
D．0～2 s内摩擦力对滑块做功为4 J
8、如图所示，ACP和BDP是竖直平面内两个半径不同的半圆形光滑轨道，A、P、B三点位于同一水平面上，C和D分别为两轨道的最低点，将两个质量相同的小球分别从A和B两处同时无初速度释放，则()
A．沿BDP光滑轨道运动的小球的重力势能永远为正值
B．两小球到达C点和D点时，重力做功相等
C．两小球到达C点和D点时，重力势能相等
D．两小球刚开始从A和B两处无初速度释放时，重力势能相等
9、一物体做变速运动时，下列说法中正确的是()
A．合外力一定对物体做功，使物体动能改变
B．物体所受合外力一定不为零
C．合外力一定对物体做功，但物体动能可能不变
D．物体的加速度可能为零
10、(双选)神舟号载人飞船从发射至返回的过程中，以下哪些阶段返回舱的机械能是守恒的()
A．飞船升空的阶段
B．只在地球引力作用下，返回舱沿椭圆轨道绕地球运行的阶段
C．只在地球引力作用下，返回舱飞向地球的阶段
D．临近地面时返回舱减速下降的阶段
11、（计算题）如图所示，雪橇在与水平方向成α角的拉力F的作用下
若雪橇(质量为m)在水平雪面上，以加速度a匀加速前进了s的距离，那么情况又如何？(用两种方法计算总功)
(1)试求作用在雪橇上的各个力所做的功；
(2)外力对雪橇做的总功是多少？
12、粗糙的1/4圆弧的半径为0.45 m，有一质量为0.2 kg的物体自最高点A从静止开始下滑到圆弧最低点B.然后沿水平面前进0.4 m到达C点停止. 设物体与轨道间的动摩擦因数为0.5(取g＝10 m/s2)，求：
(1)物体到达B点时的速度大小；
(2)物体在圆弧轨道上克服摩擦力所做的功．
13、利用如图甲所示装置验证机械能守恒定律：质量m＝0.20 kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点。

如图乙所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出)。

已知打点计时器每隔0.02 s打一次点，当地的重力加速度g＝10 m/s2。

(计算结果均取3位有效数字)
(1)下列实验操作步骤中错误的是()
A.把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接到低压交流电源上
B.将连有重物的纸带穿过限位孔，将纸带和重物提升到一定高度
C.先释放纸带，再接通电源
D.更换纸带，重复实验，根据记录处理数据
(2)根据图乙所得的数据，应取图中O点和________点来验证机械能守恒定律，那么打下该点时重物的瞬时速度大小为________ m/s。

(3)从O点到所取点，重物重力势能减少量ΔE p＝________ J，动能增加量
ΔE p________ J，从而验证了在误差允许范围内机械能守恒。

甲乙
2020春人教（新教材）物理必修第二册第8章机械能守恒定律期末训练含答案
新教材必修第二册第8章机械能守恒定律
1、如图所示，某一高中男同学在做引体向上运动，从双臂伸直到肩部与单杠同高度算1次，若他在1分钟内完成了10次，每次肩部上升的距离均为0.4 m，则他在1分钟内克服重力所做的功及相应的功率约为()
A.240 J，4 W
B.2 400 J，2 400 W
C.2 400 J，40 W
D.4 800 J，80 W
解析假设高中男同学的质量m＝60 kg，每次肩部上升的距离均为0.4 m，则他每一次克服重力做的功
W＝mgh＝60×10×0.4 J＝240 J
1分钟内克服重力所做的功
W总＝10W＝10×240 J＝2 400 J
相应的功率约为P＝W总
t＝
2 400
60W＝40 W，选项A、B、D错误，C正确。

答案 C
2、一辆汽车从静止开始先做匀加速直线运动，然后做匀速运动．假设汽车所受阻力恒定，下列汽车牵引力的功率P与时间t的关系图象中，能描述上述过程的是()
【解析】匀加速运动时牵引力大于阻力，F不变，v随时间均匀增大，根据P＝F v分析知P随时间均匀增大，故选项A、D错误；当匀速时牵引力等于阻力，说明F突变小，速度不变，故功率突变小，以后保持不变，故选项B错误，C 正确．
【答案】C
3、一棵树上有一个质量为0.3 kg的熟透了的苹果P，该苹果从树上A处先落到地面C最后滚入沟底D.A、B、C、D、E水平面之间竖直距离如图所示．以地面C为零势能面，g取10 m/s2，则该苹果从A落下到D的过程中重力势能的减少量和在D处的重力势能分别是()
A ．15.6 J 和9 J
B ．9 J 和－9 J
C ．15.6 J 和－9 J
D ．15.6 J 和－15.6 J
【答案】C [以地面C 为零势能面，根据重力势能的计算公式得D 处的重力势能E p ＝mgh ＝0.3×10×(－3.0) J ＝－9 J ．从A 落下到D 的过程中重力势能的减少量ΔE p ＝mgΔh ＝0.3×10×(0.7＋1.5＋3.0) J ＝15.6 J ，故选C.]
4、如图所示，小球以初速度v 0从A 点沿粗糙的轨道运动到高为h 的B 点后自动返回，其返回途中仍经过A 点，则经过A 点的速度大小为( )
A.v 20－4gh
B.4gh －v 20
C.v 20－2gh
D.2gh －v 20
【答案】B [在从A 到B 的过程中，重力和摩擦力都做负功，根据动能定理可
得mgh ＋W f ＝12m v 20；从B 到A 过程中，重力做正功，摩擦力做负功(因为是沿
原路返回，所以两种情况摩擦力做功大小相等)，根据动能定理可得mgh －W f ＝12m v 2，两式联立得再次经过A 点的速度大小为4gh －v 20，选B.]
5、(多选)如图所示，在倾角θ＝30°的光滑固定斜面上，放有质量分别为1 kg 和2 kg 的小球A 和B ，且两球之间用一根长L ＝0.3 m 的轻杆相连，小球B 距水平面的高度h ＝0.3 m ．现让两球从静止开始自由下滑，最后都进入到上方开有细槽的光滑圆管中，不计球与圆管内壁碰撞时的机械能损失，g 取10 m/s 2.则下列说法中正确的是( )
A ．从开始下滑到A 进入圆管整个过程，小球A 、
B 与地球三者组成的系统机械
能守恒 B ．在B 球未进入水平圆管前，小球A 与地球组成系统机械能守恒
C ．两球最后在光滑圆管中运动的速度大小为7 m/s
D ．从开始下滑到A 进入圆管整个过程，轻杆对B 球做功－1 J
【答案】ABC [从开始下滑到A 进入圆管整个过程，除重力做功外，杆对系统做功为零，小球A 、B 与地球三者组成的系统机械能守恒，故A 正确；在B 球未进入水平圆管前，只有重力对A 做功，小球A 与地球组成系统机械能守恒，故B 正确；以A 、B 组成的系统为研究对象，系统机械能守恒，由机械能守恒
定律得：m B gh ＋m A g(h ＋Lsin θ)＝12(m A ＋m B )v 2，代入数据解得：v ＝7 m/s ，
故C 正确；以A 球为研究对象，由动能定理得：m A g(h ＋Lsin θ)＋W ＝12m A v 2，
代入数据解得：W ＝－1 J ，则轻杆对B 做功，W B ＝－W ＝1 J ，故D 错误．]
6、在做“验证机械能守恒定律”的实验时，发现重物减少的重力势能总是略大于重物增加的动能，造成这种现象的原因是( )
A.选用的重物质量过大
B.选用的重物质量过小
C.空气对重物的阻力和打点计时器对纸带的阻力
D.实验时操作不规范，实验数据测量不准确
【解析】 造成题中所述误差的主要原因是来自于各方面的阻力，选项C 正确。

【答案】 C
7、(多选)一滑块在水平地面上沿直线滑行，t ＝0时其速度为2.0 m/s.从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平拉力F ，力F 和滑块的速度v 随时间t 的变化规律分别如图4甲和乙所示．设在第1 s 内、第2 s 内、第3 s 内力F 对滑块做功的平均功率分别为P 1、P 2、P 3，则( )
图4
A．P1>P2>P3
B．P1<P2<P3
C．0～2 s内力F对滑块做功为4 J
D．0～2 s内摩擦力对滑块做功为4 J
【解析】由速度－时间图象可知滑块在第1 s内的位移为1 m，第2 s内的位移为1 m，第3 s内的位移为2 m．故第1 s内、第2 s内、第3 s内力F对滑块做功的平均功率分别为P1＝1 W、P2＝3 W、P3＝4 W，故有P1<P2<P3，即A错误、B正确.0～2 s内力F对滑块做的功为4 J，C正确.0～2 s内摩擦力对滑块做的功为－4 J，D错误．
【答案】BC
8、如图所示，ACP和BDP是竖直平面内两个半径不同的半圆形光滑轨道，A、P、B三点位于同一水平面上，C和D分别为两轨道的最低点，将两个质量相同的小球分别从A和B两处同时无初速度释放，则()
A．沿BDP光滑轨道运动的小球的重力势能永远为正值
B．两小球到达C点和D点时，重力做功相等
C．两小球到达C点和D点时，重力势能相等
D．两小球刚开始从A和B两处无初速度释放时，重力势能相等
【答案】D[不管选哪一点为零势能点，A点和B点相对零势能面的竖直高度均相等，所以重力势能相等，D正确；两小球到达C点和D点时，重力势能不相等，C错误；重力势能E p＝mgh，具有相对性，如果选A、P、B三点在零势能参考面上，则两球在运动过程中的重力势能恒为负值；如果选C点在零势能参考面上，则两球在运动过程中的重力势能恒为正值，A错误；另外，重力做功跟路径无关，只取决于物体在始、末两点在竖直方向的高度，两球从开始运动到到达C点和D点时竖直高度不等，所以重力做功不相等，B错误．]
9、一物体做变速运动时，下列说法中正确的是()
A．合外力一定对物体做功，使物体动能改变
B．物体所受合外力一定不为零
C．合外力一定对物体做功，但物体动能可能不变
D．物体的加速度可能为零
【答案】B[物体做变速运动，可能是物体的速度方向变化，而大小不变，如匀速圆周运动，此时物体的动能不变，并无外力对物体做功，故选项A、C均错误；物体做变速运动，一定具有加速度，物体所受合外力一定不为零，故选项B 正确，选项D错误．]
10、(双选)神舟号载人飞船从发射至返回的过程中，以下哪些阶段返回舱的机械能是守恒的()
A．飞船升空的阶段
B．只在地球引力作用下，返回舱沿椭圆轨道绕地球运行的阶段
C．只在地球引力作用下，返回舱飞向地球的阶段
D．临近地面时返回舱减速下降的阶段
【答案】BC[飞船升空的阶段，推力做正功，机械能增加，故A错误；飞船在椭圆轨道上绕地球运行的阶段，只受重力作用，重力势能和动能之和保持不变，故B正确；返回舱在大气层外向着地球做无动力飞行阶段，只有重力做功，重力势能减小，动能增加，机械能总量守恒，故C正确；降落伞张开后，返回舱下降的阶段，克服空气阻力做功，故机械能减小，故D错误．]
11、（计算题）如图所示，雪橇在与水平方向成α角的拉力F的作用下
若雪橇(质量为m)在水平雪面上，以加速度a匀加速前进了s的距离，那么情况又如何？(用两种方法计算总功)
(1)试求作用在雪橇上的各个力所做的功；
(2)外力对雪橇做的总功是多少？
解析(1)由于雪橇做匀加速直线运动，由牛顿第二定律Fcos α－F f＝ma，
得F f＝Fcos α－ma
则重力做功为W G＝Gscos 90°＝0，
支持力做功为W FN ＝F N scos 90°＝0，
拉力做功为W F ＝Fscos α，
摩擦力做功为W Ff ＝F f scos 180°＝－Fscos α＋mas 。

(2)方法一 由W 总＝W G ＋W FN ＋W F ＋W Ff 得W 总＝mas 。

方法二 由牛顿第二定律得F 合＝ma ，
由W 总＝F 合scos 0°，得W 总＝mas 。

答案 见解析
12、粗糙的1/4圆弧的半径为0.45 m ，有一质量为0.2 kg 的物体自最高点A 从静止开始下滑到圆弧最低点B.然后沿水平面前进0.4 m 到达C 点停止. 设物体与轨道间的动摩擦因数为0.5(取g ＝10 m/s 2)，求：
(1)物体到达B 点时的速度大小；
(2)物体在圆弧轨道上克服摩擦力所做的功．
[解析] (1)物体从B 运动到C 的过程，由动能定理得：－μmgx ＝0－12m v 2B
解得：v B ＝2 m/s.
(2)物体从A 运动到B 的过程，由动能定理得：
mgR －W f ＝12m v 2B －0
解得：W f ＝0.5 J.
[答案] (1)2 m/s (2)0.5 J
13、利用如图甲所示装置验证机械能守恒定律：质量m ＝0.20 kg 的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点。

如图乙所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O 为第一个点，A 、B 、C 为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出)。

已知打点计时器每隔0.02 s 打一次点，当地的重力加速度g ＝10 m/s 2。

(计算结果均取3位有效数字)
(1)下列实验操作步骤中错误的是( )
A.把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接到低压交流电源上
B.将连有重物的纸带穿过限位孔，将纸带和重物提升到一定高度
C.先释放纸带，再接通电源
D.更换纸带，重复实验，根据记录处理数据
(2)根据图乙所得的数据，应取图中O 点和________点来验证机械能守恒定律，那么打下该点时重物的瞬时速度大小为________ m/s 。

(3)从O 点到所取点，重物重力势能减少量ΔE p ＝________ J ，动能增加量ΔE p ________ J ，从而验证了在误差允许范围内机械能守恒。

甲 乙
【解析】 (1)把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接到低压交流电源上，选项A 正确；将连有重物的纸带穿过限位孔，将纸带和重物提升到一定高度，选项B 正确；先接通电源，再释放纸带，选项C 错误；更换纸带，重复实验，根据记录处理数据，选项D 正确。

(2)根据图乙所得的数据，应取图中O 点和B 点来验证机械能守恒定律，那么打
下B 点时重物的瞬时速度大小为v B ＝x AC 2T ＝0.232 3－0.155 50.04
m/s ＝1.92 m/s 。

(3)从O 点到所取B 点，重物重力势能减少量为ΔE p ＝mgh B ＝0.20×10×0.192 0 J
＝0.384 J ，动能的增加量为ΔE k ＝12m v 2B ＝12
×0.2×1.922 J ≈0.369 J ，在误差允许的范围内，机械能守恒。

【答案】 (1)C (2)B 1.92 (3)0.384 0.369。