物理人教版高中必修2机械能 功和功率单元测试题

高一物理第七章 机械能 功和功率单元测试题一、选择题1、关于重力势能，以下说法中正确的是（ ）A. 某个物体处于某个位置，重力势能的大小是唯一确定的B. 重力势能为０的物体，不可能对别的物体做功C. 物体做匀速直线运动时，重力势能一定不变D. 只要重力做功，重力势能一定变化2 、在h 高处，以初速度v 0向水平方向抛出一个小球，不计空气阻力，小球着地时速度大小为 （ ）A. gh v 20+B. gh v 20-C. gh v 220+ D. gh v 220- 3、 一质量为 m 的小球，用长为l 的轻绳悬挂于O 点。

小球在水平拉力F 作用下，从平衡位置P 点很缓慢地移动到Q 点，如图1所示，则拉力F 所做的功为（ ）A. mgl cos θB. mgl (1－cos θ)C. Fl cos θD. Fl θ4、 如图2所示，固定在地面上的半圆轨道直径ab 水平，质点P 从a 点正上方高H 处自由下落，经过轨道后从b 点冲出竖直上抛，上升的最大高度为32H ，空气阻力不计．当质点下落再经过轨道a 点冲出时，能上升的最大高度h 为()图2A ．h ＝32H B ．h ＝3H C ．h ＜3H D ．3H ＜h ＜32H 5、 质量为m 的物体静止在粗糙的水平地面上，若物体受水平力F 的作用从静止起通过位移s 时的动能为E 1，当物体受水平力2F 作用，从静止开始通过相同位移s ，它的动能为E 2，则： A. E 2＝E 1 B. E 2＝2E 1 C. E 2＞2E 1 D. E 1＜E 2＜2E 16、 质量为m 的小球被系在轻绳的一端，在竖直平面内做半径为R 的圆周运动，运动过程中小球受到空气阻力的作用。

设某一时刻小球通过轨道最低点，此时绳子的张力为7mg ，此后小球继续做运动，经过半个圆周恰能通过最高点，则在此过程中小球克服空气阻力做的功为：A B ..1413mgR mgR C D ..12mgR mgR二、填空题7、 如图3：质量为m 的小球从位置A 运动到位置B 的过程重力所做的功_____J ．图18、将物体以60 J的初动能竖直向上抛出，当它上升至某点P时，动能减少为10J，机械能损失10 J，若空气阻力大小不变，则物体落回抛出点时的动能为_____J．9、如图4所示，粗细均匀的U形管底边宽10cm，两边液柱高分别为25cm与5cm，当将右端塞子打开时左侧液体将向右流动，若一切摩擦不计，则液体流动的最大速度大小等于______________m/s。

10、如图5所示，AB与CD为两个斜面，分别与一个光滑的圆弧形轨道相切，圆弧的圆心角为，半径为R，质量为m的物块在距地面高为h的A处无初速度滑下，若物块与斜面的动摩擦因数为，物体在斜面上(除圆弧外)共能运动的路程_____m.图511、一架喷气式飞机的质量为5.0×103kg，起飞过程中受到的牵引力为1.8×104N，受到的阻力是飞机机重的0.020倍，起飞速度为60m/s，起飞过程中滑跑的距离_____m.三、计算题12、如图6所示，斜面倾角为，质量为m的滑块距挡板P为s，以初速度v沿斜面上滑，滑块与斜面间的动摩擦因数为，滑块所受摩擦力小于滑块重力沿斜面的分力，若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失，求滑块经过的路程有多大？图613、物体从高出地面的B处由静止自由落下，不考虑空气阻力，落至沙坑表面后又进入沙坑并在A处停止（如图7）。

求物体在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍。

14．一封闭的弯曲玻璃管处于竖直平面内，其中充满某种液体，内有一个密度为液体宇航局度21的木块，从管的A 端由静止开始运动，木块与管壁间动摩擦因数μ=0.5，管两臂长AB=BC=L=2m ，顶端B 处为一小段光滑圆弧，两臂与水平面成α=37°角，如图8所示，求：（1）木块到达B 点时的速度。

（2）木块从开始运动到最终静止通过的路程。

15 如图9所示，一个质量为m 的圆环套在一根固定的水平直杆上，，环与杆的动摩擦因数为μ，现给环一个向右的初速度v 0，如果在运动过程中还受到一个方向始终竖直向上的力F 的作用，且kv F （k 为常数，v 为环的运动速度），试讨论环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功（假设杆足够长）。

F 图9[参考答案]1、解析 由重力势能的表达式E p =mgh 可知，由于高度h 具有相对性，重力势能的大小也具有相对性，即处于某个位置的某个物体，在选择不同的参考平面时，重力势能的大小是不同的。

重力势能的大小具有相对性，其大小与参考平面的选取有关，所以重力势能为０的物体，是指物体处于参考平面上，并不能表明物体不具有做功的本领。

如在地面上流动的一薄层水，若取地面为参考平面，则其重力势能为０，但当这些水流向更低处时仍可对别的物体做功。

物体的重力势能是由物体的重力和物体的高度共同决定的，只要物体的高度发生变化，物体的重力势能就一定发生变化。

例如，当物体沿斜面匀速下滑时，高度减小，重力势能将减小。

重力的方向总是竖直向下的，重力做功时物体的高度肯定发生变化，重力势能也一定发生变化。

可见，正确选项为D 。

2、解析 在小球下落的整个过程中，对小球应用动能定理，有2022121mv mv mgh -=， 解得小球着地时速度的大小为 =v gh v 220+。

正确选项为C 。

3、解析 小球受重力、水平拉力和绳子拉力的作用，其中绳子拉力对小球不做功，水平拉力对小球做功设为W ，小球克服重力做功mgl (1－cos θ)。

小球很缓慢移动时可认为动能始终为0，由动能定理 W －mgl (1－cos θ)=0， 可得 W = mgl (1－cos θ)。

正确选项为B 。

4、解析：质点P 第一次通过半圆弧的速率大于第二次通过半圆弧的速率，则第一次通过圆弧的压力和摩擦力均大于第二次．则第一次物体克服摩擦力做功W f 1大于第二次克服摩擦力做功W f 2，根据动能定理，有 W f 1＝mg (H -32H ) W f 2＝mg (32H -h ) 因为W f 1＞W f 2，则mg (H -32H )＞mg (32H -h )，得h ＞3H因为W f 2＞0，则h ＜32H ．故3H ＜h ＜32H ，故选项D 正确．答案：D5、解析：正确答案为C 。

解答本题的关键是弄清物体运动过程中受到哪些力和各力做功情况（正功还是负功或不做功），然后由动能定理分析判断。

物体在粗糙的水平面上通过位移s 的过程中，所受到的摩擦力不变，由动能定理可得： 水平力为时：F ()F f s E -=1水平力为时：222F F f s E ()-= 则E F f s fs E fs E 211222=-+=+>()注意：此题列动能定理方程时，易漏掉摩擦阻力的功，误认为Fs 是合外力所做的功。

6、解析：小球从最低点到最高点通过这半个圆周的过程中，空气阻力大小未知，方向始终与速度方向相反，是变力。

求此变力所做的功应从功和能的关系入手，由动能定理求出，但先应分别求出小球在最低点和最高点的动能。

如图所示，小球在最低点A 时，由牛顿第二定律得：712322mg mg m v R E mv mgRA K A A -===，则小球在最高点B 时，由牛顿第二定律得：mg m v R E mv mgRB K B B ===221212，则小球从A 经半个圆周运动到B 的过程中由动能定理W W E W W E KG K12++=+=…得：阻∆∆即：·阻W mg R mv mv B A -=-2121222∴阻W mgR=-12则：克阻W W mgR==||127、解析：由于重力做功与通过的路径无关，只决定于物体的重力mg 和物体初末位置的高度差，所以物体由A 位置运动到B 位置。

虽然先运动到地面高度再回到B 高度，但初末位置的高度差是H —h ，那么重力做的功就是W ＝mg （H —h ）。

8、解析：物体动能的减少是重力与阻力对物体做负功而引起的，由题意知，ΔE k ＝50 J ＝W G ＋W f ，而W f ＝10 J 故W G ＝40 J ，又因二者作用位移相同，故f F G ＝14，物体上升到最高点的过程中阻力做功为W f ′由动能定理，0-60 J ＝-5 W f ′，即W f ′＝12 J ，而下落过程中阻力做功的值仍为W f ′＝12 J ，对全过程(上升与下落)应用动能定理，有E k ′-60＝-2 W f ′，故E k ′＝60-2×12 J ＝36 J ．答案：369、解析：管中的液体在流动过程中各部分速率是相等的，而且，当两管中液面相平时，其速率最大，设单位长度液体的质量为m ，根据动能定理：240211.010v m mg ⋅⋅=⋅，∴v=0.7m/s 。

10、解析：物块在斜面AB 和CD 上往复运动，摩擦力的方向不断变化，由于摩擦阻力做功，物块每次上滑的最高点不断在降低，当物体在B 点或C 点速度为零时，便在光滑曲面上往复运动，高度不再变化．设物块在斜面上(除圆弧外)运动的总路程为s ，以A 为初位置，B 或C 为末位置，取全过程研究，由动能定理，有W G ＋W F ＝0 即mg (h -h ′)-mg scos2θ＝0 s ＝2cos)2/cos 1(μθ--R h答案：［h -R (1-cos /2)］/cos /211、解析：以飞机为研究对象，起飞过程中受力分析如图，F f ＝kmg ＝0.02×5.0×103×10N=1000N根据动能定理得到F L －F f L ＝221mv －0由此可得：L ＝)(22f F F mv -=m )10108.1(260100.53423-⨯⨯⨯＝5.3×102m12．解析：由于滑块重力沿斜面向下的分力大于滑块所受摩擦力，所以可断定滑块最终将停靠在挡板处．从以v 向上滑动至最终停下，设滑块经过的路程为l ，则重力做正功，摩擦力做负功．解法一：此过程重力对滑块做功W G ＝mgss i n ， 摩擦力做功W f ＝- mgl cos 对滑块由动能定理，有： mgss i n- mgl co s＝0-21mv 2解得l ＝θμθcos 2/sin 2g v gs +13解析：解法一：选物体为研究对象，先研究自由落体过程，只有重力做功，设物体质量为m ，落到沙坑表面时速度为v ，根据动能定理有2102mgH mv =- ①再研究物体在沙中的运动过程，重力做正功，阻力 μF 做负功，根据动能定理有2102mgh F h mv μ-=- ②由①②两式解得F H h mgh μ+=可见物体在沙坑中受到的平均阻力是其重力的H hh +倍。