高中物理必修二机械能守恒习题
通用版带答案高中物理必修二第八章机械能守恒定律微公式版真题

通用版带答案高中物理必修二第八章机械能守恒定律微公式版真题单选题1、氢气球在空中匀速上升的过程中,它的()A.动能减小,重力势能增大B.动能不变,重力势能增大C.动能减小,重力势能不变D.动能不变,重力势能不变答案:B氢气球在空中匀速上升,质量不变,速度不变,动能不变,高度增大,重力势能变大。
故选B。
2、2021年10月16日0时23分,搭载神舟十号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭,在酒泉卫星发射中心点火发射,约582秒后,神舟十三号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航大员送入太空。
10月16日6时56分,载人飞船与中国空间站组合体完成自主快速交会对接空间站组合体在离地400km左右的椭圆轨道上运行,如图所示。
11月8日,经过约6.5小时的出舱活动,神舟十三号航天员乘组密切协同,圆满完成出舱活动全部既定任务,同时,在完成任务的过程中,航天员发现在空间站内每隔大约1.5小时就能看到一次日出。
不计一切阻力,组合体则根据题中所给信息,以下判断正确的是()A.航天员在出舱工作时处于超重状态B.空间站组合体运动到近地点时的加速度最小C.空间站组合体的椭圆轨道半长轴小于地球同步卫星的轨道半径D.空间站组合体沿椭圆轨道由近地点向远地点运动的过程中,机械能不守恒答案:CA.航天员出舱工作时处于失重状态,A错误;B.空间站组合体运动到近地点时的加速度最大,B错误;C.空间站组合体的运动周期小于地球同步卫星的运动周期,故空间站组合体的轨道半长轴小于地球同步卫星的轨道半径,C正确;D.空间站组合体沿椭圆轨道由近地点向远地点运动的过程中,机械能守恒,D错误。
故选C。
3、质量为50g的小石头从一水井口自由下落至距离井口5m以下的水面时,其重力的功率为(重力加速度g取10m/s2)()A.5WB.50WC.500WD.2500W答案:Av2=2gℎ代入数据,解得v=10m/s此时重力的功率为P=Fv=mgv=0.05×10×10W=5W故选A。
高中物理必修二第八章机械能守恒定律总结(重点)超详细(带答案)
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高中物理必修二第八章机械能守恒定律总结(重点)超详细单选题1、如图甲所示,质量0.5kg的小物块从右侧滑上匀速转动的足够长的水平传送带,其位移与时间的变化关系如图乙所示。
图线的0~3s段为抛物线,3~4.5s段为直线,(t1=3s时x1=3m)(t2=4.5s时x2=0)下列说法正确的是()A.传送带沿逆时针方向转动B.传送带速度大小为 1m/sC.物块刚滑上传送带时的速度大小为 2m/sD.0~4.5s内摩擦力对物块所做的功为-3J答案:DAB.根据位移时间图象的斜率表示速度,可知:前2s物体向左匀减速运动,第3s内向右匀加速运动。
3-4.5s 内x-t图象为一次函数,说明小物块已与传送带保持相对静止,即与传送带一起向右匀速运动,因此传送带沿顺时针方向转动,且速度为v=ΔxΔt=34.5−3m/s=2m/s故AB错误;C.由图象可知,在第3s内小物块向右做初速度为零的匀加速运动,则x=12at2其中x=1mt=1s解得a=2m/s2根据牛顿第二定律μmg=ma解得μ=0.2在0-2s内,对物块有v t2−v02=−2ax 解得物块的初速度为v0=4m/s故C错误;D.对物块在0~4.5s内,根据动能定理W f=12mv2−12mv02解得摩擦力对物块所做的功为W f=−3J故D正确。
故选D。
2、如图所示,工厂利用足够长的皮带传输机把货物从地面运送到高出水平地面的C平台上,C平台离地面的高度一定。
运输机的皮带以一定的速度v顺时针转动且不打滑。
将货物轻轻地放在A处,货物随皮带到达平台。
货物在皮带上相对滑动时,会留下一定长度的痕迹。
已知所有货物与皮带间的动摩擦因数为μ。
满足tanθ<μ,可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则()A.传送带对货物做的功等于物体动能的增加量B.传送带对货物做的功等于货物对传送带做的功C.因传送物体,电动机需多做的功等于货物机械能的增加量D.货物质量m越大,皮带上摩擦产生的热越多答案:DA.物体放在皮带上先做匀加速运动,当速度达到皮带的速度时做匀速运动,传送带对货物做的功等于物体动能的增加量与重力势能的增加量的和。
(易错题)高中物理必修二第八章《机械能守恒定律》测试题(含答案解析)
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一、选择题1.如图所示,运动员把质量为m 的足球从水平地面踢出,足球在空中达到的最高点高度为h ,在最高点时的速度为v ,不计空气阻力,重力加速度为g 。
下列说法正确的是( )A .运动员踢球时对足球做功12mv 2B .足球上升过程重力做功mghC .运动员踢球时对足球做功mgh +12mv 2D .足球上升过程克服重力做功mgh +12mv 2 2.如图所示是健身用的“跑步机”示意图,质量为m 的运动员踩在与水平面成a 角的静止皮带上,运动员用力向后蹬皮带,运动过程中人对皮带的摩擦力恒为f 。
使皮带以速度v 匀速向后运动,则在运动过程中,下列说法正确的是( )A .人脚对此皮带的摩擦力等于皮带对人脚的摩擦力B .人对皮带做功的功率为fvC .人对皮带做功的功率为mgvD .人对皮带不做功3.幼儿园滑梯(如图甲所示)是孩子们喜欢的游乐设施之一,滑梯可以简化为如图乙所示模型。
一质量为m 的小朋友(可视为质点),从竖直面内、半径为r 的圆弧形滑道的A 点由静止开始下滑,利用速度传感器测得小朋友到达圆弧最低点B 时的速度大小为2gr (g 为当地的重力加速度)。
已知过A 点的切线与竖直方向的夹角为30°,滑道各处动摩擦因数相同,则小朋友在沿着AB 下滑的过程中( )A.在最低点B时对滑道的压力大小为32 mgB.处于先超重后失重状态C.重力的功率先减小后增大D.克服摩擦力做功为2mgr4.我国高铁舒适、平稳、快捷.列车高速运行时所受阻力主要是空气阻力,设其大小和车速成正比,则高铁分别以75m/s和100m/s的速度匀速运行时,高铁克服空气阻力的功率之比为()A.4:3B.3:4C.16:9D.9:165.一物体在光滑斜面上受到一平行于斜面、方向不变的力作用,由静止开始沿斜面运动。
运动过程中小物块的机械能E与路程x的关系图像如图所示,其中10x过程的图线为曲线,12x x过程的图线为直线。
忽略空气阻力。
高中物理必修二第八章机械能守恒定律知识点题库(带答案)
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高中物理必修二第八章机械能守恒定律知识点题库单选题1、在体育课上,某同学练习投篮,站在罚球线处用力将篮球从手中投出,恰好水平击中篮板,则篮球在空中运动过程中( )A .重力势能增加,动能增加B .重力势能减小,动能减小C .重力势能增加,动能减小D .重力势能减小,动能增加 答案:C篮球上升,恰好水平击中篮板,运动到最高点,整个过程重力做负功,重力势能增加,动能减小。
故选C 。
2、将一小球从地面上以12m/s 的初速度竖直向上抛出,小球每次与水平地面碰撞过程中的动能损失均为碰前动能的n 倍,小球抛出后运的v −t 图像如图所示。
已知小球运动过程中受到的空气阻力大小恒定,重力加速度大小为10m/s 2,则n 的值为( )A .56B .16C .59D .49答案:B小球第一次上升的最大高度ℎ1=12(12+0)m =6m上升阶段,根据动能定理有−(mg +F f )ℎ1=−12mv 02v 0=12m/s下降阶段,根据动能定理可知碰前瞬间的动能为mgℎ1−F fℎ1=E k0=48m J第一次与地面碰撞的过程中动能损失ΔE k=E k0−12mv22=8m J则依题意有n=ΔE kE k1=16故ACD错误,B项正确。
故选B。
3、如图所示,在水平地面上方固定一水平平台,平台上表面距地面的高度H=2.2m,倾角θ= 37°的斜面体固定在平台上,斜面底端B与平台平滑连接。
将一内壁光滑血管弯成半径R=0.80m的半圆,固定在平台右端并和平台上表面相切于C点,C、D为细管两端点且在同一竖直线上。
一轻质弹簧上端固定在斜面顶端,一质量m=1.0kg的小物块在外力作用下缓慢压缩弹簧下端至A点,此时弹簧的弹性势能E p=2.8J,AB长L=2.0m。
现撤去外力,小物块从A点由静止释放,脱离弹簧后的小物块继续沿斜面下滑,经光滑平台BC,从C点进入细管,由D点水平飞出。
已知小物块与斜面间动摩擦因数μ=0.80,小物块可视为质点,不计空气阻力及细管内径大小,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
人教版高中物理必修二 8.4 机械能守恒定律 练习(含答案)
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机械能守恒定律练习一、单选题1.下列所述的物体在运动过程中满足机械能守恒的是( )A. 跳伞运动员张开伞后,在空中匀速下降B. 忽略空气阻力,物体竖直上抛C. 火箭升空过程D. 拉着物体沿光滑斜面匀速上升【答案】B【解析】解:A、跳伞运动员在空中匀速下降,动能不变,重力势能减小,因机械能等于动能和势能之和,则机械能减小。
故A错误。
B、忽略空气阻力,物体竖直上抛,只有重力做功,机械能守恒,故B正确。
C、火箭升空,动力做功,机械能增加。
故C错误。
D、物体沿光滑斜面匀速上升,动能不变,重力势能在增加,所以机械能在增大。
故D错误。
故选:B。
物体机械能守恒的条件是只有重力或者是弹簧弹力做功,或看物体的动能和势能之和是否保持不变,即采用总量的方法进行判断。
解决本题的关键掌握判断机械能是否守恒的方法,1、看是否只有重力做功。
2、看动能和势能之和是否不变。
2.安徽芜湖方特水上乐园是华东地区最大的水上主题公园。
如图为彩虹滑道,游客先要从一个极陡的斜坡落下,接着经过一个拱形水道,最后达到末端。
下列说法正确的是( )A. 斜坡的高度和拱形水道的高度差要设计合理,否则游客经过拱形水道的最高点时可能飞起来B. 游客从斜坡的最高点运动到拱形水道最高点的过程中,重力一直做正功C. 游客从斜坡下滑到最低点时,游客对滑道的压力最小D. 游客从最高点直至滑到最终停下来过程中,游客的机械能消失了【答案】A【解析】解:A、斜坡的高度和拱形水道的高度差要设计合理,不能让游客经过拱形水A正确;B、游客从斜坡的最高点运动到拱形水道最高点的过程中,游客的位置是先降低后升高,所以重力先做正功后做负功,故B错误;C、游客从斜坡上下滑到最低点时,加速度向上,处于超重状态,游客对滑道的压力最大,故C错误;D、游客从最高点直至滑到最终停下来过程中,游客的机械能没有消失,而是转化为其他形式的能(内能),故D错误。
故选:A。
高点运动到拱形水道最高点的过程中,游客是先降低后升高的;游客在最低点时,其加速度向上,游客处于超重状态;整个过程是符合能量守恒的,机械能不是消失,而是转化为其它形式的能。
部编版高中物理必修二第八章机械能守恒定律带答案知识点归纳总结(精华版)
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(名师选题)部编版高中物理必修二第八章机械能守恒定律带答案知识点归纳总结(精华版)单选题1、公安部规定:子弹射出枪口时的动能与子弹横截面积的比在0.16J/cm2以下的枪为玩具枪。
已知某弹簧玩具枪的钢珠直径约为1cm,则该枪中弹簧的弹性势能不能超过()A.1×10-6JB.1×10-3JC.1×10-2JD.1×10-1J2、如图所示,在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道,半径OA水平、OB竖直,一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落,小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力。
已知AP=2R,重力加速度为g,不计空气阻力,小球可视为质点,则小球从P到B的运动过程中()A.重力势能减少2mgRB.机械能减少mgRC.合外力做功mgRmgRD.克服摩擦力做功123、一物体在运动过程中,重力做了-2J的功,合力做了4J的功,则()A.该物体动能减少,减少量等于4JB.该物体动能增加,增加量等于4JC.该物体重力势能减少,减少量等于2JD.该物体重力势能增加,增加量等于3J4、如图所示,“歼15”战机每次从“辽宁号”航母上起飞的过程中可视为匀加速直线运动,且滑行的距离和牵引力都相同,则()A.携带的弹药越多,加速度越大B.携带的弹药越多,牵引力做功越多C.携带的弹药越多,滑行的时间越长D.携带的弹药越多,获得的起飞速度越大5、我国发射的神舟十三号载人飞船,进入预定轨道后绕地球椭圆轨道运动,地球位于椭圆的一个焦点上,如图所示。
飞船从A点运动到远地点B的过程中,下列表述正确的是()A.地球引力对飞船不做功B.地球引力对飞船做负功C.地球引力对飞船做正功D.飞船受到的引力越来越大6、如图所示为某汽车启动时发动机功率P随时间t变化的图像,图中P0为发动机的额定功率,若已知汽车在t2时刻之前已达到最大速度v m,据此可知()A .t 1~t 2时间内汽车做匀速运动B .0~t 1时间内发动机做的功为P 0t 1C .0~t 2时间内发动机做的功为P 0(t 2-t12)D .汽车匀速运动时所受的阻力小于P0v m7、氢气球在空中匀速上升的过程中,它的( ) A .动能减小,重力势能增大B .动能不变,重力势能增大 C .动能减小,重力势能不变D .动能不变,重力势能不变8、将一小球从地面上以12m/s 的初速度竖直向上抛出,小球每次与水平地面碰撞过程中的动能损失均为碰前动能的n 倍,小球抛出后运的v −t 图像如图所示。
《第七章 机械能守恒定律》试卷及答案_高中物理必修第二册_沪科版_2024-2025学年
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《第七章机械能守恒定律》试卷(答案在后面)一、单项选择题(本大题有7小题,每小题4分,共28分)1、一个物体从静止开始沿光滑斜面下滑,下列说法正确的是:A、物体的动能随着下滑距离的增加而增加B、物体的势能随着下滑距离的增加而减少C、物体的机械能守恒D、物体的动量和速度随下滑距离增加而增加2、一个物体从高度h自由下落,落地时的速度v与下落的高度h的关系可以表示为:A、v = √(2gh)B、v = ghC、v = h/√gD、v = √(gh/2)3、物体沿光滑斜面自由下滑的过程中,以下说法正确的是()。
A、物体的动能增加,势能减少,机械能守恒;B、物体的动能减少,势能增加,机械能守恒;C、物体的动能增加,势能减少,机械能增加;D、物体的动能增加,势能减少,机械能不变。
4、在光滑水平面上,一个物体在拉力的作用下做变速直线运动,如果物体的动能增加了,那么()。
A、其重力势能一定增加;B、其重力势能一定减少;C、其重力势能不变;D、此过程中拉力不一定对物体做正功。
5、一个物体从高处自由下落,在下落过程中:A、重力势能在增加B、重力势能在减少C、动能和重力势能总和不变D、动能和势能无法同时增加6、关于机械能守恒定律的适用条件,以下说法正确的是:A、所有运动过程中都适用B、只有匀速直线运动过程适用C、只有自由落体运动过程适用D、受限在只有重力和弹力作用下的机械运动过程适用7、一个物体在光滑水平面上从静止开始沿着x轴正方向运动,受到一个恒定的水平向右的力F作用。
下列说法正确的是()A、物体的动能增加时,其势能必定减少B、物体的势能增加时,其动能必定减少C、物体的机械能守恒,因为只有重力做功D、物体的机械能不守恒,因为除了重力做功,还有其他力做功二、多项选择题(本大题有3小题,每小题6分,共18分)1、物体沿斜面匀速下滑时,下列哪些力做功为零?A、摩擦力B、重力C、支持力D、合外力2、在一个弹性系统中,当一个弹簧振子从最大位移处释放后,下列哪些描述是正确的?A、在开始释放的瞬间,弹簧弹力对振子做正功B、振子到达平衡位置时,速度达到最大值C、振子经过平衡位置时,带有最大的势能D、振子到达最大位移处时,动能为零3、一个物体从静止状态开始下落的运动,下列关于其机械能守恒的说法正确的是()A、物体的势能减小,动能增大,总机械能守恒B、物体在整个下落过程中只有重力做功C、物体下落过程中,如果有空气阻力,其机械能将不会守恒D、物体下落的末速度与重力加速度无关三、非选择题(前4题每题10分,最后一题14分,总分54分)第一题已知一物体从高度为h的平台上自由落下,落地的速度为v。
《好题》高中物理必修二第八章《机械能守恒定律》测试卷(包含答案解析)
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一、选择题1.如图所示,运动员把质量为m 的足球从水平地面踢出,足球在空中达到的最高点高度为h ,在最高点时的速度为v ,不计空气阻力,重力加速度为g 。
下列说法正确的是( )A .运动员踢球时对足球做功12mv 2B .足球上升过程重力做功mghC .运动员踢球时对足球做功mgh +12mv 2D .足球上升过程克服重力做功mgh +12mv 2 2.从同一高度以相同的速率分别抛出质量相等的三个小球,一个竖直上抛,一个竖直下抛,另一个平抛,则它们从抛出到落地(不计空气阻力),以下说法正确的是( ) ①运行的时间相等②重力的平均功率相等③落地时重力的瞬时功率相等④落地时的动能相等A .④B .②③C .③④D .②③④ 3.两个互相垂直的力F 1与F 2作用在同一物体上,使物体运动,物体通过一段位移时,力F 1对物体做功为4J 。
力F 2对物体做功为3J ,则力F 1与F 2的合力对物体做功为( ) A .0 B .5J C .7J D .25J4.如图所示,质量为m 的物体置于粗糙的质量为()M m M <的斜面体上,斜面体M 置于光滑的水平面上,当物体m 以速度0v 沿斜面体M 底端冲上顶端的过程中,下列说法正确的是( )A .物体m 受到的力的个数比斜面体M 受到的力的个数要少B .物体m 和斜面体M 组成的系统机械能守恒C .斜面体M 对物体m 的作用力不做功D .物体m 的机械能增大5.质量为m 的小球,用长为l 的轻绳悬挂于O 点,小球在水平恒力F 作用下,从最低点转过θ角,如图所示,重力加速度为g ,则在此过程中( )A .小球受到的合力做功为(1cos )mgl θ-B .拉力F 的功为sin Fl θC .重力势能的变化大于(1cos )mgl θ-D .水平力F 做功使小球与地球组成的系统机械能增加了(1cos )mgl θ-6.物体从某一高度做初速为0v 的平抛运动,p E 为物体重力势能,k E 为物体动能,h 为下落高度,t 为飞行时间,v 为物体的速度大小。
教科版高中物理必修第二册课后习题 第四章机械能及其守恒定律 3.动能 动能定理
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3.动能 动能定理基础巩固1.一物体做变速运动时,下列说法正确的是( ) 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解析: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。
2.两个物体质量比为1∶4,速度大小之比为4∶1,则这两个物体的动能之比为( ) A.1∶1 B.1∶4 C.4∶1 D.2∶1答案:C解析:由动能表达式E k =12mv 2得E k1E k2=m 1m 2·(v 1v 2)2=14×(41)2=4∶1,C 正确。
3.一质点做速度逐渐增大的匀加速直线运动,在时间间隔t内位移为x,动能变为原来的9倍。
该质点的加速度为( )A.xt2B.3x2t2C.4xt2D.8xt2答案:A解析:设初、末速度分别为v1、v2,加速度为a,则由E k=12mv2得v2=3v1;代入x=v1+v22t得v1=x2t,v2=3x2t,a=v2-v1t=3x2t-x2tt=xt2,故选项A正确。
4.某人把质量为0.1 kg的一块小石头,从距地面为5 m的高处以60°角斜向上抛出,抛出时的初速度大小为10 m/s,则当石头着地时,其速度大小约为(g取10 m/s2,不计空气阻力)( )A.14 m/sB.12 m/sC.28 m/sD.20 m/s答案:A解析:由动能定理,重力对石头所做的功等于石头动能的变化,则mgh=12mv22−12mv12,v2=√v12+2gh=10√2m/s≈14m/s,A正确。
5.某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,将细绳一端拴在小车上,另一端绕过定滑轮,挂上适当的钩码,使小车在钩码的牵引下运动,以此定量探究绳拉力与小车动能变化的关系。
(典型题)高中物理必修二第八章《机械能守恒定律》测试题(含答案解析)
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一、选择题1.如图所示,轻质弹簧竖直放置,下端固定。
小球从弹簧的正上方某一高度处由静止下落,不计空气阻力,则从小球接触弹簧到弹簧被压缩至最短的过程中()A.小球的动能一直减小B.小球的机械能守恒C.弹簧的弹性势能先增加后减小D.小球的重力势能一直减小2.从同一高度以相同的速率分别抛出质量相等的三个小球,一个竖直上抛,一个竖直下抛,另一个平抛,则它们从抛出到落地(不计空气阻力),以下说法正确的是()①运行的时间相等②重力的平均功率相等③落地时重力的瞬时功率相等④落地时的动能相等A.④B.②③C.③④D.②③④3.两个互相垂直的力F1与F2作用在同一物体上,使物体运动,物体通过一段位移时,力F1对物体做功为4J。
力F2对物体做功为3J,则力F1与F2的合力对物体做功为()A.0 B.5J C.7J D.25J4.关于功和能,下列说法不正确的是()A.滑动摩擦力对物体可以做正功B.当作用力对物体做正功时,反作用力可以不做功C.一对互为作用力和反作用力的滑动摩擦力,做功之和一定为零D.只有重力做功的物体,在运动过程中机械能一定守恒5.物体从某一高度做初速为0v的平抛运动,p E为物体重力势能,k E为物体动能,h为下落高度,t为飞行时间,v为物体的速度大小。
以水平地面为零势能面,不计空气阻力,下E与各物理量之间关系可能正确的是()列图象中反映pA.B.C.D.6.在水平地面上竖直上抛一个小球,小球在运动过程中重力瞬时功率的绝对值为P,离地高度h。
不计空气阻力,从抛出到落回原地的过程中,P与h关系图像为()A.B.C.D.7.如图,游乐场中,从高处P到水面Q处有三条不同的光滑轨道,图中甲和丙是两条长度相等的曲线轨道,乙是直线轨道。
甲、乙、丙三小孩沿不同轨道同时从P处自由滑向Q 处,下列说法正确的有()A.甲的切向加速度始终比丙的小B.因为乙沿直线下滑,所经过的路程最短,所以乙最先到达Q处C.虽然甲、乙、丙所经过的路径不同,但它们的位移相同,所以应该同时到达Q处D.甲、乙、丙到达Q处时的速度大小是相等的8.将一个小球从水平地面竖直向上抛出,它在运动过程中受到的空气阻力大小恒定,其上升的最大高度为20m,则运动过程中小球的动能和重力势能相等时,其高度为(规定水平地面为零势能面)()A.上升时高于10m,下降时低于10mB.上升时低于10m,下降时高于10mC.上升时高于10m,下降时高于10mD.上升时低于10m,下降时低于10m9.在倾角为30°的斜面上,某人用平行于斜面的力把原来静止于斜面上的质量为2kg的物体沿斜面向上推了2m的距离,并使物体获得1m/s的速度,已知物体与斜面间的动摩擦因数为33,g取10m/s2,则在这个过程中()A.物体机械能增加41J B.摩擦力对物体做功20JC.合外力对物体做功1J D.物体重力势能增加40J10.按压式圆珠笔内装有一根小弹簧,尾部有一个小帽,压一下小帽,笔尖就伸出来。
高中物理必修二第八章《机械能守恒定律》检测卷(包含答案解析)

一、选择题1.如图所示,两个相同的小球a 、b ,a 从光滑斜面顶端由静止开始自由下滑,同时,b 从同一高度平抛。
小球a 、b ( )A .落地时的速度相同B .落地时重力的瞬时功率a b P P <C .运动到地面时动能相等D .从运动到落地的过程中重力的平均功率相等2.如图所示,一根轻弹簧下端固定,竖立在水平面上。
其正上方A 位置有一只小球。
小球从静止开始下落,在B 位置接触弹簧的上端,在C 位置小球所受弹力大小等于重力,在D 位置小球速度减小到零。
小球下降阶段下列说法中正确的是( )A .在B 位置小球动能最大B .在C 位置小球动能最小C .从A C →位置小球重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加D .从A D →位置小球动能没有发生改变3.如图所示,一个质量为m ,均匀的细链条长为L ,置于光滑水平桌面上,用手按住一端,使链条2L 长部分垂在桌面下,(桌面高度大于链条长度),则链条上端刚离开桌面时的动能为( )A .14mgLB .38mgLC .12mgLD .34mgL 4.如图所示,轻质弹簧的左端固定,并处于自然状态。
小物块的质量为m ,从A 点向左沿水平地面运动,压缩弹簧后被弹回,运动到A 点恰好静止。
物块向左运动的最大距离为s ,与地面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g ,弹簧未超出弹性限度。
在上述过程中( )A .弹簧的最大弹力为mg μB .物块克服摩擦力做的功为2mgs μC .弹簧的最大弹性势能为2mgs μD .物块在A 点的初速度为2gs μ5.弹簧发生形变时,其弹性势能的表达式为2p 12E kx =,其中k 是弹簧的劲度系数,x 是形变量。
如图所示,一质量为m 的物体位于一直立的轻弹簧上方h 高度处,该物体从静止开始落向弹簧。
设弹簧的劲度系数为k ,则物块的最大动能为(弹簧形变在弹性限度内)( )A .22m g mgh k- B .222m g mgh k - C .22m g mgh k + D .222m g mgh k+ 6.如图所示,无人机在空中匀速上升时,不断增加的能量是( )A .动能B .动能、重力势能C .重力势能、机械能D .动能、重力势能、机械能7.我国高铁舒适、平稳、快捷.列车高速运行时所受阻力主要是空气阻力,设其大小和车速成正比,则高铁分别以75m/s 和100m/s 的速度匀速运行时,高铁克服空气阻力的功率之比为( )A .4:3B .3:4C .16:9D .9:168.如图所示,小物块A 位于光滑的斜面上,斜面被固定在的水平面上,从地面上看,小物块沿斜面下滑的过程中斜面对小物块的作用力( )A .不垂直于接触面,做功为零B .垂直于接触面,做功不为零C .垂直于接触面,做功为零D .不垂直于接触面,做功不为零9.一质点做匀加速直线运动,在时间间隔t 内位移为x ,动能变为原来的4倍,则该质点的加速度为( )A .2x tB .2x tC .223x tD .232xt10.如图甲所示,在水平地面上固定一竖直轻弹簧,弹簧上端与一个质量为0.1kg 的木块A 相连,质量也为0.1kg 的木块B 叠放在A 上,A 、B 都静止。
高中物理(新人教版)必修第二册课后习题:机械能守恒定律(课后习题)【含答案及解析】
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第八章机械能守恒定律机械能守恒定律课后篇巩固提升合格考达标练1.下列运动过程中,机械能守恒的是()A.热气球缓缓升空B.树叶从枝头飘落C.掷出的铅球在空中运动D.跳水运动员在水中下沉,空气的浮力做功,机械能不守恒,选项A错误;树叶从枝头飘落,所受的空气阻力不能忽略,空气阻力做负功,其机械能不守恒,选项B错误;掷出的铅球在空中运动时,所受空气的阻力对其运动的影响可以忽略,只有重力做功,其机械能守恒,选项C正确;跳水运动员在水中下沉时,所受水的浮力做负功,其机械能不守恒,选项D错误。
2.如图所示,小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上,在弹簧压缩到最短的整个过程中,弹簧始终处于弹性限度内,下列关于能量的叙述正确的是()A.重力势能和动能之和总保持不变B.重力势能和弹性势能之和总保持不变C.动能和弹性势能之和总保持不变D.重力势能、弹性势能和动能之和总保持不变,弹力做负功,重力势能、弹性势能及动能都要发生变化,任意两种能量之和都不会保持不变,但三种能量相互转化,总和不变,选项D正确。
3.(多选)(2021江苏徐州高一检测)如图所示,一轻弹簧的一端固定于O点,另一端系一小球,将小球从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度释放,让它自由下摆,不计空气阻力,弹簧始终处于弹性限度内,则在小球由A 点摆向最低点B的过程中()A.小球的机械能守恒B.弹簧的弹性势能增加C.弹簧和小球组成的系统机械能守恒D.小球的机械能减少,所以小球的机械能减少,A错误,D正确。
由于弹簧被拉长,所以弹簧的弹性势能增大,B正确。
A到B的过程中,只有重力和弹簧弹力做功,系统机械能守恒,即弹簧和小球组成的系统机械能守恒,C正确。
4.以相同大小的初速度v0将物体从同一水平面分别竖直上抛、斜上抛、沿光滑斜面(足够长)上滑,如图所示,三种情况达到的最大高度分别为h1、h2和h3,不计空气阻力(斜上抛物体在最高点的速度方向水平),则()A.h1=h2>h3B.h1=h2<h3C.h1=h3<h2D.h1=h3>h2,上升到最高点时,速度均为0,由机械能守恒定律得mgh=12mv02,所以h=v022g,斜上抛物体在最高点速度不为零,设为v1,则mgh2=12mv02−12mv12,所以h2<h1=h3,故D对。
高中物理必修二第五章机械能守恒 习题及解析
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第1讲 功和功率功 (考纲要求 Ⅱ) 1.做功的两个要素(1)作用在物体上的力.(2)物体在力的方向上发生的位移. 2.公式:W =Fl cos α(1)α是力与位移方向之间的夹角,l 为物体对地的位移. (2)该公式只适用于恒力做功. 3.功的正负夹角 功的正负 α<90° 力对物体做正功α=90° 力对物体不做功α>90°力对物体做负功或说成物体克服这个力做了功判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”.(1)只要物体受力的同时又有位移发生,则一定有力对物体做功.( ) (2)一个力对物体做了负功,则说明这个力一定阻碍物体的运动.( )(3)滑动摩擦力可能做负功,也可能做正功;静摩擦力对物体一定不做功.( ) (4)作用力做正功时,反作用力一定做负功.( )功率 (考纲要求 Ⅱ)1.定义:功与完成这些功所用时间的比值. 2.物理意义:描述力对物体做功的快慢. 3.公式(1)P =Wt,P 为时间t 内的平均功率.(2)P =F v cos_α(α为F 与v 的夹角) ①v 为平均速度,则P 为平均功率. ②v 为瞬时速度,则P 为瞬时功率.4.额定功率:机械正常工作时输出的最大功率.5.实际功率:机械实际工作时输出的功率.要求小于或等于额定功率.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”.(1)以恒定牵引力启动的机车,在加速过程中发动机做的功可用公式W =Pt 计算.( ) (2)据P =F v 可知,发动机功率一定时,交通工具的牵引力与运动速度成反比.( ) (3)汽车上坡的时候,司机必须换挡,其目的是减小速度,得到较小的牵引力.( )基础自测1.(单选)如图5-1-1所示,拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法.如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100 m,那么下列说法正确的是().图5-1-1A.轮胎受到地面的摩擦力对轮胎做了负功B.轮胎受到的重力对轮胎做了正功C.轮胎受到的拉力对轮胎不做功D.轮胎受到的地面的支持力对轮胎做了正功2.(2014·遵义四中测试)(多选)关于功率公式P=W/t和P=F v的说法正确的是().A.由P=W/t知,只要知道W和t就可求出任意时刻的功率B.由P=F v既能求某一时刻的瞬时功率,也可以求平均功率C.由P=F v知,随着汽车速度增大,它的功率也可以无限制增大D.由P=F v知,当汽车发动机功率一定时,牵引力与速度成反比3.(2015·深圳二调)(多选)汽车从静止开始沿平直轨道做匀加速运动,所受阻力始终不变,在此过程中,下列说法正确的是().A.汽车牵引力保持不变B.汽车牵引力逐渐增大C.发动机输出功率不变D.发动机输出功率逐渐增大4.(单选)起重机以1 m/s2的加速度将质量为1 000 kg的货物由静止开始匀加速向上提升,g取10 m/s2,则在1 s内起重机对货物做的功是().A.500 J B.4 500 J C.5 000 J D.5 500 J5.(单选)一质量为m的木块静止在光滑的水平面上,从t=0开始,将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上,在t=t1时刻力F的瞬时功率是().A.F22m t1B.F22m t 21C.F2m t1D.F2m t21答案1.解析 根据力做功的条件,轮胎受到的重力和地面的支持力都与位移垂直,这两个力均不做功,B 、D 错误;轮胎受到地面的摩擦力与位移反向,做负功,A 正确;轮胎受到的拉力与位移夹角小于90°,做正功,C 错误.答案 A2.解析 利用公式P =W /t 只能计算平均功率,选项A 错误;当公式P =F v 中的v 为瞬时速度时,求的是瞬时功率,当v 为平均速度时,求的是平均功率,选项B 正确;因为汽车的速度不能无限制增大,汽车的功率也不能无限制增大,选项C 错误;由P =F v 知,当汽车发动机功率一定时,牵引力与速度成反比,选项D 正确.答案 BD3.解析 由于阻力恒定,汽车做匀加速运动,根据F 牵-f =ma ,知合力恒定,牵引力也恒定,A 正确;B 错误;由瞬时功率公式可知,要使牵引力恒定,就要随着速度增大,同步增大发动机的输出功率,使F 牵=Pv 保持不变,C 错误,D 正确.答案 AD4.解析 货物的加速度向上,由牛顿第二定律有:F -mg =ma , 起重机的拉力F =mg +ma =11 000 N.货物的位移是l =12at 2=0.5 m ,做功为W =Fl =5 500 J .故D 正确. 答案 D5.解析 在t =t 1时刻木块的速度为v =at 1=F m t 1,此时刻力F 的瞬时功率P =F v =F 2mt 1,选C.答案 C热点一 正、负功的判断及计算1.判断力是否做功及做功正负的方法(1)看力F 的方向与位移l 的方向间的夹角α——常用于恒力做功的情形. (2)看力F 的方向与速度v 的方向间的夹角α——常用于曲线运动的情形.(3)根据动能的变化:动能定理描述了合外力做功与动能变化的关系,即W 合=E k 末-E k 初,当动能增加时合外力做正功;当动能减少时,合外力做负功.2.计算功的方法 (1)恒力做的功直接用W =Fl cos α计算. (2)合外力做的功方法一:先求合外力F 合,再用W 合=F 合l cos α求功.方法二:先求各个力做的功W 1、W 2、W 3…,再应用W 合=W 1+W 2+W 3+…求合外力做的功. (3)变力做的功①应用动能定理求解.②用W =Pt 求解,其中变力的功率P 不变.③常用方法还有转换法、微元法、图象法、平均力法等,求解时根据条件灵活选择.【典例1】 在水平面上运动的物体,从t =0时刻起受到一个水平力F 的作用,力F 和此后物体的速度v 随时间t 的变化图象如图5-1-2所示,则( ).图5-1-2A .在t =0时刻之前物体所受的合外力一定做负功B .从t =0时刻开始的前3 s 内,力F 做的功为零C .除力F 外,其他外力在第1 s 内做正功D .力F 在第3 s 内做的功是第2 s 内做功的3倍审题指导 (1)物体在0~1 s 、1~2 s 、2~3 s 内受到的水平力F 分别为多少?物体分别做什么运动? (2)恒力做功的表达式为________. (3)在v -t 图象中,怎样求某一段时间内的位移?解析 由v -t 图象知,物体在受到力F 的第1 s 内做匀速运动,且力F 与v 同向,说明之前物体受到的合外力与速度反向,物体所受的合外力一定做负功,A 对;力F 在前3 s 内一直与速度同向,力F 一直做正功,B 错;在第1 s 内,除力F 外,其他力的合力大小为10 N ,方向与速度方向相反,其他外力在第1 s 内做负功,C 错;力F 在第2 s 内和第3 s 内做功分别为W 2=5×12×(1+2)×1 J =7.5 J 、W 3=15×12×(1+2)×1 J =22.5 J ,D 对.反思总结 计算做功的一般思路【跟踪短训】1.如图5-1-3所示,木板可绕固定水平轴O转动.木板从水平位置OA缓慢转到OB位置,木板上的物块始终相对于木板静止.在这一过程中,物块的重力势能增加了2 J.用F N表示物块受到的支持力,用F f表示物块受到的摩擦力.在此过程中,以下判断正确的是().图5-1-3A.F N和F f对物块都不做功B.F N对物块做功为2 J,F f对物块不做功C.F N对物块不做功,F f对物块做功为2 JD.F N和F f对物块所做功的代数和为0解析由做功的条件可知:只要有力,并且物块沿力的方向有位移,那么该力就对物块做功.由受力分析知,支持力F N做正功,但摩擦力F f方向始终和速度方向垂直,所以摩擦力不做功.由动能定理知WF N-mgh=0,故支持力F N做功为mgh.热点二功率及有关计算计算功率的方法1.平均功率的计算(1)利用P=W t.(2)利用P=F v cos α,其中v为物体运动的平均速度.2.瞬时功率的计算(1)利用公式P=F v cos α,其中v为t时刻的瞬时速度.(2)利用公式P=F v F,其中v F为物体的速度v在力F方向上的分速度.(3)利用公式P=F v v,其中F v为物体受的外力F在速度v方向上的分力.【典例2】如图5-1-4所示,质量相同的两物体从同一高度由静止开始运动,A沿着固定在地面上的光滑斜面下滑,B做自由落体运动.两物体分别到达地面时,下列说法正确的是().图5-1-4A.重力的平均功率P A>P BB .重力的平均功率P A =P BC .重力的瞬时功率P A =P BD .重力的瞬时功率P A <P B解析 根据功的定义可知重力对两物体做功相同即W A =W B ,自由落体时间满足h =12gt 2B,斜面下滑时间满足h sin θ=12gt 2A sin θ,其中θ为斜面倾角,故t A >t B ,由P =Wt知P A <P B ,A 、B 均错;由匀变速直线运动公式可知落地时两物体的速度大小相同,方向不同,重力的瞬时功率P A =mg v sin θ,P B =mg v ,显然P A <P B ,故C 错、D 对.反思总结 区别平均功率和瞬时功率对于功率问题,首先要弄清楚是平均功率还是瞬时功率.平均功率与一段时间(或过程)相对应,计算时应明确是哪个力在哪段时间(或过程)内做功的平均功率.瞬时功率计算时应明确是哪个力在哪个时刻(或状态)的功率.【跟踪短训】2.质量为m 的物体从倾角为α且固定的光滑斜面顶端由静止开始下滑,斜面高为h ,当物体滑至斜面底端时,重力做功的瞬时功率为( ).A .mg 2ghB .12mg 2gh sin α C .mg 2gh sin αD .mg 2gh sin α解析 由于斜面是光滑的,由牛顿定律和运动学公式有:a =g sin α,2a hsin α=v 2,故物体滑至底端时的速度v =2gh ,如图所示可知,重力的方向和v 方向的夹角θ为90°-α.则物体滑至底端时重力的瞬时功率为 P =mg 2gh cos(90°-α)=mg 2gh sin α,故C 选项正确.热点三 机车的两种启动模型的分析以恒定功率启动(1)动态过程(2)这一过程的速度-时间图象如图5-1-5所示:图5-1-5以恒定加速度启动(1)动态过程:(2)这一过程的速度-时间图象如图5-1-6所示:图5-1-6【典例3】 某汽车发动机的额定功率为60 kW ,汽车质量为5 t ,汽车在运动中所受阻力的大小恒为车重的0.1倍.(g 取10 m/s 2)(1)若汽车以额定功率启动,则汽车所能达到的最大速度是多少?当汽车速度达到5 m/s 时,其加速度是多少?(2)若汽车以恒定加速度0.5 m/s 2启动,则其匀加速过程能维持多长时间?解析 (1)当汽车的加速度为零时,汽车的速度v 达到最大值v m ,此时牵引力与阻力相等,故最大速度为v m =P F =PF f =60×1030.1×5 000×10m/s =12 m/s由P =F 1v ,F 1-F f =ma ,得速度v =5 m/s 时的加速度为a =F 1-F f m =P m v -F f m =⎝ ⎛⎭⎪⎫60×1035 000×5-0.1×5 000×105 000m/s 2=1.4 m/s 2 (2)当汽车以a ′=0.5 m/s 2的加速度启动时,匀加速运动所能达到的最大速度为v m ′=P F 1′=PF f +ma ′=60×1030.1×5 000×10+5 000×0.5m/s =8 m/s由于此过程中汽车做匀加速直线运动,满足v m ′=a ′t故匀加速过程能维持的时间t =v m ′a ′=80.5s =16 s.反思总结 三个重要关系式(1)无论哪种启动过程,机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度,即v m =P F min =PF 阻(式中F min 为最小牵引力,其值等于阻力F 阻).(2)机车以恒定加速度启动的运动过程中,匀加速过程结束时,功率最大,速度不是最大,即v =PF<v m=P F 阻. (3)机车以恒定功率运行时,牵引力做的功W =Pt .由动能定理:Pt -F 阻x =ΔE k .此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移大小.【跟踪短训】3.在检测某种汽车性能的实验中,质量为3×103kg 的汽车由静止开始沿平直公路行驶,达到的最大速度为40 m/s ,利用传感器测得此过程中不同时刻该汽车的牵引力F 与对应速度v ,并描绘出如图5-1-7所示的F -1v 图象(图线ABC 为汽车由静止到达到最大速度的全过程,AB 、BO 均为直线).假设该汽车行驶中所受的阻力恒定,根据图线ABC :(1)求该汽车的额定功率;(2)该汽车由静止开始运动,经过35 s 达到最大速度40 m/s ,求其在BC 段的位移.图5-1-7解析 (1)由图线分析可知:图线AB 表示牵引力F 不变,即F =8 000 N ,阻力F f 不变,汽车由静止开始做匀加速直线运动;图线BC 的斜率表示汽车的功率P 不变,达到额定功率后,汽车所受牵引力逐渐减小,汽车做加速度减小的变加速直线运动,直至达到最大速度40 m/s ,此后汽车做匀速直线运动.由图可知:当最大速度v max =40 m/s 时, 牵引力为F min =2 000 N由平衡条件F f =F min 可得F f =2 000 N由公式P =F min v max 得额定功率P =8×104W.(2)匀加速运动的末速度v B =PF,代入数据解得v B =10 m/s汽车由A 到B 做匀加速运动的加速度为a =F -F fm=2 m/s 2设汽车由A 到B 所用时间为t 1,由B 到C 所用时间为t 2,位移为x ,则t 1=v Ba=5 s ,t 2=35 s -5 s=30 sB 点之后,对汽车由动能定理可得Pt 2-F f x =12m v 2C -12m v 2B代入数据可得x =75 m.思想方法 7.变力做功的计算方法平均力法如果力的方向不变,力的大小随位移按线性规律变化时,可用力的算术平均值(恒力)代替变力,即F =F 1+F 22再利用功的定义式W =F l cos α来求功. 【典例1】 用锤子击打钉子,设木板对钉子的阻力跟钉子进入木板的深度成正比,每次击打钉子时锤子对钉子做的功相同.已知第一次击打钉子时,钉子进入的深度为1 cm ,则第二次击打时,钉子进入的深度是多少?解析 设木板对钉子的阻力为F f =kx ,x 为钉子进入木板的深度,第一次击打后钉子进入木板的深度为x 1,第二次击打钉子时,钉子进入木板的总深度为x 2,则有W 1=F f 1x 1=0+kx 12·x 1=12kx 21W 2=F f 2(x 2-x 1)=kx 1+kx 22·(x 2-x 1)=12k (x 22-x 21) 由于W 1=W 2,代入数据解得x 2=2x 1=1.41 cm 所以钉子第二次进入的深度为 Δx =x 2-x 1=0.41 cm.即学即练1 质量是2 g 的子弹,以300 m/s 的速度射入厚度是5 cm 的木板(如图5-1-8所示),射穿后的速度是100 m/s.子弹射穿木板的过程中受到的平均阻力是多大?你对题目中所说的“平均”一词有什么认识?图5-1-8解析 设子弹所受的平均阻力为F f ,根据动能定理W 合=12m v 22-12m v 21得 F f l cos 180°=12m v 22-12m v 21所以F f =-m (v 22-v 21)2l =-2×10-3×(1002-3002)2×5×10-2N =1.6×103N 子弹在木板中运动5 cm 的过程中,所受木板的阻力各处不同,题中所说的平均阻力是相对子弹运动这5 cm 的过程来说的.用微元法求变力做功将物体的位移分割成许多小段,因小段很小,每一小段上作用在物体上的力可以视为恒力,这样就将变力做功转化为在无数多个无穷小的位移上的恒力所做元功的代数和.此法在中学阶段,常应用于求解力的大小不变、方向改变的变力做功问题.【典例2】如图5-1-9所示,一个人推磨,其推磨杆的力的大小始终为F,与磨杆始终垂直,作用点到轴心的距离为r,磨盘绕轴缓慢转动.则在转动一周的过程中推力F做的功为().A.0B.2πrF C.2Fr D.-2πrF图5-1-9解析磨盘转动一周,力的作用点的位移为0,但不能直接套用W=Fs cos α求解,因为在转动过程中推力F为变力.我们可以用微元的方法来分析这一过程.由于F的方向在每时刻都保持与作用点的速度方向一致,因此可把圆周划分成很多小段来研究,如图所示,当各小段的弧长Δs i足够小(Δs i→0)时,F的方向与该小段的位移方向一致,所以有:W F=FΔs1+FΔs2+FΔs3+…+FΔs i=F2πr=2πrF(这等效于把曲线拉直).即学即练2如图5-1-10所示,半径为R,孔径均匀的圆形弯管水平放置,小球在管内以足够大的初速度在水平面内做圆周运动,设开始运动的一周内,小球与管壁间的摩擦力大小恒为F f,求小球在运动的这一周内,克服摩擦力所做的功.图5-1-10解析将小球运动的轨迹分割成无数个小段,设每一小段的长度为Δx,它们可以近似看成直线,且与摩擦力方向共线反向,如图所示,元功W′=F fΔx,而在小球运动的一周内小球克服摩擦力所做的功等于各个元功的和,即W=ΣW′=F fΣΔx=2πRF f.用图象法求变力做功在F-x图象中,图线与两坐标轴所围的“面积”的代数和表示力F做的功,“面积”有正负,在x轴上方的“面积”为正,在x轴下方的“面积”为负.【典例3】一物体所受的力F随位移x变化的图象如图5-1-11所示,求在这一过程中,力F对物体做的功为多少?图5-1-11审题指导 解答本题时应把握以下两点:(1)F -x 图象中图象与x 轴围成的“面积”表示力F 做的功.(2)x 轴上方的“面积”表示力F 做正功,x 轴下方的“面积”表示力F 做负功.解析 力F 对物体做的功等于x 轴上方梯形“面积”所表示的正功与x 轴下方三角形“面积”所表示的负功的代数和.S 梯形=12×(3+4)×2=7S 三角形=-12×(5-4)×2=-1所以力F 对物体做的功为W =7 J -1 J =6 J.即学即练3 如图5-1-12甲所示,静止于光滑水平面上坐标原点处的小物块,在水平拉力F 作用下,沿x 轴方向运动,拉力F 随物块所在位置坐标x 的变化关系如图乙所示,图线为半圆.则小物块运动到x 0处时F 做的总功为( ).图5-1-12A .0B .12F m x 2C .π4F m x 0D .π4x 20解析 F 为变力,但F -x 图象包围的面积在数值上表示拉力做的总功.由于图线为半圆,又因在数值上F m =12x 0,故W =12πF 2m =12π·F m ·12x 0=π4F m x 0.利用W =Pt 求变力做功这是一种等效代换的观点,用W =Pt 计算功时,必须满足变力的功率是一定的这一条件. 【典例4】 如图5-1-13所示,用跨过光滑定滑轮的缆绳将海面上一艘失去动力的小船沿直线拖向岸边.已知拖动缆绳的电动机功率恒为P ,小船的质量为m ,小船受到的阻力大小恒为F f ,经过A 点时的速度大小为v 0,小船从A 点沿直线加速运动到B 点经历时间为t 1,A 、B 两点间距离为d ,缆绳质量忽略不计.求:(1)小船从A 点运动到B 点的全过程克服阻力做的功WF f ; (2)小船经过B 点时的速度大小v 1.图5-1-13解析 (1)小船从A 点运动到B 点克服阻力做功 WF f =F f d ①(2)小船从A 点运动到B 点,电动机牵引缆绳对小船做功 W =Pt 1②由动能定理有W -WF f =12m v 21-12m v 20③ 由①②③式解得v 1=v 20+2m (Pt 1-F f d )④即学即练4 汽车的质量为m ,输出功率恒为P ,沿平直公路前进距离s 的过程中,其速度由v 1增至最大速度v 2.假定汽车在运动过程中所受阻力恒定,求汽车通过距离s 所用的时间.解析 当F =F f 时,汽车的速度达到最大速度v 2,由P =F v 可得F f =Pv 2对汽车,根据动能定理,有Pt -F f s =12m v 22-12m v 21 联立以上两式解得t =m (v 22-v 21)2P +sv 2.利用动能定理求变力的功动能定理既适用于直线运动,也适用于曲线运动,既适用于求恒力功也适用于求变力功.因使用动能定理可由动能的变化来求功,所以动能定理是求变力功的首选.【典例5】 如图5-1-14所示,AB 为四分之一圆周轨道,半径R =0.8 m ,BC 为水平轨道,长为L =3 m .现有一质量m =1 kg 的物体,从A 点由静止滑下,到C 点刚好停止.已知物体与BC 段轨道间的动摩擦因数为μ=115,求物体在AB 段轨道受到的阻力对物体所做的功.(g 取10 m/s 2)图5-1-14解析 物体在从A 滑到C 的过程中,有重力、AB 段的阻力、BC 段的摩擦力共三个力做功,且W G=mgR ,W f BC =-μmgL ,由于物体在AB 段受到的阻力是变力,做的功不能直接求解.设物体在AB 段轨道受到的阻力对物体所做的功为W fAB ,从A 到C ,根据动能定理有mgR +W fAB -μmgL =0,代入数据解得W fAB =-6 J.即学即练5 如图5-1-15甲所示,一质量为m =1 kg 的物块静止在粗糙水平面上的A 点,从t =0时刻开始物块受到如图乙所示规律变化的水平力F 的作用并向右运动,第3 s 末物块运动到B 点时速度刚好为0,第5 s 末物块刚好回到A 点,已知物块与粗糙水平面间的动摩擦因数μ=0.2,(g =10 m/s 2)求:(1)A 与B 间的距离;(2)水平力F 在前5 s 内对物块做的功.图5-1-15解析 (1)A 、B 间的距离与物块在后2 s 内的位移大小相等,在后2 s 内物块在水平恒力作用下由B点匀加速运动到A 点,由牛顿第二定律知F -μmg =ma ,代入数值得a =2 m/s 2,所以A 与B 间的距离为s =12at 2=4 m.(2)前3 s 内物块所受力F 是变力,设整个过程中力F 做的功为W ,物体回到A 点时速度为v ,则v 2=2as ,由动能定理知W -2μmgs =12m v 2,所以W =2μmg s +mas =24 J.高考对应题组1.(2012·上海卷,18)如图所示,位于水平面上的物体在水平恒力F 1作用下,做速度为v 1的匀速运动;若作用力变为斜向上的恒力F 2,物体做速度为v 2的匀速运动,且F 1与F 2功率相同.则可能有( ).A .F 2=F 1 v 1>v 2B .F 2=F 1 v 1<v 2C .F 2>F 1 v 1>v 2D .F 2<F 1 v 1<v 22.(2012·四川卷,21)如图所示,劲度系数为k 的轻弹簧的一端固定在墙上,另一端与置于水平面上质量为m 的物体接触(未连接),弹簧水平且无形变.用水平力F 缓慢推动物体,在弹性限度内弹簧长度被压缩了x 0,此时物体静止.撤去F 后,物体开始向左运动,运动的最大距离为4x 0.物体与水平面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g .则( ).A .撤去F 后,物体先做匀加速运动,再做匀减速运动B .撤去F 后,物体刚运动时的加速度大小为kx 0m-μgC .物体做匀减速运动的时间为2x 0μgD .物体开始向左运动到速度最大的过程中克服摩擦力做的功为μmg ⎝⎛⎭⎫x 0-μmg k3.(2012·江苏卷,3)如图所示,细线的一端固定于O 点,另一端系一小球.在水平拉力作用下,小球以恒定速率在竖直平面内由A 点运动到B 点.在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是( ).A .逐渐增大B .逐渐减小C .先增大,后减小D .先减小,后增大4.(2011·海南卷,9)一质量为1 kg 的质点静止于光滑水平面上,从t =0时起,第1秒内受到2 N 的水平外力作用,第2秒内受到同方向的1 N 的外力作用.下列判断正确的是( ).A .0~2 s 内外力的平均功率是94WB .第2秒内外力所做的功是54JC .第2秒末外力的瞬时功率最大D .第1秒内与第2秒内质点动能增加量的比值是455.(2011·上海卷,15)如图,一长为L 的轻杆一端固定在光滑铰链上,另一端固定一质量为m 的小球.一水平向右的拉力作用于杆的中点,使杆以角速度ω匀速转动,当杆与水平方向成60°时,拉力的功率为( ).A .mgLωB .32mgLω C.12mgLω D .36mgLω答案与解析1.解析 水平恒力F 1的作用时有P 1=F 1v 1,斜向上恒力F 2作用时有P 2=F 2v 2cos θ,其中θ为F 2与水平方向的夹角,又F 2cos θ=μ(mg -F 2sin θ),F 1=μmg ,故F 2cos θ<F 1,由于P 1=P 2,所以v 1<v 2,F 1与F 2的关系不确定,故选项B 、D 正确,A 、C 错误.答案 BD2.解析 撤去F 后,物体向左先做加速运动,其加速度大小a 1=kx -μmg m =kxm-μg ,随着物体向左运动,x 逐渐减小,所以加速度a 1逐渐减小,当加速度减小到零时,物体的速度最大,然后物体做减速运动,其加速度大小a 2=μmg -kx m =μg -kxm,a 2随着x 的减小而增大.当物体离开弹簧后做匀减速运动,加速度大小a 3=μmgm =μg ,所以选项A 错误.根据牛顿第二定律,刚撤去F 时,物体的加速度a =kx 0-μmg m=kx 0m -μg ,选项B 正确.物体做匀减速运动的位移为3x 0,则3x 0=12a 3t 2,得物体做匀减速运动的时间t =6x 0a 3=6x 0μg ,选项C 错误.当物体的速度最大时,加速度a ′=0,即kx =μmg ,得x =μmg k,所以物体克服摩擦力做的功W =μmg (x 0-x )=μmg ⎝⎛⎭⎫x 0-μmg k ,选项D 正确. 答案 BD3.解析 小球速率恒定,由动能定理知:拉力做的功与克服重力做的功始终相等,将小球的速度分解,可发现小球在竖直方向分速度逐渐增大,重力的瞬时功率也逐渐增大,则拉力的瞬时功率也逐渐增大,A 项正确.答案 A4.解析 根据牛顿第二定律得,物体在第1 s 内的加速度a 1=F 1m =2 m/s 2,在第2 s 内的加速度a 2=F 2m=11m/s 2=1 m/s 2;第1 s 末的速度v 1=a 1t =2 m/s ,第2 s 末的速度v 2=v 1+a 2t =3 m/s ;0~2 s 内外力做的功W =12m v 22=92 J ,平均功率P =W t =94 W ,故A 正确.第2 s 内外力所做的功W 2=12m v 22-12m v 21=⎝⎛⎭⎫12×1×32-12×1×22J =52J ,故B 错误.第1 s 末的瞬时功率P 1=F 1v 1=4 W .第2 s 末的瞬时功率P 2=F 2v 2=3 W ,故C 错误.第1 s 内动能的增加量ΔE k1=12m v 21=2 J ,第2 s 内动能的增加量ΔE k2=W 2=52J ,所以ΔE k1ΔE k2=45,故D 正确.答案 AD5.解析 由能的转化及守恒可知:拉力的功率等于克服重力的功率.P G =mg v y =mg v cos 60°=12mgωL ,故选C.答案 CA 对点训练——练熟基础知识题组一 正、负功的判断及计算1.(多选)如图5-1-16所示,在皮带传送装置中,皮带把物体P 匀速带至高处,在此过程中,下述说法正确的是( ).图5-1-16A .摩擦力对物体做正功B .摩擦力对物体做负功C .支持力对物体不做功D .合外力对物体做正功2.(多选)质量为50 kg 的某人沿一竖直悬绳匀速向上爬(两手交替抓绳子,手与绳之间不打滑).在爬高3 m 的过程中,手与绳之间均无相对滑动,重力加速度g 取10 m/s 2.则下列说法正确的是( ).A .绳子对人的静摩擦力做功为1 500 JB .绳子对人的拉力做功为1 500 JC .绳子对人的静摩擦力做功为0D .绳子对人的拉力做功为03.(单选)如图5-1-17所示,一个物块在与水平方向成α角的恒力F 作用下,沿水平面向右运动一段距离x ,在此过程中,恒力F 对物块所做的功为( ).图5-1-17A.Fx sin α B .Fx cos α C .Fx sin α D .Fx cos α4.(2013·石家庄二模)(单选)如图5-1-18所示是质量为1 kg 的滑块在水平面上做直线运动的v -t 图象.下列判断正确的是( ).图5-1-18A .在t =1 s 时,滑块的加速度为零B .在4 s ~6 s 时间内,滑块的平均速度为2.5 m/sC .在3 s ~7 s 时间内,合力做功的平均功率为2 WD .在5 s ~6 s 时间内,滑块受到的合力为2 N5.(单选)如图5-1-19所示,质量为m 的物体置于倾角为θ的斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为μ,在外力作用下,斜面以加速度a 沿水平方向向左做匀加速运动,运动中物体m 与斜面体相对静止.则关于斜面对m 的支持力和摩擦力的下列说法中错误的是( ).图5-1-19A.支持力一定做正功B.摩擦力一定做正功C.摩擦力可能不做功D.摩擦力可能做负功6.(多选)如图5-1-20所示,摆球质量为m,悬线的长为L,把悬线拉到水平位置后放手.设在摆球运动过程中空气阻力F阻的大小不变,则下列说法正确的是().图5-1-20A.重力做功为mgLB.绳的拉力做功为0C.空气阻力(F阻)做功为-mgLD.空气阻力(F阻)做功为-12F阻πL题组二功率的计算及机车的启动7.(单选)如图5-1-21所示,分别用F1、F2、F3将质量为m的物体由静止沿同一光滑斜面以相同的加速度从斜面底端拉到斜面的顶端,物体到达斜面顶端时,力F1、F2、F3的功率关系为().图5-1-21A.P1=P2=P3B.P1>P2=P3 C.P3>P2>P1D.P1>P2>P38.(单选)把动力装置分散安装在每节车厢上,使其既具有牵引动力,又可以载客,这样的客车车辆叫做动车.几节自带动力的车辆(动车)加几节不带动力的车辆(也叫拖车)编成一组,就是动车组,假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比,每节动车与拖车的质量都相等,每节动车的额定功率都相等.若1节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为120 km/h;则6节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为().A.120 km/h B.240 km/h C.320 km/h D.480 km/h9.(单选)两辆完全相同的汽车,都拖着完全相同的拖车以相同的速度在平直公路上匀速齐头并进,某一时刻两拖车同时与汽车脱离,之后甲汽车保持原来的牵引力继续前进,乙汽车保持原来的功率继续前进,则一段时间后(假设均未达到最大功率)().A.甲车超前,乙车落后B.乙车超前,甲车落后C.它们仍齐头并进D.甲车先超过乙车,后乙车又超过甲车10.质量为2 000 kg、额定功率为80 kW的汽车,在平直公路上行驶的最大速度为20 m/s.若汽车从静止开始做匀加速直线运动,加速度大小为2 m/s2,运动中汽车所受阻力的大小不变.求:(1)汽车所受阻力的大小.(2)3 s末汽车的瞬时功率.(3)汽车做匀加速运动的时间.(4)汽车在匀加速运动中牵引力所做的功.。
高中物理必修二第八章机械能守恒定律知识点总结(超全)(带答案)
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高中物理必修二第八章机械能守恒定律知识点总结(超全)单选题1、如图所示,质量分别为m 和2m 的小物块Р和Q ,用轻质弹簧连接后放在水平地面上,Р通过一根水平轻绳连接到墙上。
P 的下表面光滑,Q 与地面间的动摩擦因数为μ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
用水平拉力将Q 向右缓慢拉开一段距离,撤去拉力后,Q 恰好能保持静止。
弹簧形变始终在弹性限度内,弹簧的劲度系数为k ,重力加速度大小为g 。
若剪断轻绳,Р在随后的运动过程中相对于其初始位置的最大位移大小为( )A .μmgkB .2μmg kC .4μmg kD .6μmg k答案:CQ 恰好能保持静止时,设弹簧的伸长量为x ,满足kx =2μmg剪断轻绳后,Q 始终保持静止,物块P 与弹簧组成的系统机械能守恒,弹簧的最大压缩量也为x ,因此Р相对于其初始位置的最大位移大小为s =2x =4μmgk故选C 。
2、如图甲所示,绷紧的水平传送带始终以恒定速率v 1运行,初速度大小为v 2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A 处滑上传送带。
若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的v-t 图象(以地面为参考系)如图乙所示。
已知v 2>v 1,物块和传送带间的动摩擦因数为μ,物块的质量为m 。
则( )A .t 2时刻,小物块离A 处的距离最大B .0∼t 2时间内,小物块的加速度方向先向右后向左C .0∼t 2时间内,因摩擦产生的热量为μmg [v12(t 2+t 1)+v 2t 12]D .0∼t 2时间内,物块在传送带上留下的划痕为v 2+v 12(t 1+t 2)答案:CA .初速度大小为v 2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A 处滑上传送带,小物块在传送带上运动的v −t 图象可知,t 1时刻,小物块离A 处的距离达到最大,A 错误;B .0~t 2时间内,小物块受到的摩擦力方向一直向右,所以小物块的加速度方向一直向右,B 错误; CD .0~t 1时间内物体相对地面向左的位移s 1=v 22t 1这段时间传送带向右的位移s 2=v 1t 1因此物体相对传送带的位移Δs 1=s 1+s 2=v 22t 1+v 1t 1t 1~t 2时间内物体相对地面向右的位移s 1′=v 12(t 2−t 1) 这段时间传送带向右的位移s 2′=v 1(t 2−t 1)因此物体相对传送带的位移Δs 2=s 2′−s 1′=v 12(t 2−t 1) 0∼t 2时间内物块在传送带上留下的划痕为Δs =Δs 1+Δs 2=v 12(t 2+t 1)+v 2t 120~t 2这段时间内,因此摩擦产生的热量Q =μmg ×Δs =μmg [v 12(t 2+t 1)+v 2t 12]C 正确,D 错误。
部编版高中物理必修二第八章机械能守恒定律带答案基本知识过关训练
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(名师选题)部编版高中物理必修二第八章机械能守恒定律带答案基本知识过关训练单选题1、跳高是体育课常进行的一项运动,小明同学身高1.70m,质量为60kg,在一次跳高测试中,他先弯曲两腿向下蹲,再用力蹬地起跳,从蹬地开始经0.4s竖直跳离地面,假设他蹬地的力恒为1050N,其重心上升可视为匀变速直线运动,则小明从蹬地开始到最大高度过程中机械能的增加量为(不计空气阻力,g取10m/s2)()A.1830JB.1470JC.630JD.270J2、南宁的夏天温度较高,天气炎热,此时喝一瓶冰水降暑是一件很幸福的事情。
用手握着瓶子运动,关于摩擦力的说法不正确的是()A.可能是滑动摩擦力B.摩擦力可能做正功C.摩擦力可能与运动方向垂直D.摩擦力一定做负功3、关于机械能和机械能守恒,下列说法正确的是()A.物体质量越大,其机械能越大B.机械能是标量,但可能取负值C.机械能守恒时,物体一定处于平衡状态D.重力对物体做正功时,物体机械能增加4、一个质量为2kg的物体从某高处自由下落,重力加速度取10m/s2,下落2s时(未落地)重力的功率是()A.300WB.400WC.500WD.600W5、用与斜面平行的恒力F将质量为m的物体沿倾角为θ的斜面运动一段距离,拉力做功W1;用同样大小的水平力将物体沿水平面拉动同样的距离,拉力做功W2,则()A.W1<W2B.W1>W2C.W1=W2D.无法判断6、质量为m的小球从光滑曲面上滑下,在到达高度为ℎ1的位置A时,速度大小为v1,滑到高度为ℎ2的位置B时,速度大小为v2,则()A.以A处为重力势能参考面,则小球在B处的重力势能为mgℎ2B.由于不清楚支持力做功,所以无法断定机械能是否守恒C.无论以什么位置作为参考面,小球在下滑中,重力做功W G=mg(ℎ1−ℎ2)D.以曲面顶部为参考面,则小球在B处重力势能比在A处的重力势能大7、质量为m的小球被系在轻绳一端,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。
新人教版高中物理必修二第八章《机械能守恒定律》测试题(含答案解析)
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一、选择题1.如图所示,在倾角θ=30°的光滑固定斜面上,放有两个质量分别为1kg和2kg的可视为质点的小球A和B,两球之间用一根长L=0.2m的轻杆相连,小球B距水平面的高度h=0.1m。
两球由静止开始下滑到光滑地面上,不计球与地面碰撞时的机械能损失,g取10m/s2则下列说法中正确的是()A.整个下滑过程中A球机械能守恒B.整个下滑过程中B球机械能守恒C.整个下滑过程中A球机械能的增加量为2 3 JD.整个下滑过程中B球机械能的增加量为2 3 J2.如图所示,轻质弹簧的左端固定,并处于自然状态。
小物块的质量为m,从A点向左沿水平地面运动,压缩弹簧后被弹回,运动到A点恰好静止。
物块向左运动的最大距离为s,与地面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,弹簧未超出弹性限度。
在上述过程中()A.弹簧的最大弹力为mgμB.物块克服摩擦力做的功为2mgsμC.弹簧的最大弹性势能为2mgsμD.物块在A点的初速度为2gsμ3.小孩站在岸边向湖面依次抛出三个石子,三次的轨迹如图所示,最高点在同一水平线上。
假设三个石子质量相同,忽略空气阻力的影响,下列说法中正确的是()A.沿轨迹3运动的石子落水时速度最小B.三个石子在最高点时速度相等C .小孩抛出时对三个石子做的功相等D .沿轨迹3运动的石子在落水时重力的功率最大 4.在2020年蹦床世界杯巴库站暨东京奥运会积分赛中,中国选手朱雪莹夺得女子个人网上冠军。
蹦床运动可以简化为图示的模型,A 点为下端固定的竖直轻弹簧的自由端,B 点为小球在弹簧上静止时的位置,现将小球从弹簧正上方某高度处由静止释放,小球接触弹簧后运动到最低点C 的过程中,下列说法正确的是( )A .小球从A 运动到C 的过程中小球的机械能不守恒B .小球到达A 时速度最大C .小球从A 运动到B 的过程中处于超重状态D .小球从B 运动到C 的过程中处于失重状态5.在高处的某同一点将甲、乙两个质量相同的小球以相同的速率0v 分别竖直上抛、平抛。
部编版高中物理必修二第八章机械能守恒定律常考点

(名师选题)部编版高中物理必修二第八章机械能守恒定律常考点单选题1、如图所示,在光滑水平桌面上有一个质量为m的质点,在沿平行于桌面方向的恒定外力F作用下,以初速度v0从A点开始做曲线运动,图中曲线是质点的运动轨迹。
已知在t s末质点的速度达到最小值v,到达B点时的速度方向与初速度v0的方向垂直,则下列说法不正确的是()A.恒定外力F的方向与初速度的反方向成θ角指向曲线内侧,且sinθ=vv0B.质点所受合外力的大小为m√v02−v2tC.质点到达B点时的速度大小为0√v0−v2D.t s内恒力F做功为12m(v02−v2)答案:DAB.到达B点时的速度方向与初速度v0的方向垂直,恒力F的方向与速度方向成钝角π﹣θ,建立坐标系则v=v0sinθ,v0cosθ=ayt,根据牛顿第二定律有F=may解得F=m√v02−v2t,sinθ=vv0即恒定外力F的方向与初速度的反方向成θ角指向曲线内侧,且sinθ=vv0,故AB正确,不符合题意;C.设质点从A点运动到B经历时间t1,设在v0方向上的加速度大小为a1,在垂直v0方向上的加速度大小为a2,根据牛顿第二定律可得F cosθ=ma1,F sinθ=ma2根据运动学公式可得v0=a1t1,v B=a2t1解得质点到达B点时的速度大小为v B=0√v0−v2故C正确,不符合题意;D.从A到B过程,根据动能定理W=12mv2−12mv02即t s内恒力F做功为−12m(v02−v2),故D错误,符合题意。
故选D。
2、如图所示,在大小和方向都相同的力F1和F2的作用下,物体m1和m2沿水平方向移动了相同的距离。
已知质量m1<m2,F1做的功为W1,F2做的功为W2,则()A.W1>W2B.W1<W2C.W1=W2D.无法确定答案:C根据W=Fl cos θ因F1=F2,l1=l2,夹角θ也相等,可知W1=W2C正确,ABD错误。
故选C。
3、如图所示,质量为M、半径为R的半球形碗放置于水平地面上,碗内壁光滑。
教科版高中物理必修第二册课后习题 第四章 机械能及其守恒定律 3 动能 动能定理
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3 动能 动能定理A 级必备知识基础练1.(多选)质量一定的物体( BC ) A.速度发生变化时其动能一定变化 B.速度发生变化时其动能不一定变化 C.速度不变时其动能一定不变 D.动能不变时其速度一定不变,速度变化时可能只有方向变化,而大小不变,动能是标量,所以速度只有方向变化时,动能可以不变;动能不变时,只能说明速度大小不变,但速度方向不一定不变,故B 、C 正确,A 、D 错误。
2.(北京房山高一期末)有一种地下铁道,车站的路轨建得高些,车辆进站时要上坡,出站时要下坡,如图所示。
坡高为h,车辆的质量为m,重力加速度为g,车辆与路轨间有摩擦力,进站车辆到达坡下A 处时的速度为v,此时切断电动机的电源,车辆冲上坡顶到达站台B 处的速度恰好为0。
车辆从A 运动到B 的过程中克服摩擦力做的功是( A )A.12mv 2-mghB.12mv 2+mghC.mgh-12mv 2D.mghA 到B 的过程运用动能定理得-mgh-W f =0-12mv 2,解得W f =12mv 2-mgh,故选A 。
3.如图所示,左端固定的轻质弹簧被物块压缩,物块被释放后,由静止开始从A 点沿粗糙水平面向右运动。
离开弹簧后,经过B 点的动能为E k ,该过程中,弹簧对物块做的功为W,则物块克服摩擦力做的功W f 为( D )A.W f =E kB.W f =E k +WC.W f =WD.W f =W-E k,有W-W f =E k ,得W f =W-E k ,故选D 。
4.(云南高一期末)质量为15 g 的子弹,以800 m/s 的速度射入厚度为10 cm 的固定木板,射穿后的速度是700 m/s 。
若子弹射穿木板的过程中受到的平均阻力不变,则该子弹还能射穿几块同样的木板( B ) A.2块B.3块C.4块D.5块-fd=12mv 12−12mv 02,-fnd=0-12mv 02,解得n≈4.3,则该子弹还能射穿3块同样的木板,故选B 。
【单元练】(必考题)高中物理必修2第八章【机械能守恒定律】基础练习(答案解析)
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一、选择题1.如图所示是健身用的“跑步机”示意图,质量为m 的运动员踩在与水平面成a 角的静止皮带上,运动员用力向后蹬皮带,运动过程中人对皮带的摩擦力恒为f 。
使皮带以速度v 匀速向后运动,则在运动过程中,下列说法正确的是( )A .人脚对此皮带的摩擦力等于皮带对人脚的摩擦力B .人对皮带做功的功率为fvC .人对皮带做功的功率为mgvD .人对皮带不做功B 解析:BA .运动员的脚对皮带的摩擦力与皮带对人脚的摩擦力是一对作用力与反作用力,大小相等方向相反,两摩擦力只是大小相等,故A 错误; BC .人对皮带的力为摩擦力,故人对皮带做功的功率P fv =故B 正确C 错误;D .皮带在人的作用下移动了距离,人对皮带做功,故D 错误。
故选B 。
2.如图所示,楔形木块abc 固定在水平面上,粗糙斜面ab 和光滑斜面bc 与水平面的夹角相同,顶角b 处安装一定滑轮。
质量分别为M 、()m M m >的滑块、通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接,轻绳与斜面平行。
两滑块由静止释放后,沿斜面做匀加速运动。
若不计滑轮的质量和摩擦,在两滑块沿斜面运动的过程中( )A .两滑块组成的系统机械能守恒B .重力对M 做的功等于M 动能的增加量C .轻绳对m 做的功等于m 势能的增加量D .两滑块组成系统的机械能损失量等于M 克服摩擦力做的功D 解析:DA. 由于“粗糙斜面ab”的存在,M沿斜面向下运动的过程中,与斜面之间有摩擦损耗,所以两滑块组成系统的机械能不守恒,故A错误;B. 由动能定理可知,重力、拉力、摩擦力对M做的总功等于M动能的增加量,故B错误;C. 除重力、弹力以外的力做功,将导致机械能变化;轻绳对m的拉力对m做正功,则轻绳对m做的功等于m机械能的增加量,故C错误;D. 除重力、弹力以外的力做功,将导致机械能变化;M沿斜面向下运动的过程中要克服摩擦力做的功,根据能量守恒定律,两滑块组成系统的机械能损失量等于M克服摩擦力做的功,故D正确。
新教材人教版高中物理必修二第八章第4节机械能守恒定律同步练习含答案
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(2)滑块进入圆弧轨道的B对轨道的压力_________。
16.如图,光滑固定斜面的倾角为30°,A、B两物体的质量之比为4∶1.B用不可伸长的轻绳分别与A和地面相连,开始时A、B离地高度相同.在C处剪断轻绳,当B落地前瞬间,A、B的速度大小之比为_______,机械能之比为_________(以地面为零势能面).
(1)A、C两点的高度差;
(2)小物块刚要到达圆弧轨道末端D点时对轨道的压力;
(3)要使小物块不滑出长木板,木板的最小长度.
18.如图所示,一物体质量m= 2 kg.在倾角为θ=37°的斜面上的A点以初速度v0= 3 m/s下滑.A点距弹簧上端B的距离AB= 4 m.当物体到达B后将弹簧压缩到C点,最大压缩量BC= 0.2 m.然后物体又被弹簧弹上去,弹到的最高位置为D点,AD= 3 m.挡板及弹簧质量不计,取g=10m/s2,sin37° = 0.6,求:
A.运动员到达最低点前加速度先不变后增大B.蹦极过程中,运动员的机械能守恒
C.蹦极绳张紧后的下落过程中,动能一直减小D.蹦极绳张紧后的下落过程中,弹力一直增大
4.如图所示,固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的小球,小球与一轻质弹簧一端相连,弹簧的另一端固定在地面上的A点,已知杆与水平面之间的夹角θ<45°,当小球位于B点时,弹簧与杆垂直,此时弹簧处于原长。现让小球自C点由静止释放,在小球滑到杆底端的整个过程中,关于小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能,下列说法正确的是( )
19.(1) (2) (3)
A. B. C. D.
9.如图,滑块a、b的质量均为m,a套在固定竖直杆上,与光滑水平地面相距h,b放在地面上。a、b通过铰链用刚性轻杆连接,由静止开始运动。不计摩擦,a、b可视为质点,重力加速度大小为g。则()
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2011高考物理备考:机械能守恒1. 在只有重力和弹簧的弹力做功的情况下,物体的动能和势能发生相互转化,但机械能的总量保持不变.2. 对机械能守恒定律的理解:(1)系统在初状态的总机械能等于末状态的总机械能.即 E 1 = E 2 或 1/2mv 12 + mgh 1= 1/2mv 22 + mgh 2(2)物体(或系统)减少的势能等于物体(或系统)增加的动能,反之亦然。
即 -ΔE P = ΔE K (3)若系统内只有A 、B 两个物体,则A 减少的机械能E A 等于B 增加的机械能ΔE B 即 -ΔE A = ΔE B例1、如图示,长为l 的轻质硬棒的底端和中点各固定一个质量为m 的小球,为使轻质硬棒能绕转轴O 转到最高点,则底端小球在如图示位置应具有的最小速度v= 。
解:系统的机械能守恒,ΔE P +ΔE K =0因为小球转到最高点的最小速度可以为0 ,所以,例 2. 如图所示,一固定的楔形木块,其斜面的倾角θ=30°,另一边与地面垂直,顶上有一定滑轮。
一柔软的细线跨过定滑轮,两端分别与物块A 和B 连结,A 的质量为4m ,B 的质量为m ,开始时将B 按在地面上不动,然后放开手,让A 沿斜面下滑而B 上升。
物块A 与斜面间无摩擦。
设当A 沿斜面下滑S 距离后,细线突然断了。
求物块B 上升离地的最大高度H.解:对系统由机械能守恒定律4mgSsin θ – mgS = 1/2× 5 mv 2∴ v 2=2gS/5细线断后,B 做竖直上抛运动,由机械能守恒定律mgH= mgS+1/2× mv 2 ∴ H = 1.2 S 例 3. 如图所示,半径为R 、圆心为O 的大圆环固定在竖直平面内,两个轻质小圆环套在大圆环上.一根轻质长绳穿过两个小圆环,它的两端都系上质量为m 的重物,忽略小圆环的大小。
(1)将两个小圆环固定在大圆环竖直对称轴的两侧θ=30°的位置上(如图).在 两个小圆环间绳子的中点C 处,挂上一个质量M = m 的重物,使两个小圆l mg l mg v m mv 22212122⋅+⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛+gl gl v 8.4524==∴2环间的绳子水平,然后无初速释放重物M .设绳子与大、小圆环间的摩擦均可忽略,求重物M 下降的最大距离.(2)若不挂重物M .小圆环可以在大圆环上自由移动,且绳子与大、小圆环间及大、小圆环之间的摩擦均可以忽略,问两个小圆环分别在哪些位置时,系统可处于平衡状态?解:(1)重物向下先做加速运动,后做减速运动,当重物速度为零时,下降的距离最大.设下降的最大距离为h ,由机械能守恒定律得解得(另解h=0舍去)(2)系统处于平衡状态时,两小环的可能位置为两小环同时位于大圆环的底端.b .两小环同时位于大圆环的顶端.c .两小环一个位于大圆环的顶端,另一个位于大圆环的底端.d .除上述三种情况外,根据对称性可知,系统如能平衡,则两小圆环的位置一定关于大圆环竖直对称轴对称.设平衡时,两小圆环在大圆环竖直对称轴两侧α角的位置上(如图所示).对于重物,受绳子拉力与重力作用, 有T=mg对于小圆环,受到三个力的作用,水平绳的拉力T 、 竖直绳子的拉力T 、大圆环的支持力N.两绳子的拉力沿大圆环切向的分力大小相等,方向相反得α=α′, 而α+α′=90°,所以α=45 °例 4. 如图质量为m 1的物体A 经一轻质弹簧与下方地面上的质量为m 2的物体B 相连,弹簧的劲度系数为k ,A 、B 都处于静止状态。
一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮,一端连物体A ,另一端连一轻挂钩。
开始时各段绳都牌伸直状态,A 上方的一段沿竖直方向。
现在挂钩上挂一质量为m 3的物体C 上升。
若将C 换成另一个质量为(m 1+m 3)物体D ,仍从上述初始位置由静止状态释放,则这次B 则离地时D 的速度的大小是多少?已知重力加速度为g 。
解:开始时,B 静止平衡,设弹簧的压缩量为x1, ()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+=Rsin θRsin θh 2mg Mgh 22R 2h=g m kx 11= 挂C 后,当B 刚要离地时,设弹簧伸长量为x 2,有g m kx 22= 此时,A 和C 速度均为零。
从挂C 到此时,根据机械能守恒定律弹簧弹性势能的改变量为)()(211213x x g m x x g m E +-+=∆ 将C 换成D 后,有)()()()(2121121312131x x g m x x g m m m m m E +-++=+++∆v 联立以上各式可以解得)2()(2312211m m k g m m m ++=v 针对训练1.在光滑水平面上有两个相同的弹性小球A 、B ,质量都为m. 现B 球静止,A 球向B 球运动,发生正碰。
已知碰撞过程中总机械能守恒,两球压缩最紧时的弹性势能为E p ,则碰前A 球的速度等于 ( )2.质量为m 的物体,在距地面h 高处以g /3的加速度由静止竖直下落到地面, 下列说法中正确的是: ( )A. 物体的重力势能减少 1/3 mghB. 物体的机械能减少 2/3 mghC. 物体的动能增加 1/3 mghD. 重力做功 mgh3.一物体从某一高度自由落下,落在直立于地面的轻弹簧上,如图所示.在A 点时,物体开始接触弹簧;到B 点时,物体速度为零,然后被弹回.下列说法中正确的是 [bcd ]A .物体从A 下降到B 的过程中,动能不断变小B .物体从B 上升到A 的过程中,动能先增大后减小C .物体由A 下降到B 的过程中,弹簧的弹性势能不断增大D .物体由B 上升到A 的过程中,弹簧所减少的弹性势能等于物体所增加的动能与增加的重力势能之和3. 长为L 质量分布均匀的绳子,对称地悬挂在轻小的定滑轮上,如图所示.轻轻地推动一下,让绳子滑下,那么当绳子离开滑轮的瞬间,绳子的速度为 .m 2E 2D m E 2C m 2E B m E A P P P P ....5.一根内壁光滑的细圆管,形状如下图所示,放在竖直平面内,一个小球自A口的正上方高h处自由落下,第一次小球恰能抵达B点;第二次落入A口后,自B口射出,恰能再进入A口,则两次小球下落的高度之比h1:h2= ______6.将质量为M和3M的两小球A和B分别拴在一根细绳的两端,绳长为L,开始时B球静置于光滑的水平桌面上,A球刚好跨过桌边且线已张紧,如图所示.当A球下落时拉着B 球沿桌面滑动,桌面的高为h,且h<L.若A球着地后停止不动,求:(1)B球刚滑出桌面时的速度大小.(2)B球和A球着地点之间的距离.7.如图所示, 半径为r, 质量不计的圆盘盘面与地面相垂直, 圆心处有一个垂直盘面的光滑水平固定轴O,在盘的最右边缘固定一个质量为m的小球A,在O点的正下方离O点r/2处固定一个质量也为m的小球B. 放开盘让其自由转动, 问:(1)当A球转到最低点时, 两小球的重力势能之和减少了多少?(2)A球转到最低点时的线速度是多少?(3)在转动过程中半径OA向左偏离竖直方向的最大角度是多少?8.小球A用不可伸长的轻绳悬于O点,在O点的正下方有一固定的钉子B,OB=d,初始时小球A与O同水平面无初速释放,绳长为L,为使球能绕B点做圆周运动,试求d的取值范围?9.将细绳绕过两个定滑轮A和B.绳的两端各系一个质量为m的砝码。
A、B间的中点C 挂一质量为M的小球,M<2m,A、B间距离为l,开始用手托住M使它们都保持静止,如图所示。
放手后M和2个m开始运动。
求(1)小球下落的最大位移H是多少?(2)小球的平衡位置距C点距离h是多少?10.如图所示,桌面上有许多大小不同的塑料球,它们的密度均为ρ,有水平向左恒定的风作用在球上;使它们做匀加速运动(摩擦不计),已知风对球的作用力与球的最大截面面积成正比,即F=kS(k为一常量).(1)对塑料球来说,空间存在一个风力场,请定义风力场强度及其表达式.(2)在该风力场中风力对球做功与路径无关,可引入风力势能和风力势的概念,若以栅栏P零风力势能参考平面,写出风力势能E P和风力势U的表达式。
(3)写出风力场中机械能守恒定律的表达式.(球半径用r表示;第一状态速度为v1,位置为x1;第二状态速度为v2,位置为x2)参考答案:1. C2. BCD3. BCD4. 解:由机械能守恒定律,取小滑轮处为零势能面.5. 解:第一次恰能抵达B 点,不难看出v B1=0由机械能守恒定律mg h 1 =mgR+1/2·mv B12 ∴h 1 =R 第二次从B 点平抛 R=v B2t R=1/2·gt 2mg h 2 =mgR+1/2·mv B22h 2 =5R/4h 1 :h 2 = 4:56.7.解: (1)ΔE P = mgr - mgr/2 = mgr/2 (2)由系统机械能守恒定律 得(3)设 OA 向左偏离竖直方向的最大角度是θ,由系统机械能守恒定律 得mgr × cos θ – mgr/2× (1+sin θ )=02cos θ=1+sin θ, 4(1-sin 2θ)=1 +2sin θ +sin 2θ,5sin 2θ+2sin θ- 3=0Sin θ=0.6 ∴θ=37°mg=mv D 2 /r8. 解:设BC=r ,若刚能绕B 点通过最高点D ,必须有(1)由机械能守恒定律mg(L-2r)=1/2m v D 2 (2)∴r = 2L / 5d=L-r= 3L/5∴ d 的取值范围 3/5 L d <L9.解:(1)如答案图(a)所示,M 下降到最底端时速度为零,此时两m 速度也为零,M 损失的重力势能等于两m 增加的重力势能(机械能守恒)22124212mv L mg L mg +-=⋅⨯-gL v 21=∴2/2gRv B =2A 2A 2A v 45m 212v m 21mv21m gr 21⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=解得(2)如答案图(b)所示,当M处于平衡位置时,合力为零,T=mg,则Mg-2mgsinα=010.(1)风力场强度:风对小球的作用力与对小球最大截面积之比,即E=F/S=k(2)距P为x处,E P=Fx=kSx U=E P/S=kS2ρrv12/3+kx1=2ρrv22/3+kx2(4)。