第四章 机械能及其守恒定律 练习（Word版含答案）

第四章《机械能及其守恒定律》随堂练习 2021-2022学年高一下学期物理教科版（2019）必修第二册
一、单选题
1．一物体在三个不同的力的作用下发生一段位移，这三个力对物体做的功分别为100J、、50J，则这三个力的合力对物体做的功为（　　）
A．50J B． C．100J D．
2．如图所示，从光滑的圆弧槽的最高点滑下的小滑块，滑出槽口时速度方向为水平方向，槽口与一个半球顶点相切，半球底面水平。若要使小滑块滑出槽口后不沿半球面下滑，已知圆弧轨道的半径为R1，半球的半径为R2，则R1和R2应满足的关系是（　　）
A．R1R2 D．R1>
3．有报道说：我国一家厂商制作了一种特殊的手机，在电池电能耗尽时，摇晃手机，即可产生电能维持通话，摇晃过程是将机械能转化为电能；如果将该手机摇晃一次，相当于将100g的重物缓慢举高20cm所需的能量，若每秒摇两次，则摇晃手机的平均功率为（g取10m/s2）:
A．0.04W B．0.4W C．4W D．40W
4．有一辆质量为170kg、输出功率为1440W的太阳能试验汽车，安装有约6m2的太阳能电池板和蓄能电池，该电池板在有效光照条件下单位面积输出的电功率为30W/m2。驾驶员的质量为70kg，汽车最大行驶速度为90km/h。假设汽车行驶时受到的阻力与其速度成正比，则汽车（　　）
A．以最大速度行驶时牵引力大小为60N
B．以额定功率启动时的加速度大小为0.24m/s2
C．保持最大速度行驶1h至少需要有效光照8h
D．直接用太阳能电池板输出的功率可获得6m/s的最大行驶速度
5．物体沿直线运动的v﹣t关系如图所示，已知在第1秒内合外力对物体做的功为W，则（　　）
A．从第1秒末到第3秒末合外力做功为4W
B．从第3秒末到第5秒末合外力做功为﹣2W
C．从第5秒末到第7秒末合外力做功为W
D．从第3秒末到第4秒末合外力做功为0.75W
6．在亚运会男篮比赛中，周琦持球暴扣，篮球在空中运行过程中（　　）
A．篮球的机械能守恒
B．篮球的速度大小保持不变
C．篮球受到的作用力为重力、空气阻力
D．篮球受到的作用力为重力、空气阻力、周琦对篮球的作用力
7．一质量为m的小轿车以恒定功率P启动，沿平直路面行驶，若行驶过程中受到的阻力大小不变，能够达到的最大速度为v，当小轿车的速度大小为时，其加速度大小为 （　　）
A． B． C． D．
8．如图所示，甲同学用质量均为m、材质相同的两个滑块1、2做实验，将滑块1、2用长为L的轻质细杆相连后在斜面上由静止释放。杆与斜面平行，倾角为的斜面上有一点A，A点距斜面底端足够长，A点以上光滑，A点以下粗糙，滑块与斜面间动摩擦因数，滑块在运动过程中可看作质点。重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）
A．当滑块1刚滑过A点时，滑块1的加速度大小为
B．从静止释放到滑块2刚滑过A点时，滑块2的机械能减少
C．滑块1、2组成的整体分别在粗糙部分和光滑部分运动时，连接二者的轻杆均无弹力
D．滑块1、2组成的整体分别在粗糙部分和光滑部分运动时，滑块1、2组成的整体加速度相同
9．如图所示，长为L的轻杆一端固定质量为m的小球P，另一端可绕转轴O点无摩擦转动。当小球在最高点A时，受到微小扰动沿顺时针方向在竖直平面内做圆周运动，圆周上C点与圆心等高，B点为最低点；在小球P刚开始运动时，在与A点等高且相距为处的点以初速度向左水平抛出质量也为m的小球Q。不计空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）
A．小球P、Q经过C点时的速率相等
B．小球P、Q经过C点时重力的功率相等
C．小球P、Q在C点相遇
D．小球P在A点与B点所受杆的弹力大小之差为
10．无人机让许多摄影爱好者，突破了空间的限制，让我们从地面跳到了天空，从天空上拍摄与众不同的画面，从此拍摄风景将变得更加有趣且方便。 在某次无人机飞行表演中，一无人机的一段运动过程可近似认为是匀变速直线运动，如图所示，运动方向与水平方向成53°，其加速度大小为 ，g为重力加速度。已知该无人机质量为m，sin53°=0.8，cos53°=0.6，则在其下落高度为h的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．无人机机械能守恒 B．无人机重力势能的减少量为
C．无人机动能的增加量为 D．无人机的机械能减少了
11．2019年国庆小长假，雪晴同学外出旅游，到一家农家乐餐厅就餐时发现，店内竟有真驴在拉磨，如图所示。假设驴拉磨的平均作用力大小为500 N，运动的半径为1 m，则驴拉磨转动一周所做的功为 （　　）
A．0 B．500J C．500πJ D．1000πJ
12．如图所示，斜坡式自动扶梯将质量为60kg的张明从地面送到4m高的二楼，g取10m/s2在此过程中，张明所受重力做功与张明的重力势能变化，下列说法正确的是（　　）
A．重力做功为-2400J，重力势能增加了2400J
B．重力做功为2400J，重力势能增加了2400J
C．重力做功为-2400J，重力势能减少了2400J
D．重力做功为2400J，重力势能减少了2400J
13．山地滑雪是人们喜爱的一项体育运动。一滑雪坡由AB和BC组成，AB为斜坡，BC是光滑的圆弧，如图所示，竖直台阶CD高度差为。运动员连同滑雪装备的总质量为80kg，从A点由静止滑下，以的水平速度通过C点后飞落到水平地面DE上，不计空气阻力和轨道的摩擦阻力，取。AC竖直高度差为（　　）
A．11.25 m B．14 m C．10 m D．10.5m
二、填空题
14．将一个质量为1kg的物体从地面向上举高2m，若以地面为参考平面，则此时物体的重力势能EP=___________J；该过程重力做功___________J，该过程机械能___________（填“守恒”或“不守恒”）。
15．两平行板电容器的电容之比为C1：C2＝3：2，带电量之比为Q1：Q2＝3：1，若两个电子分别从两电容器的负极板运动到正极板，它们的动能增量之比_______。
16．如图，两截半径分别为2R和R的圆筒，底部放在同一水平面上，大筒内装的高度为H、密度为ρ的液体，现把连接两筒的阀门打开，使两筒中液体高度相等，则此时右筒内液体高度为__________，这一过程中重力做功为__________。
17．如图所示，两个小球A、B质量之比为2：1，分别用细线悬在等高的、点。A、B两球的悬线长之比为2：1，现把两球的悬线拉至水平后无初速释放，设释放时球所在的水平面为重力零势能面，阻力不计，则经过最低点时，A球的机械能与B球的机械能大小关系：_______（填＞、=或＜），两球受到的绳子拉力之比________，两球的向心加速度之比______。
18．如图所示，一质量m＝0.2 kg的物块，自斜面顶端由静止释放，经时间t＝1 s滑至底端，已知斜面倾角θ＝30°，高度h＝0.75 m。取g＝10 m/s2，则物块下滑过程中损失的机械能为________。
三、解答题
19．一种新型氢气燃料的汽车，质量为，发动机的额定输出功率为80kW，行驶在平直公路上时所受阻力恒为车重的0.1倍．若汽车从静止开始先匀加速启动，加速度的大小为2.0m/s2．达到额定输出功率后，汽车保持功率不变又加速行驶了800m，直到获得最大速度后才匀速行驶．试求：
（1）汽车的最大行驶速度．
（2）汽车匀加速运动的时间．
（3）当速度为5 m/s时，汽车牵引力的瞬时功率．
20．如图所示，倾角为θ=37°的斜面固定在水平地面上，劲度系数为k=40N/m的轻弹簧与斜面平行，弹簧下端固定在斜面底端的挡板上，弹簧与斜面间无摩擦。一个质量为m=5kg的小滑块从斜面上的P点由静止滑下，小滑块与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5，P点与弹簧自由端Q间的距离为L=1m。已知整个过程中弹簧始终在弹性限度内，弹簧的弹性势能Ep与其形变量x的关系为，取sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g取10m/s2。求：
（1）小滑块从P点下滑到Q点所经历的时间t；
（2）小滑块运动过程中达到的最大速度vm的大小；
（3）小滑块运动到最低点的过程中，弹簧的最大弹性势能。
21．如图，轨道ABCD位于竖直平面内，水平轨道AB与竖直半圆轨道BCD相切于B点，C点与圆心O等高。质量m=10kg的小物块Q（可视为质点）静止在水平轨道上的A点，已知A点与B点相距L=40m（图中AB之间的虚线表示未画完整的水平轨道），竖直圆轨道的半径R=3m，圆弧光滑，小物块在水平轨道AB间运动时受到的阻力恒为其重力的0.25倍，小物块若运动到D点可被固定在D点。其它摩擦与空气阻力均忽略不计。（g取10m/s2）
（1）若小物块在水平轨道上运动时受到水平向右的恒力F的作用，到达B处立即撤去F，为使小物块恰好能到达半圆轨道的C点，求恒力F的大小。
（2）若小物块在水平轨道上运动时受到水平向右的恒力的作用，到达B处立即撤去，为使小物块不脱离轨道，求的大小范围。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
2．D
3．B
4．C
5．C
6．D
7．A
8．C
9．B
10．D
11．D
12．A
13．A
14． 20 -20 不守恒
15．2：1
16．
17． = 2：1 1:1
18．0.6J
19．（1）40m/s（2）（3）30kW
20．（1）1s；（2）；（3）20J
21．（1）32.5N；（2）≥43.75N或32.5N≥>25N
答案第1页，共2页
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