2022春物理人教版(2019)必修第二册第8章:机械能守恒定律习题含答案
人教(2019)必修第二册第8章 机械能守恒定律
一、选择题。
1、一质量为m的滑块,以速度v在光滑水平面上向左滑行,从某一时刻起,在滑块上作用一向右的水平力,经过一段时间后,滑块的速度变为-2v(方向与原来相反),在这段时间内,水平力所做的功为( )
A.mv2 B.-mv2 C.mv2 D.-mv2
2、从空中以40 m/s的初速度平抛一重为10 N的物体,物体在空中运动3 s落地,不计空气阻力,取g=10 m/s2,则物体落地前瞬间,重力的瞬时功率为( )
A.300 W B.400 W C.500 W D.700 W
3、(多选)关于弹簧的弹性势能,下列说法正确的是( )
A.弹簧的弹性势能跟拉伸(或压缩)的长度有关
B.弹簧的弹性势能跟弹簧的劲度系数有关
C.同一弹簧,在弹性限度内,形变量越大,弹性势能越大
D.弹性势能的大小跟使弹簧发生形变的物体有关
4、如图所示,A点距地面高为h,B点在地面上,一物体沿两条不同的路径ACB和ADB由A点运动到B点,则( )
A.沿路径ACB重力做的功多一些
B.沿路径ADB重力做的功多一些
C.沿路径ACB和路径ADB重力做的功一样多
D.无法判断沿哪条路径重力做的功多一些
5、如图所示,木块静止于光滑水平面上,与之相连的轻质弹簧处于自然伸直状态,现用恒定的水平外力F作用于弹簧右端,在向右移动一段距离的过程中拉力F做了10J的功.在上述过程中( )
A.弹簧的弹性势能增加了10J
B.滑块的动能增加了10J
C.滑块和弹簧组成的系统机械能增加了10J
D.滑块和弹簧组成的系统机械能守恒
6、关于功和功率的计算,下列说法中正确的是( )
A.用W=Fxcos θ可以计算变力做功
B.用W合=Ek2-Ek1可以计算变力做功
C.用W=Pt只能计算恒力做功
D.用P=可以计算瞬时功率
7、沿着高度相同,坡度不同,粗糙程度也不同的斜面将同一物体分别从底端拉到顶端,下列说法正确的是( )
A.沿坡度小的斜面运动时物体克服重力做功多
B.沿坡度大、粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多
C.沿坡度小、粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多
D.不管沿怎样的斜面运动,物体克服重力做功相同,物体增加的重力势能也相同
8、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( )
9、一个100 g的球从1.8 m的高处落到一个水平板上又弹回到1.25 m的高处,则整个过程中重力对球所做的功及球的重力势能的变化是(g取10 m/s2)( )
A.重力做功为1.8 J
B.重力做了0.55 J的负功
C.物体的重力势能一定减少0.55 J
D.物体的重力势能一定增加1.25 J
10、从地面竖直向上抛出一只小球,小球运动一段时间后落回地面.忽略空气阻力,该过程中小球的动能Ek与时间t的关系图象是( )
A B C D
11、滑雪运动深受人民群众喜爱,某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB,从滑道的A点滑行到最低点B的过程中,由于摩擦力的存在,运动员的速率不变,则运动员沿AB下滑过程中( )
A.所受合外力始终为零 B.所受摩擦力大小不变
C.合外力做功一定为零 D.机械能始终保持不变
12、A、B两物体的质量之比mA∶mB=2∶1,它们以相同的初速度v0在水平面上做匀减速直线运动,直到停止,其速度图象如图所示.那么,A、B两物体所受摩擦力之比FA∶FB与A、B两物体克服摩擦力做的功之比WA∶WB分别为( )
A.2∶1,4∶1 B.4∶1,2∶1
C.1∶4,1∶2 D.1∶2,1∶4
二、填空含实验题。
13、(实验选择题)某同学设计的“验证机械能守恒定律”实验,操作步骤有:将打点计时器固定在铁 架台上;松开纸带,重物自由下落;更换纸带,重复实验几次;接通电源,打点计时器开始工作;将连接重物的纸带穿过打点计时器实验操作顺序正确的是
A. B.
C. D.
14、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ΔEp=________ J,动能增加量ΔEp________ J,从而验证了在误差允许范围内机械能守恒。
甲 乙
三、计算类题。
15、如图所示,有一质量为m、长为L的均匀金属链条,一半长度在光滑斜面上,斜面倾角为θ,另一半长度沿竖直方向下垂在空中,当链条从静止开始释放后链条滑动,以斜面顶点为重力势能零点,求:
(1)开始时和链条刚好从右侧面全部滑出斜面时重力势能各多大?
(2)此过程中重力做了多少功?
16、如图所示,质量为m的物体(可视为质点),以某一初速度从A点向下沿光滑的轨道运动,不计空气阻力,若物体通过轨道最低点B时的速度为3,求:
(1)物体在A点时的速度大小;
(2)物体离开C点后还能上升多高。
17、(计算题)如图所示,A物体用板托着,位于离地h=1.0 m处,轻质细绳通过光滑定滑轮与A、B相连,绳子处于绷直状态,已知A物体质量M=1.5 kg,B物体质量m=1.0 kg,现将板抽走,A将拉动B上升,设A与地面碰后不反弹,B上升过程中不会碰到定滑轮,问:
(1)A落地前瞬间的速度大小为多少?
(2)B物体在上升过程中离地的最大高度为多大?
2022春物理人教版(2019)必修第二册第8章:机械能守恒定律习题含答案
人教(2019)必修第二册第8章 机械能守恒定律
一、选择题。
1、一质量为m的滑块,以速度v在光滑水平面上向左滑行,从某一时刻起,在滑块上作用一向右的水平力,经过一段时间后,滑块的速度变为-2v(方向与原来相反),在这段时间内,水平力所做的功为( )
A.mv2 B.-mv2 C.mv2 D.-mv2
【答案】A
2、从空中以40 m/s的初速度平抛一重为10 N的物体,物体在空中运动3 s落地,不计空气阻力,取g=10 m/s2,则物体落地前瞬间,重力的瞬时功率为( )
A.300 W B.400 W C.500 W D.700 W
【答案】A
3、(多选)关于弹簧的弹性势能,下列说法正确的是( )
A.弹簧的弹性势能跟拉伸(或压缩)的长度有关
B.弹簧的弹性势能跟弹簧的劲度系数有关
C.同一弹簧,在弹性限度内,形变量越大,弹性势能越大
D.弹性势能的大小跟使弹簧发生形变的物体有关
【答案】ABC
4、如图所示,A点距地面高为h,B点在地面上,一物体沿两条不同的路径ACB和ADB由A点运动到B点,则( )
A.沿路径ACB重力做的功多一些
B.沿路径ADB重力做的功多一些
C.沿路径ACB和路径ADB重力做的功一样多
D.无法判断沿哪条路径重力做的功多一些
【答案】C
5、如图所示,木块静止于光滑水平面上,与之相连的轻质弹簧处于自然伸直状态,现用恒定的水平外力F作用于弹簧右端,在向右移动一段距离的过程中拉力F做了10J的功.在上述过程中( )
A.弹簧的弹性势能增加了10J
B.滑块的动能增加了10J
C.滑块和弹簧组成的系统机械能增加了10J
D.滑块和弹簧组成的系统机械能守恒
【答案】C
6、关于功和功率的计算,下列说法中正确的是( )
A.用W=Fxcos θ可以计算变力做功
B.用W合=Ek2-Ek1可以计算变力做功
C.用W=Pt只能计算恒力做功
D.用P=可以计算瞬时功率
【答案】B
7、沿着高度相同,坡度不同,粗糙程度也不同的斜面将同一物体分别从底端拉到顶端,下列说法正确的是( )
A.沿坡度小的斜面运动时物体克服重力做功多
B.沿坡度大、粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多
C.沿坡度小、粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多
D.不管沿怎样的斜面运动,物体克服重力做功相同,物体增加的重力势能也相同
【答案】 D
8、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( )
【答案】C
9、一个100 g的球从1.8 m的高处落到一个水平板上又弹回到1.25 m的高处,则整个过程中重力对球所做的功及球的重力势能的变化是(g取10 m/s2)( )
A.重力做功为1.8 J
B.重力做了0.55 J的负功
C.物体的重力势能一定减少0.55 J
D.物体的重力势能一定增加1.25 J
【答案】C
10、从地面竖直向上抛出一只小球,小球运动一段时间后落回地面.忽略空气阻力,该过程中小球的动能Ek与时间t的关系图象是( )
A B C D
【答案】A
11、滑雪运动深受人民群众喜爱,某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB,从滑道的A点滑行到最低点B的过程中,由于摩擦力的存在,运动员的速率不变,则运动员沿AB下滑过程中( )
A.所受合外力始终为零 B.所受摩擦力大小不变
C.合外力做功一定为零 D.机械能始终保持不变
【答案】C
12、A、B两物体的质量之比mA∶mB=2∶1,它们以相同的初速度v0在水平面上做匀减速直线运动,直到停止,其速度图象如图所示.那么,A、B两物体所受摩擦力之比FA∶FB与A、B两物体克服摩擦力做的功之比WA∶WB分别为( )
A.2∶1,4∶1 B.4∶1,2∶1
C.1∶4,1∶2 D.1∶2,1∶4
【答案】B
二、填空含实验题。
13、(实验选择题)某同学设计的“验证机械能守恒定律”实验,操作步骤有:将打点计时器固定在铁 架台上;松开纸带,重物自由下落;更换纸带,重复实验几次;接通电源,打点计时器开始工作;将连接重物的纸带穿过打点计时器实验操作顺序正确的是
A. B.
C. D.
【答案】C
14、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ΔEp=________ J,动能增加量ΔEp________ J,从而验证了在误差允许范围内机械能守恒。
甲 乙
【答案】(1)C (2)B 1.92 (3)0.384 0.369
【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vB== 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ΔEp=mghB=0.20×10×0.192 0 J=0.384 J,动能的增加量为ΔEk=mv=×0.2×1.922 J≈0.369 J,在误差允许的范围内,机械能守恒。
三、计算类题。
15、如图所示,有一质量为m、长为L的均匀金属链条,一半长度在光滑斜面上,斜面倾角为θ,另一半长度沿竖直方向下垂在空中,当链条从静止开始释放后链条滑动,以斜面顶点为重力势能零点,求:
(1)开始时和链条刚好从右侧面全部滑出斜面时重力势能各多大?
(2)此过程中重力做了多少功?
【答案】 (1)-mgL(1+sin θ) -mgL (2)mgL(3-sin θ)
[解析] (1)开始时,左边一半链条重力势能为Ep1=-·sin θ,右边一半的重力势能Ep2=-·;左右两部分总的重力势能为Ep=Ep1+Ep2=-mgL(sin θ+1)
链条从右侧刚好全部滑出时,重力势能为Ep′=-mgL
(2)此过程重力势能减少了ΔEp=Ep-Ep′=mgL(3-sin θ),故重力做的功为WG=mgL(3-sin θ)
16、如图所示,质量为m的物体(可视为质点),以某一初速度从A点向下沿光滑的轨道运动,不计空气阻力,若物体通过轨道最低点B时的速度为3,求:
(1)物体在A点时的速度大小;
(2)物体离开C点后还能上升多高。
【答案】 (1) (2)3.5R
【解析】 (1)物体在运动的全过程中只有重力做功,机械能守恒,选取B点为零势能点。设物体在B处的速度为vB,则mg·3R+mv=mv,
得v0=。
(2)设从B点上升到最高点的高度为HB,由机械能守恒可得mgHB=mv,HB=4.5R
所以离开C点后还能上升HC=HB-R=3.5R。
17、(计算题)如图所示,A物体用板托着,位于离地h=1.0 m处,轻质细绳通过光滑定滑轮与A、B相连,绳子处于绷直状态,已知A物体质量M=1.5 kg,B物体质量m=1.0 kg,现将板抽走,A将拉动B上升,设A与地面碰后不反弹,B上升过程中不会碰到定滑轮,问:
(1)A落地前瞬间的速度大小为多少?
(2)B物体在上升过程中离地的最大高度为多大?
【答案】(1)2 m/s (2)1.2 m
【解析】(1)A落地时,A、B系统重力势能的减少量ΔEp减=Mgh-mgh,
系统动能的增加量ΔEk增=(M+m)v2
根据系统机械能守恒有
Mgh-mgh=(M+m)v2
故A落地前瞬间,A、B物体的瞬时速度v=2 m/s
(2)A落地后,B物体上升过程机械能守恒,设上升h′后速度变为零,取地面为参考平面
故:mgh+mv2=mg(h+h′)
所以h′=0.2 m
故B物体离地面的最大高度为h+h′=1.2 m。