第8章 机械能守恒定律(word版含答案)

2022（春）人教（2019）物理必修第二册第8章 机械能守恒定律含答案
必修第二册第8章 机械能守恒定律
一、选择题。
1、将距离沙坑表面上方1 m高处质量为0.2 kg的小球由静止释放，测得小球落入沙坑静止时距离沙坑表面的深度为10 cm.若忽略空气阻力，g取10 m/s2，则小球克服沙坑的阻力所做的功为(　　)
A．0.4 J　　B．2 J C．2.2 J　　 D．4 J
2、(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(　　)
A．P1>P2>P3
B．P1C．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
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、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先落到地面C最后滚入沟底D。已知AC、CD的高度差分别为2.2 m和3 m，以地面C为零势能面，g＝10 m/s2，A、B、C、D、E面之间竖直距离如图所示。算出该苹果从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
5、(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
6、质量为m的汽车在平直路面上启动，启动过程的速度图象如图所示，0～t1段为直线，从t1时刻起汽车保持额定功率不变，整个运动过程中汽车所受阻力恒为f，则(　　)
A．0～t1时间内，汽车的牵引力等于m
B．t1～t2时间内，汽车做匀加速运动
C．t1～t2时间内，汽车的功率等于fv1
D．t1～t2时间内，汽车的功率等于fv2
7、(多选)如图所示，是汽车牵引力F和车速倒数的关系图象，若汽车质量为2×103 kg，由静止开始沿平直公路行驶，阻力恒定，最大车速为30 m/s，则以下说法正确的是(　　)
A．汽车的额定功率为6×104 W
B．汽车运动过程中受到的阻力为6×103 N
C．汽车先做匀加速运动，然后再做匀速直线运动
D．汽车做匀加速运动的时间是5 s
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、人在距地面h高处抛出一个质量为m的小球，落地时小球的速度为v，不计空气阻力，人对小球做的功是(　　)
A.mv2　　 B．mgh＋mv2
C．mgh－mv2 D.mv2－mgh
10、(双选)竖直放置的轻弹簧下连接一个小球，用手托起小球，使弹簧处于压缩状态，如图所示．则迅速放手后(不计空气阻力)(　　)
A．放手瞬间小球的加速度等于重力加速度
B．小球与弹簧与地球组成的系统机械能守恒
C．小球的机械能守恒
D．小球向下运动过程中，小球动能与弹簧弹性势能之和不断增大
11、如图所示，用力先后三次将一个质量为m的物体沿同一光滑斜面从底端由静止拉到顶端，第一次力F1的方向平行于斜面向上，第二次推力F2沿水平方向，第三次拉力F3的方向与斜面成α角，物体三次运动的加速度相同．设力F1、F2、F3的平均功率分别为P1、P2、P3，下列判断正确的是(　　)
A．P1＝P2＝P3 B．P1>P2>P3
C．P2>P1>P3 D．P3>P2>P1
12、物体从某高度处做自由落体运动，以地面为重力势能零点，下列所示图象中，能正确描述物体的重力势能与下落高度的关系的是(　　)
A　　　　　B　　　　　C　　　　D
二、填空含实验题。
13、在验证机械能守恒定律的实验中，除铁架台、铁夹、学生电源、纸带、打点计时器和重物外，还需选用下述哪种仪器？（ ）
A．秒表 B．刻度尺 C．天平 D．弹簧秤
14、利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到光电门B处的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动。
(1)滑块通过B点的瞬时速度可表示为________；
(2)某次实验测得倾角θ＝30°，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为ΔEk＝________，系统的重力势能减少量可表示为ΔEp＝________，在误差允许的范围内，若ΔEk＝ΔEp，则可认为系统的机械能守恒。
三、计算类习题。
15、（计算题）如图所示，一位质量m＝50 kg的滑雪运动员从高度h＝30 m的斜坡顶端自由滑下(初速度为零)。斜坡的倾角θ＝37°，滑雪板与雪面间动摩擦因数μ＝0.1。则运动员滑至坡底的过程中：
(1)各个力所做的功分别是多少？
(2)合力做了多少功？(不计空气阻力，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
16、如图所示，用与水平方向成θ角的恒力F，将质量为m的物体由静止开始从A点拉到B点后撤去力F，若物体和地面间的动摩擦因数为μ，A、B间的距离为x，重力加速度为g。求：
(1)从A到B的过程中力F做的功W；
(2)物体在运动过程中的最大动能；
(3)物体的最大滑行距离。
17、（计算题）)如图甲所示，质量m＝1 kg的物体静止在光滑的水平面上，t＝0时刻，物体受到一个变力F作用，t＝1 s时，撤去力F，某时刻物体滑上倾角为37°的粗糙斜面；已知物体从开始运动到斜面最高点的v t图象如图乙所示，不计其他阻力，求：
甲　　　　　　　　乙
(1)变力F做的功；
(2)物体从斜面底端滑到最高点过程中克服摩擦力做功的平均功率；
(3)物体回到出发点的速度．
2022（春）人教（2019）物理必修第二册第8章 机械能守恒定律含答案
必修第二册第8章 机械能守恒定律
一、选择题。
1、将距离沙坑表面上方1 m高处质量为0.2 kg的小球由静止释放，测得小球落入沙坑静止时距离沙坑表面的深度为10 cm.若忽略空气阻力，g取10 m/s2，则小球克服沙坑的阻力所做的功为(　　)
A．0.4 J　　B．2 J C．2.2 J　　 D．4 J
【答案】C　
2、(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(　　)
A．P1>P2>P3
B．P1C．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
【答案】BC
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　
4、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先落到地面C最后滚入沟底D。已知AC、CD的高度差分别为2.2 m和3 m，以地面C为零势能面，g＝10 m/s2，A、B、C、D、E面之间竖直距离如图所示。算出该苹果从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
5、(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　
6、质量为m的汽车在平直路面上启动，启动过程的速度图象如图所示，0～t1段为直线，从t1时刻起汽车保持额定功率不变，整个运动过程中汽车所受阻力恒为f，则(　　)
A．0～t1时间内，汽车的牵引力等于m
B．t1～t2时间内，汽车做匀加速运动
C．t1～t2时间内，汽车的功率等于fv1
D．t1～t2时间内，汽车的功率等于fv2
【答案】D　
7、(多选)如图所示，是汽车牵引力F和车速倒数的关系图象，若汽车质量为2×103 kg，由静止开始沿平直公路行驶，阻力恒定，最大车速为30 m/s，则以下说法正确的是(　　)
A．汽车的额定功率为6×104 W
B．汽车运动过程中受到的阻力为6×103 N
C．汽车先做匀加速运动，然后再做匀速直线运动
D．汽车做匀加速运动的时间是5 s
【答案】AD
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　
9、人在距地面h高处抛出一个质量为m的小球，落地时小球的速度为v，不计空气阻力，人对小球做的功是(　　)
A.mv2　　 B．mgh＋mv2
C．mgh－mv2 D.mv2－mgh
【答案】D　
10、(双选)竖直放置的轻弹簧下连接一个小球，用手托起小球，使弹簧处于压缩状态，如图所示．则迅速放手后(不计空气阻力)(　　)
A．放手瞬间小球的加速度等于重力加速度
B．小球与弹簧与地球组成的系统机械能守恒
C．小球的机械能守恒
D．小球向下运动过程中，小球动能与弹簧弹性势能之和不断增大
【答案】BD　
11、如图所示，用力先后三次将一个质量为m的物体沿同一光滑斜面从底端由静止拉到顶端，第一次力F1的方向平行于斜面向上，第二次推力F2沿水平方向，第三次拉力F3的方向与斜面成α角，物体三次运动的加速度相同．设力F1、F2、F3的平均功率分别为P1、P2、P3，下列判断正确的是(　　)
A．P1＝P2＝P3 B．P1>P2>P3
C．P2>P1>P3 D．P3>P2>P1
【答案】A
12、物体从某高度处做自由落体运动，以地面为重力势能零点，下列所示图象中，能正确描述物体的重力势能与下落高度的关系的是(　　)
A　　　　　B　　　　　C　　　　D
【答案】B　
二、填空含实验题。
13、在验证机械能守恒定律的实验中，除铁架台、铁夹、学生电源、纸带、打点计时器和重物外，还需选用下述哪种仪器？（ ）
A．秒表 B．刻度尺 C．天平 D．弹簧秤
【答案】B
14、利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到光电门B处的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动。
(1)滑块通过B点的瞬时速度可表示为________；
(2)某次实验测得倾角θ＝30°，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为ΔEk＝________，系统的重力势能减少量可表示为ΔEp＝________，在误差允许的范围内，若ΔEk＝ΔEp，则可认为系统的机械能守恒。
【答案】(1)　 (2)　gd
【解析】(1)由于遮光片的宽度b很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度。滑块通过光电门B的速度为vB＝。
(2)滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量为ΔEk＝(M＋m)＝；系统的重力势能减少量可表示为ΔEp＝mgd－Mgdsin 30°＝gd。
三、计算类习题。
15、（计算题）如图所示，一位质量m＝50 kg的滑雪运动员从高度h＝30 m的斜坡顶端自由滑下(初速度为零)。斜坡的倾角θ＝37°，滑雪板与雪面间动摩擦因数μ＝0.1。则运动员滑至坡底的过程中：
(1)各个力所做的功分别是多少？
(2)合力做了多少功？(不计空气阻力，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
【答案】(1)重力做功1.5×104 J，支持力做功为零，摩擦力做功－2×103 J　
(2)1.3×104 J核心要点三　公式P＝和P＝Fv的理解
【解析】(1)重力做的功为
WG＝mgh＝50×10×30 J＝1.5×104 J
因支持力与速度始终垂直，所以支持力做功为WFN＝0
摩擦力做功为
WFf＝－Ffl＝－μmgcos 37°×＝－2×103 J。
(2)合力做的功为
W合＝WG＋WFf＋WFN＝(1.5×104－2×103) J＝1.3×104 J。
16、如图所示，用与水平方向成θ角的恒力F，将质量为m的物体由静止开始从A点拉到B点后撤去力F，若物体和地面间的动摩擦因数为μ，A、B间的距离为x，重力加速度为g。求：
(1)从A到B的过程中力F做的功W；
(2)物体在运动过程中的最大动能；
(3)物体的最大滑行距离。
【答案】　(1)Fxcos θ　(2)Fx(cos θ＋μsin θ)－μmgx (3)
【解析】　(1)由功的公式可求得W＝Fxcos θ。
(2)由题意知：物体在AB段做加速运动，在B点有最大动能，在AB段Ff＝μFN＝μ(mg－Fsin θ)，
对物体从A点到B点的过程应用动能定理
Fxcos θ－μ(mg－Fsin θ)x＝Ek－0，
即物体在运动过程中的最大动能
Ek＝Fx(cos θ＋μsin θ)－μmgx。
(3)撤去力F后，物体所受摩擦力变为μmg，设物体从B点到停止运动的位移为l，则－μmgl＝0－Ek
物体的最大滑行距离
x总＝l＋x＝。
17、（计算题）)如图甲所示，质量m＝1 kg的物体静止在光滑的水平面上，t＝0时刻，物体受到一个变力F作用，t＝1 s时，撤去力F，某时刻物体滑上倾角为37°的粗糙斜面；已知物体从开始运动到斜面最高点的v t图象如图乙所示，不计其他阻力，求：
甲　　　　　　　　乙
(1)变力F做的功；
(2)物体从斜面底端滑到最高点过程中克服摩擦力做功的平均功率；
(3)物体回到出发点的速度．
【答案】(1)50 J　 (2)20 W　 (3)2 m/s
【解析】(1)物体1 s末的速度v1＝10 m/s，根据动能定理得：
WF＝mv＝50 J.
(2)物体在斜面上升的最大距离：
x＝×1×10 m＝5 m
物体到达斜面时的速度v2＝10 m/s，到达斜面最高点的速度为零，根据动能定理：
－mgxsin 37°－Wf＝0－mv
解得：Wf＝20 J，
P＝＝20 W.
(3)设物体重新到达斜面底端时的速度为v3，则根据动能定理：
－2Wf＝mv－mv
解得：v3＝2 m/s
此后物体做匀速直线运动，到达原出发点的速度为2 m/s。