第八章 机械能守恒定律 培优提升单元练习题—2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第八章 机械能守恒定律 培优提升单元练习题—2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册（word版含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 539.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-06-20 08:53:28 | ||
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文档简介
第八章 机械能守恒定律
一、单选题
1．小明驾驶电动平衡车以恒定的功率从静止开始启动至匀速前进的过程中，平衡车的速度v和所受的牵引力F的变化为（ ）
A．v减小，F减小 B．v减小，F增大
C．v增大，F减小 D．v增大，F增大
2．如图所示，在竖直平面内，倾斜固定长杆上套一小物块，跨过轻质定滑轮的细线一端与物块连接，另一端与固定在水平面上的竖直轻弹簧连接．使物块位于A点时，细线自然拉直且垂直于长杆，弹簧处于原长．现将物块由A点静止释放，物块沿杆运动的最低点为B，C是AB的中点，弹簧始终在弹性限度内，不计一切阻力，则下列说法错误的是（ ）
A．物块和弹簧组成的系统机械能守恒
B．物块在B点时加速度方向由B指向A
C．A到C过程物块所受合力做的功大于C到B过程物块克服合力做的功
D．物块下滑过程中，弹簧的弹性势能在A到C过程的增量小于C到B过程的增量
3．如图所示，轻质弹簧的一端与固定的竖直板P拴接，另一端与物体A相连，物体A置于光滑水平桌面上（桌面足够大），A右端连接一细线，细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连。开始时托住B，让A处于静止且细线恰好伸直，然后由静止释放B，直至B获得最大速度。下列有关该过程的分析中正确的是（ ）
A．B物体受到细线的拉力保持不变
B．B物体机械能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量
C．A物体动能的增量小于B物体所受重力对B做的功与弹簧弹力对A做的功之和
D．A物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量等于B物体所受重力对B做的功
4．图（a）所示的我国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功实施第三次近火制动，进入火星停泊轨道，若探测器的停泊轨道可简化为图（b）所示的椭圆轨道，其中的P点为近火点，Q点为远火点，则可知（ ）
A．探测器在P点的速度小于在Q点的速度
B．探测器在P点的加速度小于在Q点的加速度
C．探测器从P点运动到Q点的过程中，机械能逐渐减小
D．探测器从P点运动到Q点的过程中，机械能保持不变
5．下列说法正确的是（ ）
A．随着科技的发展，永动机是可以制成的
B．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的
C．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了
D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生
6．质量为m的物体从距地面h高处的某点自由落下，在这个过程中不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．重力对物体做功为mgh B．重力势能增加了mgh
C．动能减少了mgh D．机械能增加了mgh
7．一质量为1500kg的汽车，在平直路面上从静止开始在1500N的合外力作用下以恒定加速度启动，当速度达到20m/s时功率达到额定功率，接着以额定功率继续加速，最后以30m/s的最大速度匀速运动，整个运动过程中汽车所受阻力恒定，下列说法正确的是（ ）
A．汽车的额定功率为80kW
B．汽车的额定功率为90kW
C．汽车受到的阻力大小为2000N
D．汽车受到的阻力大小为4000N
8．如图所示，长为L的轻质细绳一端固定在O点，O点离地高度为H，另一端系一质量为m的小球，将细绳拉至水平，由静止释放小球，小球到达最低点时，细绳刚好被拉断，小球水平飞出。若忽略空气阻力，则（ ）
A．细绳所能承受的最大拉力F＝2mg
B．改变绳长L，则L越大小球落地时的速度越大
C．改变绳长L，当时，小球平抛过程中的水平位移最大
D．当时，小球在下落过程中重力的最大功率为
9．如图甲所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率运行，初速度大小为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，物块和传送带间的动摩擦因数为，物块的质量为m。则（ ）
A．时刻，小物块离A处的距离最大
B．时间内，小物块的加速度方向先向右后向左
C．时间内，因摩擦产生的热量为
D．时间内，物块在传送带上留下的划痕为
二、多选题
10．在地面附近斜向上推出的铅球，在落地前的运动中（不计空气阻力）（ ）
A．速度和加速度的方向都在不断改变
B．速度与加速度方向之间的夹角一直减小
C．在相等的时间间隔内，速度的改变量相等
D．在相等的时间间隔内，动能的改变量相等
11．如图所示，矩形金属框MNQP竖直放置，其中MN、PQ足够长，且PQ杆竖直光滑，一根轻弹簧一端固定在M点，另一端连接一个质量为m的小球，小球穿过PQ杆，开始时整个装置处于静止状态。现在让金属框绕MN轴转动，其角速度逐渐增大，即=t，式中是一个常数。则在角速度逐渐增大的过程中，下列判断正确的是（ ）
A．小球的重力势能不变
B．PQ杆对小球的作用力不断增大
C．PQ杆对小球的作用力垂直指向MN
D．PQ杆对小球的作用力做正功
12．如图甲所示，质量为M=1.5kg、足够长的木板静止在水平面上，质量为m=0.5kg的物块静止于木板左端，木板与地面间的动摩擦因数为μ1=0.1。现用水平向右的拉力F拉动物块，拉力大小随时间的变化关系满足F=kt（k为常量），物块的加速度a随时间t变化的图像如图乙所示。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10m/s2，则（ ）
A．k=2N/s
B．物块与木板间的动摩擦因数为0.5
C．0~2s时间内，水平拉力F做的功为J
D．~2s时间内，木板与地面间因摩擦产生的热量为J
三、实验题
13．某学习小组利用如图甲所示的装置验证动能定理。
（1）如图乙所示，使用游标卡尺测量遮光条宽度，读数为_________mm。
（2）实验前将气垫导轨调节水平，实验中测出拉力传感器示数为F，滑块遮光条和拉力传感器的总质量M，遮光条宽度d，与光电门相连的数字计时器1和2（图中未画出）的读数为、，两光电门之间的距离为x，若在实验误差允许范围内，满足关系式__________，则可验证动能定理。
（3）关于上述实验，下列说法正确的是______；
A．遮光条的宽度不宜过大
B．托盘及砝码的质量应远小于滑块的质量
C．两光电门之间的距离小一些利于减小误差
14．某研究小组采用了如图甲所示的实验装置“验证机械能守恒定律”，在一根不可伸长的细线一端系一个金属小球，另一端固定在O点，记下小球静止时球心的位置A，在A处放置一个光电门，将小球拉至某一位置由静止释放。当地重力加速度用g表示。
（1）为验证机械能守恒，除了要测量小球释放点球心距A点高度h，还需要测量哪些物理量_____（请同时写出物理量的字母），若等式_____成立，说明图甲小球下摆过程中机械能守恒。（用题中测得的物理量字母表示）
（2）若撤去光电门，在O点安装一个拉力传感器，测出线上的拉力F，实验中记录细线拉力大小随时间的变化如图乙所示（Fm是实验中测得的最大拉力值）。在小球第一次运动至最低点的过程，根据重力势能的减少量和动能的增加量之间的关系，也可验证机械能守恒定律。观察图乙中拉力峰值随时间变化规律，从能量的角度分析造成这一结果的主要原因为：_____。
四、解答题
15．一根内壁光滑的半圆形细管道固定于竖直平面内，半圆的半径R=5m，圆心O点和管口A、C点在同一水平面内。小明同学从管口A点由静止释放一个比管口更小的质量为0.01kg的小钢球，小红同学在C点附近观察，以B点所在的水平面为参考平面，取重力加速度g=10m/s2。问：
（1）小红同学能否看到小钢球从C点飞出管口；
（2）小钢球在A点具有的重力势能；
（3）小钢球运动至B点时的速度的大小。
16．如图所示，一半径的圆盘水平放置，在其边缘点固定一个小桶，在圆盘直径的正上方平行放置一水平滑道，滑道右端点与圆盘圆心在同一竖直线上，高度差。为一竖直面内的光滑圆弧轨道，半径，且与水平滑道相切于点。一质量的滑块（可视为质点）从点由静止释放，当滑块经过点时，对点压力为，恰在此时，圆盘从图示位置以一定的角速度绕通过圆心的竖直轴匀速转动，最终物块由点水平抛出，恰好落入圆盘边缘的小桶内。已知滑块与滑道间的动摩擦因数为,，求：
（1）滑块到达点时的速度。
（2）水平滑道的长度。
（3）圆盘转动的角速度应满足的条件。
17．如图所示，某人在对面的山坡上以水平速度v0抛出一质量为m的小石块，落在B处，再沿斜面滑至A处，不计空气阻力。已知抛出点与B点的高度差为h1，B点与A点的高度差为h2，重力加速度为g。求：
（1）从抛出点到达A点的过程中，小石块的机械能是否守恒？
（2）从B点滑到A点的过程中，重力对小石块做的功WG；
（3）小石块到达B点时的速度大小。
18．某质量为的汽车从A点出发，沿平直公路行驶，先以恒定的加速度运动一段时间，达到额定功率后以恒定的加速度做加速运动，达到最大速度的后以该速度行驶，快到B点时，以加速度制动刚好到B点停下。已知汽车在水平公路上沿直线行驶时所受阻力f的大小为汽车所受重力的，A点到B点的距离为，汽车额定功率为，重力加速度。
（1）求汽车达到额定功率所用的时间；
（2）求汽车匀速运动的时间。
19．现在的水上乐园不仅仅有漂流游泳，还有各种惊险刺激的项目，某游乐设施的项目如下；人坐小船被加速到一定的速度抛出，滑入竖直圆轨道最终滑上大船，一起向前运动。该游乐设施可以简化如下：半径的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角，另一端点C为轨道的最低点。C点右侧的光滑水平面上紧挨C点静止放置一木板，木板质量M=4.0kg，上表面与C点等高。质量为的物块（可视为质点）从空中A点以某一速度水平抛出，恰好从轨道的B端沿切线方向以5m/s进入轨道。已知物块与木板间的动摩擦因数，取。求：
（1）物块在A点时的平抛速度；
（2）物块经过C点时对轨道的压力；
（3）若木板足够长，物块与木板由于摩擦产生的热量。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
2．C
3．C
4．D
5．B
6．A
7．B
8．C
9．C
10．BC
11．AD
12．ABD
13． 6.20 A
14． 小球的直径d、小球通过光电门时的挡光时间△t 克服空气阻力做功，导致每次经过最低点动能都减小一些，所需的向心力减小一些，所以细线最大拉力逐渐减小
15．（1）不能；（2）0.5J；（3）10m/s
16．（1）；（2）；（3）
17．（1）不守恒；（2）；（3）
18．（1）；（2）。
19．（1）3m/s；（2）47N，方向竖直向下；（3）74J
答案第1页，共2页
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一、单选题
1．小明驾驶电动平衡车以恒定的功率从静止开始启动至匀速前进的过程中，平衡车的速度v和所受的牵引力F的变化为（ ）
A．v减小，F减小 B．v减小，F增大
C．v增大，F减小 D．v增大，F增大
2．如图所示，在竖直平面内，倾斜固定长杆上套一小物块，跨过轻质定滑轮的细线一端与物块连接，另一端与固定在水平面上的竖直轻弹簧连接．使物块位于A点时，细线自然拉直且垂直于长杆，弹簧处于原长．现将物块由A点静止释放，物块沿杆运动的最低点为B，C是AB的中点，弹簧始终在弹性限度内，不计一切阻力，则下列说法错误的是（ ）
A．物块和弹簧组成的系统机械能守恒
B．物块在B点时加速度方向由B指向A
C．A到C过程物块所受合力做的功大于C到B过程物块克服合力做的功
D．物块下滑过程中，弹簧的弹性势能在A到C过程的增量小于C到B过程的增量
3．如图所示，轻质弹簧的一端与固定的竖直板P拴接，另一端与物体A相连，物体A置于光滑水平桌面上（桌面足够大），A右端连接一细线，细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连。开始时托住B，让A处于静止且细线恰好伸直，然后由静止释放B，直至B获得最大速度。下列有关该过程的分析中正确的是（ ）
A．B物体受到细线的拉力保持不变
B．B物体机械能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量
C．A物体动能的增量小于B物体所受重力对B做的功与弹簧弹力对A做的功之和
D．A物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量等于B物体所受重力对B做的功
4．图（a）所示的我国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功实施第三次近火制动，进入火星停泊轨道，若探测器的停泊轨道可简化为图（b）所示的椭圆轨道，其中的P点为近火点，Q点为远火点，则可知（ ）
A．探测器在P点的速度小于在Q点的速度
B．探测器在P点的加速度小于在Q点的加速度
C．探测器从P点运动到Q点的过程中，机械能逐渐减小
D．探测器从P点运动到Q点的过程中，机械能保持不变
5．下列说法正确的是（ ）
A．随着科技的发展，永动机是可以制成的
B．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的
C．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了
D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生
6．质量为m的物体从距地面h高处的某点自由落下，在这个过程中不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．重力对物体做功为mgh B．重力势能增加了mgh
C．动能减少了mgh D．机械能增加了mgh
7．一质量为1500kg的汽车，在平直路面上从静止开始在1500N的合外力作用下以恒定加速度启动，当速度达到20m/s时功率达到额定功率，接着以额定功率继续加速，最后以30m/s的最大速度匀速运动，整个运动过程中汽车所受阻力恒定，下列说法正确的是（ ）
A．汽车的额定功率为80kW
B．汽车的额定功率为90kW
C．汽车受到的阻力大小为2000N
D．汽车受到的阻力大小为4000N
8．如图所示，长为L的轻质细绳一端固定在O点，O点离地高度为H，另一端系一质量为m的小球，将细绳拉至水平，由静止释放小球，小球到达最低点时，细绳刚好被拉断，小球水平飞出。若忽略空气阻力，则（ ）
A．细绳所能承受的最大拉力F＝2mg
B．改变绳长L，则L越大小球落地时的速度越大
C．改变绳长L，当时，小球平抛过程中的水平位移最大
D．当时，小球在下落过程中重力的最大功率为
9．如图甲所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率运行，初速度大小为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，物块和传送带间的动摩擦因数为，物块的质量为m。则（ ）
A．时刻，小物块离A处的距离最大
B．时间内，小物块的加速度方向先向右后向左
C．时间内，因摩擦产生的热量为
D．时间内，物块在传送带上留下的划痕为
二、多选题
10．在地面附近斜向上推出的铅球，在落地前的运动中（不计空气阻力）（ ）
A．速度和加速度的方向都在不断改变
B．速度与加速度方向之间的夹角一直减小
C．在相等的时间间隔内，速度的改变量相等
D．在相等的时间间隔内，动能的改变量相等
11．如图所示，矩形金属框MNQP竖直放置，其中MN、PQ足够长，且PQ杆竖直光滑，一根轻弹簧一端固定在M点，另一端连接一个质量为m的小球，小球穿过PQ杆，开始时整个装置处于静止状态。现在让金属框绕MN轴转动，其角速度逐渐增大，即=t，式中是一个常数。则在角速度逐渐增大的过程中，下列判断正确的是（ ）
A．小球的重力势能不变
B．PQ杆对小球的作用力不断增大
C．PQ杆对小球的作用力垂直指向MN
D．PQ杆对小球的作用力做正功
12．如图甲所示，质量为M=1.5kg、足够长的木板静止在水平面上，质量为m=0.5kg的物块静止于木板左端，木板与地面间的动摩擦因数为μ1=0.1。现用水平向右的拉力F拉动物块，拉力大小随时间的变化关系满足F=kt（k为常量），物块的加速度a随时间t变化的图像如图乙所示。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10m/s2，则（ ）
A．k=2N/s
B．物块与木板间的动摩擦因数为0.5
C．0~2s时间内，水平拉力F做的功为J
D．~2s时间内，木板与地面间因摩擦产生的热量为J
三、实验题
13．某学习小组利用如图甲所示的装置验证动能定理。
（1）如图乙所示，使用游标卡尺测量遮光条宽度，读数为_________mm。
（2）实验前将气垫导轨调节水平，实验中测出拉力传感器示数为F，滑块遮光条和拉力传感器的总质量M，遮光条宽度d，与光电门相连的数字计时器1和2（图中未画出）的读数为、，两光电门之间的距离为x，若在实验误差允许范围内，满足关系式__________，则可验证动能定理。
（3）关于上述实验，下列说法正确的是______；
A．遮光条的宽度不宜过大
B．托盘及砝码的质量应远小于滑块的质量
C．两光电门之间的距离小一些利于减小误差
14．某研究小组采用了如图甲所示的实验装置“验证机械能守恒定律”，在一根不可伸长的细线一端系一个金属小球，另一端固定在O点，记下小球静止时球心的位置A，在A处放置一个光电门，将小球拉至某一位置由静止释放。当地重力加速度用g表示。
（1）为验证机械能守恒，除了要测量小球释放点球心距A点高度h，还需要测量哪些物理量_____（请同时写出物理量的字母），若等式_____成立，说明图甲小球下摆过程中机械能守恒。（用题中测得的物理量字母表示）
（2）若撤去光电门，在O点安装一个拉力传感器，测出线上的拉力F，实验中记录细线拉力大小随时间的变化如图乙所示（Fm是实验中测得的最大拉力值）。在小球第一次运动至最低点的过程，根据重力势能的减少量和动能的增加量之间的关系，也可验证机械能守恒定律。观察图乙中拉力峰值随时间变化规律，从能量的角度分析造成这一结果的主要原因为：_____。
四、解答题
15．一根内壁光滑的半圆形细管道固定于竖直平面内，半圆的半径R=5m，圆心O点和管口A、C点在同一水平面内。小明同学从管口A点由静止释放一个比管口更小的质量为0.01kg的小钢球，小红同学在C点附近观察，以B点所在的水平面为参考平面，取重力加速度g=10m/s2。问：
（1）小红同学能否看到小钢球从C点飞出管口；
（2）小钢球在A点具有的重力势能；
（3）小钢球运动至B点时的速度的大小。
16．如图所示，一半径的圆盘水平放置，在其边缘点固定一个小桶，在圆盘直径的正上方平行放置一水平滑道，滑道右端点与圆盘圆心在同一竖直线上，高度差。为一竖直面内的光滑圆弧轨道，半径，且与水平滑道相切于点。一质量的滑块（可视为质点）从点由静止释放，当滑块经过点时，对点压力为，恰在此时，圆盘从图示位置以一定的角速度绕通过圆心的竖直轴匀速转动，最终物块由点水平抛出，恰好落入圆盘边缘的小桶内。已知滑块与滑道间的动摩擦因数为,，求：
（1）滑块到达点时的速度。
（2）水平滑道的长度。
（3）圆盘转动的角速度应满足的条件。
17．如图所示，某人在对面的山坡上以水平速度v0抛出一质量为m的小石块，落在B处，再沿斜面滑至A处，不计空气阻力。已知抛出点与B点的高度差为h1，B点与A点的高度差为h2，重力加速度为g。求：
（1）从抛出点到达A点的过程中，小石块的机械能是否守恒？
（2）从B点滑到A点的过程中，重力对小石块做的功WG；
（3）小石块到达B点时的速度大小。
18．某质量为的汽车从A点出发，沿平直公路行驶，先以恒定的加速度运动一段时间，达到额定功率后以恒定的加速度做加速运动，达到最大速度的后以该速度行驶，快到B点时，以加速度制动刚好到B点停下。已知汽车在水平公路上沿直线行驶时所受阻力f的大小为汽车所受重力的，A点到B点的距离为，汽车额定功率为，重力加速度。
（1）求汽车达到额定功率所用的时间；
（2）求汽车匀速运动的时间。
19．现在的水上乐园不仅仅有漂流游泳，还有各种惊险刺激的项目，某游乐设施的项目如下；人坐小船被加速到一定的速度抛出，滑入竖直圆轨道最终滑上大船，一起向前运动。该游乐设施可以简化如下：半径的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角，另一端点C为轨道的最低点。C点右侧的光滑水平面上紧挨C点静止放置一木板，木板质量M=4.0kg，上表面与C点等高。质量为的物块（可视为质点）从空中A点以某一速度水平抛出，恰好从轨道的B端沿切线方向以5m/s进入轨道。已知物块与木板间的动摩擦因数，取。求：
（1）物块在A点时的平抛速度；
（2）物块经过C点时对轨道的压力；
（3）若木板足够长，物块与木板由于摩擦产生的热量。
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参考答案：
1．C
2．C
3．C
4．D
5．B
6．A
7．B
8．C
9．C
10．BC
11．AD
12．ABD
13． 6.20 A
14． 小球的直径d、小球通过光电门时的挡光时间△t 克服空气阻力做功，导致每次经过最低点动能都减小一些，所需的向心力减小一些，所以细线最大拉力逐渐减小
15．（1）不能；（2）0.5J；（3）10m/s
16．（1）；（2）；（3）
17．（1）不守恒；（2）；（3）
18．（1）；（2）。
19．（1）3m/s；（2）47N，方向竖直向下；（3）74J
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