2022春物理人教2019必修第二册第8章：机械能守恒定律习题（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 2022春物理人教2019必修第二册第8章：机械能守恒定律习题（word版含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 553.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-07-16 05:17:28 | ||
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文档简介
2022春物理人教2019必修第二册第8章：机械能守恒定律习题附答案
*人教2019必修第二册第8章 机械能守恒定律*
一、选择题。
1、（双选）下列关于重力势能的说法中正确的是( )
A.重力势能是地球和物体共同具有的，而不是物体单独具有的
B.重力势能的大小是相对的
C.重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功
D.在地面上方的物体，它的重力势能一定不等于零
2、质量为0.1 kg的金属块从距水平地面50 m高处由静止开始下落，不计空气阻力，g取10 m/s2，则该金属块所受重力在从初始时刻算起的第2 s内所做的功和第2 s末的功率分别为( )
A.20 J，20 W B.15 J，20 W C.20 J，10 W D.15 J，15 W
3、（双选）关于重力势能与重力做功，下列说法中正确的是( )
A．物体克服重力做的功等于重力势能的增加量
B．在同一高度，将物体以初速度v0向不同方向抛出，从抛出到落地的过程中，重力所做的功相等，物体减少的重力势能一定相等
C．重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功
D．用手托住一个物体匀速上举时，手的支持力做的功等于克服重力做的功与物体重力势能增量之和
4、质量一定的物体( )
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.速度变化时其动能一定不变
D.动能不变时其速度一定不变
5、(双选)内壁光滑的环形凹槽半径为R，固定在竖直平面内，一根长度为R的轻杆，一端固定有质量为m的小球甲，另一端固定有质量为2m的小球乙．现将两小球放入凹槽内，小球乙位于凹槽的最低点，如图所示，由静止释放后( )
A．下滑过程中甲球减少的机械能总是等于乙球增加的机械能
B．下滑过程中甲球减少的重力势能总是等于乙球增加的重力势能
C．甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点
D．杆从右向左滑回时，乙球一定能回到凹槽的最低点
6、如图所示，一根橡皮筋两端固定在A、B两点，橡皮筋处于ACB时恰好为原长状态，将弹丸放在橡皮筋内C处并由C处竖直向下拉至D点释放，C、D两点均在AB连线的中垂线上．橡皮筋的质量忽略不计，不计空气阻力，弹丸由D运动到C的过程中( )
A．橡皮筋对弹丸的弹力一直在增大
B．橡皮筋对弹丸的弹力始终做正功
C．弹丸的机械能守恒
D．弹丸的动能一直在增大
7、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
8、（双选）如图所示，物体沿不同的路径从A运动到B，其中按不同的路径：①有摩擦作用；②无摩擦作用，③无摩擦，但有其他外力拉它．比较这三种情况下重力做的功W1、W2、W3，重力势能的变化量△Ep1、△Ep2、△Ep3的关系，以下正确的是( )
A．W1>W2>W3 B．W1＝W2＝W3
C．ΔEp1＝ΔEp2＝ΔEp3 D．ΔEp1<ΔEp2<ΔEp3
9、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)，在整段时间内，水平力所做的功为( )
A.mv2 B.－mv2 C.mv2 D.－mv2
10、(多选)如图所示，在倾角θ＝30°的光滑固定斜面上，放有质量分别为1 kg和2 kg的小球A和B，且两球之间用一根长L＝0.3 m的轻杆相连，小球B距水平面的高度h＝0.3 m．现让两球从静止开始自由下滑，最后都进入到上方开有细槽的光滑圆管中，不计球与圆管内壁碰撞时的机械能损失，g取10 m/s2.则下列说法中正确的是( )
A．从开始下滑到A进入圆管整个过程，小球A、B与地球三者组成的系统机械能守恒
B．在B球未进入水平圆管前，小球A与地球组成系统机械能守恒
C．两球最后在光滑圆管中运动的速度大小为 m/s
D．从开始下滑到A进入圆管整个过程，轻杆对B球做功－1 J
11、假设列车从静止开始匀加速运动，经500 m的路程后，速度达到360 km/h，列车的质量为1×105 kg，如果不计阻力，在匀加速阶段，牵引力的最大功率为( )
A.4.67×106 kW B.1.0×105 kW
C.1.0×108 kW D.4.6×109 kW
12、如图所示，一根长为l、质量为m的匀质软绳悬于O点，若将其下端向上提起使其对折，则做功至少为( )
A．mgl B.mgl C.mgl D.mgl
二、填空含实验题。
13、（实验）如图所示“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是（ ）
A．先释放纸带，后接通电源
B．打点计时器接低压直流电源
C．用秒表测出重物下落的时间
D．打点计时器两个限位孔在同一竖直平面内
14、思考判断。
(1)物体只要运动，其重力一定做功。( )
(2)物体向高处运动时，重力一定做负功。( )
(3)质量越大，重力做功越多。( )
(4)物体的高度只要发生变化，其重力一定做功。( )
(5)重力做功多少取决于物体的重力和它通过的路程。( )
三、计算类题。
15、（计算题）拖拉机的输出功率是2.72×104 W，已知拖拉机的三挡速度分别为36 km/h、46 km/h和54 km/h。则拖拉机在采用这三挡速度行驶时的牵引力各为多大？(结果保留3位有效数字)
16、如图所示装置由AB、BC、CD三段轨道组成，轨道交接处均由很小的圆弧平滑连接，其中轨道AB、CD段是光滑的，水平轨道BC的长度s＝5 m，轨道CD足够长，且倾角θ＝37°，A、D两点离轨道BC的高度分别为h1＝4.30 m、h2＝1.35 m。现让质量为m的小滑块自A点由静止释放，已知小滑块与轨道BC间的动摩擦因数μ＝0.5，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：
(1)小滑块第一次到达D点时的速度大小；
(2)小滑块最终停止的位置距B点的距离。
17、（计算类综合题）在赛车场上，安全起见，车道外围都固定上废旧轮胎作为围栏，当车碰撞围栏时起缓冲器作用，如图甲所示。在一次模拟实验中用弹簧来代替废旧轮胎，实验情景如图乙所示，水平放置的轻弹簧左侧固定于墙上，处于自然状态，开始时赛车在A处且处于静止状态，距弹簧自由端的距离为L1＝1 m。当赛车启动时，产生水平向左的恒为F＝24 N的牵引力使赛车向左匀加速前进，当赛车接触弹簧的瞬间立即关闭发动机，赛车继续压缩弹簧，最后被弹回到B处停下。已知赛车的质量为m＝2 kg，A、B之间的距离为L2＝3 m，赛车被弹回的过程中离开弹簧时的速度大小为v＝4 m/s，方向水平向右。g取10 m/s2。
(1)赛车和地面间的动摩擦因数；
(2)弹簧被压缩的最大距离是多少？试从加速度和速度变化的角度分析赛车关闭发动机后的运动性质；
(3)试分析赛车速度过大时，存在什么安全隐患。
2022春物理人教2019必修第二册第8章：机械能守恒定律习题附答案
*人教2019必修第二册第8章 机械能守恒定律*
一、选择题。
1、（双选）下列关于重力势能的说法中正确的是( )
A.重力势能是地球和物体共同具有的，而不是物体单独具有的
B.重力势能的大小是相对的
C.重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功
D.在地面上方的物体，它的重力势能一定不等于零
【答案】AB
2、质量为0.1 kg的金属块从距水平地面50 m高处由静止开始下落，不计空气阻力，g取10 m/s2，则该金属块所受重力在从初始时刻算起的第2 s内所做的功和第2 s末的功率分别为( )
A.20 J，20 W B.15 J，20 W C.20 J，10 W D.15 J，15 W
【答案】B
3、（双选）关于重力势能与重力做功，下列说法中正确的是( )
A．物体克服重力做的功等于重力势能的增加量
B．在同一高度，将物体以初速度v0向不同方向抛出，从抛出到落地的过程中，重力所做的功相等，物体减少的重力势能一定相等
C．重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功
D．用手托住一个物体匀速上举时，手的支持力做的功等于克服重力做的功与物体重力势能增量之和
【答案】AB
4、质量一定的物体( )
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.速度变化时其动能一定不变
D.动能不变时其速度一定不变
【答案】 B
5、(双选)内壁光滑的环形凹槽半径为R，固定在竖直平面内，一根长度为R的轻杆，一端固定有质量为m的小球甲，另一端固定有质量为2m的小球乙．现将两小球放入凹槽内，小球乙位于凹槽的最低点，如图所示，由静止释放后( )
A．下滑过程中甲球减少的机械能总是等于乙球增加的机械能
B．下滑过程中甲球减少的重力势能总是等于乙球增加的重力势能
C．甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点
D．杆从右向左滑回时，乙球一定能回到凹槽的最低点
【答案】AD
6、如图所示，一根橡皮筋两端固定在A、B两点，橡皮筋处于ACB时恰好为原长状态，将弹丸放在橡皮筋内C处并由C处竖直向下拉至D点释放，C、D两点均在AB连线的中垂线上．橡皮筋的质量忽略不计，不计空气阻力，弹丸由D运动到C的过程中( )
A．橡皮筋对弹丸的弹力一直在增大
B．橡皮筋对弹丸的弹力始终做正功
C．弹丸的机械能守恒
D．弹丸的动能一直在增大
【答案】B
7、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
8、（双选）如图所示，物体沿不同的路径从A运动到B，其中按不同的路径：①有摩擦作用；②无摩擦作用，③无摩擦，但有其他外力拉它．比较这三种情况下重力做的功W1、W2、W3，重力势能的变化量△Ep1、△Ep2、△Ep3的关系，以下正确的是( )
A．W1>W2>W3 B．W1＝W2＝W3
C．ΔEp1＝ΔEp2＝ΔEp3 D．ΔEp1<ΔEp2<ΔEp3
【答案】BC
9、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)，在整段时间内，水平力所做的功为( )
A.mv2 B.－mv2 C.mv2 D.－mv2
【答案】A
10、(多选)如图所示，在倾角θ＝30°的光滑固定斜面上，放有质量分别为1 kg和2 kg的小球A和B，且两球之间用一根长L＝0.3 m的轻杆相连，小球B距水平面的高度h＝0.3 m．现让两球从静止开始自由下滑，最后都进入到上方开有细槽的光滑圆管中，不计球与圆管内壁碰撞时的机械能损失，g取10 m/s2.则下列说法中正确的是( )
A．从开始下滑到A进入圆管整个过程，小球A、B与地球三者组成的系统机械能守恒
B．在B球未进入水平圆管前，小球A与地球组成系统机械能守恒
C．两球最后在光滑圆管中运动的速度大小为 m/s
D．从开始下滑到A进入圆管整个过程，轻杆对B球做功－1 J
【答案】ABC
11、假设列车从静止开始匀加速运动，经500 m的路程后，速度达到360 km/h，列车的质量为1×105 kg，如果不计阻力，在匀加速阶段，牵引力的最大功率为( )
A.4.67×106 kW B.1.0×105 kW
C.1.0×108 kW D.4.6×109 kW
【答案】B
12、如图所示，一根长为l、质量为m的匀质软绳悬于O点，若将其下端向上提起使其对折，则做功至少为( )
A．mgl B.mgl C.mgl D.mgl
【答案】D
二、填空含实验题。
13、（实验）如图所示“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是（ ）
A．先释放纸带，后接通电源
B．打点计时器接低压直流电源
C．用秒表测出重物下落的时间
D．打点计时器两个限位孔在同一竖直平面内
【答案】D
14、思考判断。
(1)物体只要运动，其重力一定做功。( )
(2)物体向高处运动时，重力一定做负功。( )
(3)质量越大，重力做功越多。( )
(4)物体的高度只要发生变化，其重力一定做功。( )
(5)重力做功多少取决于物体的重力和它通过的路程。( )
【答案】（1）× （2）√ （3）× （4）√ （5）×
三、计算类题。
15、（计算题）拖拉机的输出功率是2.72×104 W，已知拖拉机的三挡速度分别为36 km/h、46 km/h和54 km/h。则拖拉机在采用这三挡速度行驶时的牵引力各为多大？(结果保留3位有效数字)
【答案】2.72×103 N 2.13×103 N 1.81×103 N
【解析】根据题意得
v1＝36 km/h＝10 m/s
v2＝46 km/h＝ m/s
v3＝54 km/h＝15 m/s
由P＝Fv得
F1＝＝ N＝2.72×103 N
F2＝＝×9 N＝2.13×103 N
F3＝＝ N＝1.81×103 N。
16、如图所示装置由AB、BC、CD三段轨道组成，轨道交接处均由很小的圆弧平滑连接，其中轨道AB、CD段是光滑的，水平轨道BC的长度s＝5 m，轨道CD足够长，且倾角θ＝37°，A、D两点离轨道BC的高度分别为h1＝4.30 m、h2＝1.35 m。现让质量为m的小滑块自A点由静止释放，已知小滑块与轨道BC间的动摩擦因数μ＝0.5，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：
(1)小滑块第一次到达D点时的速度大小；
(2)小滑块最终停止的位置距B点的距离。
【答案】 (1)3 m/s (2)1.4 m
【解析】 (1)如图所示，小滑块从A→B→C→D过程中，由动能定理得
mg(h1－h2)－μmgs＝mv－0
将h1、h2、s、μ、g代入得vD＝3 m/s。
(2)对小滑块运动全过程应用动能定理，设小滑块在水平轨道上运动的总路程为s总。
有mgh1＝μmgs总
将h1、μ代入得s总＝8.6 m
故小滑块最终停止的位置距B点的距离为2s－s总＝1.4 m。
17、（计算类综合题）在赛车场上，安全起见，车道外围都固定上废旧轮胎作为围栏，当车碰撞围栏时起缓冲器作用，如图甲所示。在一次模拟实验中用弹簧来代替废旧轮胎，实验情景如图乙所示，水平放置的轻弹簧左侧固定于墙上，处于自然状态，开始时赛车在A处且处于静止状态，距弹簧自由端的距离为L1＝1 m。当赛车启动时，产生水平向左的恒为F＝24 N的牵引力使赛车向左匀加速前进，当赛车接触弹簧的瞬间立即关闭发动机，赛车继续压缩弹簧，最后被弹回到B处停下。已知赛车的质量为m＝2 kg，A、B之间的距离为L2＝3 m，赛车被弹回的过程中离开弹簧时的速度大小为v＝4 m/s，方向水平向右。g取10 m/s2。
(1)赛车和地面间的动摩擦因数；
(2)弹簧被压缩的最大距离是多少？试从加速度和速度变化的角度分析赛车关闭发动机后的运动性质；
(3)试分析赛车速度过大时，存在什么安全隐患。
【答案】(1)0.2 (2)0.5 m 赛车的运动性质见解析 (3)见解析。
【解析】(1)从赛车离开弹簧到B点静止，由动能定理得：
－μmg(L1＋L2)＝0－mv2
解得μ＝0.2。
(2)设弹簧被压缩的最大距离为L，从赛车加速到离开弹簧，由动能定理得
FL1－μmg(L1＋2L)＝mv2－0
解得L＝0.5 m。
赛车接触弹簧后立即关闭发动机，牵引力消失，水平方向摩擦力不变，弹簧弹力增大，由牛顿第二定律知赛车做加速度增大的减速运动，当弹簧被压缩至最短时，赛车速度减为零，然后赛车在弹簧弹力作用下被反向弹回，赛车被反向弹回时摩擦力大小不变，方向向左，弹簧弹力逐渐减小，赛车脱离弹簧时弹力为0，赛车先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动。赛车脱离弹簧后，做匀减速直线运动至速度减为0。
(3)若赛车速度过大，撞击时超过弹簧的弹性限度，就会冲出围栏，发生安全事故。
*人教2019必修第二册第8章 机械能守恒定律*
一、选择题。
1、（双选）下列关于重力势能的说法中正确的是( )
A.重力势能是地球和物体共同具有的，而不是物体单独具有的
B.重力势能的大小是相对的
C.重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功
D.在地面上方的物体，它的重力势能一定不等于零
2、质量为0.1 kg的金属块从距水平地面50 m高处由静止开始下落，不计空气阻力，g取10 m/s2，则该金属块所受重力在从初始时刻算起的第2 s内所做的功和第2 s末的功率分别为( )
A.20 J，20 W B.15 J，20 W C.20 J，10 W D.15 J，15 W
3、（双选）关于重力势能与重力做功，下列说法中正确的是( )
A．物体克服重力做的功等于重力势能的增加量
B．在同一高度，将物体以初速度v0向不同方向抛出，从抛出到落地的过程中，重力所做的功相等，物体减少的重力势能一定相等
C．重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功
D．用手托住一个物体匀速上举时，手的支持力做的功等于克服重力做的功与物体重力势能增量之和
4、质量一定的物体( )
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.速度变化时其动能一定不变
D.动能不变时其速度一定不变
5、(双选)内壁光滑的环形凹槽半径为R，固定在竖直平面内，一根长度为R的轻杆，一端固定有质量为m的小球甲，另一端固定有质量为2m的小球乙．现将两小球放入凹槽内，小球乙位于凹槽的最低点，如图所示，由静止释放后( )
A．下滑过程中甲球减少的机械能总是等于乙球增加的机械能
B．下滑过程中甲球减少的重力势能总是等于乙球增加的重力势能
C．甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点
D．杆从右向左滑回时，乙球一定能回到凹槽的最低点
6、如图所示，一根橡皮筋两端固定在A、B两点，橡皮筋处于ACB时恰好为原长状态，将弹丸放在橡皮筋内C处并由C处竖直向下拉至D点释放，C、D两点均在AB连线的中垂线上．橡皮筋的质量忽略不计，不计空气阻力，弹丸由D运动到C的过程中( )
A．橡皮筋对弹丸的弹力一直在增大
B．橡皮筋对弹丸的弹力始终做正功
C．弹丸的机械能守恒
D．弹丸的动能一直在增大
7、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
8、（双选）如图所示，物体沿不同的路径从A运动到B，其中按不同的路径：①有摩擦作用；②无摩擦作用，③无摩擦，但有其他外力拉它．比较这三种情况下重力做的功W1、W2、W3，重力势能的变化量△Ep1、△Ep2、△Ep3的关系，以下正确的是( )
A．W1>W2>W3 B．W1＝W2＝W3
C．ΔEp1＝ΔEp2＝ΔEp3 D．ΔEp1<ΔEp2<ΔEp3
9、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)，在整段时间内，水平力所做的功为( )
A.mv2 B.－mv2 C.mv2 D.－mv2
10、(多选)如图所示，在倾角θ＝30°的光滑固定斜面上，放有质量分别为1 kg和2 kg的小球A和B，且两球之间用一根长L＝0.3 m的轻杆相连，小球B距水平面的高度h＝0.3 m．现让两球从静止开始自由下滑，最后都进入到上方开有细槽的光滑圆管中，不计球与圆管内壁碰撞时的机械能损失，g取10 m/s2.则下列说法中正确的是( )
A．从开始下滑到A进入圆管整个过程，小球A、B与地球三者组成的系统机械能守恒
B．在B球未进入水平圆管前，小球A与地球组成系统机械能守恒
C．两球最后在光滑圆管中运动的速度大小为 m/s
D．从开始下滑到A进入圆管整个过程，轻杆对B球做功－1 J
11、假设列车从静止开始匀加速运动，经500 m的路程后，速度达到360 km/h，列车的质量为1×105 kg，如果不计阻力，在匀加速阶段，牵引力的最大功率为( )
A.4.67×106 kW B.1.0×105 kW
C.1.0×108 kW D.4.6×109 kW
12、如图所示，一根长为l、质量为m的匀质软绳悬于O点，若将其下端向上提起使其对折，则做功至少为( )
A．mgl B.mgl C.mgl D.mgl
二、填空含实验题。
13、（实验）如图所示“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是（ ）
A．先释放纸带，后接通电源
B．打点计时器接低压直流电源
C．用秒表测出重物下落的时间
D．打点计时器两个限位孔在同一竖直平面内
14、思考判断。
(1)物体只要运动，其重力一定做功。( )
(2)物体向高处运动时，重力一定做负功。( )
(3)质量越大，重力做功越多。( )
(4)物体的高度只要发生变化，其重力一定做功。( )
(5)重力做功多少取决于物体的重力和它通过的路程。( )
三、计算类题。
15、（计算题）拖拉机的输出功率是2.72×104 W，已知拖拉机的三挡速度分别为36 km/h、46 km/h和54 km/h。则拖拉机在采用这三挡速度行驶时的牵引力各为多大？(结果保留3位有效数字)
16、如图所示装置由AB、BC、CD三段轨道组成，轨道交接处均由很小的圆弧平滑连接，其中轨道AB、CD段是光滑的，水平轨道BC的长度s＝5 m，轨道CD足够长，且倾角θ＝37°，A、D两点离轨道BC的高度分别为h1＝4.30 m、h2＝1.35 m。现让质量为m的小滑块自A点由静止释放，已知小滑块与轨道BC间的动摩擦因数μ＝0.5，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：
(1)小滑块第一次到达D点时的速度大小；
(2)小滑块最终停止的位置距B点的距离。
17、（计算类综合题）在赛车场上，安全起见，车道外围都固定上废旧轮胎作为围栏，当车碰撞围栏时起缓冲器作用，如图甲所示。在一次模拟实验中用弹簧来代替废旧轮胎，实验情景如图乙所示，水平放置的轻弹簧左侧固定于墙上，处于自然状态，开始时赛车在A处且处于静止状态，距弹簧自由端的距离为L1＝1 m。当赛车启动时，产生水平向左的恒为F＝24 N的牵引力使赛车向左匀加速前进，当赛车接触弹簧的瞬间立即关闭发动机，赛车继续压缩弹簧，最后被弹回到B处停下。已知赛车的质量为m＝2 kg，A、B之间的距离为L2＝3 m，赛车被弹回的过程中离开弹簧时的速度大小为v＝4 m/s，方向水平向右。g取10 m/s2。
(1)赛车和地面间的动摩擦因数；
(2)弹簧被压缩的最大距离是多少？试从加速度和速度变化的角度分析赛车关闭发动机后的运动性质；
(3)试分析赛车速度过大时，存在什么安全隐患。
2022春物理人教2019必修第二册第8章：机械能守恒定律习题附答案
*人教2019必修第二册第8章 机械能守恒定律*
一、选择题。
1、（双选）下列关于重力势能的说法中正确的是( )
A.重力势能是地球和物体共同具有的，而不是物体单独具有的
B.重力势能的大小是相对的
C.重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功
D.在地面上方的物体，它的重力势能一定不等于零
【答案】AB
2、质量为0.1 kg的金属块从距水平地面50 m高处由静止开始下落，不计空气阻力，g取10 m/s2，则该金属块所受重力在从初始时刻算起的第2 s内所做的功和第2 s末的功率分别为( )
A.20 J，20 W B.15 J，20 W C.20 J，10 W D.15 J，15 W
【答案】B
3、（双选）关于重力势能与重力做功，下列说法中正确的是( )
A．物体克服重力做的功等于重力势能的增加量
B．在同一高度，将物体以初速度v0向不同方向抛出，从抛出到落地的过程中，重力所做的功相等，物体减少的重力势能一定相等
C．重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功
D．用手托住一个物体匀速上举时，手的支持力做的功等于克服重力做的功与物体重力势能增量之和
【答案】AB
4、质量一定的物体( )
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.速度变化时其动能一定不变
D.动能不变时其速度一定不变
【答案】 B
5、(双选)内壁光滑的环形凹槽半径为R，固定在竖直平面内，一根长度为R的轻杆，一端固定有质量为m的小球甲，另一端固定有质量为2m的小球乙．现将两小球放入凹槽内，小球乙位于凹槽的最低点，如图所示，由静止释放后( )
A．下滑过程中甲球减少的机械能总是等于乙球增加的机械能
B．下滑过程中甲球减少的重力势能总是等于乙球增加的重力势能
C．甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点
D．杆从右向左滑回时，乙球一定能回到凹槽的最低点
【答案】AD
6、如图所示，一根橡皮筋两端固定在A、B两点，橡皮筋处于ACB时恰好为原长状态，将弹丸放在橡皮筋内C处并由C处竖直向下拉至D点释放，C、D两点均在AB连线的中垂线上．橡皮筋的质量忽略不计，不计空气阻力，弹丸由D运动到C的过程中( )
A．橡皮筋对弹丸的弹力一直在增大
B．橡皮筋对弹丸的弹力始终做正功
C．弹丸的机械能守恒
D．弹丸的动能一直在增大
【答案】B
7、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
8、（双选）如图所示，物体沿不同的路径从A运动到B，其中按不同的路径：①有摩擦作用；②无摩擦作用，③无摩擦，但有其他外力拉它．比较这三种情况下重力做的功W1、W2、W3，重力势能的变化量△Ep1、△Ep2、△Ep3的关系，以下正确的是( )
A．W1>W2>W3 B．W1＝W2＝W3
C．ΔEp1＝ΔEp2＝ΔEp3 D．ΔEp1<ΔEp2<ΔEp3
【答案】BC
9、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)，在整段时间内，水平力所做的功为( )
A.mv2 B.－mv2 C.mv2 D.－mv2
【答案】A
10、(多选)如图所示，在倾角θ＝30°的光滑固定斜面上，放有质量分别为1 kg和2 kg的小球A和B，且两球之间用一根长L＝0.3 m的轻杆相连，小球B距水平面的高度h＝0.3 m．现让两球从静止开始自由下滑，最后都进入到上方开有细槽的光滑圆管中，不计球与圆管内壁碰撞时的机械能损失，g取10 m/s2.则下列说法中正确的是( )
A．从开始下滑到A进入圆管整个过程，小球A、B与地球三者组成的系统机械能守恒
B．在B球未进入水平圆管前，小球A与地球组成系统机械能守恒
C．两球最后在光滑圆管中运动的速度大小为 m/s
D．从开始下滑到A进入圆管整个过程，轻杆对B球做功－1 J
【答案】ABC
11、假设列车从静止开始匀加速运动，经500 m的路程后，速度达到360 km/h，列车的质量为1×105 kg，如果不计阻力，在匀加速阶段，牵引力的最大功率为( )
A.4.67×106 kW B.1.0×105 kW
C.1.0×108 kW D.4.6×109 kW
【答案】B
12、如图所示，一根长为l、质量为m的匀质软绳悬于O点，若将其下端向上提起使其对折，则做功至少为( )
A．mgl B.mgl C.mgl D.mgl
【答案】D
二、填空含实验题。
13、（实验）如图所示“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是（ ）
A．先释放纸带，后接通电源
B．打点计时器接低压直流电源
C．用秒表测出重物下落的时间
D．打点计时器两个限位孔在同一竖直平面内
【答案】D
14、思考判断。
(1)物体只要运动，其重力一定做功。( )
(2)物体向高处运动时，重力一定做负功。( )
(3)质量越大，重力做功越多。( )
(4)物体的高度只要发生变化，其重力一定做功。( )
(5)重力做功多少取决于物体的重力和它通过的路程。( )
【答案】（1）× （2）√ （3）× （4）√ （5）×
三、计算类题。
15、（计算题）拖拉机的输出功率是2.72×104 W，已知拖拉机的三挡速度分别为36 km/h、46 km/h和54 km/h。则拖拉机在采用这三挡速度行驶时的牵引力各为多大？(结果保留3位有效数字)
【答案】2.72×103 N 2.13×103 N 1.81×103 N
【解析】根据题意得
v1＝36 km/h＝10 m/s
v2＝46 km/h＝ m/s
v3＝54 km/h＝15 m/s
由P＝Fv得
F1＝＝ N＝2.72×103 N
F2＝＝×9 N＝2.13×103 N
F3＝＝ N＝1.81×103 N。
16、如图所示装置由AB、BC、CD三段轨道组成，轨道交接处均由很小的圆弧平滑连接，其中轨道AB、CD段是光滑的，水平轨道BC的长度s＝5 m，轨道CD足够长，且倾角θ＝37°，A、D两点离轨道BC的高度分别为h1＝4.30 m、h2＝1.35 m。现让质量为m的小滑块自A点由静止释放，已知小滑块与轨道BC间的动摩擦因数μ＝0.5，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：
(1)小滑块第一次到达D点时的速度大小；
(2)小滑块最终停止的位置距B点的距离。
【答案】 (1)3 m/s (2)1.4 m
【解析】 (1)如图所示，小滑块从A→B→C→D过程中，由动能定理得
mg(h1－h2)－μmgs＝mv－0
将h1、h2、s、μ、g代入得vD＝3 m/s。
(2)对小滑块运动全过程应用动能定理，设小滑块在水平轨道上运动的总路程为s总。
有mgh1＝μmgs总
将h1、μ代入得s总＝8.6 m
故小滑块最终停止的位置距B点的距离为2s－s总＝1.4 m。
17、（计算类综合题）在赛车场上，安全起见，车道外围都固定上废旧轮胎作为围栏，当车碰撞围栏时起缓冲器作用，如图甲所示。在一次模拟实验中用弹簧来代替废旧轮胎，实验情景如图乙所示，水平放置的轻弹簧左侧固定于墙上，处于自然状态，开始时赛车在A处且处于静止状态，距弹簧自由端的距离为L1＝1 m。当赛车启动时，产生水平向左的恒为F＝24 N的牵引力使赛车向左匀加速前进，当赛车接触弹簧的瞬间立即关闭发动机，赛车继续压缩弹簧，最后被弹回到B处停下。已知赛车的质量为m＝2 kg，A、B之间的距离为L2＝3 m，赛车被弹回的过程中离开弹簧时的速度大小为v＝4 m/s，方向水平向右。g取10 m/s2。
(1)赛车和地面间的动摩擦因数；
(2)弹簧被压缩的最大距离是多少？试从加速度和速度变化的角度分析赛车关闭发动机后的运动性质；
(3)试分析赛车速度过大时，存在什么安全隐患。
【答案】(1)0.2 (2)0.5 m 赛车的运动性质见解析 (3)见解析。
【解析】(1)从赛车离开弹簧到B点静止，由动能定理得：
－μmg(L1＋L2)＝0－mv2
解得μ＝0.2。
(2)设弹簧被压缩的最大距离为L，从赛车加速到离开弹簧，由动能定理得
FL1－μmg(L1＋2L)＝mv2－0
解得L＝0.5 m。
赛车接触弹簧后立即关闭发动机，牵引力消失，水平方向摩擦力不变，弹簧弹力增大，由牛顿第二定律知赛车做加速度增大的减速运动，当弹簧被压缩至最短时，赛车速度减为零，然后赛车在弹簧弹力作用下被反向弹回，赛车被反向弹回时摩擦力大小不变，方向向左，弹簧弹力逐渐减小，赛车脱离弹簧时弹力为0，赛车先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动。赛车脱离弹簧后，做匀减速直线运动至速度减为0。
(3)若赛车速度过大，撞击时超过弹簧的弹性限度，就会冲出围栏，发生安全事故。