2022—2023学年物理人教（2019）必修第二册 第8章 机械能守恒定律 分层练习题（含答案）
文档属性
| 名称 | 2022—2023学年物理人教（2019）必修第二册 第8章 机械能守恒定律 分层练习题（含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-27 11:40:30 | ||
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文档简介
2022—2023学年物理人教（2019）必修第二册第8章 机械能守恒定律 分层练习题含答案
人教2019必修第二册第8章 机械能守恒定律
一、选择题。
1、篮球场上运动员练习投篮，篮球划过一条漂亮的弧线落入篮筐，球的轨迹如图中虚线所示。从篮球出手到落入篮筐的过程中，篮球的重力势能( )
A.一直增大 B.一直减小 C.先减小后增大 D.先增大后减小
2、如图所示，将一个苹果水平抛出，苹果在空中依次飞过三个完全相同的窗户1、2、3，图中曲线为苹果在空中运行的轨迹，不计空气阻力。下列说法中正确的是( )
A.苹果通过第1个窗户所用的时间最短
B.苹果通过第1个窗户的过程中，重力做功最多
C.苹果通过第3个窗户的过程中，重力的平均功率最大
D.苹果通过第3个窗户的过程中，竖直方向的平均速度最小
3、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
4、如图所示，电梯质量为M，在它的水平地板上放置一质量为m的物体。电梯在钢索的拉力作用下竖直向上加速运动，当电梯的速度由v1增加到v2时，上升高度为H，重力加速度为g，则在这个过程中，下列说法或表达式正确的是( )
A.对物体，动能定理的表达式为WN＝mv，其中WN为支持力做的功
B.对物体，动能定理的表达式为W合＝0，其中W合为合力做的功
C.对物体，动能定理的表达式为WN－mgH＝mv－mv
D.对电梯，其所受合力做功为Mv－Mv－mgH
5、.(多选)关于这四幅图示的运动过程中物体机械能守恒的是( )
A.图甲中，滑雪者沿光滑斜面自由下滑
B.图乙中，过山车关闭动力后通过不光滑的竖直轨道
C.图丙中，小球在水平面内做匀速圆周运动
D.图丁中，石块从高处被斜向上抛出后在空中运动(不计空气阻力)
6、一个人用力踢一个质量为1 kg的皮球，使球由静止开始以10 m/s的速度飞出，假定人踢球瞬间对球的平均作用力为200 N，球在水平方向运动了20 m停下，那么人踢球做的功是( )
A.500 J B.50 J C.4 000 J D.无法确定
7、质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v，那么当汽车的车速为时，汽车的瞬时加速度的大小为( )
A. B. C. D.
8、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
9、一辆汽车以v1＝6 m/s的速度沿水平路面行驶时，急刹车后能滑行s1＝3.6 m，如果以v2＝8 m/s 的速度行驶，在同样的路面上急刹车后滑行的距离s2应为( )
A.6.4 m B.5.6 m C.7.2 m D.10.8 m
10、如图所示，一轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度地释放，让它自由摆下，不计空气阻力。在重物由A点摆向最低点B的过程中，下列说法正确的是( )
A.重物的机械能守恒
B.重物的机械能增加
C.重物的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变
D.重物、弹簧与地球组成的系统机械能守恒
11、关于功的概念，以下说法正确的是( )
A．力是矢量，位移是矢量，所以功也是矢量
B．功有正、负之分，所以功可能有方向性
C．若某一个力对物体不做功，说明该物体一定没有位移
D．一个力对物体做的功等于这个力的大小、物体在该力作用下位移的大小及力和位移间夹角的余弦三者的乘积
12、魔方，又叫魔术方块或鲁比克方块，是一种手部极限运动．通常泛指三阶魔方．三阶魔方形状是正方体，由有弹性的硬塑料制成．要将一个质量为m、边长为a的水平放置的匀质三阶魔方翻倒，推力对它做功至少为( )
A.mga B. C. D.
13、如图所示，AB为圆弧轨道，BC为水平直轨道，圆弧的半径为R，BC的长度也是R。一质量为m的物体，与两个轨道的动摩擦因数都为μ，重力加速度为g，当它由轨道顶端A从静止下滑时，恰好运动到C处停止，那么物体在AB段克服摩擦力做功为( )
A.μmgR B.mgR C.mgR D.(1－μ)mgR
14、关于机械能守恒定律的适用条件，下列说法中正确的是( )
A.只有重力和弹力作用时，机械能才守恒
B.当有其他外力作用时，只要合外力为零，机械能守恒
C.除重力、系统内弹力外，当有其他外力作用时，只要其他外力不做功，机械能守恒
D.炮弹在空中飞行不计阻力时，仅受重力作用，所以爆炸前后机械能守恒
*15、质量为1 kg的物体从倾角为30°、长2 m的光滑斜面顶端由静止开始下滑，若选初始位置为零势能点，那么，当它滑到斜面中点时具有的机械能和重力势能分别是(g取10 m/s2)( )
A.0，－5 J B.0，－10 J C.10 J，5 J D.20 J，－10 J
二、非选择题。
16、某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。安装打点计时器后，接通电源，让打点计时器正常工作后，松开纸带。
(1)将纸带上打出的第一个点记为0，并在离0点较远的任意点依次选取几个连续的点，分别记为1、2、3、…，量出各点与0点的距离h，算出各点对应的速度，分别记为v1至v6，数据如表格所示：
代表符号 v1 v2 v3 v4 v5 v6
数值(m/s) 2.80 2.99 3.29 3.39 3.59 3.78
表格中有一个数据有较大误差，代表符号为________。
(2)修正数据后，该同学计算出各点对应速度的平方值，并作v2 h图像，如图乙所示，若得出的直线斜率为k，则可测出重力加速度g＝________。与真实值相比，测出的g值________。(填“偏小”或“偏大”)
17、【问题探究】质量相同的三个小球A、B、C，从同一高度下落，A做自由落体运动，B沿光滑曲面下滑，C沿粗糙斜面下滑，最终都落到地面上。
(1)分析小球在下落过程中的受力情况；
(2)下落过程中重力对三球做的功相同吗？
(3)在推导重力做功的公式时，利用了哪种物理思想？
18、（计算题）如图甲所示，质量为5 kg的物体置于粗糙水平地面上，受到水平恒力F作用一段时间后撤去，运动的v－t图像如图乙所示(g取10 m/s2)。求：
甲 乙
(1)物体与水平地面间的动摩擦因数μ；
(2)全过程物体克服摩擦力做的功W克；
(3)水平恒力F的最大功率Pm。
19、（计算题）质量为4 t的卡车，由静止出发在水平公路上行驶100 m后速度增大到
54 km/h，若发动机的牵引力为5×103 N不变。则：
(1)牵引力做了多少功？
(2)卡车动能增加了多少？
(3)卡车克服阻力做了多少功？
20、（计算题）完全由我国自行设计、建造的国产新型航空母舰已完成多次海试，并取得成功。航母上的舰载机采用滑跃式起飞，故甲板是由水平甲板和上翘甲板两部分构成，如图1所示。为了便于研究舰载机的起飞过程，假设上翘甲板BC是与水平甲板AB相切的一段圆弧，示意如图2，AB长L1＝150 m，BC水平投影L2＝63 m，图中C点切线方向与水平方向的夹角θ＝12°(sin 12°≈0.21)。若舰载机从A点由静止开始做匀加速直线运动，经t＝6 s到达B点进入BC。已知飞行员的质量m＝60 kg，g＝10 m/s2，求
(1)舰载机水平运动的过程中，飞行员受到的水平力所做功W；
(2)舰载机刚进入BC时，飞行员受到竖直向上的压力FN多大。
2022—2023学年物理人教（2019）必修第二册第8章 机械能守恒定律 分层练习题含答案
人教2019必修第二册第8章 机械能守恒定律
一、选择题。
1、篮球场上运动员练习投篮，篮球划过一条漂亮的弧线落入篮筐，球的轨迹如图中虚线所示。从篮球出手到落入篮筐的过程中，篮球的重力势能( )
A.一直增大 B.一直减小 C.先减小后增大 D.先增大后减小
【答案】D
2、如图所示，将一个苹果水平抛出，苹果在空中依次飞过三个完全相同的窗户1、2、3，图中曲线为苹果在空中运行的轨迹，不计空气阻力。下列说法中正确的是( )
A.苹果通过第1个窗户所用的时间最短
B.苹果通过第1个窗户的过程中，重力做功最多
C.苹果通过第3个窗户的过程中，重力的平均功率最大
D.苹果通过第3个窗户的过程中，竖直方向的平均速度最小
【答案】C
3、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
4、如图所示，电梯质量为M，在它的水平地板上放置一质量为m的物体。电梯在钢索的拉力作用下竖直向上加速运动，当电梯的速度由v1增加到v2时，上升高度为H，重力加速度为g，则在这个过程中，下列说法或表达式正确的是( )
A.对物体，动能定理的表达式为WN＝mv，其中WN为支持力做的功
B.对物体，动能定理的表达式为W合＝0，其中W合为合力做的功
C.对物体，动能定理的表达式为WN－mgH＝mv－mv
D.对电梯，其所受合力做功为Mv－Mv－mgH
【答案】C
5、.(多选)关于这四幅图示的运动过程中物体机械能守恒的是( )
A.图甲中，滑雪者沿光滑斜面自由下滑
B.图乙中，过山车关闭动力后通过不光滑的竖直轨道
C.图丙中，小球在水平面内做匀速圆周运动
D.图丁中，石块从高处被斜向上抛出后在空中运动(不计空气阻力)
【答案】 ACD
6、一个人用力踢一个质量为1 kg的皮球，使球由静止开始以10 m/s的速度飞出，假定人踢球瞬间对球的平均作用力为200 N，球在水平方向运动了20 m停下，那么人踢球做的功是( )
A.500 J B.50 J C.4 000 J D.无法确定
【答案】B
7、质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v，那么当汽车的车速为时，汽车的瞬时加速度的大小为( )
A. B. C. D.
【答案】A
8、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
9、一辆汽车以v1＝6 m/s的速度沿水平路面行驶时，急刹车后能滑行s1＝3.6 m，如果以v2＝8 m/s 的速度行驶，在同样的路面上急刹车后滑行的距离s2应为( )
A.6.4 m B.5.6 m C.7.2 m D.10.8 m
【答案】A
10、如图所示，一轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度地释放，让它自由摆下，不计空气阻力。在重物由A点摆向最低点B的过程中，下列说法正确的是( )
A.重物的机械能守恒
B.重物的机械能增加
C.重物的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变
D.重物、弹簧与地球组成的系统机械能守恒
【答案】D
11、关于功的概念，以下说法正确的是( )
A．力是矢量，位移是矢量，所以功也是矢量
B．功有正、负之分，所以功可能有方向性
C．若某一个力对物体不做功，说明该物体一定没有位移
D．一个力对物体做的功等于这个力的大小、物体在该力作用下位移的大小及力和位移间夹角的余弦三者的乘积
【答案】D
12、魔方，又叫魔术方块或鲁比克方块，是一种手部极限运动．通常泛指三阶魔方．三阶魔方形状是正方体，由有弹性的硬塑料制成．要将一个质量为m、边长为a的水平放置的匀质三阶魔方翻倒，推力对它做功至少为( )
A.mga B. C. D.
【答案】D
13、如图所示，AB为圆弧轨道，BC为水平直轨道，圆弧的半径为R，BC的长度也是R。一质量为m的物体，与两个轨道的动摩擦因数都为μ，重力加速度为g，当它由轨道顶端A从静止下滑时，恰好运动到C处停止，那么物体在AB段克服摩擦力做功为( )
A.μmgR B.mgR C.mgR D.(1－μ)mgR
【答案】D
14、关于机械能守恒定律的适用条件，下列说法中正确的是( )
A.只有重力和弹力作用时，机械能才守恒
B.当有其他外力作用时，只要合外力为零，机械能守恒
C.除重力、系统内弹力外，当有其他外力作用时，只要其他外力不做功，机械能守恒
D.炮弹在空中飞行不计阻力时，仅受重力作用，所以爆炸前后机械能守恒
【答案】C
*15、质量为1 kg的物体从倾角为30°、长2 m的光滑斜面顶端由静止开始下滑，若选初始位置为零势能点，那么，当它滑到斜面中点时具有的机械能和重力势能分别是(g取10 m/s2)( )
A.0，－5 J B.0，－10 J C.10 J，5 J D.20 J，－10 J
【答案】A
二、非选择题。
16、某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。安装打点计时器后，接通电源，让打点计时器正常工作后，松开纸带。
(1)将纸带上打出的第一个点记为0，并在离0点较远的任意点依次选取几个连续的点，分别记为1、2、3、…，量出各点与0点的距离h，算出各点对应的速度，分别记为v1至v6，数据如表格所示：
代表符号 v1 v2 v3 v4 v5 v6
数值(m/s) 2.80 2.99 3.29 3.39 3.59 3.78
表格中有一个数据有较大误差，代表符号为________。
(2)修正数据后，该同学计算出各点对应速度的平方值，并作v2 h图像，如图乙所示，若得出的直线斜率为k，则可测出重力加速度g＝________。与真实值相比，测出的g值________。(填“偏小”或“偏大”)
【答案】(1)v3 (2) 偏小
17、【问题探究】质量相同的三个小球A、B、C，从同一高度下落，A做自由落体运动，B沿光滑曲面下滑，C沿粗糙斜面下滑，最终都落到地面上。
(1)分析小球在下落过程中的受力情况；
(2)下落过程中重力对三球做的功相同吗？
(3)在推导重力做功的公式时，利用了哪种物理思想？
【答案】(1)A球只受重力作用，B球受重力和曲面的支持力作用，C球受重力、支持力、摩擦力三个力的作用。
(2)重力做功相同。 (3)分割与求和的极限思想。
18、（计算题）如图甲所示，质量为5 kg的物体置于粗糙水平地面上，受到水平恒力F作用一段时间后撤去，运动的v－t图像如图乙所示(g取10 m/s2)。求：
甲 乙
(1)物体与水平地面间的动摩擦因数μ；
(2)全过程物体克服摩擦力做的功W克；
(3)水平恒力F的最大功率Pm。
【答案】(1)0.2 (2)500 J (3)200 W
【解析】(1)撤去水平恒力F后物体的加速度大小a2＝2 m/s2，物体所受的摩擦力Ff＝ma2＝10 N，Ff＝μmg，μ＝0.2。
(2)由图线与坐标轴包围面积等于物体运动位移可知，全过程物体的位移x＝50 m，克服摩擦力做的功W克＝Ffx＝500 J。
(3)物体受F作用时的加速度a1＝2 m/s2
由F－Ff＝ma1得F＝20 N
故Pm＝Fvm＝200 W。
19、（计算题）质量为4 t的卡车，由静止出发在水平公路上行驶100 m后速度增大到
54 km/h，若发动机的牵引力为5×103 N不变。则：
(1)牵引力做了多少功？
(2)卡车动能增加了多少？
(3)卡车克服阻力做了多少功？
【答案】(1)5×105 J (2)4.5×105 J (3)5×104 J
【解析】 (1)W＝Fs＝5×103×100 J＝5×105 J。
(2)ΔEk＝mv2－0＝×4×103×152 J＝4.5×105 J。
(3)由动能定理知W合＝ΔEk，即W－W阻＝ΔEk
W阻＝W－ΔEk＝5×105 J－4.5×105 J＝5×104 J。
【拓展】在【本题】中如果汽车速度从54 km/h继续行驶至速度为75.6 km/h，此过程中假设汽车所受牵引力与阻力数值不变，求汽车速度从54 km/h加速至75.6 km/h过程中，汽车前进的距离。
【答案】96 m
【解析】设汽车前进过程中阻力为f，前进位移为s，
由题知W阻＝fs，
即f＝＝ N＝5×102 N。
由动能定理有Fs1－fs1＝mv－mv
将v2＝75.6 km/h＝21 m/s，v1＝54 km/h＝15 m/s代入上式得s1＝96 m。
20、（计算题）完全由我国自行设计、建造的国产新型航空母舰已完成多次海试，并取得成功。航母上的舰载机采用滑跃式起飞，故甲板是由水平甲板和上翘甲板两部分构成，如图1所示。为了便于研究舰载机的起飞过程，假设上翘甲板BC是与水平甲板AB相切的一段圆弧，示意如图2，AB长L1＝150 m，BC水平投影L2＝63 m，图中C点切线方向与水平方向的夹角θ＝12°(sin 12°≈0.21)。若舰载机从A点由静止开始做匀加速直线运动，经t＝6 s到达B点进入BC。已知飞行员的质量m＝60 kg，g＝10 m/s2，求
(1)舰载机水平运动的过程中，飞行员受到的水平力所做功W；
(2)舰载机刚进入BC时，飞行员受到竖直向上的压力FN多大。
【答案】(1)7.5×104 J (2)1.1×103 N
【解析】(1)舰载机由静止开始做匀加速直线运动，设其刚进入上翘甲板时的速度为v，则有
＝ ①
根据动能定理，有
W＝mv2－0 ②
联立①②式，代入数据，得
W＝7.5×104 J。 ③
(2)设上翘甲板所对应的圆弧半径为R，根据几何关系，有L2＝Rsin θ ④
由牛顿第二定律，有
FN－mg＝m ⑤
联立①④⑤式，代入数据，得
FN＝1.1×103 N。 ⑥
人教2019必修第二册第8章 机械能守恒定律
一、选择题。
1、篮球场上运动员练习投篮，篮球划过一条漂亮的弧线落入篮筐，球的轨迹如图中虚线所示。从篮球出手到落入篮筐的过程中，篮球的重力势能( )
A.一直增大 B.一直减小 C.先减小后增大 D.先增大后减小
2、如图所示，将一个苹果水平抛出，苹果在空中依次飞过三个完全相同的窗户1、2、3，图中曲线为苹果在空中运行的轨迹，不计空气阻力。下列说法中正确的是( )
A.苹果通过第1个窗户所用的时间最短
B.苹果通过第1个窗户的过程中，重力做功最多
C.苹果通过第3个窗户的过程中，重力的平均功率最大
D.苹果通过第3个窗户的过程中，竖直方向的平均速度最小
3、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
4、如图所示，电梯质量为M，在它的水平地板上放置一质量为m的物体。电梯在钢索的拉力作用下竖直向上加速运动，当电梯的速度由v1增加到v2时，上升高度为H，重力加速度为g，则在这个过程中，下列说法或表达式正确的是( )
A.对物体，动能定理的表达式为WN＝mv，其中WN为支持力做的功
B.对物体，动能定理的表达式为W合＝0，其中W合为合力做的功
C.对物体，动能定理的表达式为WN－mgH＝mv－mv
D.对电梯，其所受合力做功为Mv－Mv－mgH
5、.(多选)关于这四幅图示的运动过程中物体机械能守恒的是( )
A.图甲中，滑雪者沿光滑斜面自由下滑
B.图乙中，过山车关闭动力后通过不光滑的竖直轨道
C.图丙中，小球在水平面内做匀速圆周运动
D.图丁中，石块从高处被斜向上抛出后在空中运动(不计空气阻力)
6、一个人用力踢一个质量为1 kg的皮球，使球由静止开始以10 m/s的速度飞出，假定人踢球瞬间对球的平均作用力为200 N，球在水平方向运动了20 m停下，那么人踢球做的功是( )
A.500 J B.50 J C.4 000 J D.无法确定
7、质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v，那么当汽车的车速为时，汽车的瞬时加速度的大小为( )
A. B. C. D.
8、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
9、一辆汽车以v1＝6 m/s的速度沿水平路面行驶时，急刹车后能滑行s1＝3.6 m，如果以v2＝8 m/s 的速度行驶，在同样的路面上急刹车后滑行的距离s2应为( )
A.6.4 m B.5.6 m C.7.2 m D.10.8 m
10、如图所示，一轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度地释放，让它自由摆下，不计空气阻力。在重物由A点摆向最低点B的过程中，下列说法正确的是( )
A.重物的机械能守恒
B.重物的机械能增加
C.重物的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变
D.重物、弹簧与地球组成的系统机械能守恒
11、关于功的概念，以下说法正确的是( )
A．力是矢量，位移是矢量，所以功也是矢量
B．功有正、负之分，所以功可能有方向性
C．若某一个力对物体不做功，说明该物体一定没有位移
D．一个力对物体做的功等于这个力的大小、物体在该力作用下位移的大小及力和位移间夹角的余弦三者的乘积
12、魔方，又叫魔术方块或鲁比克方块，是一种手部极限运动．通常泛指三阶魔方．三阶魔方形状是正方体，由有弹性的硬塑料制成．要将一个质量为m、边长为a的水平放置的匀质三阶魔方翻倒，推力对它做功至少为( )
A.mga B. C. D.
13、如图所示，AB为圆弧轨道，BC为水平直轨道，圆弧的半径为R，BC的长度也是R。一质量为m的物体，与两个轨道的动摩擦因数都为μ，重力加速度为g，当它由轨道顶端A从静止下滑时，恰好运动到C处停止，那么物体在AB段克服摩擦力做功为( )
A.μmgR B.mgR C.mgR D.(1－μ)mgR
14、关于机械能守恒定律的适用条件，下列说法中正确的是( )
A.只有重力和弹力作用时，机械能才守恒
B.当有其他外力作用时，只要合外力为零，机械能守恒
C.除重力、系统内弹力外，当有其他外力作用时，只要其他外力不做功，机械能守恒
D.炮弹在空中飞行不计阻力时，仅受重力作用，所以爆炸前后机械能守恒
*15、质量为1 kg的物体从倾角为30°、长2 m的光滑斜面顶端由静止开始下滑，若选初始位置为零势能点，那么，当它滑到斜面中点时具有的机械能和重力势能分别是(g取10 m/s2)( )
A.0，－5 J B.0，－10 J C.10 J，5 J D.20 J，－10 J
二、非选择题。
16、某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。安装打点计时器后，接通电源，让打点计时器正常工作后，松开纸带。
(1)将纸带上打出的第一个点记为0，并在离0点较远的任意点依次选取几个连续的点，分别记为1、2、3、…，量出各点与0点的距离h，算出各点对应的速度，分别记为v1至v6，数据如表格所示：
代表符号 v1 v2 v3 v4 v5 v6
数值(m/s) 2.80 2.99 3.29 3.39 3.59 3.78
表格中有一个数据有较大误差，代表符号为________。
(2)修正数据后，该同学计算出各点对应速度的平方值，并作v2 h图像，如图乙所示，若得出的直线斜率为k，则可测出重力加速度g＝________。与真实值相比，测出的g值________。(填“偏小”或“偏大”)
17、【问题探究】质量相同的三个小球A、B、C，从同一高度下落，A做自由落体运动，B沿光滑曲面下滑，C沿粗糙斜面下滑，最终都落到地面上。
(1)分析小球在下落过程中的受力情况；
(2)下落过程中重力对三球做的功相同吗？
(3)在推导重力做功的公式时，利用了哪种物理思想？
18、（计算题）如图甲所示，质量为5 kg的物体置于粗糙水平地面上，受到水平恒力F作用一段时间后撤去，运动的v－t图像如图乙所示(g取10 m/s2)。求：
甲 乙
(1)物体与水平地面间的动摩擦因数μ；
(2)全过程物体克服摩擦力做的功W克；
(3)水平恒力F的最大功率Pm。
19、（计算题）质量为4 t的卡车，由静止出发在水平公路上行驶100 m后速度增大到
54 km/h，若发动机的牵引力为5×103 N不变。则：
(1)牵引力做了多少功？
(2)卡车动能增加了多少？
(3)卡车克服阻力做了多少功？
20、（计算题）完全由我国自行设计、建造的国产新型航空母舰已完成多次海试，并取得成功。航母上的舰载机采用滑跃式起飞，故甲板是由水平甲板和上翘甲板两部分构成，如图1所示。为了便于研究舰载机的起飞过程，假设上翘甲板BC是与水平甲板AB相切的一段圆弧，示意如图2，AB长L1＝150 m，BC水平投影L2＝63 m，图中C点切线方向与水平方向的夹角θ＝12°(sin 12°≈0.21)。若舰载机从A点由静止开始做匀加速直线运动，经t＝6 s到达B点进入BC。已知飞行员的质量m＝60 kg，g＝10 m/s2，求
(1)舰载机水平运动的过程中，飞行员受到的水平力所做功W；
(2)舰载机刚进入BC时，飞行员受到竖直向上的压力FN多大。
2022—2023学年物理人教（2019）必修第二册第8章 机械能守恒定律 分层练习题含答案
人教2019必修第二册第8章 机械能守恒定律
一、选择题。
1、篮球场上运动员练习投篮，篮球划过一条漂亮的弧线落入篮筐，球的轨迹如图中虚线所示。从篮球出手到落入篮筐的过程中，篮球的重力势能( )
A.一直增大 B.一直减小 C.先减小后增大 D.先增大后减小
【答案】D
2、如图所示，将一个苹果水平抛出，苹果在空中依次飞过三个完全相同的窗户1、2、3，图中曲线为苹果在空中运行的轨迹，不计空气阻力。下列说法中正确的是( )
A.苹果通过第1个窗户所用的时间最短
B.苹果通过第1个窗户的过程中，重力做功最多
C.苹果通过第3个窗户的过程中，重力的平均功率最大
D.苹果通过第3个窗户的过程中，竖直方向的平均速度最小
【答案】C
3、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
4、如图所示，电梯质量为M，在它的水平地板上放置一质量为m的物体。电梯在钢索的拉力作用下竖直向上加速运动，当电梯的速度由v1增加到v2时，上升高度为H，重力加速度为g，则在这个过程中，下列说法或表达式正确的是( )
A.对物体，动能定理的表达式为WN＝mv，其中WN为支持力做的功
B.对物体，动能定理的表达式为W合＝0，其中W合为合力做的功
C.对物体，动能定理的表达式为WN－mgH＝mv－mv
D.对电梯，其所受合力做功为Mv－Mv－mgH
【答案】C
5、.(多选)关于这四幅图示的运动过程中物体机械能守恒的是( )
A.图甲中，滑雪者沿光滑斜面自由下滑
B.图乙中，过山车关闭动力后通过不光滑的竖直轨道
C.图丙中，小球在水平面内做匀速圆周运动
D.图丁中，石块从高处被斜向上抛出后在空中运动(不计空气阻力)
【答案】 ACD
6、一个人用力踢一个质量为1 kg的皮球，使球由静止开始以10 m/s的速度飞出，假定人踢球瞬间对球的平均作用力为200 N，球在水平方向运动了20 m停下，那么人踢球做的功是( )
A.500 J B.50 J C.4 000 J D.无法确定
【答案】B
7、质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v，那么当汽车的车速为时，汽车的瞬时加速度的大小为( )
A. B. C. D.
【答案】A
8、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
9、一辆汽车以v1＝6 m/s的速度沿水平路面行驶时，急刹车后能滑行s1＝3.6 m，如果以v2＝8 m/s 的速度行驶，在同样的路面上急刹车后滑行的距离s2应为( )
A.6.4 m B.5.6 m C.7.2 m D.10.8 m
【答案】A
10、如图所示，一轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度地释放，让它自由摆下，不计空气阻力。在重物由A点摆向最低点B的过程中，下列说法正确的是( )
A.重物的机械能守恒
B.重物的机械能增加
C.重物的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变
D.重物、弹簧与地球组成的系统机械能守恒
【答案】D
11、关于功的概念，以下说法正确的是( )
A．力是矢量，位移是矢量，所以功也是矢量
B．功有正、负之分，所以功可能有方向性
C．若某一个力对物体不做功，说明该物体一定没有位移
D．一个力对物体做的功等于这个力的大小、物体在该力作用下位移的大小及力和位移间夹角的余弦三者的乘积
【答案】D
12、魔方，又叫魔术方块或鲁比克方块，是一种手部极限运动．通常泛指三阶魔方．三阶魔方形状是正方体，由有弹性的硬塑料制成．要将一个质量为m、边长为a的水平放置的匀质三阶魔方翻倒，推力对它做功至少为( )
A.mga B. C. D.
【答案】D
13、如图所示，AB为圆弧轨道，BC为水平直轨道，圆弧的半径为R，BC的长度也是R。一质量为m的物体，与两个轨道的动摩擦因数都为μ，重力加速度为g，当它由轨道顶端A从静止下滑时，恰好运动到C处停止，那么物体在AB段克服摩擦力做功为( )
A.μmgR B.mgR C.mgR D.(1－μ)mgR
【答案】D
14、关于机械能守恒定律的适用条件，下列说法中正确的是( )
A.只有重力和弹力作用时，机械能才守恒
B.当有其他外力作用时，只要合外力为零，机械能守恒
C.除重力、系统内弹力外，当有其他外力作用时，只要其他外力不做功，机械能守恒
D.炮弹在空中飞行不计阻力时，仅受重力作用，所以爆炸前后机械能守恒
【答案】C
*15、质量为1 kg的物体从倾角为30°、长2 m的光滑斜面顶端由静止开始下滑，若选初始位置为零势能点，那么，当它滑到斜面中点时具有的机械能和重力势能分别是(g取10 m/s2)( )
A.0，－5 J B.0，－10 J C.10 J，5 J D.20 J，－10 J
【答案】A
二、非选择题。
16、某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。安装打点计时器后，接通电源，让打点计时器正常工作后，松开纸带。
(1)将纸带上打出的第一个点记为0，并在离0点较远的任意点依次选取几个连续的点，分别记为1、2、3、…，量出各点与0点的距离h，算出各点对应的速度，分别记为v1至v6，数据如表格所示：
代表符号 v1 v2 v3 v4 v5 v6
数值(m/s) 2.80 2.99 3.29 3.39 3.59 3.78
表格中有一个数据有较大误差，代表符号为________。
(2)修正数据后，该同学计算出各点对应速度的平方值，并作v2 h图像，如图乙所示，若得出的直线斜率为k，则可测出重力加速度g＝________。与真实值相比，测出的g值________。(填“偏小”或“偏大”)
【答案】(1)v3 (2) 偏小
17、【问题探究】质量相同的三个小球A、B、C，从同一高度下落，A做自由落体运动，B沿光滑曲面下滑，C沿粗糙斜面下滑，最终都落到地面上。
(1)分析小球在下落过程中的受力情况；
(2)下落过程中重力对三球做的功相同吗？
(3)在推导重力做功的公式时，利用了哪种物理思想？
【答案】(1)A球只受重力作用，B球受重力和曲面的支持力作用，C球受重力、支持力、摩擦力三个力的作用。
(2)重力做功相同。 (3)分割与求和的极限思想。
18、（计算题）如图甲所示，质量为5 kg的物体置于粗糙水平地面上，受到水平恒力F作用一段时间后撤去，运动的v－t图像如图乙所示(g取10 m/s2)。求：
甲 乙
(1)物体与水平地面间的动摩擦因数μ；
(2)全过程物体克服摩擦力做的功W克；
(3)水平恒力F的最大功率Pm。
【答案】(1)0.2 (2)500 J (3)200 W
【解析】(1)撤去水平恒力F后物体的加速度大小a2＝2 m/s2，物体所受的摩擦力Ff＝ma2＝10 N，Ff＝μmg，μ＝0.2。
(2)由图线与坐标轴包围面积等于物体运动位移可知，全过程物体的位移x＝50 m，克服摩擦力做的功W克＝Ffx＝500 J。
(3)物体受F作用时的加速度a1＝2 m/s2
由F－Ff＝ma1得F＝20 N
故Pm＝Fvm＝200 W。
19、（计算题）质量为4 t的卡车，由静止出发在水平公路上行驶100 m后速度增大到
54 km/h，若发动机的牵引力为5×103 N不变。则：
(1)牵引力做了多少功？
(2)卡车动能增加了多少？
(3)卡车克服阻力做了多少功？
【答案】(1)5×105 J (2)4.5×105 J (3)5×104 J
【解析】 (1)W＝Fs＝5×103×100 J＝5×105 J。
(2)ΔEk＝mv2－0＝×4×103×152 J＝4.5×105 J。
(3)由动能定理知W合＝ΔEk，即W－W阻＝ΔEk
W阻＝W－ΔEk＝5×105 J－4.5×105 J＝5×104 J。
【拓展】在【本题】中如果汽车速度从54 km/h继续行驶至速度为75.6 km/h，此过程中假设汽车所受牵引力与阻力数值不变，求汽车速度从54 km/h加速至75.6 km/h过程中，汽车前进的距离。
【答案】96 m
【解析】设汽车前进过程中阻力为f，前进位移为s，
由题知W阻＝fs，
即f＝＝ N＝5×102 N。
由动能定理有Fs1－fs1＝mv－mv
将v2＝75.6 km/h＝21 m/s，v1＝54 km/h＝15 m/s代入上式得s1＝96 m。
20、（计算题）完全由我国自行设计、建造的国产新型航空母舰已完成多次海试，并取得成功。航母上的舰载机采用滑跃式起飞，故甲板是由水平甲板和上翘甲板两部分构成，如图1所示。为了便于研究舰载机的起飞过程，假设上翘甲板BC是与水平甲板AB相切的一段圆弧，示意如图2，AB长L1＝150 m，BC水平投影L2＝63 m，图中C点切线方向与水平方向的夹角θ＝12°(sin 12°≈0.21)。若舰载机从A点由静止开始做匀加速直线运动，经t＝6 s到达B点进入BC。已知飞行员的质量m＝60 kg，g＝10 m/s2，求
(1)舰载机水平运动的过程中，飞行员受到的水平力所做功W；
(2)舰载机刚进入BC时，飞行员受到竖直向上的压力FN多大。
【答案】(1)7.5×104 J (2)1.1×103 N
【解析】(1)舰载机由静止开始做匀加速直线运动，设其刚进入上翘甲板时的速度为v，则有
＝ ①
根据动能定理，有
W＝mv2－0 ②
联立①②式，代入数据，得
W＝7.5×104 J。 ③
(2)设上翘甲板所对应的圆弧半径为R，根据几何关系，有L2＝Rsin θ ④
由牛顿第二定律，有
FN－mg＝m ⑤
联立①④⑤式，代入数据，得
FN＝1.1×103 N。 ⑥