人教版(2019)必修二 第4、5节 机械能守恒定律同步练习(四课时)(含答案)

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名称 人教版(2019)必修二 第4、5节 机械能守恒定律同步练习(四课时)(含答案)
格式 docx
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2023-04-27 07:56:41

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§8.4 机械能守恒定律(一)
1.下列说法中正确的是( )
A.一个物体所受的合外力为零,它的机械能一定守恒
B.一个物体所受的合外力恒定不变,它的机械能可能守恒
C.一个物体作匀速直线运动,它的机械能一定守恒
D.一个物体作匀加速直线运动,它的机械能一定不守恒
2.下列实例中除A外都不计空气阻力,其中机械能守恒的是( )
A.跳伞员带着张开的降落伞在空气中匀速下落
B.抛出的手榴弹或标枪做斜抛运动
C.拉着一个物体沿着光滑的斜面匀速上升
D.飞行的子弹击中放在光滑水平桌面上的木块
3.(多选)对于做变速运动的物体而言,下列说法正确的是( )
A.若改变物体速度的仅是重力,则物体的机械能一定守恒
B.若改变物体的速度的不是重力、弹力,则物体的机械能一定不守恒
C.若改变物体速度的是摩擦力,物体的机械能一定不守恒
D.在物体速度增大的过程中,其机械能可能反而减小
4.一人站在阳台上,以相同的速率分别把三个球竖直向下抛出、竖直向上抛出、水平抛出,不计空气阻力,则三球落地时的速率( )
A.上抛最大 B.下抛球最大
C.平抛球最大 D.三球一样大
5.如图所示,小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上,在弹簧压缩到最短 的整个过程中,下列关于能量的叙述中正确的应是( )
A.重力势能和动能之和总保持不变
B.重力势能和弹性势能之和总保持不变
C.动能和弹性势能之和保持不变
D.重力势能、弹性势能和动能之和总保持不变
6.如图,光滑水平面上,子弹m水平射入木块后留在木块内。现将子弹、弹簧、木块合在一起作为研究系统,则此系统从子弹开始射入木块到弹簧压缩到最短的整个过程中,系统( )
A.能量守恒,机械能不守恒
B.能量不守恒,机械能不守恒
C.能量、机械能均守恒
D.能量不守恒,机械能守恒
7.(多选)质量为m的物体,在距地面h高处以g/3的加速度由静止竖直下落到地面,下列说法中正确的是( )
A.物体的重力势能减少mgh/3 B.物体的机械能守恒
C.物体的动能增加mgh/3 D.重力做功mgh
8.在高度为H的桌面上以速度v水平抛出质量为m的物体,不计空气阻力,当物体落到距地面高为h处时,如图所示,下列说法正确的是( )
A.机械能为
B.机械能为
C.动能为
D.动能为
9.以相同大小的初速度v0将物体从同一水平面分别竖直上抛、斜上抛、沿光滑斜面(足够长)上滑,如图所示,三种情况达到的最大高度分别为h1、h2和h3,不计空气阻力,则(   )
A.h1=h2>h3 B.h1=h2<h3
C.h1=h3<h2 D.h1=h3>h2
10.静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升,在某一高度撤去恒力。不计空气阻力,在整个上升过程中,物体机械能随时间变化关系是( C )
11.以10m/s的速度将质量是m的物体从地面竖直向上抛出.若忽略空气阻力,求:
⑴物体上升的最大高度
⑵上升过程中何处重力势能和动能相等 (以地面为参考面)
【答案】(1)5m (2)2.5m
12.如图所示,在水平台面上的A点,一个质量为m的物体以初速度v0被抛出,不计空气阻力,求它到达B点时速度的大小。(已知B点位于台面下方h处)
【答案】
§8.4 机械能守恒定律(二)
1.(多选)如图所示,质量相同的两个小球,分别用长l和2l的细绳悬挂在天花板上,分别拉起小球使线伸直呈水平状态,然后轻轻释放。当小球到达最低位置时( )
A.两球运动的线速度相等 B.两球运动的角速度相等
C.两球的向心加速度相等 D.细绳对两球的拉力相等
2.(多选)如图所示,水平地面上有一光滑弧形轨道与半径为r的光滑圆轨道相连,且固定在同一个竖直面内。将一个质量为m的小球由圆弧轨道上某一高度处无初速释放。为使小球在沿圆轨道运动时始终不脱离轨道,这个高度h的取值可为(  )
A.3r B.2r C.r D.0.8r
3.(多选)如图所示,半径为R的竖直光滑圆轨道内侧底部静止着一个光滑小球,现给小球一个冲击使其在瞬间得到一个水平初速度v0,若v0大小不同,则小球能够上升到的最大高度(距离底部)也不同.下列说法中正确的是(  )
A.如果v0=,则小球能够上升的最大高度为
B.如果v0=,则小球能够上升的最大高度为R
C.如果v0=,则小球能够上升的最大高度为
D.如果v0=,则小球能够上升的最大高度为2R
4.如图所示,在竖直平面内固定着光滑的1/4圆弧槽,它的末端水平,上端离地高H,一个小球从上端无初速滚下,若小球的水平射程有最大值,则圆弧槽的半径R为( )
A.H/2 B.H/3
C.H/4 D.H/6
5.图甲是滑道压力测试的示意图,光滑圆弧轨道与光滑斜面相切,圆弧轨道底部P处安装一个压力传感器,其示数F表示该处所受压力的大小,某滑块从斜面上不同高度h处由静止下滑,表示压力F和高度h关系的F-h图象如图乙所示,则光滑圆弧轨道的半径R的大小是(  )
A.10m B.5m
C.2m D.0.8m
6.如图在竖直平面内有由圆弧AB和圆弧BC组成的光滑固定轨道,两者在最低点B平滑连接。AB弧的半径为R,BC弧的半径为。一质量为m小球在A点正上方与A相距处由静止开始自由下落,经A点沿圆弧轨道运动。
(1)求小球刚过B点时对轨道得压力大小;
(2)通过计算判断小球能否沿轨道运动到C点。
【答案】(1)6mg (2)恰好运动到C点
7.如图所示,光滑圆管形轨道AB部分平直,BC部分是处于竖直平面内半径为R的半圆,圆管截面半径r<<R。有一质量为m、半径比r略小的光滑小球以水平初速度v0射入圆管,问:
(1)若要使小球能从C端出来,初速度v0多大?
(2)在小球从C端出来的瞬间,对管壁压力有哪几种典型情况?初速v0各应满足什么条件?
【答案】(1)
(2)①当N=0时,
②对管壁有向上的压力,
③对管壁有向下的压力,
8.如图所示,一个质量为m的小球拴在长为l的细线上做成一个单摆,把小球从平衡位置O拉至A,使细线与竖直方向成θ角,然后轻轻释放。若在悬点O′的正下方h有一颗钉子P。试讨论:
(1)h取值范围多少时,可使小球来回摆动?
(2)h取值范围多少时,可使小球绕钉做圆周运动?
【答案】(1)
(2)
§8.4 机械能守恒定律(三)
1.(多选)如图所示,斜面置于光滑水平地面上,其光滑斜面上有一物体由静止下滑,在物体下滑过程中,下列说法正确的是(   )
A.物体的重力势能减少,动能增加,机械能减少
B.斜面的机械能保持不变
C.斜面对物体的作用力垂直于接触面,不对物体做功
D.物体和斜面组成的系统机械能守恒
2.如图所示,粗细均匀,两端开口的U形管内装有同种液体、开始时两边液面高度差为h,管中液柱总长度为4h,后来让液体自由流动,当两液面高度相等时,右侧液面下降的速度为(  )
A.  B.  C.  D.
3.(多选)如图所示,轻质弹簧的一端与固定的竖直板P连接,另一端与物体A相连,物体A置于光滑水平桌面上,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正确的是(  )
A.A物体与B物体组成的系统机械能守恒
B.A物体与B物体组成的系统机械能不守恒
C.B物体机械能的减少量小于弹簧弹性势能的增加量
D.当弹簧的拉力等于B物体的重力时,A物体的动能最大
4.(多选)如图所示,物体A、B的质量均为m,弹簧的劲度系数为k,物体B刚好与地面接触.现剪断绳子OA,下列说法正确的是(  )
A.剪断绳子的瞬间,物体A的加速度为g
B.物体A的最大速度
C.剪断绳子后,弹簧、物体A、B和地球组成的系统机械能守恒
D.物体运动到最下端过程中,弹簧的弹性势能不断增大
5.如图所示,半径为R、圆心为O的光滑圆环固定在竖直平面内,OC水平,D是圆环最低点。质量为2m的小球A与质量为m的小球B套在圆环上,两球之间用轻杆相连。两球初始位置如图所示,由静止释放,当A运动至D点时,B的动能为(  )
A.mgR B.mgR
C.mgR D.mgR
6.(多选)如图所示,是半径为R的四分之一圆弧轨道,轨道底端B点与一水平轨道相切,水平轨道又在C点与足够长的斜面平滑连接,轨道B处有一挡板(厚度不计),斜面足够长。在圆弧轨道上静止着N个半径为的光滑刚性小球,小球恰好将圆弧轨道铺满,小球从A到B依次标记为1、2、3、…、N号。现将圆弧轨道末端B处的挡板拿走,N个小球由静止开始沿轨道运动,不计摩擦与空气阻力,下列说法正确的是( )
A.N个小球在运动过程中始终不会散开
B.第1个小球从A到B过程中机械能守恒
C.第1个小球到达B点前第N个小球做匀加速运动
D.第1个小球到达最低点的速度小于
7.如图所示,光滑斜面的长为L=1m、高为H=0.6 m,质量分别为mA和mB的A、B两小物体用跨过斜面顶端光滑小滑轮的细绳相连,开始时A物体离地高为h=0.5 m,B物体恰在斜面底端,静止起释放它们,B物体滑到斜面顶端时速度恰好减为零,求A、B两物体的质量比mA︰mB。
某同学解答如下:对A、B两物体的整个运动过程,由系统机械能守恒定律得mAgh―mBgH=0,可求得两物体的质量之比……。你认为该同学的解答是否正确,如果正确,请解出最后结果;如果不正确,请说明理由,并作出正确解答。
【答案】3:1
8.如图A、B两个物体质量均为m,由轻杆相连,光滑水平轴AO=L,BO=2L,使杆由水平位置静止释放,求:
(1)当B转至O点正下方时,A、B两个物体的速度;
(2)当B转至O点正下方时,B对细杆的拉力;
(3)当B转至O点正下方时,杆对轴O的作用力。
【答案】(1)、 ; (2) ; (3) ;
§8.5 实验:验证机械能守恒定律
1.(多选)本实验中,下列仪器不需选用的是( )
A.秒表 B.刻度尺 C.天平 D.打点计时器
2.在做验证机械能守恒定律实验时,发现重物减少的势能总是大于重物增加的动能,造成这种系统误差的主要原因是( )
A.选用的重物质量过大
B.空气对重物的阻力和打点计时器对纸带的阻力
C.选用的重物质量过小
D.实验时操作不太细,实验数据测量不准确
3.(多选)在“验证机械能守恒定律”的实验中,下列叙述正确的是(   )
A.安装打点计时器时,两纸带限位孔应在同一竖直线上
B.实验时,在松开纸带让重物下落的同时,应立即接通电源
C.若纸带上开头打出的几点模糊不清,也可设法用后面清晰的点进行验证
D.测量重物下落高度必须从起始点算起
4.如图所示,是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带,我们选中N点来验证机械能守恒定律。下面举出一些计算N点速度的方法,其中正确的是(   )
A.N点是第n个点,则vn=gnT
B.N点是第n个点,则vn=g(n-1)T
C.vn =
D.vn =
5.用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始下落,重锤上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点痕进行测量,即验证机械能守恒定律。下面列举了该实验的几个操作步骤:
A.按照图示的装置安装器件;
B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上;
C.用天平测出重锤的质量;
D.释放悬挂纸带的夹子后,再接通电源打出一条纸带;
E.测量纸带上某些点间的距离;
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能.
其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是 。
(将其选项对应的字母填在横线处)
6.“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图所示的甲或乙方案来进行。
(1)比较这两种方案选 (填 “甲”或“乙”)方案好些,理由是
(2)如图是该实验中得到的一条纸带,测得每两个计数点间的距离如图中所示,已知每两个计数点之间的时间间隔T=0.1 s.物体运动的加速度a=______;判断该纸带是采用_______(选填“甲”或“乙”)实验方案得到的。简要写出判断依据: 。
7.某同学在应用打点计时器做验证机械能守恒定律实验中,获取一根纸带如图,但测量发现0、1两点距离远大于2mm,且0、1和1、2间有点漏打或没有显示出来,而其他所有打点都是清晰完整的,现在该同学用刻度尺分别量出2、3、4、5、6、7六个点到0点的长度hi(i=1.2. 3…7),再分别计算得到3、4、5、6四个点的速度vi和vi2(i= 3. 4. 5. 6),已知打点计时器打点周期为T.
(1)该同学求6号点速度的计算式是:v6=
(2)然后该同学将计算得到的四组(hi ,vi2 )数据在v2- h坐标系中找到对应的坐标点,将四个点连接起来得到如图所示的直线,请你回答:接下来他是如何判断重锤下落过程机械能守恒的?(说明理由)
8.在“验证机械能守恒定律”实验中某研究小组采用了如图所示的实验装置,实验的主要步骤是:在一根不可伸长的细线一端系一直径为d金属小球,另一端固定于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,现将小球拉至球心距A高度为h处由静止释放,记下小球通过光电门时的挡光时间△t重力加速度为g,请回答以下问题:
(2)若等式 成立,说明图甲小球下摆过程机械能守恒(用题中所给字母表示)
(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。观察图中拉力峰值随时间逐渐减少,从能量的角度分析造成这一结果的主要原因为: 。
【答案】(1);(2)阻力影响。