2022—2023学年物理人教2019必修第二册 第8章 机械能守恒定律 跟踪固基题（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 跟踪固基题（含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-05-24 18:06:31 | ||
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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 跟踪固基题含答案
第8章 机械能守恒定律
一、选择题。
1、如图所示，撑竿跳高是运动会上常见的比赛项目，用于撑起运动员的竿要求具有很好的弹性，下列关于运动员撑竿跳起的说法中正确的是( )
A.运动员撑竿刚刚触地时，竿弹性势能最大
B.运动员撑竿跳起到达最高点时，竿弹性势能最大
C.运动员撑竿触地后上升到达最高点之前某时刻，竿弹性势能最大
D.以上说法均有可能
2、如图甲所示，滑轮质量、摩擦均不计，质量为2 kg的物体在F作用下由静止开始向上做匀加速运动，其速度随时间的变化关系如图乙所示，由此可知(g取10 m/s2)( )
A．物体加速度大小为2 m/s2
B．4 s末F的功率大小为42 W
C．F的大小为21 N
D．4 s内F做功的平均功率为42 W
3、一实心铁球与一实心木球质量相等，将它放在同一水平地面上，下列结论正确的是( )
A．铁球的重力势能大于木球的重力势能
B．铁球的重力势能等于木球的重力势能
C．铁球的重力势能小于木球的重力势能
D．木球的重力势能不会大于铁球的重力势能
4、关于动能定理，下列说法中正确的是( )
A．某过程中外力的总功等于各力做功的绝对值之和
B．只要合外力对物体做功，物体的动能就一定改变
C．在物体动能不改变的过程中，动能定理不适用
D．动能定理只适用于受恒力作用而加速运动的过程
5、如图所示，木块静止于光滑水平面上，与之相连的轻质弹簧处于自然伸直状态，现用恒定的水平外力F作用于弹簧右端，在向右移动一段距离的过程中拉力F做了10J的功．在上述过程中（ ）
A．弹簧的弹性势能增加了10J
B．滑块的动能增加了10J
C．滑块和弹簧组成的系统机械能增加了10J
D．滑块和弹簧组成的系统机械能守恒
6、（多选）质量为4 kg的物体被人由静止开始向上提升0.25 m后速度达到1 m/s，不计空气阻力，g取10 m/s2，则下列判断正确的是( )
A.人对物体做的功是12 J B.合外力对物体做功2 J
C.物体克服重力做功10 J D.人对物体做的功等于物体增加的动能
7、(双选)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6×104W
B．汽车运动过程中受到的阻力为6×103N
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、如图是位于锦江乐园的摩天轮，高度为108 m，直径是98 m。一质量为50 kg的游客乘坐该摩天轮做匀速圆周运动旋转一圈需25 min。如果以地面为零势能面，则他到达最高处时的(取g＝10 m/s2)( )
A．重力势能为5.4×104 J，角速度为0.2 rad/s
B．重力势能为4.9×104 J，角速度为0.2 rad/s
C．重力势能为5.4×104 J，角速度为4.2×10－3 rad/s
D．重力势能为4.9×104 J，角速度为4.2×10－3 rad/s
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)，在这段时间内，水平力所做的功为( )
A.mv2 B．－mv2 C.mv2 D．－mv2
10、滑雪运动深受人民群众喜爱，某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB,从滑道的A点滑行到最低点B的过程中,由于摩擦力的存在,运动员的速率不变,则运动员沿AB下滑过程中( )
A．所受合外力始终为零 B．所受摩擦力大小不变
C．合外力做功一定为零 D．机械能始终保持不变
11、关于功率公式P＝和P＝Fv的说法正确的是( )
A．由P＝可知，只要知道W和t就可求出任意时刻的功率
B．由P＝Fv只能求某一时刻的瞬时功率
C．从P＝Fv知汽车的功率和它的速度成正比
D．从P＝Fv知，当汽车的发动机功率一定时，牵引力与速度成反比
*12、一只苹果从楼上某一高度自由下落，苹果在空中依次经过三个完全相同的窗户1、2、3.如图所示，直线为苹果在空中的运动轨迹．若不计空气阻力的影响，以下说法正确的是( )
A．苹果通过第3个窗户所用的时间最长
B．苹果通过第1个窗户的平均速度最大
C．苹果通过第3个窗户重力做的功最大
D．苹果通过第1个窗户重力的平均功率最小
13、起跳摸高是同学们经常进行的一项活动。某学生身高1.80 m，质量70 kg，他站立举臂，手指摸到的高度为2.10 m。在一次摸高测试中，如果他先下蹲，再用力蹬地向上跳起，同时举臂，离地后手指摸到的高度为2.55 m。设他从蹬地到离开地面所用的时间为0.7 s。不计空气阻力(g取10 m/s2)，该同学跳起后增加的重力势能最大值是( )
A．1 260 J B．1 470 J C．315 J D．1 785 J
14、从地面竖直向上抛出一只小球，小球运动一段时间后落回地面．忽略空气阻力，该过程中小球的动能Ek与时间t的关系图象是( )
A B C D
15、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．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
二、非选择题。
16、在距地面高处，以的速度将物体水平抛出，不计空气阻力，以地面为参考面，重力加速度，物体质量为，则抛出时物体的机械能为_____ ，落地时的动能为______；在空中运动的时间为_______。
17、某研究性学习小组利用图示装置验证机械能守恒定律,P1处与P2处的光电门间的高度差为h．直径为d的小球从图示位置由静止释放后依次通过P1、P2光电门．重力加速度大小为g．
（1）若小球中心通过P1、P2光电门时遮光时间分别为t1、t2,则小球通过P1、P2光电门时的速度大小分别为__________、__________．
（2）若该实验中等式gh=__________成立,即可验证机械能守恒定律．
（3）实验室可提供的小球有木球和铁球,为了尽可能或小测量误差,下列做法正确的是（_______）(填对应的字母序号)
A．释放小球时,只要P1、P2处光电门在同竖直线上即可
B．选用铁球,且释放铁球时尽可能让其球心与两个光电门在同一竖直线上
C．选用木球,且释放木球时尽可能让其球心与两个光电门在同一竖直线上
18、（计算题）弹簧原长l0＝15 cm，受拉力作用后弹簧逐渐伸长，当弹簧伸长到l1＝20 cm时，作用在弹簧上的力为400 N，问：
(1)弹簧的劲度系数k为多少？
(2)在该过程中弹力做了多少功？
(3)弹簧的弹性势能变化了多少？
19、（计算类题）如图所示，位于竖直平面内的光滑轨道，由一段斜面轨道和与之相切的圆形轨道连接而成，圆形轨道的半径为R。一质量为m的物块从斜面轨道上某处由静止开始下滑，然后沿圆形轨道运动。要求物块能通过圆形轨道最高点，且在该最高点与轨道间的压力不能超过5mg(g为重力加速度)。求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h的取值范围。
20、（计算题）质量为1.0×103 kg的汽车，汽车发动机的额定输出功率为5.6×104 W，沿倾角为30°的斜坡由静止开始从坡底向上运动，汽车在运动过程中所受摩擦阻力大小恒为2 000 N，开始时以a＝1 m/s2的加速度做匀加速运动(取g＝10 m/s2)．求：
(1)汽车做匀加速运动持续的时间t1；
(2)汽车所能达到的最大速率；
(3)若斜坡长143.5 m，且认为汽车达到坡顶之前，已达到最大速率，则汽车从坡底到坡顶需多少时间？
2022—2023学年物理人教2019必修第二册第8章 机械能守恒定律 跟踪固基题含答案
第8章 机械能守恒定律
一、选择题。
1、如图所示，撑竿跳高是运动会上常见的比赛项目，用于撑起运动员的竿要求具有很好的弹性，下列关于运动员撑竿跳起的说法中正确的是( )
A.运动员撑竿刚刚触地时，竿弹性势能最大
B.运动员撑竿跳起到达最高点时，竿弹性势能最大
C.运动员撑竿触地后上升到达最高点之前某时刻，竿弹性势能最大
D.以上说法均有可能
【答案】C
2、如图甲所示，滑轮质量、摩擦均不计，质量为2 kg的物体在F作用下由静止开始向上做匀加速运动，其速度随时间的变化关系如图乙所示，由此可知(g取10 m/s2)( )
A．物体加速度大小为2 m/s2
B．4 s末F的功率大小为42 W
C．F的大小为21 N
D．4 s内F做功的平均功率为42 W
【答案】B
3、一实心铁球与一实心木球质量相等，将它放在同一水平地面上，下列结论正确的是( )
A．铁球的重力势能大于木球的重力势能
B．铁球的重力势能等于木球的重力势能
C．铁球的重力势能小于木球的重力势能
D．木球的重力势能不会大于铁球的重力势能
【答案】C
4、关于动能定理，下列说法中正确的是( )
A．某过程中外力的总功等于各力做功的绝对值之和
B．只要合外力对物体做功，物体的动能就一定改变
C．在物体动能不改变的过程中，动能定理不适用
D．动能定理只适用于受恒力作用而加速运动的过程
【答案】B
5、如图所示，木块静止于光滑水平面上，与之相连的轻质弹簧处于自然伸直状态，现用恒定的水平外力F作用于弹簧右端，在向右移动一段距离的过程中拉力F做了10J的功．在上述过程中（ ）
A．弹簧的弹性势能增加了10J
B．滑块的动能增加了10J
C．滑块和弹簧组成的系统机械能增加了10J
D．滑块和弹簧组成的系统机械能守恒
【答案】C
6、（多选）质量为4 kg的物体被人由静止开始向上提升0.25 m后速度达到1 m/s，不计空气阻力，g取10 m/s2，则下列判断正确的是( )
A.人对物体做的功是12 J B.合外力对物体做功2 J
C.物体克服重力做功10 J D.人对物体做的功等于物体增加的动能
【答案】ABC
7、(双选)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6×104W
B．汽车运动过程中受到的阻力为6×103N
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、如图是位于锦江乐园的摩天轮，高度为108 m，直径是98 m。一质量为50 kg的游客乘坐该摩天轮做匀速圆周运动旋转一圈需25 min。如果以地面为零势能面，则他到达最高处时的(取g＝10 m/s2)( )
A．重力势能为5.4×104 J，角速度为0.2 rad/s
B．重力势能为4.9×104 J，角速度为0.2 rad/s
C．重力势能为5.4×104 J，角速度为4.2×10－3 rad/s
D．重力势能为4.9×104 J，角速度为4.2×10－3 rad/s
【答案】C
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)，在这段时间内，水平力所做的功为( )
A.mv2 B．－mv2 C.mv2 D．－mv2
【答案】A
10、滑雪运动深受人民群众喜爱，某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB,从滑道的A点滑行到最低点B的过程中,由于摩擦力的存在,运动员的速率不变,则运动员沿AB下滑过程中( )
A．所受合外力始终为零 B．所受摩擦力大小不变
C．合外力做功一定为零 D．机械能始终保持不变
【答案】C
11、关于功率公式P＝和P＝Fv的说法正确的是( )
A．由P＝可知，只要知道W和t就可求出任意时刻的功率
B．由P＝Fv只能求某一时刻的瞬时功率
C．从P＝Fv知汽车的功率和它的速度成正比
D．从P＝Fv知，当汽车的发动机功率一定时，牵引力与速度成反比
【答案】D
*12、一只苹果从楼上某一高度自由下落，苹果在空中依次经过三个完全相同的窗户1、2、3.如图所示，直线为苹果在空中的运动轨迹．若不计空气阻力的影响，以下说法正确的是( )
A．苹果通过第3个窗户所用的时间最长
B．苹果通过第1个窗户的平均速度最大
C．苹果通过第3个窗户重力做的功最大
D．苹果通过第1个窗户重力的平均功率最小
【答案】D
13、起跳摸高是同学们经常进行的一项活动。某学生身高1.80 m，质量70 kg，他站立举臂，手指摸到的高度为2.10 m。在一次摸高测试中，如果他先下蹲，再用力蹬地向上跳起，同时举臂，离地后手指摸到的高度为2.55 m。设他从蹬地到离开地面所用的时间为0.7 s。不计空气阻力(g取10 m/s2)，该同学跳起后增加的重力势能最大值是( )
A．1 260 J B．1 470 J C．315 J D．1 785 J
【答案】C
14、从地面竖直向上抛出一只小球，小球运动一段时间后落回地面．忽略空气阻力，该过程中小球的动能Ek与时间t的关系图象是( )
A B C D
【答案】A
15、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．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
二、非选择题。
16、在距地面高处，以的速度将物体水平抛出，不计空气阻力，以地面为参考面，重力加速度，物体质量为，则抛出时物体的机械能为_____ ，落地时的动能为______；在空中运动的时间为_______。
【答案】250 250 2
17、某研究性学习小组利用图示装置验证机械能守恒定律,P1处与P2处的光电门间的高度差为h．直径为d的小球从图示位置由静止释放后依次通过P1、P2光电门．重力加速度大小为g．
（1）若小球中心通过P1、P2光电门时遮光时间分别为t1、t2,则小球通过P1、P2光电门时的速度大小分别为__________、__________．
（2）若该实验中等式gh=__________成立,即可验证机械能守恒定律．
（3）实验室可提供的小球有木球和铁球,为了尽可能或小测量误差,下列做法正确的是（_______）(填对应的字母序号)
A．释放小球时,只要P1、P2处光电门在同竖直线上即可
B．选用铁球,且释放铁球时尽可能让其球心与两个光电门在同一竖直线上
C．选用木球,且释放木球时尽可能让其球心与两个光电门在同一竖直线上
【答案】(1) (2) (3)B
18、（计算题）弹簧原长l0＝15 cm，受拉力作用后弹簧逐渐伸长，当弹簧伸长到l1＝20 cm时，作用在弹簧上的力为400 N，问：
(1)弹簧的劲度系数k为多少？
(2)在该过程中弹力做了多少功？
(3)弹簧的弹性势能变化了多少？
【答案】(1)8 000 N/m (2)－10 J (3)增加10 J
【解析】(1)据胡克定律F＝kx，得
k＝＝ N/m＝8 000 N/m。
(2)由于F＝kx，作出F x图像如图所示：
求出图中阴影面积，即为弹力做功的绝对值，由于在伸长过程中弹力F方向与位移x方向相反，故弹力F在此过程中做负功。
所以W＝－10 J。
(3)弹力F做负功，则弹簧弹性势能增加，且做功的多少等于弹性势能的变化量。E＝－W＝10 J。
19、（计算类题）如图所示，位于竖直平面内的光滑轨道，由一段斜面轨道和与之相切的圆形轨道连接而成，圆形轨道的半径为R。一质量为m的物块从斜面轨道上某处由静止开始下滑，然后沿圆形轨道运动。要求物块能通过圆形轨道最高点，且在该最高点与轨道间的压力不能超过5mg(g为重力加速度)。求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h的取值范围。
【答案】2.5R≤h≤5R
【解析】轨道最低点为零势能点，设物块在圆形轨道最高点的速度为v，由机械能守恒定律得
mgh＝2mgR＋mv2 ①
物块在最高点受重力mg、轨道的压力FN。重力与压力的合力提供向心力，有mg＋FN＝m ②
物块能通过最高点的条件是FN≥0 ③
由②③式得v≥ ④
由①④式得h≥2.5R ⑤
又FN≤5mg ⑥
由②式得v≤ ⑦
由①⑦式得h≤5R
h的取值范围是2.5R≤h≤5R。
20、（计算题）质量为1.0×103 kg的汽车，汽车发动机的额定输出功率为5.6×104 W，沿倾角为30°的斜坡由静止开始从坡底向上运动，汽车在运动过程中所受摩擦阻力大小恒为2 000 N，开始时以a＝1 m/s2的加速度做匀加速运动(取g＝10 m/s2)．求：
(1)汽车做匀加速运动持续的时间t1；
(2)汽车所能达到的最大速率；
(3)若斜坡长143.5 m，且认为汽车达到坡顶之前，已达到最大速率，则汽车从坡底到坡顶需多少时间？
【答案】(1)7 s (2)8 m/s (3)22 s
【解析】(1)根据牛顿第二定律有：
F－mgsin 30°－f＝ma
设匀加速过程的末速度为v，则有：P＝Fv；v＝at1
代入数值，联立解得：匀加速的时间为t1＝7 s.
(2)当达到最大速度vm时，有：P＝(mgsin 30°＋f)vm
解得：汽车的最大速度为vm＝8 m/s.
(3)汽车匀加速运动的位移为x1＝at＝24.5 m
在后一阶段牵引力对汽车做正功，重力和阻力做负功，根据动能定理有：
Pt2－(mgsin 30°＋f)x2＝mv－mv2,
又有x2＝x－x1
代入数值，联立求解得：t2＝15 s
所以汽车总的运动时间为t＝t1＋t2＝22 s。
第8章 机械能守恒定律
一、选择题。
1、如图所示，撑竿跳高是运动会上常见的比赛项目，用于撑起运动员的竿要求具有很好的弹性，下列关于运动员撑竿跳起的说法中正确的是( )
A.运动员撑竿刚刚触地时，竿弹性势能最大
B.运动员撑竿跳起到达最高点时，竿弹性势能最大
C.运动员撑竿触地后上升到达最高点之前某时刻，竿弹性势能最大
D.以上说法均有可能
2、如图甲所示，滑轮质量、摩擦均不计，质量为2 kg的物体在F作用下由静止开始向上做匀加速运动，其速度随时间的变化关系如图乙所示，由此可知(g取10 m/s2)( )
A．物体加速度大小为2 m/s2
B．4 s末F的功率大小为42 W
C．F的大小为21 N
D．4 s内F做功的平均功率为42 W
3、一实心铁球与一实心木球质量相等，将它放在同一水平地面上，下列结论正确的是( )
A．铁球的重力势能大于木球的重力势能
B．铁球的重力势能等于木球的重力势能
C．铁球的重力势能小于木球的重力势能
D．木球的重力势能不会大于铁球的重力势能
4、关于动能定理，下列说法中正确的是( )
A．某过程中外力的总功等于各力做功的绝对值之和
B．只要合外力对物体做功，物体的动能就一定改变
C．在物体动能不改变的过程中，动能定理不适用
D．动能定理只适用于受恒力作用而加速运动的过程
5、如图所示，木块静止于光滑水平面上，与之相连的轻质弹簧处于自然伸直状态，现用恒定的水平外力F作用于弹簧右端，在向右移动一段距离的过程中拉力F做了10J的功．在上述过程中（ ）
A．弹簧的弹性势能增加了10J
B．滑块的动能增加了10J
C．滑块和弹簧组成的系统机械能增加了10J
D．滑块和弹簧组成的系统机械能守恒
6、（多选）质量为4 kg的物体被人由静止开始向上提升0.25 m后速度达到1 m/s，不计空气阻力，g取10 m/s2，则下列判断正确的是( )
A.人对物体做的功是12 J B.合外力对物体做功2 J
C.物体克服重力做功10 J D.人对物体做的功等于物体增加的动能
7、(双选)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6×104W
B．汽车运动过程中受到的阻力为6×103N
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、如图是位于锦江乐园的摩天轮，高度为108 m，直径是98 m。一质量为50 kg的游客乘坐该摩天轮做匀速圆周运动旋转一圈需25 min。如果以地面为零势能面，则他到达最高处时的(取g＝10 m/s2)( )
A．重力势能为5.4×104 J，角速度为0.2 rad/s
B．重力势能为4.9×104 J，角速度为0.2 rad/s
C．重力势能为5.4×104 J，角速度为4.2×10－3 rad/s
D．重力势能为4.9×104 J，角速度为4.2×10－3 rad/s
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)，在这段时间内，水平力所做的功为( )
A.mv2 B．－mv2 C.mv2 D．－mv2
10、滑雪运动深受人民群众喜爱，某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB,从滑道的A点滑行到最低点B的过程中,由于摩擦力的存在,运动员的速率不变,则运动员沿AB下滑过程中( )
A．所受合外力始终为零 B．所受摩擦力大小不变
C．合外力做功一定为零 D．机械能始终保持不变
11、关于功率公式P＝和P＝Fv的说法正确的是( )
A．由P＝可知，只要知道W和t就可求出任意时刻的功率
B．由P＝Fv只能求某一时刻的瞬时功率
C．从P＝Fv知汽车的功率和它的速度成正比
D．从P＝Fv知，当汽车的发动机功率一定时，牵引力与速度成反比
*12、一只苹果从楼上某一高度自由下落，苹果在空中依次经过三个完全相同的窗户1、2、3.如图所示，直线为苹果在空中的运动轨迹．若不计空气阻力的影响，以下说法正确的是( )
A．苹果通过第3个窗户所用的时间最长
B．苹果通过第1个窗户的平均速度最大
C．苹果通过第3个窗户重力做的功最大
D．苹果通过第1个窗户重力的平均功率最小
13、起跳摸高是同学们经常进行的一项活动。某学生身高1.80 m，质量70 kg，他站立举臂，手指摸到的高度为2.10 m。在一次摸高测试中，如果他先下蹲，再用力蹬地向上跳起，同时举臂，离地后手指摸到的高度为2.55 m。设他从蹬地到离开地面所用的时间为0.7 s。不计空气阻力(g取10 m/s2)，该同学跳起后增加的重力势能最大值是( )
A．1 260 J B．1 470 J C．315 J D．1 785 J
14、从地面竖直向上抛出一只小球，小球运动一段时间后落回地面．忽略空气阻力，该过程中小球的动能Ek与时间t的关系图象是( )
A B C D
15、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．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
二、非选择题。
16、在距地面高处，以的速度将物体水平抛出，不计空气阻力，以地面为参考面，重力加速度，物体质量为，则抛出时物体的机械能为_____ ，落地时的动能为______；在空中运动的时间为_______。
17、某研究性学习小组利用图示装置验证机械能守恒定律,P1处与P2处的光电门间的高度差为h．直径为d的小球从图示位置由静止释放后依次通过P1、P2光电门．重力加速度大小为g．
（1）若小球中心通过P1、P2光电门时遮光时间分别为t1、t2,则小球通过P1、P2光电门时的速度大小分别为__________、__________．
（2）若该实验中等式gh=__________成立,即可验证机械能守恒定律．
（3）实验室可提供的小球有木球和铁球,为了尽可能或小测量误差,下列做法正确的是（_______）(填对应的字母序号)
A．释放小球时,只要P1、P2处光电门在同竖直线上即可
B．选用铁球,且释放铁球时尽可能让其球心与两个光电门在同一竖直线上
C．选用木球,且释放木球时尽可能让其球心与两个光电门在同一竖直线上
18、（计算题）弹簧原长l0＝15 cm，受拉力作用后弹簧逐渐伸长，当弹簧伸长到l1＝20 cm时，作用在弹簧上的力为400 N，问：
(1)弹簧的劲度系数k为多少？
(2)在该过程中弹力做了多少功？
(3)弹簧的弹性势能变化了多少？
19、（计算类题）如图所示，位于竖直平面内的光滑轨道，由一段斜面轨道和与之相切的圆形轨道连接而成，圆形轨道的半径为R。一质量为m的物块从斜面轨道上某处由静止开始下滑，然后沿圆形轨道运动。要求物块能通过圆形轨道最高点，且在该最高点与轨道间的压力不能超过5mg(g为重力加速度)。求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h的取值范围。
20、（计算题）质量为1.0×103 kg的汽车，汽车发动机的额定输出功率为5.6×104 W，沿倾角为30°的斜坡由静止开始从坡底向上运动，汽车在运动过程中所受摩擦阻力大小恒为2 000 N，开始时以a＝1 m/s2的加速度做匀加速运动(取g＝10 m/s2)．求：
(1)汽车做匀加速运动持续的时间t1；
(2)汽车所能达到的最大速率；
(3)若斜坡长143.5 m，且认为汽车达到坡顶之前，已达到最大速率，则汽车从坡底到坡顶需多少时间？
2022—2023学年物理人教2019必修第二册第8章 机械能守恒定律 跟踪固基题含答案
第8章 机械能守恒定律
一、选择题。
1、如图所示，撑竿跳高是运动会上常见的比赛项目，用于撑起运动员的竿要求具有很好的弹性，下列关于运动员撑竿跳起的说法中正确的是( )
A.运动员撑竿刚刚触地时，竿弹性势能最大
B.运动员撑竿跳起到达最高点时，竿弹性势能最大
C.运动员撑竿触地后上升到达最高点之前某时刻，竿弹性势能最大
D.以上说法均有可能
【答案】C
2、如图甲所示，滑轮质量、摩擦均不计，质量为2 kg的物体在F作用下由静止开始向上做匀加速运动，其速度随时间的变化关系如图乙所示，由此可知(g取10 m/s2)( )
A．物体加速度大小为2 m/s2
B．4 s末F的功率大小为42 W
C．F的大小为21 N
D．4 s内F做功的平均功率为42 W
【答案】B
3、一实心铁球与一实心木球质量相等，将它放在同一水平地面上，下列结论正确的是( )
A．铁球的重力势能大于木球的重力势能
B．铁球的重力势能等于木球的重力势能
C．铁球的重力势能小于木球的重力势能
D．木球的重力势能不会大于铁球的重力势能
【答案】C
4、关于动能定理，下列说法中正确的是( )
A．某过程中外力的总功等于各力做功的绝对值之和
B．只要合外力对物体做功，物体的动能就一定改变
C．在物体动能不改变的过程中，动能定理不适用
D．动能定理只适用于受恒力作用而加速运动的过程
【答案】B
5、如图所示，木块静止于光滑水平面上，与之相连的轻质弹簧处于自然伸直状态，现用恒定的水平外力F作用于弹簧右端，在向右移动一段距离的过程中拉力F做了10J的功．在上述过程中（ ）
A．弹簧的弹性势能增加了10J
B．滑块的动能增加了10J
C．滑块和弹簧组成的系统机械能增加了10J
D．滑块和弹簧组成的系统机械能守恒
【答案】C
6、（多选）质量为4 kg的物体被人由静止开始向上提升0.25 m后速度达到1 m/s，不计空气阻力，g取10 m/s2，则下列判断正确的是( )
A.人对物体做的功是12 J B.合外力对物体做功2 J
C.物体克服重力做功10 J D.人对物体做的功等于物体增加的动能
【答案】ABC
7、(双选)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6×104W
B．汽车运动过程中受到的阻力为6×103N
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、如图是位于锦江乐园的摩天轮，高度为108 m，直径是98 m。一质量为50 kg的游客乘坐该摩天轮做匀速圆周运动旋转一圈需25 min。如果以地面为零势能面，则他到达最高处时的(取g＝10 m/s2)( )
A．重力势能为5.4×104 J，角速度为0.2 rad/s
B．重力势能为4.9×104 J，角速度为0.2 rad/s
C．重力势能为5.4×104 J，角速度为4.2×10－3 rad/s
D．重力势能为4.9×104 J，角速度为4.2×10－3 rad/s
【答案】C
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)，在这段时间内，水平力所做的功为( )
A.mv2 B．－mv2 C.mv2 D．－mv2
【答案】A
10、滑雪运动深受人民群众喜爱，某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB,从滑道的A点滑行到最低点B的过程中,由于摩擦力的存在,运动员的速率不变,则运动员沿AB下滑过程中( )
A．所受合外力始终为零 B．所受摩擦力大小不变
C．合外力做功一定为零 D．机械能始终保持不变
【答案】C
11、关于功率公式P＝和P＝Fv的说法正确的是( )
A．由P＝可知，只要知道W和t就可求出任意时刻的功率
B．由P＝Fv只能求某一时刻的瞬时功率
C．从P＝Fv知汽车的功率和它的速度成正比
D．从P＝Fv知，当汽车的发动机功率一定时，牵引力与速度成反比
【答案】D
*12、一只苹果从楼上某一高度自由下落，苹果在空中依次经过三个完全相同的窗户1、2、3.如图所示，直线为苹果在空中的运动轨迹．若不计空气阻力的影响，以下说法正确的是( )
A．苹果通过第3个窗户所用的时间最长
B．苹果通过第1个窗户的平均速度最大
C．苹果通过第3个窗户重力做的功最大
D．苹果通过第1个窗户重力的平均功率最小
【答案】D
13、起跳摸高是同学们经常进行的一项活动。某学生身高1.80 m，质量70 kg，他站立举臂，手指摸到的高度为2.10 m。在一次摸高测试中，如果他先下蹲，再用力蹬地向上跳起，同时举臂，离地后手指摸到的高度为2.55 m。设他从蹬地到离开地面所用的时间为0.7 s。不计空气阻力(g取10 m/s2)，该同学跳起后增加的重力势能最大值是( )
A．1 260 J B．1 470 J C．315 J D．1 785 J
【答案】C
14、从地面竖直向上抛出一只小球，小球运动一段时间后落回地面．忽略空气阻力，该过程中小球的动能Ek与时间t的关系图象是( )
A B C D
【答案】A
15、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．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
二、非选择题。
16、在距地面高处，以的速度将物体水平抛出，不计空气阻力，以地面为参考面，重力加速度，物体质量为，则抛出时物体的机械能为_____ ，落地时的动能为______；在空中运动的时间为_______。
【答案】250 250 2
17、某研究性学习小组利用图示装置验证机械能守恒定律,P1处与P2处的光电门间的高度差为h．直径为d的小球从图示位置由静止释放后依次通过P1、P2光电门．重力加速度大小为g．
（1）若小球中心通过P1、P2光电门时遮光时间分别为t1、t2,则小球通过P1、P2光电门时的速度大小分别为__________、__________．
（2）若该实验中等式gh=__________成立,即可验证机械能守恒定律．
（3）实验室可提供的小球有木球和铁球,为了尽可能或小测量误差,下列做法正确的是（_______）(填对应的字母序号)
A．释放小球时,只要P1、P2处光电门在同竖直线上即可
B．选用铁球,且释放铁球时尽可能让其球心与两个光电门在同一竖直线上
C．选用木球,且释放木球时尽可能让其球心与两个光电门在同一竖直线上
【答案】(1) (2) (3)B
18、（计算题）弹簧原长l0＝15 cm，受拉力作用后弹簧逐渐伸长，当弹簧伸长到l1＝20 cm时，作用在弹簧上的力为400 N，问：
(1)弹簧的劲度系数k为多少？
(2)在该过程中弹力做了多少功？
(3)弹簧的弹性势能变化了多少？
【答案】(1)8 000 N/m (2)－10 J (3)增加10 J
【解析】(1)据胡克定律F＝kx，得
k＝＝ N/m＝8 000 N/m。
(2)由于F＝kx，作出F x图像如图所示：
求出图中阴影面积，即为弹力做功的绝对值，由于在伸长过程中弹力F方向与位移x方向相反，故弹力F在此过程中做负功。
所以W＝－10 J。
(3)弹力F做负功，则弹簧弹性势能增加，且做功的多少等于弹性势能的变化量。E＝－W＝10 J。
19、（计算类题）如图所示，位于竖直平面内的光滑轨道，由一段斜面轨道和与之相切的圆形轨道连接而成，圆形轨道的半径为R。一质量为m的物块从斜面轨道上某处由静止开始下滑，然后沿圆形轨道运动。要求物块能通过圆形轨道最高点，且在该最高点与轨道间的压力不能超过5mg(g为重力加速度)。求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h的取值范围。
【答案】2.5R≤h≤5R
【解析】轨道最低点为零势能点，设物块在圆形轨道最高点的速度为v，由机械能守恒定律得
mgh＝2mgR＋mv2 ①
物块在最高点受重力mg、轨道的压力FN。重力与压力的合力提供向心力，有mg＋FN＝m ②
物块能通过最高点的条件是FN≥0 ③
由②③式得v≥ ④
由①④式得h≥2.5R ⑤
又FN≤5mg ⑥
由②式得v≤ ⑦
由①⑦式得h≤5R
h的取值范围是2.5R≤h≤5R。
20、（计算题）质量为1.0×103 kg的汽车，汽车发动机的额定输出功率为5.6×104 W，沿倾角为30°的斜坡由静止开始从坡底向上运动，汽车在运动过程中所受摩擦阻力大小恒为2 000 N，开始时以a＝1 m/s2的加速度做匀加速运动(取g＝10 m/s2)．求：
(1)汽车做匀加速运动持续的时间t1；
(2)汽车所能达到的最大速率；
(3)若斜坡长143.5 m，且认为汽车达到坡顶之前，已达到最大速率，则汽车从坡底到坡顶需多少时间？
【答案】(1)7 s (2)8 m/s (3)22 s
【解析】(1)根据牛顿第二定律有：
F－mgsin 30°－f＝ma
设匀加速过程的末速度为v，则有：P＝Fv；v＝at1
代入数值，联立解得：匀加速的时间为t1＝7 s.
(2)当达到最大速度vm时，有：P＝(mgsin 30°＋f)vm
解得：汽车的最大速度为vm＝8 m/s.
(3)汽车匀加速运动的位移为x1＝at＝24.5 m
在后一阶段牵引力对汽车做正功，重力和阻力做负功，根据动能定理有：
Pt2－(mgsin 30°＋f)x2＝mv－mv2,
又有x2＝x－x1
代入数值，联立求解得：t2＝15 s
所以汽车总的运动时间为t＝t1＋t2＝22 s。