（粤教版必修2）物理：4.5《验证机械能守恒定律》（同步练习）

机械能守恒定律同步测试
一、选择题(每小题4分，共32分)
1．一个人站在高出地面h处，抛出一个质量为m的物体．物体落地时的速率为v，不计空气阻力，则人对物体所做的功为(　)
A．mgh B．mgh／２ C．mv２2 D． mv２2－-mｇgh
2．从同一高度以相同的速率分别抛出质量相等的三个小球，一个竖直上抛，一个竖直下抛，另一个平抛，则它们从抛出到落地(　)
①运行的时间相等 ②加速度相同 ③落地时的速度相同 ④落地时的动能相等以上说法正确的是[21世纪教育网
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
3．水平面上甲、乙两物体，在某时刻动能相同，它们仅在摩擦力作用下停下来．图7－7-27中的aa、b分别表示甲、乙两物体的动能E和位移s的图象，则
图7－27
①若甲、乙两物体与水平面动摩擦因数相同，则甲的质量较大
②若甲、乙两物体与水平面动摩擦因数相同，则乙的质量较大
③若甲、乙质量相同，则甲与地面间的动摩擦因数较大
④若甲、乙质量相同，则乙与地面间的动摩擦因数较大
以上说法正确的是(　)
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
4．当重力对物体做正功时，物体的(　)
A．重力势能一定增加，动能一定减小 B．重力势能一定增加，动能一定增加
C．重力势能一定减小，动能不一定增加 D．重力势能不一定减小，动能一定增加
5．自由下落的小球，从接触竖直放置的轻弹簧开始，到压缩弹簧有最大形变的过程中，以下说法中正确的是(　)
A．小球的动能逐渐减少 B．小球的重力势能逐渐减少
C．小球的机械能守恒 D．小球的加速度逐渐增大
6．一个质量为m的物体以aa＝2g的加速度竖直向下运动，则在此物体下降h高度的过程中，物体的
①重力势能减少了2mgh ②动能增加了2mgh
③机械能保持不变 ④机械能增加了mgh
以上说法正确的是(　)
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
7．如图7－7-28所示，将悬线拉至水平位置无初速释放，当小球到达最低点时，细线被一与悬点同一竖直线上的小钉B挡住，比较悬线被小钉子挡住的前后瞬间，
图7-28
①小球的机械能减小 ②小球的动能减小
③悬线的张力变大 ④小球的向心加速度变大
以上说法正确的是(　)
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
8．如图7－7-29所示，B物体的质量是A物体质量的1/2，在不计摩擦阻力的情况下，A物体自H高处由静止开始下落．以地面为参考平面，当物体A的动能与其势能相等时，物体距地面的高度是(　)
图7-29
A．H B．HH C．HH D．HH
二、非选择题(共28分)
9．(4分)某地强风的风速约为v＝20 m/s，设空气密度为??＝1．.3 kg/m3．如果把通过横截面积S＝20 m2的风的动能全部转化为电能，则利用上述已知量计算电功率的公式应为P＝______，大小约为______W(取一位有效数字)．
10．(4分)如图7－7-30所示，将一根长L＝0．.4 m的金属链条拉直放在倾角??＝30°的光滑斜面上，链条下端与斜面下边缘相齐，由静止释放后，当链条刚好全部脱离斜面时，其速度大小为_____m/s．(g取10 m/s2)
图7-30
11．(6分)如图7－7-31所示，轻杆两端各系一质量均为m的小球A、B，轻杆可绕O的光滑水平轴在竖直面内转动，A球到O的距离为L1，B球到O的距离为L2，且Ｌ1＞Ｌ２2，轻杆水平时无初速释放小球，不计空气阻力，求杆竖直时两球的角速度为______．
图7-31
12．(7分)如图7－7-32所示，质量为m的物体以某一初速v0从A点向下沿光滑的轨道运动，不计空气阻力，若物体通过最低点B的速度为３3，求：21世纪教育网
(1)物体在A点时的速度；
图7-32
(2)物体离开C点后还能上升多高．
13．(7分)如图7－7-33所示，以速度v0＝１２12　m／/ｓs沿光滑地面滑行的光滑小球，上升到顶部水平的跳板上后由跳板飞出，当跳板高度h多大时，小球飞行的水平距离ｓs最大?这个距离是多少?(ｇg＝１０10 m／/ｓs２2)
[来源:21世纪教育网]
图7-33
参考答案
一、选择题(每小题4分，共32分)
1．解析：设物体抛出时的初速度为ｖv0，因不计空气阻力，故物体在运动过程中仅有重力做功，故机械能守恒，根据机械能守恒定律，有
ｍmｖv0２2＋ｍmｇgｈh＝ｍmｖv２2
则人对物体所做的功为
Ｗ人＝ｍmｖv0２2＝ｍmｖv２2－-ｍmｇgｈh
故选项D正确．
答案：D
2．解析：三个小球在运动过程中加速度均为重力加速度g，②对；因初速度方向不同，运行时间不同，①错；根据机械能守恒定律知④对；因速度是矢量，三小球落地的速度方向不一样，故速度不相同故③错．D选项正确．
答案：D
3．解析：由动能定理得：E＝E0－-fs,故图中斜率大小代表滑动摩擦力大小．故faa＞fb．当k相同时，由f＝kmg知，maa＞mb，①对，②错；当m相同时，μaa＞μb,③对，④错．故A选项正确．
答案：A
4．解析：重力做正功，重力势能一定减少；但物体受力情况不详，无法判定物体运动速度的变化情况，无法判断物体动能的变化情况．故C选项正确．
答案：C
5．B
6．D
7．解析：悬线被钉子挡住的前、后瞬间，重力和悬线拉力F均不对小球做功，故小球的机械能及动能均不变，故①、②均错．
对最低点的小球，有：
向心加速度ａa＝ｖv２2／/ＲR，挡住前以O为圆心做圆周运动；挡住后以B为圆心做圆周运动，故挡住后半径R变小，ａa变大，④对．[来源:21世纪教育网]
根据牛顿第二定律，有：
ＦF－-ｍmｇg＝ｍmａa，ａa变大，F变大，③对．
故选项C正确．
答案：C
8．解析：设当A的动能等于A的势能时，A离地高度为ｈh，A和B的共同速率为v．另外A的质量mA＝２2m，B的质量mB＝m．本题A、B运动过程中，A、B系统的机械能守恒，即A减少的势能等于A、B两物体增加的动能之和．21世纪教育网
２2mｇg(H－-h)＝２2(mv２2)＋mv２2
２2mｇg(H－-h)＝２2mｇgh＋(２2mｇgh)
h＝H，故选项B正确．
答案：B
二、非选择题(共28分)
9．解析：功率的意义是单位时间内转化的能量：P＝W/ t＝ΔE/Δt．因此只要求出单位时间内通过截面S的动能，则可求出P的表达式．
设空气在时间t内截面S的质量为m，则
m＝??V体＝??Svt．在t内通过截面S的风的动能为Ek＝mv2/2＝??Sv3t/2．
因为风的动能全部转化为电能，所以其电功率为
P＝Ek/t＝??Sv3/2,把已知量代入得P≈105 W．
答案：??Sv3/2；1×105
10．解析：链条下滑的过程中，仅有重力做功，机械能守恒．
mg(sin??+)＝mv2　　 v＝ m/s
答案：
11．解析：设杆竖直时A、B两球的速度分别为vA、vB，A、B系统机械能守恒，选初始位置为零势能面，得0＝mｇgＬ２2＋mvB２2－-mｇgＬ1＋mvA２2
又vA＝?? L1，vB＝?? L２2，解得??＝
答案：
12．解析：以物体为研究对象不计空气阻力，仅有重力做功，全过程中机械能守恒．
(1)从A到B，根据机械能守恒定律，有
mv0２2＋mｇg·３3ＲR＝mvB２2
v0＝
(2)从B经C到最高点，根据机械能守恒定律，有mvB２2＝mｇg(R＋hＣC)　hＣC＝3．.5R
答案：(1)(２2)3．.5R
13．解析：由光滑地面至顶部水平跳板的过程中，仅有重力做功，机械
能守恒．根据机械能守恒定律，有mv0２2＝mv２2＋mｇgh
得：v＝
小球由跳板飞出后做平抛运动，根据平抛运动的规律知，小球飞行的距离ｓs为：
ｓs＝vｔt＝
＝２2
可见，当满足条件h＝＝3．.6m时
小球飞出后的水平距离最大，其值为
ｓsm＝＝7．.2 m
答案：3．.6 m；7．.2 m