2019—2020物理人教必修二第7章 机械能守恒定律（期末）训练含答案

2019—2020物理人教必修二第7章
机械能守恒定律（期末）训练含答案
必修二第七章
机械能守恒定律
一、选择题
1、如图所示，在同一水平方向恒力F的作用下，一物体分别沿着粗糙水平面和光滑水平面从静止开始运动相同位移x，物体沿着粗糙水平地面运动位移x过程中，力F做的功和做功的平均功率分别为W1、P1.物体沿着光滑水平地面运动位移x过程中，力F做的功和做功的平均功率分别为W2、P2.则(　　)
A．W1>W2、P1>P2
B．W1＝W2、P1C．W1D．W1＝W2、P1>P2
2、如图所示,一小孩和一大人都以水平的力匀速推动相同的木箱在相同的路面走同样的位移(推木箱的速度大小如图中所注),比较此过程中两人分别对木箱做功的多少(　　)
A.大人做的功多
B.小孩做的功多
C.大人和小孩做的功一样多
D.条件不足,无法判断
3、下列实例中,动能转化为势能的是(　　)
A.
竖直上抛的正在上升的小球
B.
上紧发条的玩具汽车汽车正在行驶
C.
从高处下落的石块
D.
从斜槽上滚下的小球
4、如图所示,一根绳的两端分别固定在两座猴山的A,B处,A,B两点水平距离为16
m,竖直距离为2
m,A,B间绳长为20
m。质量为10
kg的猴子抓住套在绳上的滑环从A处滑到B处。以A点所在水平面为参考平面,猴子在滑行过程中重力势能最小值约为(绳处于拉直状态)(　　)
A.-1.2×103
J
B.-7.5×102
J
C.-6.0×102
J
D.-2.0×102
J
5、如图所示，滑雪者由静止开始沿斜坡从A点自由滑下，然后在水平面上前进至B点停下．已知斜坡、水平面与滑雪板之间的动摩擦因数均为μ，滑雪者(包括滑雪板)的质量为m，A、B两点间的水平距离为L.在滑雪者经过AB段的过程中，摩擦力所做功的大小为(　　)
A．大于μmgL
B．小于μmgL
C．等于μmgL
D．以上三种情况都有可能
6、一根质量为M的直木棒,悬挂在O点,有一只质量为m的猴子抓着木棒,如图甲所示。剪断悬挂木棒的细绳,木棒开始下落,同时猴子开始沿棒向上爬,设在一段时间内木棒沿竖直方向下落,猴子对地的高度保持不变。忽略空气阻力。则图乙的四个图象中能正确反映在这段时间内猴子对木棒做功的功率随时间变化的关系的是(　　)
7、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
8、在探究弹簧的弹性势能的表达式时，下面猜想有一定道理的是(　　)
A．重力势能与物体被举起的高度h有关，所以弹性势能很可能与弹簧的长度有关
B．重力势能与物体被举起的高度h有关，所以弹性势能很可能与弹簧的位置有关
C．重力势能与物体所受的重力mg大小有关，所以弹性势能很可能与弹簧的弹力大小有关
D．重力势能与物体的质量有关，所以弹性势能很可能与弹簧的质量大小有关
9、以大小相同的初速度v0将物体从同一水平面分别竖直上抛、斜上抛、沿光滑固定斜面(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(斜上抛物体在最高点的速度方向水平),则(　　)
A.h1=h2>h3
B.h1=h2C.h1=h3D.h1=h3>h2
10、某同学在做利用橡皮筋探究功与速度变化关系的实验时，拖着纸带的小车在橡皮筋的作用下由静止运动到木板底端不计小车受到的阻力，在此过程中打点计时器在纸带上打下的相邻点间的距离变化情况是(
)．
A．始终是均匀的
B．先减小后增大
C．先增大后减小
D．先增大后均匀不变
11、（双选）如图所示，质量为M的木块静止在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度v0沿水平方向射中木块并最终留在木块中与木块一起以速度v运动．已知当子弹相对木块静止时，木块前进距离L，子弹进入木块的深度为L′.若木块对子弹的阻力F视为恒定，则下列关系式中正确的是(　　)
A．FL＝Mv2
B．FL′＝mv2
C．FL′＝mv－(M＋m)v2
D．F(L＋L′)＝mv－(m＋M)v2
12、(双选)用自由落体法验证机械能守恒定律,就是看m是否等于mghn(n为计数点的编号0,1,2,…n)。下列说法中正确的是(　AB　)
A.打点计时器打第一个点0时,重物的速度为零
B.hn是计数点n到起始点0的距离
C.必须测量重物的质量
D.用vn=gtn计算vn时,tn=(n-1)T(T为打点周期)
13、（双选）如图所示，弹簧固定在地面上，一小球从它的正上方A处自由下落，到达B处开始与弹簧接触，到达C处速度为0，不计空气阻力，则在小球从B到C的过程中(　　)
A．弹簧的弹性势能不断增大
B．弹簧的弹性势能不断减小
C．系统机械能不断减小
D．系统机械能保持不变
14、（多选）以下哪些过程遵守能的转化和守恒定律（
）
A．自由落体运动的弹丸击中沙袋
B．电流通过电阻丝使电能转化为内能
C．炮弹爆炸
D．单摆在有空气阻力的情况下摆动
二、非选择题
1、如图1所示,用质量为m的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究功和速度变化的关系”实验。
(1)打点计时器使用的电源是　　　　(填字母)。?
A.直流电源
B.交流电源
(2)①实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正确操作方法是　　　　(填字母)。?
A.把长木板右端垫高
B.改变小车的质量
②在不挂重物且　　　　(填字母)的情况下,轻推一下小车,若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。?
A.计时器不打点
B.计时器打点
(3)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为O。在纸带上依次取A,B,C…若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得A,B,C,…各点到O点的距离为x1,x2,x3,…,如图2所示。
实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为mg。从打O点到打B点的过程中,拉力对小车做的功W=　　　,打B点时小车的速度v=　　　。?
(4)以v2为纵坐标,W为横坐标,利用实验数据作出如图3所示的v2W图象。由此图象可得v2随W变化的表达式为　　　　　　　。根据功与能的关系,动能的表达式中可能包含v2这个因子;分析实验结果的单位关系,与图线斜率有关的物理量应是　　　　。?
2、用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能。将弹簧放置在水平气垫导轨上,左端固定,右端在O点;在O点右侧的B,C位置各安装一个光电门,计时器(图中未画出)与两个光电门相连。先用米尺测得B,C两点间距离x,再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A,由静止释放,计时器显示遮光片从B到C所用的时间t,用米尺测量A,O之间的
距离。
(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是　　　　。?
(2)为求出弹簧的弹性势能,还需要测量　　　　。?
A.弹簧原长
B.当地重力加速度
C.滑块(含遮光片)的质量
(3)增大A,O之间的距离,计时器显示时间t将　　　　。?
A.增大
　　　B.减小
　　　　C.不变
3、摩托车比赛是一项精彩刺激的体育比赛,某次摩托车比赛中有如图所示的一段赛道,水平高台离地面的高度H=5.0
m,高台右端有一壕沟,壕沟两侧的高度差为h=0.8
m,水平距离为8
m。求:
(1)摩托车要安全跨越壕沟,在水平高台上至少需多大的水平初速度?
(2)若摩托车运动员以v0=10
m/s的初速度从坡底冲上高台后,恰好安全跨越壕沟,摩托车从坡底冲上高台至开始跨越壕沟的过程中,历时t=10
s,发动机的功率恒为P=5.0
kW,人和车的总质量m=1.8×102
kg
(可视为质点),在摩托车冲上高台的过程中克服摩擦力所做的功。
2019—2020物理人教必修二第7章
机械能守恒定律（期末）训练含答案
必修二第七章
机械能守恒定律
一、选择题
1、如图所示，在同一水平方向恒力F的作用下，一物体分别沿着粗糙水平面和光滑水平面从静止开始运动相同位移x，物体沿着粗糙水平地面运动位移x过程中，力F做的功和做功的平均功率分别为W1、P1.物体沿着光滑水平地面运动位移x过程中，力F做的功和做功的平均功率分别为W2、P2.则(　　)
A．W1>W2、P1>P2
B．W1＝W2、P1C．W1D．W1＝W2、P1>P2
解析：根据W＝Fscos
θ，因为力和位移都相等，则恒力做功相等，物块在粗糙水平面上运动的加速度小于在光滑水平面上的加速度，根据x＝at2
可知在通过相同距离的情况下，在粗糙水平面上的运动时间长，
根据P＝知，P1答案：B
2、如图所示,一小孩和一大人都以水平的力匀速推动相同的木箱在相同的路面走同样的位移(推木箱的速度大小如图中所注),比较此过程中两人分别对木箱做功的多少(　　)
A.大人做的功多
B.小孩做的功多
C.大人和小孩做的功一样多
D.条件不足,无法判断
解析:因为木箱匀速运动,地面对木箱摩擦力相等,小孩和大人所用的推力相等,又所走的位移相同,所以做功一样多,选项C正确,A,B,D
错误。
【答案】C
3、下列实例中,动能转化为势能的是(　　)
A.
竖直上抛的正在上升的小球
B.
上紧发条的玩具汽车汽车正在行驶
C.
从高处下落的石块
D.
从斜槽上滚下的小球
【答案】A
【解析】B、C、D中均为势能转化为动能．A中为重力势能转化为小球的动能．
4、如图所示,一根绳的两端分别固定在两座猴山的A,B处,A,B两点水平距离为16
m,竖直距离为2
m,A,B间绳长为20
m。质量为10
kg的猴子抓住套在绳上的滑环从A处滑到B处。以A点所在水平面为参考平面,猴子在滑行过程中重力势能最小值约为(绳处于拉直状态)(　　)
A.-1.2×103
J
B.-7.5×102
J
C.-6.0×102
J
D.-2.0×102
J
解析:由图可知猴子到C点时重力势能最小,∠BCF=∠ECF=θ,由几何关系可得BC·sin
θ+AC·sin
θ=BD,解得sin
θ=0.8,即θ=53°,又AD=2
m,则ED=AD·tan
53°=
m,所以FE=
m。由FC∶AD=FE∶ED得FC=5
m,所以AC高度差为7
m,再加上猴子自身高度,重心距套环约为0.5
m,故猴子重力势能最小约为Ep=-mgh=-750
J,B正确。
【答案】B
5、如图所示，滑雪者由静止开始沿斜坡从A点自由滑下，然后在水平面上前进至B点停下．已知斜坡、水平面与滑雪板之间的动摩擦因数均为μ，滑雪者(包括滑雪板)的质量为m，A、B两点间的水平距离为L.在滑雪者经过AB段的过程中，摩擦力所做功的大小为(　　)
A．大于μmgL
B．小于μmgL
C．等于μmgL
D．以上三种情况都有可能
【答案】C
6、一根质量为M的直木棒,悬挂在O点,有一只质量为m的猴子抓着木棒,如图甲所示。剪断悬挂木棒的细绳,木棒开始下落,同时猴子开始沿棒向上爬,设在一段时间内木棒沿竖直方向下落,猴子对地的高度保持不变。忽略空气阻力。则图乙的四个图象中能正确反映在这段时间内猴子对木棒做功的功率随时间变化的关系的是(　　)
解析:根据猴子对地高度不变,猴子受力平衡,木棒对猴子向上的作用力等于猴子的重力,由牛顿第三定律,猴子对木棒的作用力为mg,木棒在重力和猴子作用力作用下向下做匀加速运动,其速度v=at,猴子对木棒做功的功率P=Fv=Fat,选项B正确。
【答案】B
7、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　[不管选哪一点为零势能点，A点和B点相对零势能面的竖直高度均相等，所以重力势能相等，D正确；两小球到达C点和D点时，重力势能不相等，C错误；重力势能Ep＝mgh，具有相对性，如果选A、P、B三点在零势能参考面上，则两球在运动过程中的重力势能恒为负值；如果选C点在零势能参考面上，则两球在运动过程中的重力势能恒为正值，A错误；另外，重力做功跟路径无关，只取决于物体在初始和终末两点在竖直方向的高度，两球从开始运动到到达C点和D点时竖直高度不等，所以，重力做功不相等，B错误．]
8、在探究弹簧的弹性势能的表达式时，下面猜想有一定道理的是(　　)
A．重力势能与物体被举起的高度h有关，所以弹性势能很可能与弹簧的长度有关
B．重力势能与物体被举起的高度h有关，所以弹性势能很可能与弹簧的位置有关
C．重力势能与物体所受的重力mg大小有关，所以弹性势能很可能与弹簧的弹力大小有关
D．重力势能与物体的质量有关，所以弹性势能很可能与弹簧的质量大小有关
解析：根据Ep＝mgh知，重力势能与物体被举起的高度有关，采用类比的方法知，弹簧的弹性势能与弹簧的拉伸长度有关，即与形变量有关；根据Ep＝mgh知，重力势能与物体的重力有关，采用类比的方法知，弹簧的弹性势能与弹簧的弹力大小或劲度系数有关．由以上分析可知，弹性势能应与弹簧长度、位置以及弹簧的质量无关，故C正确．
答案：C
9、以大小相同的初速度v0将物体从同一水平面分别竖直上抛、斜上抛、沿光滑固定斜面(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(斜上抛物体在最高点的速度方向水平),则(　　)
A.h1=h2>h3
B.h1=h2C.h1=h3D.h1=h3>h2
解析:竖直上抛物体和沿斜面运动的物体,上升到最高点时,速度均为0,由机械能守恒得mgh=m,所以h=,斜上抛物体在最高点速度不为零,设为v1,则mgh2=m-m,所以h2【答案】D
10、某同学在做利用橡皮筋探究功与速度变化关系的实验时，拖着纸带的小车在橡皮筋的作用下由静止运动到木板底端不计小车受到的阻力，在此过程中打点计时器在纸带上打下的相邻点间的距离变化情况是(
)．
A．始终是均匀的
B．先减小后增大
C．先增大后减小
D．先增大后均匀不变
【答案】D
11、（双选）如图所示，质量为M的木块静止在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度v0沿水平方向射中木块并最终留在木块中与木块一起以速度v运动．已知当子弹相对木块静止时，木块前进距离L，子弹进入木块的深度为L′.若木块对子弹的阻力F视为恒定，则下列关系式中正确的是(　　)
A．FL＝Mv2
B．FL′＝mv2
C．FL′＝mv－(M＋m)v2
D．F(L＋L′)＝mv－(m＋M)v2
【答案】AC
【解析】根据动能定理，对子弹：－F(L＋L′)＝mv2－mv，选项D错误；对木块：FL＝Mv2，A正确；由以上两式相加整理可得FL′＝mv－(M＋m)v2，C正确．
12、(双选)用自由落体法验证机械能守恒定律,就是看m是否等于mghn(n为计数点的编号0,1,2,…n)。下列说法中正确的是(　AB　)
A.打点计时器打第一个点0时,重物的速度为零
B.hn是计数点n到起始点0的距离
C.必须测量重物的质量
D.用vn=gtn计算vn时,tn=(n-1)T(T为打点周期)
解析:本实验的原理是利用重物的自由落体运动来验证机械能守恒定律。因此打点计时器打第一个点时,重物运动的速度应为零,A正确;hn与vn分别表示打第n个点时重物下落的高度和对应的瞬时速度,B正确;本实验中,不需要测量重物的质量,因为公式mgh=mv2的两边都有m,故只要gh=v2成立,mgh=mv2就成立,机械能守恒定律也就被验证了,C错误;实验中应用公式vn=来计算vn,D错误。
【答案】AB
13、（双选）如图所示，弹簧固定在地面上，一小球从它的正上方A处自由下落，到达B处开始与弹簧接触，到达C处速度为0，不计空气阻力，则在小球从B到C的过程中(　　)
A．弹簧的弹性势能不断增大
B．弹簧的弹性势能不断减小
C．系统机械能不断减小
D．系统机械能保持不变
解析：从B到C，小球克服弹力做功，弹簧的弹性势能不断增加，A正确，B错误；对小球、弹簧组成的系统，只有重力和系统内弹力做功，系统机械能守恒，C错误，D正确．
【答案】AD
14、（多选）以下哪些过程遵守能的转化和守恒定律（
）
A．自由落体运动的弹丸击中沙袋
B．电流通过电阻丝使电能转化为内能
C．炮弹爆炸
D．单摆在有空气阻力的情况下摆动
【答案】ABCD
二、非选择题
1、如图1所示,用质量为m的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究功和速度变化的关系”实验。
(1)打点计时器使用的电源是　　　　(填字母)。?
A.直流电源
B.交流电源
(2)①实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正确操作方法是　　　　(填字母)。?
A.把长木板右端垫高
B.改变小车的质量
②在不挂重物且　　　　(填字母)的情况下,轻推一下小车,若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。?
A.计时器不打点
B.计时器打点
(3)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为O。在纸带上依次取A,B,C…若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得A,B,C,…各点到O点的距离为x1,x2,x3,…,如图2所示。
实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为mg。从打O点到打B点的过程中,拉力对小车做的功W=　　　,打B点时小车的速度v=　　　。?
(4)以v2为纵坐标,W为横坐标,利用实验数据作出如图3所示的v2W图象。由此图象可得v2随W变化的表达式为　　　　　　　。根据功与能的关系,动能的表达式中可能包含v2这个因子;分析实验结果的单位关系,与图线斜率有关的物理量应是　　　　。?
解析:(1)打点计时器均使用交流电源,选B。
(2)①平衡摩擦阻力和其他阻力,是通过垫高木板右端,构成斜面,使重力沿斜面向下的分力跟它平衡,选A。②平衡摩擦阻力时需要打点计时器工作,纸带跟打点计时器限位孔间会有摩擦,且可以通过纸带打出的点迹判断小车的运动是否为匀速直线运动,选B。
(3)小车拖动纸带移动的距离等于重物下落的距离,又小车所受拉力约等于重物重力,因此W=mgx2;小车做匀变速直线运动,因此打B点时小车的速度为打AC段的平均速度,则v=。
(4)由题图3可知,图线斜率k≈4.7
kg-1,
即v2=4.7
W(m2/s2);与图线斜率有关的物理量为质量。
答案:(1)B　(2)①A　②B　(3)mgx2　
(4)v2=4.7
W(m2/s2)　质量
2、用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能。将弹簧放置在水平气垫导轨上,左端固定,右端在O点;在O点右侧的B,C位置各安装一个光电门,计时器(图中未画出)与两个光电门相连。先用米尺测得B,C两点间距离x,再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A,由静止释放,计时器显示遮光片从B到C所用的时间t,用米尺测量A,O之间的
距离。
(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是　　　　。?
(2)为求出弹簧的弹性势能,还需要测量　　　　。?
A.弹簧原长
B.当地重力加速度
C.滑块(含遮光片)的质量
(3)增大A,O之间的距离,计时器显示时间t将　　　　。?
A.增大
　　　B.减小
　　　　C.不变
解析:(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是v=。
(2)弹簧的弹性势能等于滑块得到的动能,则为求出弹簧的弹性势能,还需要测量滑块(含遮光片)的质量,故选C。
(3)增大A,O之间的距离,弹簧压缩量变大,滑块得到的速度变大,则滑块经过计时器显示时间t将减小,故选B。
答案:(1)
v=　(2)C　(3)B
3、摩托车比赛是一项精彩刺激的体育比赛,某次摩托车比赛中有如图所示的一段赛道,水平高台离地面的高度H=5.0
m,高台右端有一壕沟,壕沟两侧的高度差为h=0.8
m,水平距离为8
m。求:
(1)摩托车要安全跨越壕沟,在水平高台上至少需多大的水平初速度?
(2)若摩托车运动员以v0=10
m/s的初速度从坡底冲上高台后,恰好安全跨越壕沟,摩托车从坡底冲上高台至开始跨越壕沟的过程中,历时t=10
s,发动机的功率恒为P=5.0
kW,人和车的总质量m=1.8×102
kg
(可视为质点),在摩托车冲上高台的过程中克服摩擦力所做的功。
解析:(1)设摩托车跨越壕沟所用时间为t1,根据平抛运动规律有h=g,x=vt1,解得v=20
m/s。
(2)根据动能定理有Pt-mgH-Wf=mv2-m,
解得Wf=1.4×104
J。
答案:(1)20
m/s　(2)1.4×104
J