高中物理人教版 (2019)必修 第二册第八章 机械能守恒定律4 机械能守恒定律优秀课后测评

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第八章 机械能守恒定律章末复习一、选择题(本题共13小题，每题3分，共39分)1．在兵器科学中，常用到一个概念为“比动能”，其定义为子弹或炮弹的动能与其最大截面积的比值。关于“比动能”的单位，正确的是（　　）A． B． C． D．【答案】　D【解析】根据比动能的定义为则其单位为故选D。2.如图所示，质量为m的物体置于倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，在外力作用下，斜面沿水平方向向右做匀速运动，运动中物体m与斜面体相对静止。则关于斜面对m的支持力和摩擦力的下列说法中正确的是(　　)A.支持力一定做正功    B.摩擦力一定做正功C.摩擦力可能不做功    D.重力不做功【答案】　BD【解析】　物体随斜面匀速运动时，如图所示物体受重力、支持力和静摩擦力作用。根据平衡条件可得FN＝mgcos θ，Ff＝mgsin θ，方向分别垂直斜面向上和沿斜面向上。重力方向与位移方向垂直，不做功；摩擦力方向与位移方向的夹角为锐角，做正功；支持力方向与位移方向的夹角为钝角，做负功。选项B、D正确，A、C错误。3.如图所示为某举重运动员在0.5 s内由支撑到起立将杠铃举起过程中拍摄的两张照片，杠铃的质量为100 kg，已知照片中杠铃的实际直径是40 cm，根据照片可估算出该运动员在上述过程中对杠铃做功的平均功率约为(g取10 m/s2)(　　)A.500 W    B.800 WC.1 200 W    D.1800 W【答案】　C【解析】　根据图中提供的信息，估算杠铃被举高的高度为55～65 cm。由公式P＝，W＝mgh可知，由支撑到起立对杠铃做功的平均功率为1 100～1 300 W。选项C符合题意，A、B、D不符合题意。4.某游客领着孩子游泰山时，孩子不小心将手中质量为m的皮球滑落，球从A点滚到了山脚下的B点，高度标记如图所示，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　)A.从A到B的曲线轨迹长度不知道，无法求出此过程重力做的功B.从A到B过程中阻力大小不知道，无法求出此过程重力做的功C.从A到B重力做功mg(H＋h)D.从A到B重力做功mgH【答案】　D【解析】　重力对物体所做的功只与初、末位置的高度差有关，大小为WG＝mgH，故选项D正确。5.如图，在距离地面h高处以初速度v0沿水平方向抛出一个小球，不计空气阻力，物体在下落过程中，下列说法中正确的是(　　)A.小球在c点比在a点具有的机械能大B.小球在c点比在a点具有的动能小C.小球在a、b、c三点具有的动能一样大D.小球在a、b、c三点具有的机械能相等【答案】　D【解析】小球在平抛运动过程中只有重力做功，小球的机械能守恒，A错误，D正确；重力做正功，由动能定理可知小球动能增大，B、C错误。6.一个小孩站在船上，按图示两种情况从静止开始用同样大小的力拉绳，经过相同的时间t(船未碰撞)，小孩所做的功W1、W2及在时间t内小孩拉绳的功率P1、P2的关系为(　　)A.W1＞W2，P1＝P2  B.W1＜W2，P1＜P2C.W1＝W2，P1＝P2  D.W1＜W2，P1＝P2【答案】　B【解析】　两种情况用同样大小的力拉绳，则甲、乙图中小孩所在船产生的加速度相同，甲图中的船与乙图中左边的船移动的位移相同，但乙图中右边的船也要移动。乙图中人对右边的船多做一部分功，故乙图中拉力做功多，由于时间相同，故乙图中拉力的功率大，故选项B正确。7．如图，高速公路上汽车保持速率不变通过路面 abcd，其中 ab 段为平直上坡路面，bc 段为水平路面，cd 段为平直下坡路面。不考虑整个过程中空气阻力和摩擦阻力的大小变化，则汽车的输出功率（　　）A．在 ab段逐渐减小 B．在ab段最大，在cd段最小C．仅在bc段时保持不变 D．始终保持不变【答案】B【解析】汽车做匀速率运动，受力平衡，设上坡的夹角为θ，汽车受到的摩擦力为f 在ab段，根据受力平衡可得此时的功率为在bc段，根据受力平衡可得此时的功率为在cd段，设下坡的夹角为 ，根据受力平衡可得此时的功率为所以对于每段均是匀速率，每段的牵引力都是一个定值，则每段的输出功率都不变。故选B。8．如图甲，足够长的光滑斜面倾角为，时质量为的物块在沿斜面方向的力作用下由静止开始运动，设沿斜面向上为力的正方向，力随时间的变化关系如图乙。取物块的初始位置为零势能位置，重力加速度取，则物块（　　）A．在时间内合外力的功率为 B．在时动能为C．在时机械能为 D．在时速度大小为【答案】BC【解析】A．时间内，由于故物块沿斜面上滑，由牛顿第二定律可得解得物块内上滑的位移内合外力做功为，在时间内合外力的功率为，A错误；B．末物块的速度为末物块的动能，B正确；C．，物块不受外力，只有重力对物块做功，所以该过程物块的机械能守恒，由于物块的出发的位置重力势能为0，0时刻物块动能也为0，所以0时刻物块的机械能为0，由于物块机械能增加了所以，包括末物块的机械能为，C正确。D．内由牛顿第二定律有解得末物块的速度为内由牛顿第二定律有解得方向沿斜面向下，在时速度大小为，D错误。故选BC。9.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【答案】D【解析】A物体、弹簧与B物体组成的系统机械能守恒，但A物体与B物体组成的系统机械能不守恒，选项A错误，B正确；B物体机械能的减少量等于A物体机械能的增加量与弹簧弹性势能的增加量之和，故B物体机械能的减少量大于弹簧弹性势能的增加量，选项C错误；当弹簧的拉力等于B物体的重力时，A物体的加速度为0，A物体速度最大，A物体的动能最大，选项D正确。10.半径为r和R(r<R)的光滑半圆形槽，其圆心均在同一水平面上，如图所示，质量相等的两小球(可看成质点)分别自半圆形槽左边缘的最高点无初速地释放，在下滑过程中关于两小球的说法，正确的是(　　)A.机械能均逐渐减小B.经最低点时对底面的压力大小相等C.两球在最低点时的动能相等D.机械能总是相等的【答案】BD【解析】由题意，圆形槽光滑，两小球下滑过程中，均只有重力做功，机械能均守恒。取同一参考平面，两球刚下滑时的机械能相等，两球在下滑过程中，各自的机械能保持不变，所以机械能总是相等的，故A错误，D正确；到达最低点时，由机械能守恒得mgR＝mv2，在最低点有N－mg＝m，解得N＝3mg，由牛顿第三定律知经最低点时两小球对底面的压力大小相等，选项B正确；在最低点时小球的动能为Ek＝mgR，可知在最低点时两小球的动能不相等，选项C错误。11．如图所示，某斜面的顶端到正下方水平面O点的高度为h，斜面与水平面平滑连接。一小木块从斜面的顶端由静止开始滑下，滑到水平面上的A点停下。已知斜面倾角为θ，小木块与斜面、水平面间的动摩擦因数均为μ。木块在水平面上停止点A的位置到O点的距离为x，则(　　)A．h和μ一定，θ越大，x越大B．h和μ一定，θ越大，x越小C．小木块从斜面顶端滑到A点，摩擦力对小木块做功为μmgxD．小木块从斜面顶端滑到A点，重力对小木块做功为μmgx【答案】D【解析】 小木块从开始下滑到最后停在A点，由能量关系可知mgh＝μmg cos θ·＋μmgx2＝μmgx，解得h＝μx，则当h和μ一定时，x一定不变，选项A、B错误；由以上分析可知，小木块从斜面顶端滑到A点，摩擦力对小木块做功为－μmgx，重力对小木块做功为μmgx，选项C错误，D正确。故选D。二、非选择题12．如图1所示，某同学利用自由落体运动进行“验证机械能守恒定律”的实验：(1)除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是_________ ；A．交流电源     B．刻度尺     C．天平（含砝码）(2)实验中，该同学先接通电源，再释放重物，得到一条图2所示的纸带，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为纸带上所打的三个点，测得它们到起始点O的距离分别为h1、h2、h3，在A和B、B和C之间还各有一个点。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T，重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量ΔEp=_______，动能增加量ΔEk=____________；(3)该实验没有考虑各种阻力的影响，这属于本实验的___________误差（选填“偶然”或“系统”）。由此看，该同学数据处理的结果比较合理的应当是ΔEp_____ΔEk（选填“>”、“=”或“<”）；(4)若所受阻力不能忽略，利用纸带及以上数据，写出平均阻力的表达式f=________。【答案】AB            系统    >        【解析】(1)[1]打点计时器需接交流电源；实验中需要用刻度尺测量点迹之间的距离，从而求出瞬时速度以及重力势能的减小量；实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不需要用天平测量质量，故选AB。(2)[2]从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量[3]B点的瞬时速度则动能的增加量(3)[4]该实验没有考虑各种阻力的影响，属于系统误差；[5]由于阻力的影响，该同学数据处理的结果比较合理的应当是。(4)[6]重锤下落过程中，受到重力和阻力作用，根据牛顿第二定律得由纸带数据可得加速度重锤在下落过程中受到的平均阻力的大小13.如图所示，光滑坡道顶端距水平面高度为h，质量为m的小物块A从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时无机械能损失，为使A制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线M处的墙上，另一端恰位于坡道的底端O点。已知在OM段，小物块A与水平面间的动摩擦因数为μ，其余各处的摩擦不计，重力加速度为g。求：(1)小物块滑到O点时的速度；(2)轻弹簧在最大压缩量d时的弹性势能(设轻弹簧处于原长时弹性势能为零)。【解析】　(1)对滑块A，在下滑过程中，由机械能守恒定律得mgh＝mv2，解得v＝。(2)在水平滑道上小物块A克服摩擦力所做的功为W＝μmgd由能量守恒定律得mv2＝Ep＋μmgd以上各式联立得Ep＝mgh－μmgd。【答案】　(1)　(2)mgh－μmgd14. 如图所示，质量m=0.5kg的小物块从A点沿竖直光滑的圆弧轨道，以vA=2m/s的初速度滑下，圆弧轨道的半径R=0.25 m，末端B点与水平传送带相切,物块由B点滑上粗糙的传送带.当传送带静止时，物块滑到传送带的末端C点后做平抛运动，落到水平地面上的D点，已知C点到地面的高度h=5m，C点到D点的水平距离x1=1m.取g=10m/s2.求：(1)物块滑到圆弧轨道底端时对轨道的压力；(2)物块与传送带之间产生的内能；(3)若传送带顺时针匀速转动，则物块最后的落地点可能不在D点．试讨论物块落地点到C点的水平距离x与传送带匀速运动的速度v的关系.【答案】(1)23N  (2)2J   (3)①当0＜v≤1m/s时，x=x1=1m ②当1m/s＜v≤3m/s时，x=vt=v ③当v＞3m/s时，x=vBt=3m【解析】【详解】从A到B，由动能定理得：代入数据解得：vB=3m/s对物块在B点受力分析，由牛顿第二定律可得： 代入数据解得：FN=23N由牛顿第三定律可知：则物体对轨道的压力大小为23N，方向竖直向下. (2)物块从C运动到D，做平抛运动则竖直方向：水平方向：x1=vCt解得：vC=1m/s物块从B运动到C能量守恒得：代入数据解得：Wf=2J(3)若传动带顺时针转动：①当0＜v≤1m/s时，物块到达C点的速度为1m/s，则物块还是落在D点，x=x1=1m②当1m/s＜v≤3m/s时，物块到达C点的速度为v，则物块水平距离x=vt=v③当v＞3m/s时，物块到达C点的速度为vB，则物块水平距离x=vBt=3m