高中物理鲁科版 (2019)必修 第二册第2节 科学探究:向心力随堂练习题

这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第二册第2节 科学探究:向心力随堂练习题，共4页。试卷主要包含了89 cm，s2＝9等内容，欢迎下载使用。

1. 下列实例中的运动物体，机械能守恒的是(均不计空气阻力)( )


A.被起重机吊起的货物正在加速上升


B.物体水平抛出去


C.物体沿粗糙斜面匀速下滑


D.一个轻质弹簧上端固定，下端系一重物，重物沿竖直方向做上下振动


解析 起重机吊起货物做匀加速上升运动，起重机对物体做正功，机械能增加，故A错误；物体水平抛出去后只有重力做功，机械能守恒，故B正确；沿着粗糙斜面(斜面固定不动)匀速下滑的物体，摩擦力做负功，机械能减少，故不守恒，故C错误；轻质弹簧上端悬挂，重物系在弹簧的下端做上下振动过程中只有重力和系统内弹力做功，故系统机械能守恒，但物体机械能不守恒，故D错误。





2. (多选)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.小球和弹簧组成的系统机械能不断减小


D.小球和弹簧组成的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





如图所示，轻绳连接A、B两物体，A物体悬在空中距地面H高处，B物体放在水平面上。若A物体质量是B物体质量的2倍，不计一切摩擦。由静止释放A物体，以地面为零势能参考面。当A的动能与其重力势能相等时，A距地面的高度是( )





A.eq \f(1,5)H B.eq \f(2,5)H


C.eq \f(3,5)H D.eq \f(4,5)H


解析 设A的动能与重力势能相等时A距地面高度为h，对A、B组成的系统，由机械能守恒得：


mAg(H－h)＝eq \f(1,2)mAv2＋eq \f(1,2)mBv2①


又由题意得：mAgh＝eq \f(1,2)mAv2②


mA＝2mB③


由①②③式解得：h＝eq \f(2,5)H，故B正确。


答案 B





(多选)如图所示，一轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度释放，让它自由摆下，不计空气阻力。在重物由A点摆向最低点B的过程中，下列说法正确的是( )





A.重物的机械能守恒


B.重物的机械能减少


C.重物的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变


D.重物与弹簧组成的系统机械能守恒


解析 重物由A点下摆到B点的过程中，弹簧被拉长，弹簧的弹力对重物做了负功，所以重物的机械能减少，故A错误，B正确；此过程中，由于只有重力和弹簧的弹力做功，所以重物与弹簧组成的系统机械能守恒，即重物减少的重力势能等于重物获得的动能与弹簧的弹性势能之和，故C错误，D正确。


答案 BD





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(斜上抛物体在最高点的速度方向水平)，则( )





A.h1＝h2>h3 B.h1＝h2

C.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＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)，所以h＝eq \f(veq \\al(2,0),2g)，斜上抛物体在最高点速度不为零，设为v1，则mgh2＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)－eq \f(1,2)mveq \\al(2,1)，所以h2＜h1＝h3，故D正确。


答案 D





如图所示，质量m＝70 kg的运动员以10 m/s的速度，从高h＝10 m的滑雪场A点沿斜坡自由滑下，以最低点B为零势能面，一切阻力可忽略不计。(取g＝10 m/s2)求运动员：





(1)在A点时的机械能；


(2)到达最低点B时的速度大小；


(3)能到达的最大高度。


解析 (1)运动员在A点时的机械能E＝Ek＋Ep＝eq \f(1,2)mv2＋mgh＝eq \f(1,2)×70×102 J＋70×10×10 J＝10 500 J。


(2)运动员从A运动到B过程，根据机械能守恒定律得


E＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,B)，解得


vB＝ eq \r(\f(2E,m))＝ eq \r(\f(2×10 500,70)) m/s＝10eq \r(3) m/s。


(3)运动员从A运动到斜坡上最高点过程，由机械能守恒得E＝mgh′，解得h′＝eq \f(10 500,70×10) m＝15 m。


答案 (1)10 500 J (2)10eq \r(3) m/s (3)15 m





某同学用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20 Hz、30 Hz和40 Hz，打出纸带的一部分如图乙所示。该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其他条件进行推算。





(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图乙中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为____________，打出C点时重物下落的速度大小为__________，重物下落的加速度大小为________。


(2)已测得s1＝8.89 cm，s2＝9.50 cm，s3＝10.10 cm；当地重力加速度大小为9.80 m/s2，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%。由此推算出f为________Hz。


解析 (1)两点间时间间隔为T＝eq \f(1,f)，vB＝eq \f(x1＋x2,2T)＝eq \f(（x1＋x2）f,2)，同理vC＝eq \f(（x2＋x3）f,2)，重物下落的加速度的大小为a＝eq \f(（x3－x1）f2,2)。


(2)据mg－0.01mg＝ma和a＝eq \f(（x3－x1）f2,2)，代入数据可得f为40 Hz。


答案 (1)eq \f(（x1＋x2）f,2) eq \f(（x2＋x3）f,2) eq \f(（x3－x1）f2,2) (2)40