高中物理人教版 (2019)必修 第二册第八章 机械能守恒定律综合与测试课时练习

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单元素养评价(四) 第八章 机械能守恒定律


[合格性考试]


1．如图所示，射箭时人拉弓所做的功转化为弹性势能，此时的弹性势能主要( )





A．存储在箭上 B．存储在弓上


C．存储在弦上 D．存储于拉弓人的手上


解析：人拉弓时，弓发生了明显的弹性形变，弹性势能主要存储在弓上，故B正确．


答案：B


2.





如图所示，质量m＝1 kg、长L＝0.8 m的均匀矩形薄板静止在水平桌面上，其右端与桌子边缘平齐．板与桌面间的动摩擦因数μ＝0.4，现用F＝5 N的水平力向右推薄板，使它翻下桌子，力F做的功至少为(g取10 m/s2)( )


A．1 J B．1.6 J


C．2 J D．4 J


解析：当板翻下桌子时，板相对桌面移动eq \f(L,2)，故力F做的功至少为W＝μmg×eq \f(L,2)＝0.4×1×10×eq \f(0.8,2) J＝1.6 J，选项B正确，A、C、D错误．


答案：B


3．同一恒力按同样的方式施于物体上，使它分别沿着粗糙水平地面和光滑水平地面移动相同一段距离时，恒力做的功和平均功率分别为W1、P1和W2、P2，则二者的关系是( )


A．W1>W2、P1>P2 B．W1＝W2、P1

C．W1＝W2、P1>P2 D．W1

解析：恒力做的功仅由力、位移及二者夹角决定，由题意，很显然W1＝W2；沿粗糙面运动时，加速度小，通过相同位移所用时间长，即t1>t2，根据P＝eq \f(W,t)，则有P1

答案：B


4．下列各种运动过程中，物体(弓、过山车、石头、圆珠笔)机械能守恒的是(忽略空气阻力)( )





A．将箭搭在弦上，拉弓的整个过程


B．过山车在动力作用下在轨道上缓慢上行的过程


C．在一根细线的中央悬挂着一石头，双手拉着细线缓慢分开的过程


D．手握内有弹簧的圆珠笔，笔帽抵在桌面放手后圆珠笔弹起的过程


解析：将箭搭在弦上，拉弓的整个过程中，拉力对弦做功，故弓的机械能不守恒，故A错误；过山车在动力作用下在轨道上缓慢上行的过程中，动能不变，重力势能变大，故过山车的机械能不守恒，故B错误；在一根细线的中央悬挂着一石头，双手拉着细线缓慢分开的过程中，石头的动能不变，重力势能增加，故石头的机械能不守恒，故C错误；笔帽抵在桌面放手后圆珠笔弹起的过程中，只有重力和弹簧弹力做功，故圆珠笔的机械能守恒，故D正确．


答案：D


5.





假设一架战斗机正在空中某一高度做匀速飞行，另一架空中加油机给其加油，如图所示，加油后战斗机仍以原来的高度和速度做匀速飞行，则与加油前相比，战斗机的( )


A．动能增加，势能减少，机械能不变


B．动能增加，势能增加，机械能增加


C．动能减少，势能不变，机械能减少


D．动能不变，势能不变，机械能不变


解析：加油后战斗机的质量增加，又因战斗机飞行的速率和高度都未发生变化，它的动能和重力势能都要增加，所以机械能也要增加．


答案：B


6．质量为2 t的汽车，发动机的功率为30 kW，在水平公路上能以54 km/h的最大速度行驶，如果保持功率不变，则汽车的速度为36 km/h时，汽车的加速度为( )


A．0.5 m/s2 B．1 m/s2


C．1.5 m/s2 D．2 m/s2


解析：由P＝Ffvm得Ff＝eq \f(P,vm)＝2×103 N，当v＝36 km/h时，由P＝Fv得F＝3×103 N，又a＝eq \f(F－Ff,m)，所以a＝0.5 m/s2，选项A正确．


答案：A


7．两滑块甲和乙放在粗糙的水平面上，给两滑块同方向的初速度，两滑块仅在滑动摩擦力的作用下运动，并作出两滑块的动能与滑行距离的变化规律图线，如图所示，已知两滑块的质量相同．则能正确地反映两滑块的速度随时间变化规律的图象是( )





解析：对两滑块根据动能定理－Ffx＝Ek－Ek0，所以Ek＝－Ffx＋Ek0，由此表达式可知题中图线的斜率表达的是物体运动过程中所受的摩擦力，由Ek－x图线可判断甲、乙两滑块所受摩擦力相等，所以两滑块均以相同的加速度做匀减速运动，D选项正确．


答案：D


8．[2019·福建闽侯二中、闽清高中等高一下联考]用打点计时器“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示．





(1)按照图示的装置安装器件时，应将打点计时器接到电源的________(填“直流”或“交流”)输出端上．


(2)开始打点计时的时候，两个操作步骤“接通电源”和“松开纸带”的顺序应该是：先________，后________．


(3)某同学在使用质量为m的重物来验证“机械能守恒定律”的实验中，在选定的纸带上依次取计数点如图乙所示．纸带上所打的点记录了重物在不同时刻的位置，那么纸带的________(填“左”或“右”)端与重物相连．





(4)某同学上交的实验报告显示重物的动能略大于重物的势能，则出现这一问题的原因可能是( )


A．重物的质量测量错误


B．该同学自编了实验数据


C．交流电源的频率不等于50 Hz


D．重物下落时受到的阻力过大


解析：(1)打点计时器需接交流电源；


(2)开始打点时应先接通电源后松开纸带；


(3)由纸带可看出左端与重物相连；


(4)由于存在摩擦阻力重锤的势能应略大于动能，不可能存在动能大于势能的情况，故选B.


答案：(1)交流 (2)接通电源 松开纸带 (3)左 (4)B


9．如图所示，水平轨道与竖直平面内的圆弧轨道平滑连接后固定在水平地面上，圆弧轨道B端的切线沿水平方向．质量m＝1 kg的滑块(可视为质点)在水平恒力F＝10 N的作用下，从A点由静止开始运动，当滑块运动的位移x＝0.5 m时撤去力F.已知A、B之间的距离x0＝1 m，滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.1，滑块上升的最大高度h＝0.2 m，g取10 m/s2.求：





(1)在撤去力F时，滑块的速度大小；


(2)滑块从B到C过程中克服摩擦力做的功．


解析：(1)滑块在力F的作用下由A点运动到撤去力F的过程中，依据动能定理有：Fx－μmgx＝eq \f(1,2)mv2，解得v＝3 m/s.


(2)滑块由A到C的整个过程中，依据动能定理有：Fx－μmgx0－mgh－Wf＝0


解得：Wf＝Fx－μmgx0－mgh＝2 J.


答案：(1)3 m/s (2)2 J


[等级性考试]





10．如图所示，在抗洪救灾中，一架直升机通过绳索用恒力F竖直向上拉起一个漂在水面上的木箱，使其由水面开始加速上升到某一高度，若考虑空气阻力而不考虑空气浮力，则在此过程中，以下说法正确的是( )


A．力F所做的功减去克服阻力所做的功等于木箱重力势能的增量


B．木箱克服重力所做的功等于木箱重力势能的增量


C．力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于木箱动能的增量


D．力F和阻力的合力所做的功等于木箱机械能的增量


解析：木箱运动过程中，有力F、重力、阻力三个力对木箱做功，合力做功决定着物体动能的改变量，C正确、A错误；重力做功决定着重力势能的改变量，B正确；除重力做功以外，其他力做功的代数和等于物体机械能的改变量，D正确．


答案：BCD


11．如图所示，一个物体在A时，弹簧处于原长，将物体从A推到B时，弹力做功W1；将物体从A推到B再推到C最后再回到B，弹力做功W2.下列说法正确的是( )





A．W1

B．W1＝W2


C．上述两个过程中弹簧的弹性势能变化不同


D．上述两个过程中弹簧的弹性势能均增加－W1


解析：对于同一弹簧，其弹性势能的大小取决于它的形变量，将物体由A推到B和将物体由A推到B再推到C最后再回到B的弹簧形变量相同，故有W1＝W2，而且均是外界对弹簧做正功，故弹簧弹性势能均增加，A、C错误，B、D正确．


答案：BD


12．在平直公路上，汽车由静止开始做匀加速直线运动，当速度达到vmax后，立即关闭发动机直至静止，v ­ t图象如图所示，设汽车的牵引力为F，受到的摩擦力为Ff，全程中牵引力做功为W1，克服摩擦力做功为W2，则( )





A．F：Ff＝1：3 B．W1：W2＝1：1


C．F：Ff＝4：1 D．W1：W2＝1：3


解析：对汽车运动的全过程，由动能定理得：W1－W2＝ΔEk＝0，所以W1＝W2，选项B正确，选项D错误．由图象知x1：x2＝1：4.由动能定理得Fx1－Ffx2＝0，所以F：Ff＝4：1，选项A错误，选项C正确．


答案：BC


13．如图所示，竖直平面内有一光滑圆弧轨道，其半径为R＝0.5 m，平台与轨道的最高点等高，一质量m＝0.8 kg的小球从平台边缘的A处水平射出，恰能沿圆弧轨道上P点的切线方向进入轨道内侧，轨道半径OP与竖直线的夹角为53°，已知sin 53°＝0.8，cs 53°＝0.6，g取10 m/s2，试求：





(1)小球从平台上的A点射出时的速度大小v0；


(2)小球从平台上的射出点A到圆轨道入射点P之间的水平距离L；


(3)小球到达圆弧轨道最低点时的速度大小．


解析：(1)小球从A到P的高度差为：h＝R(1＋cs 53°)


从A到P是平抛运动，根据分运动公式，有：


h＝eq \f(1,2)gt2，vy＝gt，tan 53°＝eq \f(vy,v0)


联立并代入数据解得：v0＝3 m/s


(2)从A到P是平抛运动，根据分位移公式，


有L＝v0t


联立并代入数据解得：L＝1.2 m


(3)从A到圆弧最低点，根据机械能守恒定律，有：


eq \f(1,2)mveq \\al(2,1)＝mg·2R＋eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)


代入数据解得：v1＝eq \r(29) m/s


答案：(1)3 m/s (2)1.2 m (3)eq \r(29) m/s