第八章 機械能守恒定律章末復(fù)習(xí)（解析版）

第八章機械能守恒定律章末復(fù)習(xí)一、選擇題(本題共13小題，每題3分，共39分)1．在兵器科學(xué)中，常用到一個概念為“比動能”，其定義為子彈或炮彈的動能與其最大截面積的比值。關(guān)于“比動能”的單位，正確的是（）A． B． C． D．【答案】D【解析】根據(jù)比動能的定義為則其單位為故選D。2.如圖所示，質(zhì)量為m的物體置于傾角為θ的斜面上，物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，在外力作用下，斜面沿水平方向向右做勻速運動，運動中物體m與斜面體相對靜止。則關(guān)于斜面對m的支持力和摩擦力的下列說法中正確的是()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】物體隨斜面勻速運動時，如圖所示物體受重力、支持力和靜摩擦力作用。根據(jù)平衡條件可得FN＝mgcosθ，F(xiàn)f＝mgsinθ，方向分別垂直斜面向上和沿斜面向上。重力方向與位移方向垂直，不做功；摩擦力方向與位移方向的夾角為銳角，做正功；支持力方向與位移方向的夾角為鈍角，做負(fù)功。選項B、D正確，A、C錯誤。3.如圖所示為某舉重運動員在0.5s內(nèi)由支撐到起立將杠鈴舉起過程中拍攝的兩張照片，杠鈴的質(zhì)量為100kg，已知照片中杠鈴的實際直徑是40cm，根據(jù)照片可估算出該運動員在上述過程中對杠鈴做功的平均功率約為(g取10m/s2)()A.500W B.800WC.1200W D.1800W【答案】C【解析】根據(jù)圖中提供的信息，估算杠鈴被舉高的高度為55～65cm。由公式P＝eq\f(W,t)，W＝mgh可知，由支撐到起立對杠鈴做功的平均功率為1100～1300W。選項C符合題意，A、B、D不符合題意。4.某游客領(lǐng)著孩子游泰山時，孩子不小心將手中質(zhì)量為m的皮球滑落，球從A點滾到了山腳下的B點，高度標(biāo)記如圖所示，重力加速度為g，則下列說法正確的是()A.從A到B的曲線軌跡長度不知道，無法求出此過程重力做的功B.從A到B過程中阻力大小不知道，無法求出此過程重力做的功C.從A到B重力做功mg(H＋h)D.從A到B重力做功mgH【答案】D【解析】重力對物體所做的功只與初、末位置的高度差有關(guān)，大小為WG＝mgH，故選項D正確。5.如圖，在距離地面h高處以初速度v0沿水平方向拋出一個小球，不計空氣阻力，物體在下落過程中，下列說法中正確的是()A.小球在c點比在a點具有的機械能大B.小球在c點比在a點具有的動能小C.小球在a、b、c三點具有的動能一樣大D.小球在a、b、c三點具有的機械能相等【答案】D【解析】小球在平拋運動過程中只有重力做功，小球的機械能守恒，A錯誤，D正確；重力做正功，由動能定理可知小球動能增大，B、C錯誤。6.一個小孩站在船上，按圖示兩種情況從靜止開始用同樣大小的力拉繩，經(jīng)過相同的時間t(船未碰撞)，小孩所做的功W1、W2及在時間t內(nèi)小孩拉繩的功率P1、P2的關(guān)系為()A.W1＞W(wǎng)2，P1＝P2B.W1＜W2，P1＜P2C.W1＝W2，P1＝P2D.W1＜W2，P1＝P2【答案】B【解析】兩種情況用同樣大小的力拉繩，則甲、乙圖中小孩所在船產(chǎn)生的加速度相同，甲圖中的船與乙圖中左邊的船移動的位移相同，但乙圖中右邊的船也要移動。乙圖中人對右邊的船多做一部分功，故乙圖中拉力做功多，由于時間相同，故乙圖中拉力的功率大，故選項B正確。7．如圖，高速公路上汽車保持速率不變通過路面abcd，其中ab段為平直上坡路面，bc段為水平路面，cd段為平直下坡路面。不考慮整個過程中空氣阻力和摩擦阻力的大小變化，則汽車的輸出功率（）A．在ab段逐漸減小 B．在ab段最大，在cd段最小C．僅在bc段時保持不變 D．始終保持不變【答案】B【解析】汽車做勻速率運動，受力平衡，設(shè)上坡的夾角為θ，汽車受到的摩擦力為f在ab段，根據(jù)受力平衡可得此時的功率為在bc段，根據(jù)受力平衡可得此時的功率為在cd段，設(shè)下坡的夾角為，根據(jù)受力平衡可得此時的功率為所以對于每段均是勻速率，每段的牽引力都是一個定值，則每段的輸出功率都不變。故選B。8．如圖甲，足夠長的光滑斜面傾角為，時質(zhì)量為的物塊在沿斜面方向的力作用下由靜止開始運動，設(shè)沿斜面向上為力的正方向，力隨時間的變化關(guān)系如圖乙。取物塊的初始位置為零勢能位置，重力加速度取，則物塊（）A．在時間內(nèi)合外力的功率為 B．在時動能為C．在時機械能為 D．在時速度大小為【答案】BC【解析】A．時間內(nèi)，由于故物塊沿斜面上滑，由牛頓第二定律可得解得物塊內(nèi)上滑的位移內(nèi)合外力做功為，在時間內(nèi)合外力的功率為，A錯誤；B．末物塊的速度為末物塊的動能，B正確；C．，物塊不受外力，只有重力對物塊做功，所以該過程物塊的機械能守恒，由于物塊的出發(fā)的位置重力勢能為0，0時刻物塊動能也為0，所以0時刻物塊的機械能為0，由于物塊機械能增加了所以，包括末物塊的機械能為，C正確。D．內(nèi)由牛頓第二定律有解得末物塊的速度為內(nèi)由牛頓第二定律有解得方向沿斜面向下，在時速度大小為，D錯誤。故選BC。9.如圖所示，輕質(zhì)彈簧的一端與固定的豎直板P連接，另一端與物體A相連，物體A置于光滑水平桌面上，A右端連接一細(xì)線，細(xì)線繞過光滑的定滑輪與物體B相連。開始時托住B，讓A處于靜止且細(xì)線恰好伸直，然后由靜止釋放B，直至B獲得最大速度。下列有關(guān)該過程的分析正確的是()A.A物體與B物體組成的系統(tǒng)機械能守恒B.A物體與B物體組成的系統(tǒng)機械能不守恒C.B物體機械能的減少量小于彈簧彈性勢能的增加量D.當(dāng)彈簧的拉力等于B物體的重力時，A物體的動能最大【答案】D【解析】A物體、彈簧與B物體組成的系統(tǒng)機械能守恒，但A物體與B物體組成的系統(tǒng)機械能不守恒，選項A錯誤，B正確；B物體機械能的減少量等于A物體機械能的增加量與彈簧彈性勢能的增加量之和，故B物體機械能的減少量大于彈簧彈性勢能的增加量，選項C錯誤；當(dāng)彈簧的拉力等于B物體的重力時，A物體的加速度為0，A物體速度最大，A物體的動能最大，選項D正確。10.半徑為r和R(r<R)的光滑半圓形槽，其圓心均在同一水平面上，如圖所示，質(zhì)量相等的兩小球(可看成質(zhì)點)分別自半圓形槽左邊緣的最高點無初速地釋放，在下滑過程中關(guān)于兩小球的說法，正確的是()A.機械能均逐漸減小B.經(jīng)最低點時對底面的壓力大小相等C.兩球在最低點時的動能相等D.機械能總是相等的【答案】BD【解析】由題意，圓形槽光滑，兩小球下滑過程中，均只有重力做功，機械能均守恒。取同一參考平面，兩球剛下滑時的機械能相等，兩球在下滑過程中，各自的機械能保持不變，所以機械能總是相等的，故A錯誤，D正確；到達(dá)最低點時，由機械能守恒得mgR＝eq\f(1,2)mv2，在最低點有N－mg＝meq\f(v2,R)，解得N＝3mg，由牛頓第三定律知經(jīng)最低點時兩小球?qū)Φ酌娴膲毫Υ笮∠嗟?，選項B正確；在最低點時小球的動能為Ek＝mgR，可知在最低點時兩小球的動能不相等，選項C錯誤。11．如圖所示，某斜面的頂端到正下方水平面O點的高度為h，斜面與水平面平滑連接。一小木塊從斜面的頂端由靜止開始滑下，滑到水平面上的A點停下。已知斜面傾角為θ，小木塊與斜面、水平面間的動摩擦因數(shù)均為μ。木塊在水平面上停止點A的位置到O點的距離為x，則()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．小木塊從斜面頂端滑到A點，摩擦力對小木塊做功為μmgxD．小木塊從斜面頂端滑到A點，重力對小木塊做功為μmgx【答案】D【解析】小木塊從開始下滑到最后停在A點，由能量關(guān)系可知mgh＝μmgcosθ·eq\f(x1,cosθ)＋μmgx2＝μmgx，解得h＝μx，則當(dāng)h和μ一定時，x一定不變，選項A、B錯誤；由以上分析可知，小木塊從斜面頂端滑到A點，摩擦力對小木塊做功為－μmgx，重力對小木塊做功為μmgx，選項C錯誤，D正確。故選D。二、非選擇題12．如圖1所示，某同學(xué)利用自由落體運動進行“驗證機械能守恒定律”的實驗：(1)除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺（含鐵夾）、電磁打點計時器、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是_________；A．交流電源B．刻度尺C．天平（含砝碼）(2)實驗中，該同學(xué)先接通電源，再釋放重物，得到一條圖2所示的紙帶，其中O點為打點計時器打下的第一個點，A、B、C為紙帶上所打的三個點，測得它們到起始點O的距離分別為h1、h2、h3，在A和B、B和C之間還各有一個點。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點計時器打點的周期為T，重物的質(zhì)量為m，從打O點到打B點的過程中，重物的重力勢能減少量ΔEp=_______，動能增加量ΔEk=____________；(3)該實驗沒有考慮各種阻力的影響，這屬于本實驗的___________誤差（選填“偶然”或“系統(tǒng)”）。由此看，該同學(xué)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果比較合理的應(yīng)當(dāng)是ΔEp_____ΔEk（選填“>”、“=”或“<”）；(4)若所受阻力不能忽略，利用紙帶及以上數(shù)據(jù)，寫出平均阻力的表達(dá)式f=________?！敬鸢浮緼B系統(tǒng)>【解析】(1)[1]打點計時器需接交流電源；實驗中需要用刻度尺測量點跡之間的距離，從而求出瞬時速度以及重力勢能的減小量；實驗中驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，質(zhì)量可以約去，不需要用天平測量質(zhì)量，故選AB。(2)[2]從打O點到打B點的過程中，重物的重力勢能變化量[3]B點的瞬時速度則動能的增加量(3)[4]該實驗沒有考慮各種阻力的影響，屬于系統(tǒng)誤差；[5]由于阻力的影響，該同學(xué)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果比較合理的應(yīng)當(dāng)是。(4)[6]重錘下落過程中，受到重力和阻力作用，根據(jù)牛頓第二定律得由紙帶數(shù)據(jù)可得加速度重錘在下落過程中受到的平均阻力的大小13.如圖所示，光滑坡道頂端距水平面高度為h，質(zhì)量為m的小物塊A從坡道頂端由靜止滑下，進入水平面上的滑道時無機械能損失，為使A制動，將輕彈簧的一端固定在水平滑道延長線M處的墻上，另一端恰位于坡道的底端O點。已知在OM段，小物塊A與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ，其余各處的摩擦不計，重力加速度為g。求：(1)小物塊滑到O點時的速度；(2)輕彈簧在最大壓縮量d時的彈性勢能(設(shè)輕彈簧處于原長時彈性勢能為零)。【解析】(1)對滑塊A，在下滑過程中，由機械能守恒定律得mgh＝eq\f(1,2)mv2，解得v＝eq\r(2gh)。(2)在水平滑道上小物塊A克服摩擦力所做的功為W＝μmgd由能量守恒定律得eq\f(1,2)mv2＝Ep＋μmgd以上各式聯(lián)立得Ep＝mgh－μmgd。【答案】(1)eq\r(2gh)(2)mgh－μmgd14.如圖所示，質(zhì)量m=0.5kg的小物塊從A點沿豎直光滑的圓弧軌道，以vA=2m/s的初速度滑下，圓弧軌道的半徑R=0.25m，末端B點與水平傳送帶相切,物塊由B點滑上粗糙的傳送帶.當(dāng)傳送帶靜止時，物塊滑到傳送帶的末端C點后做平拋運動，落到水平地面上的D點，已知C點到地面的高度h=5m，C點到D點的水平距離x1=1m.取g=10m/s2.求：(1)物塊滑到圓弧軌道底端時對軌道的壓力；(2)物塊與傳送帶之間產(chǎn)生的內(nèi)能；(3)若傳送帶順時針勻速轉(zhuǎn)動，則物塊最后的落地點可能不在D點．試討論物塊落地點到C點的水平距離x與傳送帶勻速運動的速度v的關(guān)系.【答案】(1)23N(2)2J(3)①當(dāng)0＜v≤1m/s時，x=x1=1m②當(dāng)1m/s＜v≤3m/s時，x=vt=v③當(dāng)v＞3m/s時，x=vBt=3m【解析】【詳解】從A到B，由動能定理得：代入數(shù)據(jù)解得：vB=3m/s對物塊在B點受力分析，由牛頓第二定律可