春人教物理（新教材）必修機械能守恒定律及答案

2020春人教物理（新教材）必修第二冊第8章機械能守恒定律及答案*新教材必修第二冊第8章機械能守恒定律*1、如圖所示，一質(zhì)量為m1的木板放在光滑斜面上，木板的上端用細繩拴在斜面上，木板上有一只質(zhì)量為m2的小貓．剪斷細繩，木板開始下滑，同時小貓沿木板向上爬．小貓向上爬的過程中，小貓在木板上相對于地面的高度不變，忽略空氣阻力．細繩剪斷后，小貓做功的功率P與時間t關(guān)系正確的圖象是()2、(雙選)如圖是一汽車在平直路面上啟動的速度—時間圖象，從t1時刻起汽車的功率保持不變，由圖象可知()A．0～t1時間內(nèi)，汽車的牽引力增大，加速度增大，功率不變B．0～t1時間內(nèi)，汽車的牽引力不變，加速度不變，功率增大C．t1～t2時間內(nèi)，汽車的牽引力減小，加速度減小D．t1～t2時間內(nèi)，汽車的牽引力不變，加速度不變3、物體從某高度處做自由落體運動，以地面為重力勢能零點，下列所示圖象中，能正確描述物體的重力勢能與下落高度的關(guān)系的是()ABCD4、如圖所示，小球以初速度v0從A點沿粗糙的軌道運動到高為h的B點后自動返回，其返回途中仍經(jīng)過A點，則經(jīng)過A點的速度大小為()\r(v\o\al(2,0)－4gh) \r(4gh－v\o\al(2,0))\r(v\o\al(2,0)－2gh) \r(2gh－v\o\al(2,0))5、(雙選)內(nèi)壁光滑的環(huán)形凹槽半徑為R，固定在豎直平面內(nèi)，一根長度為eq\r(2)R的輕桿，一端固定有質(zhì)量為m的小球甲，另一端固定有質(zhì)量為2m的小球乙．現(xiàn)將兩小球放入凹槽內(nèi)，小球乙位于凹槽的最低點，如圖所示，由靜止釋放后()A．下滑過程中甲球減少的機械能總是等于乙球增加的機械能B．下滑過程中甲球減少的重力勢能總是等于乙球增加的重力勢能C．甲球可沿凹槽下滑到槽的最低點D．桿從右向左滑回時，乙球一定能回到凹槽的最低點6、(多選)如圖所示，在傾角θ＝30°的光滑固定斜面上，放有質(zhì)量分別為1kg和2kg的小球A和B，且兩球之間用一根長L＝m的輕桿相連，小球B距水平面的高度h＝m．現(xiàn)讓兩球從靜止開始自由下滑，最后都進入到上方開有細槽的光滑圓管中，不計球與圓管內(nèi)壁碰撞時的機械能損失，g取10m/s2.則下列說法中正確的是()A．從開始下滑到A進入圓管整個過程，小球A、B與地球三者組成的系統(tǒng)機械能守恒B．在B球未進入水平圓管前，小球A與地球組成系統(tǒng)機械能守恒C．兩球最后在光滑圓管中運動的速度大小為eq\r(7)m/sD．從開始下滑到A進入圓管整個過程，輕桿對B球做功－1J7、.在做“驗證機械能守恒定律”的實驗時，發(fā)現(xiàn)重物減少的重力勢能總是略大于重物增加的動能，造成這種現(xiàn)象的原因是()A.選用的重物質(zhì)量過大B.選用的重物質(zhì)量過小C.空氣對重物的阻力和打點計時器對紙帶的阻力D.實驗時操作不規(guī)范，實驗數(shù)據(jù)測量不準(zhǔn)確8、如圖所示，在水平面上，有一彎曲的槽道弧AB，槽道由半徑分別為eq\f(R,2)和R的兩個半圓構(gòu)成，現(xiàn)用大小恒為F的拉力將一光滑小球從A點沿槽道拉至B點，若拉力F的方向時時刻刻均與小球運動方向一致，則此過程中拉力所做的功為()A．0B．FR\f(3,2)πFRD．2πFR9、魔方，又叫魔術(shù)方塊或魯比克方塊，是一種手部極限運動．通常泛指三階魔方．三階魔方形狀是正方體，由有彈性的硬塑料制成．要將一個質(zhì)量為m、邊長為a的水平放置的勻質(zhì)三階魔方翻倒，推力對它做功至少為()\r(2)mga \f(\r(2)mga,2)\f(\r(2)＋1mga,2) \f(\r(2)－1mga,2)10、一物體做變速運動時，下列說法中正確的是()A．合外力一定對物體做功，使物體動能改變B．物體所受合外力一定不為零C．合外力一定對物體做功，但物體動能可能不變D．物體的加速度可能為零11、質(zhì)量為m＝50kg的滑雪運動員，以初速度v0＝4m/s從高度為h＝10m的彎曲滑道頂端A滑下，到達滑道底端B時的速度v1＝10m/s.求滑雪運動員在這段滑行過程中克服阻力做的功．(g取10m/s2)12、如圖為驗證“機械能守恒定律”的實驗裝置示意圖?，F(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點計時器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平。回答下列問題：(1)為完成此實驗，除了所給的器材外，還需要的器材有________。(填入正確選項前的字母)A.毫米刻度尺B.秒表～12V的直流電源～6V的交流電源(2)下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：A.按照圖示的裝置安裝器材B.將打點計時器接到電源的“直流輸出”上C.先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶，再更換紙帶重復(fù)多次D.測量紙帶上某些點間的距離E.根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能其中操作錯誤的步驟是________________。(3)實驗中誤差產(chǎn)生的原因有__________________________________________________________________________________________________(寫出兩個原因)。13、[思考判斷](1)一個力對物體做功的功率，不一定等于這個力與受力物體運動速度的乘積。()(2)汽車的功率一定，汽車的速度越大，牽引力就越大。()(3)汽車在高速公路上行駛，功率的大小與速度的大小無關(guān)。()(4)汽車的速度越大，牽引力的功率也越大。(),2020春人教物理（新教材）必修第二冊第8章機械能守恒定律及答案*新教材必修第二冊第8章機械能守恒定律*1、如圖所示，一質(zhì)量為m1的木板放在光滑斜面上，木板的上端用細繩拴在斜面上，木板上有一只質(zhì)量為m2的小貓．剪斷細繩，木板開始下滑，同時小貓沿木板向上爬．小貓向上爬的過程中，小貓在木板上相對于地面的高度不變，忽略空氣阻力．細繩剪斷后，小貓做功的功率P與時間t關(guān)系正確的圖象是()【解析】由題意可知，小貓靜止不動，對小貓受力分析可知，小貓受到木板的摩擦力作用，且Ff＝m2gsinθ(θ為斜面傾角)，摩擦力Ff恒定；對木板受力分析可知，木板沿斜面加速下滑，由牛頓第三定律有Ff′＋m1gsinθ＝m1a，且Ff＝Ff′，則加速度恒定；經(jīng)過時間t，木板位移x＝eq\f(1,2)at2，因此小貓做功功率P＝eq\f(W,t)＝eq\f(Ffx,t)＝eq\f(Ffat,2)，可知P與時間t成正比，對比各選項中圖象可知答案為B.【答案】B2、(雙選)如圖是一汽車在平直路面上啟動的速度—時間圖象，從t1時刻起汽車的功率保持不變，由圖象可知()A．0～t1時間內(nèi)，汽車的牽引力增大，加速度增大，功率不變B．0～t1時間內(nèi)，汽車的牽引力不變，加速度不變，功率增大C．t1～t2時間內(nèi)，汽車的牽引力減小，加速度減小D．t1～t2時間內(nèi)，汽車的牽引力不變，加速度不變【答案】BC[0～t1時間內(nèi)，汽車的速度是均勻增加的，是勻加速運動，所以汽車的牽引力不變，加速度不變，功率增大，所以A錯誤，B正確；t1～t2時間內(nèi)，汽車的功率已經(jīng)達到最大值，功率不能再增加，所以汽車的牽引力在減小，加速度也要減小，所以C正確，D錯誤．]3、物體從某高度處做自由落體運動，以地面為重力勢能零點，下列所示圖象中，能正確描述物體的重力勢能與下落高度的關(guān)系的是()ABCD【答案】B[設(shè)物體開始下落時的重力勢能為Ep0，物體下落高度h過程中重力勢能減少量ΔEp＝mgh，故物體下落高度h時的重力勢能Ep＝Ep0－ΔEp＝Ep0－mgh，即Ep-h圖象為傾斜直線，B正確．]4、如圖所示，小球以初速度v0從A點沿粗糙的軌道運動到高為h的B點后自動返回，其返回途中仍經(jīng)過A點，則經(jīng)過A點的速度大小為()\r(v\o\al(2,0)－4gh) \r(4gh－v\o\al(2,0))\r(v\o\al(2,0)－2gh) \r(2gh－v\o\al(2,0))【答案】B[在從A到B的過程中，重力和摩擦力都做負功，根據(jù)動能定理可得mgh＋Wf＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)；從B到A過程中，重力做正功，摩擦力做負功(因為是沿原路返回，所以兩種情況摩擦力做功大小相等)，根據(jù)動能定理可得mgh－Wf＝eq\f(1,2)mv2，兩式聯(lián)立得再次經(jīng)過A點的速度大小為eq\r(4gh－v\o\al(2,0))，選B.]5、(雙選)內(nèi)壁光滑的環(huán)形凹槽半徑為R，固定在豎直平面內(nèi)，一根長度為eq\r(2)R的輕桿，一端固定有質(zhì)量為m的小球甲，另一端固定有質(zhì)量為2m的小球乙．現(xiàn)將兩小球放入凹槽內(nèi)，小球乙位于凹槽的最低點，如圖所示，由靜止釋放后()A．下滑過程中甲球減少的機械能總是等于乙球增加的機械能B．下滑過程中甲球減少的重力勢能總是等于乙球增加的重力勢能C．甲球可沿凹槽下滑到槽的最低點D．桿從右向左滑回時，乙球一定能回到凹槽的最低點【答案】AD[環(huán)形凹槽光滑，甲、乙組成的系統(tǒng)在運動過程中只有重力做功，故系統(tǒng)機械能守恒，下滑過程中甲減少的機械能總是等于乙增加的機械能，甲、乙系統(tǒng)減少的重力勢能等于系統(tǒng)增加的動能，A正確；甲減少的重力勢能等于乙增加的勢能與甲、乙增加的動能之和，B錯誤；由于乙的質(zhì)量較大，系統(tǒng)的重心偏向乙一端，由機械能守恒可知甲不可能滑到凹槽的最低點，桿從右向左滑回時乙一定會回到凹槽的最低點，C錯誤，D正確．]6、(多選)如圖所示，在傾角θ＝30°的光滑固定斜面上，放有質(zhì)量分別為1kg和2kg的小球A和B，且兩球之間用一根長L＝m的輕桿相連，小球B距水平面的高度h＝m．現(xiàn)讓兩球從靜止開始自由下滑，最后都進入到上方開有細槽的光滑圓管中，不計球與圓管內(nèi)壁碰撞時的機械能損失，g取10m/s2.則下列說法中正確的是()A．從開始下滑到A進入圓管整個過程，小球A、B與地球三者組成的系統(tǒng)機械能守恒B．在B球未進入水平圓管前，小球A與地球組成系統(tǒng)機械能守恒C．兩球最后在光滑圓管中運動的速度大小為eq\r(7)m/sD．從開始下滑到A進入圓管整個過程，輕桿對B球做功－1J【答案】ABC[從開始下滑到A進入圓管整個過程，除重力做功外，桿對系統(tǒng)做功為零，小球A、B與地球三者組成的系統(tǒng)機械能守恒，故A正確；在B球未進入水平圓管前，只有重力對A做功，小球A與地球組成系統(tǒng)機械能守恒，故B正確；以A、B組成的系統(tǒng)為研究對象，系統(tǒng)機械能守恒，由機械能守恒定律得：mBgh＋mAg(h＋Lsinθ)＝eq\f(1,2)(mA＋mB)v2，代入數(shù)據(jù)解得：v＝eq\r(7)m/s，故C正確；以A球為研究對象，由動能定理得：mAg(h＋Lsinθ)＋W＝eq\f(1,2)mAv2，代入數(shù)據(jù)解得：W＝－1J，則輕桿對B做功，WB＝－W＝1J，故D錯誤．]7、.在做“驗證機械能守恒定律”的實驗時，發(fā)現(xiàn)重物減少的重力勢能總是略大于重物增加的動能，造成這種現(xiàn)象的原因是()A.選用的重物質(zhì)量過大B.選用的重物質(zhì)量過小C.空氣對重物的阻力和打點計時器對紙帶的阻力D.實驗時操作不規(guī)范，實驗數(shù)據(jù)測量不準(zhǔn)確【解析】造成題中所述誤差的主要原因是來自于各方面的阻力，選項C正確?！敬鸢浮緾8、如圖所示，在水平面上，有一彎曲的槽道弧AB，槽道由半徑分別為eq\f(R,2)和R的兩個半圓構(gòu)成，現(xiàn)用大小恒為F的拉力將一光滑小球從A點沿槽道拉至B點，若拉力F的方向時時刻刻均與小球運動方向一致，則此過程中拉力所做的功為()A．0B．FR\f(3,2)πFRD．2πFR【答案】C[雖然拉力方向時刻改變，但力與運動方向始終一致，用微元法，在很小的一段位移內(nèi)可以看成恒力，小球的路程為πR＋π·eq\f(R,2)，則拉力做的功為eq\f(3,2)πFR，故C正確．]9、魔方，又叫魔術(shù)方塊或魯比克方塊，是一種手部極限運動．通常泛指三階魔方．三階魔方形狀是正方體，由有彈性的硬塑料制成．要將一個質(zhì)量為m、邊長為a的水平放置的勻質(zhì)三階魔方翻倒，推力對它做功至少為()\r(2)mga \f(\r(2)mga,2)\f(\r(2)＋1mga,2) \f(\r(2)－1mga,2)【答案】D[推力對物體所做的功，增加了物體的重力勢能，即WF＝ΔEp，ΔEp＝mgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2),2)a－\f(1,2)a))＝eq\f(\r(2)－1,2)mga，故選D.]10、一物體做變速運動時，下列說法中正確的是()A．合外力一定對物體做功，使物體動能改變B．物體所受合外力一定不為零C．合外力一定對物體做功，但物體動能可能不變D．物體的加速度可能為零【答案】B[物體做變速運動，可能是物體的速度方向變化，而大小不變，如勻速圓周運動，此時物體的動能不變，并無外力對物體做功，故選項A、C均錯誤；物體做變速運動，一定具有加速度，物體所受合外力一定不為零，故選項B正確，選項D錯誤．]11、質(zhì)量為m＝50kg的滑雪運動員，以初速度v0＝4m/s從高度為h＝10m的彎曲滑道頂端A滑下，到達滑道底端B時的速度v1＝10m/s.求滑雪運動員在這段滑行過程中克服阻力做的功．(g取10m/s2)[解析]從A運動到B，運動員所受摩擦力隨之變化，所以克服摩擦力所做的功不能直接由功的公式求得，此時要根據(jù)動能定理求解．設(shè)摩擦力做的功為W，根據(jù)動能定理mgh－W＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)代入數(shù)值得：W＝2900J.[答案]2900J12、如圖為驗證“機械能守恒定律”的實驗裝置示意圖?，F(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點計時器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平?；卮鹣铝袉栴}：(1)為完成此實驗，除了所給的器材外，還需要的器材有________。(填入正確選項前的字母)A.毫米刻度尺B.秒表～12V的直流電源～6V的交流電源(2)下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：A.按照圖示的裝置安裝器材