春人教物理新教材必修機械能守恒定律含答案

2020春人教物理新教材必修第二冊第8章機械能守恒定律含答案*新教材必修第二冊第8章機械能守恒定律*1、如圖所示，用力先后三次將一個質(zhì)量為m的物體沿同一光滑斜面從底端由靜止拉到頂端，第一次力F1的方向平行于斜面向上，第二次推力F2沿水平方向，第三次拉力F3的方向與斜面成α角，物體三次運動的加速度相同．設(shè)力F1、F2、F3的平均功率分別為P1、P2、P3，下列判斷正確的是()A．P1＝P2＝P3 B．P1>P2>P3C．P2>P1>P3 D．P3>P2>P12、如圖所示，質(zhì)量為2kg的物體以10m/s的初速度水平拋出，經(jīng)過2s落地．取g＝10m/s2.關(guān)于重力做功的功率，下列說法正確的是()A．下落過程中重力的平均功率是400WB．下落過程中重力的平均功率是100WC．落地前的瞬間重力的瞬時功率是400WD．落地前的瞬間重力的瞬時功率是200W3、一棵樹上有一個質(zhì)量為kg的熟透了的蘋果P，該蘋果從樹上A處先落到地面C最后滾入溝底、B、C、D、E水平面之間豎直距離如圖所示．以地面C為零勢能面，g取10m/s2，則該蘋果從A落下到D的過程中重力勢能的減少量和在D處的重力勢能分別是()A．J和9J B．9J和－9JC．J和－9J D．J和－J4、(雙選)用力F拉著一個物體從空中的a點運動到b點的過程中，重力做功－3J，拉力F做功8J，空氣阻力做功－J，則下列判斷正確的是()A．物體的重力勢能增加了3JB．物體的重力勢能減少了3JC．物體的動能增加了JD．物體的動能增加了8J5、以相同大小的初速度v0將物體從同一水平面分別豎直上拋、斜上拋、沿光滑斜面(足夠長)上滑，如圖所示，三種情況達(dá)到的最大高度分別為h1、h2和h3，不計空氣阻力(斜上拋運動物體在最高點的速度方向水平)，則()A．h1＝h2>h3 B．h1＝h2<h3C．h1＝h3<h2 D．h1＝h3>h26、在同一高度處有五個完全相同的小球，第一個小球由靜止釋放，另外四個小球以相同大小的初速度分別沿水平方向、豎直向下方向、斜向上45°方向和斜向下45°方向拋出，最后五個小球都落到同一水平地面上．五個小球落地時重力的瞬時功率分別為P1、P2、P3、P4和P5.不計空氣阻力，則下列說法中正確的是()A．P1＞P2＞P3＞P4＞P5 B．P1＜P2＜P3＜P4＜P5C．P1＝P2＝P3＝P4＝P5 D．P1＝P2＜P4＝P5＜P37、如圖所示，ACP和BDP是豎直平面內(nèi)兩個半徑不同的半圓形光滑軌道，A、P、B三點位于同一水平面上，C和D分別為兩軌道的最低點，將兩個質(zhì)量相同的小球分別從A和B兩處同時無初速度釋放，則()A．沿BDP光滑軌道運動的小球的重力勢能永遠(yuǎn)為正值B．兩小球到達(dá)C點和D點時，重力做功相等C．兩小球到達(dá)C點和D點時，重力勢能相等D．兩小球剛開始從A和B兩處無初速度釋放時，重力勢能相等8、質(zhì)量為m的物體以初速度v0沿水平面向左開始運動，起始點A與一輕彈簧O端相距s，如圖所示．已知物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ，物體與彈簧相碰后，彈簧的最大壓縮量為x，則從開始碰撞到彈簧被壓縮至最短，物體克服彈簧彈力所做的功為()\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－μmg(s＋x)\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－μmgxC．μmgsD．μmg(s＋x)9、如圖所示，輕繩連接A、B兩物體，A物體懸在空中距地面H高處，B物體放在水平面上．若A物體質(zhì)量是B物體質(zhì)量的2倍，不計一切摩擦．由靜止釋放A物體，以地面為零勢能參考面．當(dāng)A的動能與其重力勢能相等時，A距地面的高度是()\f(1,5)H\f(2,5)H\f(3,5)H\f(4,5)H10、如圖所示，圓柱形水箱高為5m，容積為50m3，水箱底部接通水管A，頂部接通水管B，開始時箱中無水，若僅使用A管或僅使用B管慢慢地將水注入，直到箱中水滿為止，g取10m/s2.試計算兩種情況下外界各需做多少功？(設(shè)需注入的水開始時均與箱底等高)11、如圖所示為一跳臺的示意圖．假設(shè)運動員從雪道的最高點A由靜止開始滑下，不借助其他器械，沿光滑雪道到達(dá)跳臺的B點時速度多大？當(dāng)他落到離B點豎直高度為10m的雪地C點時，速度又是多大？(設(shè)這一過程中運動員沒有做其他動作，忽略摩擦和空氣阻力，g取10m/s2)2020春人教物理新教材必修第二冊第8章機械能守恒定律含答案*新教材必修第二冊第8章機械能守恒定律*1、如圖所示，用力先后三次將一個質(zhì)量為m的物體沿同一光滑斜面從底端由靜止拉到頂端，第一次力F1的方向平行于斜面向上，第二次推力F2沿水平方向，第三次拉力F3的方向與斜面成α角，物體三次運動的加速度相同．設(shè)力F1、F2、F3的平均功率分別為P1、P2、P3，下列判斷正確的是()A．P1＝P2＝P3 B．P1>P2>P3C．P2>P1>P3 D．P3>P2>P1【解析】因為三次運動的加速度a相同，路程也相同，由運動學(xué)公式l＝eq\f(1,2)at2可知，t1＝t2＝t3.第一次：由牛頓第二定律可得出拉力F1的大小為F1－mgsinθ＝ma，∴F1＝mgsinθ＋ma.∴力F1所做的功為W1＝F1l＝(mgsinθ＋ma)l(式中l(wèi)為斜面的長度)．第二次：同樣可得F2cosθ－mgsinθ＝ma，∴F2cosθ＝mgsinθ＋ma.∴力F2所做的功應(yīng)為W2＝F2cosθ·l＝(mgsinθ＋ma)l.第三次：也可得出F3cosα－mgsinθ＝ma，∴F3cosα＝mgsinθ＋ma.∴力F3所做的功為W3＝F3cosα·l＝(mgsinθ＋ma)l.比較W1、W2、W3，可得W1＝W2＝W3，由公式P＝eq\f(W,t)，可得P1＝P2＝P3.【答案】A2、如圖所示，質(zhì)量為2kg的物體以10m/s的初速度水平拋出，經(jīng)過2s落地．取g＝10m/s2.關(guān)于重力做功的功率，下列說法正確的是()A．下落過程中重力的平均功率是400WB．下落過程中重力的平均功率是100WC．落地前的瞬間重力的瞬時功率是400WD．落地前的瞬間重力的瞬時功率是200W【答案】C[物體2s下落的高度為h＝eq\f(1,2)gt2＝20m，落地的豎直分速度為vy＝gt＝20m/s，所以落到地面前的瞬間重力的瞬時功率是P＝mgvy＝400W，下落過程中重力的平均功率是eq\x\to(P)＝eq\f(mgh,t)＝200W，選項C正確．]3、一棵樹上有一個質(zhì)量為kg的熟透了的蘋果P，該蘋果從樹上A處先落到地面C最后滾入溝底、B、C、D、E水平面之間豎直距離如圖所示．以地面C為零勢能面，g取10m/s2，則該蘋果從A落下到D的過程中重力勢能的減少量和在D處的重力勢能分別是()A．J和9J B．9J和－9JC．J和－9J D．J和－J【答案】C[以地面C為零勢能面，根據(jù)重力勢能的計算公式得D處的重力勢能Ep＝mgh＝×10×(－J＝－9J．從A落下到D的過程中重力勢能的減少量ΔEp＝mgΔh＝×10×＋＋J＝J，故選C.]4、(雙選)用力F拉著一個物體從空中的a點運動到b點的過程中，重力做功－3J，拉力F做功8J，空氣阻力做功－J，則下列判斷正確的是()A．物體的重力勢能增加了3JB．物體的重力勢能減少了3JC．物體的動能增加了JD．物體的動能增加了8J【答案】AC[因為重力做功－3J，所以重力勢能增加3J，A對，B錯；根據(jù)動能定理W合＝ΔEk，得ΔEk＝－3J＋8J－J＝J，C對，D錯．]5、以相同大小的初速度v0將物體從同一水平面分別豎直上拋、斜上拋、沿光滑斜面(足夠長)上滑，如圖所示，三種情況達(dá)到的最大高度分別為h1、h2和h3，不計空氣阻力(斜上拋運動物體在最高點的速度方向水平)，則()A．h1＝h2>h3 B．h1＝h2<h3C．h1＝h3<h2 D．h1＝h3>h2【答案】D[豎直上拋和沿斜面運動的物體，上升到最高點時，速度均為0，由機械能守恒得mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，所以h＝eq\f(v\o\al(2,0),2g)，斜上拋運動物體在最高點速度不為零，設(shè)為v1，則mgh2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，所以h2<h1＝h3，故D對．]6、在同一高度處有五個完全相同的小球，第一個小球由靜止釋放，另外四個小球以相同大小的初速度分別沿水平方向、豎直向下方向、斜向上45°方向和斜向下45°方向拋出，最后五個小球都落到同一水平地面上．五個小球落地時重力的瞬時功率分別為P1、P2、P3、P4和P5.不計空氣阻力，則下列說法中正確的是()A．P1＞P2＞P3＞P4＞P5 B．P1＜P2＜P3＜P4＜P5C．P1＝P2＝P3＝P4＝P5 D．P1＝P2＜P4＝P5＜P3【答案】D[由于重力的功率為P＝mgvy，第一個球與第二個在豎直方向上都是自由落體運動，故落地時二者在豎直方向的速度相等，故P1＝P2，對于第四個球與第五個球，落地時速度大小相等，豎直方向的分速度大小相等，但是比第一、二兩球大，故P1＝P2＜P4＝P5，對于第三個球，由于其做向下的初速度不為零的勻加速直線運動，故其落地時速度方向豎直向下，并且最大，故P3最大，故選項D正確．]7、如圖所示，ACP和BDP是豎直平面內(nèi)兩個半徑不同的半圓形光滑軌道，A、P、B三點位于同一水平面上，C和D分別為兩軌道的最低點，將兩個質(zhì)量相同的小球分別從A和B兩處同時無初速度釋放，則()A．沿BDP光滑軌道運動的小球的重力勢能永遠(yuǎn)為正值B．兩小球到達(dá)C點和D點時，重力做功相等C．兩小球到達(dá)C點和D點時，重力勢能相等D．兩小球剛開始從A和B兩處無初速度釋放時，重力勢能相等【答案】D[不管選哪一點為零勢能點，A點和B點相對零勢能面的豎直高度均相等，所以重力勢能相等，D正確；兩小球到達(dá)C點和D點時，重力勢能不相等，C錯誤；重力勢能Ep＝mgh，具有相對性，如果選A、P、B三點在零勢能參考面上，則兩球在運動過程中的重力勢能恒為負(fù)值；如果選C點在零勢能參考面上，則兩球在運動過程中的重力勢能恒為正值，A錯誤；另外，重力做功跟路徑無關(guān)，只取決于物體在始、末兩點在豎直方向的高度，兩球從開始運動到到達(dá)C點和D點時豎直高度不等，所以重力做功不相等，B錯誤．]8、質(zhì)量為m的物體以初速度v0沿水平面向左開始運動，起始點A與一輕彈簧O端相距s，如圖所示．已知物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ，物體與彈簧相碰后，彈簧的最大壓縮量為x，則從開始碰撞到彈簧被壓縮至最短，物體克服彈簧彈力所做的功為()\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－μmg(s＋x)\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－μmgxC．μmgsD．μmg(s＋x)【答案】A[由動能定理得－W－μmg(s＋x)＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，W＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－μmg(s＋x)．]9、如圖所示，輕繩連接A、B兩物體，A物體懸在空中距地面H高處，B物體放在水平面上．若A物體質(zhì)量是B物體質(zhì)量的2倍，不計一切摩擦．由靜止釋放A物體，以地面為零勢能參考面．當(dāng)A的動能與其重力勢能相等時，A距地面的高度是()\f(1,5)H \f(2,5)H\f(3,5)H \f(4,5)H【答案】B[設(shè)A的動能與重力勢能相等時A距地面高度為h，對A、B組成的系統(tǒng)，由機械能守恒得：mAg(H－h(huán))＝eq\f(1,2)mAv2＋eq\f(1,2)mBv2 ①又由題意得：mAgh＝eq\f(1,2)mAv2 ②mA＝2mB ③由①②③式解得：h＝eq\f(2,5)H，故B正確．]10、如圖所示，圓柱形水箱高為5m，容積為50m3，水箱底部接通水管A，頂部接通水管B，開始時箱中無水，若僅使用A管或僅使用B管慢慢地將水注入，直到箱中水滿為止，g取10m/s2.試計算兩種情況下外界各需做多少功？(設(shè)需注入的水開始時均與箱底等高)解析：以H表示水箱的高度，水若從A管注入，整箱水的重心被升高eq\f(H,2)，外界做功W1＝mg·eq\f(H,2)＝ρVg·eq\f(H,2)＝×103×50×10×eq\f(5,2)J＝×106J.若水從B管注入，整箱水應(yīng)先升高到箱頂處后再下落，故外界做的功W2＝mgH＝2W1＝×106J.答案：×106J×106J11、如圖所示為一跳臺的示意圖．假設(shè)運動員從雪道的最高點A由靜止開始滑下，不借助其他器械，沿光滑雪道到達(dá)跳臺的B點時速度多大？當(dāng)他落到離B點豎直高度為10m的雪地C點時，速度又是多大？(設(shè)這一過程中運動員沒有做其他動作，忽略摩擦和空氣阻力，g取10m/s2)[解析]運動員在滑雪過程中