春人教物理新教材必修機(jī)械能守恒定律及答案

2020春人教物理新教材必修第二冊(cè)第8章機(jī)械能守恒定律及答案*新教材必修第二冊(cè)第8章機(jī)械能守恒定律*1、(多選)如圖所示，是汽車牽引力F和車速倒數(shù)eq\f(1,v)的關(guān)系圖象，若汽車質(zhì)量為2×103kg，由靜止開(kāi)始沿平直公路行駛，阻力恒定，最大車速為30m/s，則以下說(shuō)法正確的是()A．汽車的額定功率為6×104WB．汽車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力為6×103NC．汽車先做勻加速運(yùn)動(dòng)，然后再做勻速直線運(yùn)動(dòng)D．汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是5s2、有一根輕繩系一個(gè)物體，如圖所示，在懸點(diǎn)O以加速度a向下做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，作用在物體上的各力做功的情況是()A．重力做正功，拉力做負(fù)功，合外力做負(fù)功B．重力做正功，拉力做負(fù)功，合外力做正功C．重力做正功，拉力做正功，合外力做正功D．重力做負(fù)功，拉力做負(fù)功，合外力做正功3、(多選)關(guān)于彈簧的彈性勢(shì)能，下列說(shuō)法正確的是()A．彈簧的彈性勢(shì)能跟拉伸(或壓縮)的長(zhǎng)度有關(guān)B．彈簧的彈性勢(shì)能跟彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)C．同一彈簧，在彈性限度內(nèi)，形變量越大，彈性勢(shì)能越大D．彈性勢(shì)能的大小跟使彈簧發(fā)生形變的物體有關(guān)4、人在距地面h高處拋出一個(gè)質(zhì)量為m的小球，落地時(shí)小球的速度為v，不計(jì)空氣阻力，人對(duì)小球做的功是()\f(1,2)mv2 B．mgh＋eq\f(1,2)mv2C．mgh－eq\f(1,2)mv2 \f(1,2)mv2－mgh5、從地面豎直上拋兩個(gè)質(zhì)量不同的小球，設(shè)它們的初動(dòng)能相同，當(dāng)上升到同一高度時(shí)(不計(jì)空氣阻力，選拋出點(diǎn)為參考面)，則()A．所具有的重力勢(shì)能相等B．所具有的動(dòng)能相等C．所具有的機(jī)械能不等 D．所具有的機(jī)械能相等6、(多選)以一定的初速度豎直向上拋出質(zhì)量為m的小球，它上升的最大高度為h，空氣阻力的大小恒為f.則從拋出點(diǎn)至回到原出發(fā)點(diǎn)的過(guò)程中，各力做功的情況正確的是()A．重力做的功為零B．空氣阻力做的功為－2fhC．空氣阻力做的功為2fhD．物體克服重力做的功為－mgh7、一個(gè)100g的球從m的高處落到一個(gè)水平板上又彈回到m的高處，則整個(gè)過(guò)程中重力對(duì)球所做的功及球的重力勢(shì)能的變化是(g取10m/s2)()A．重力做功為JB．重力做了J的負(fù)功C．物體的重力勢(shì)能一定減少JD．物體的重力勢(shì)能一定增加J8、如圖所示，物體沿曲面從A點(diǎn)無(wú)初速度滑下，滑至曲面的最低點(diǎn)B時(shí)，下滑的高度為5m，速度為6m/s，若物體的質(zhì)量為1kg.則下滑過(guò)程中物體克服阻力所做的功為(g取10m/s2)()A．50JB．18JC．32JD．0J9、一根輕彈簧下端固定，豎立在水平面上，其正上方A位置有一只小球．小球從靜止開(kāi)始下落，在B位置接觸彈簧的上端，在C位置小球所受彈力大小等于重力，在D位置小球速度減小到零．小球下落階段下列說(shuō)法中正確的是()A．在B位置小球動(dòng)能最大B．從A→D位置的過(guò)程中小球機(jī)械能守恒C．從A→D位置小球重力勢(shì)能的減少大于彈簧彈性勢(shì)能的增加D．從A→C位置小球重力勢(shì)能的減少大于彈簧彈性勢(shì)能的增加10、圖示為修建高層建筑常用的塔式起重機(jī)．在起重機(jī)將質(zhì)量m＝5×103kg的重物豎直吊起的過(guò)程中，重物由靜止開(kāi)始向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a＝m/s2，當(dāng)起重機(jī)輸出功率達(dá)到其允許的最大值時(shí)，保持該功率直到重物做vm＝m/s的勻速運(yùn)動(dòng)．g取10m/s2，不計(jì)額外功．求：(1)起重機(jī)允許輸出的最大功率；(2)重物做勻加速運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間和起重機(jī)在第2秒末的輸出功率．11、如圖所示，粗糙水平軌道AB與半徑為R的光滑半圓形軌道BC相切于B點(diǎn)，現(xiàn)有質(zhì)量為m的小球(可看成質(zhì)點(diǎn))以初速度v0＝eq\r(6gR)，從A點(diǎn)開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，并進(jìn)入半圓形軌道，若小球恰好能到達(dá)半圓形軌道的最高點(diǎn)C，最終又落于水平軌道上的A處，重力加速度為g，求：(1)小球落到水平軌道上的A點(diǎn)時(shí)速度的大小vA；(2)水平軌道與小球間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ.12、如圖所示，有一條長(zhǎng)為L(zhǎng).質(zhì)量為m的均勻金屬鏈條，一半長(zhǎng)度在光滑斜面上，斜面傾角為θ，另一半長(zhǎng)度沿豎直方向下垂在空中，當(dāng)從靜止開(kāi)始釋放后鏈條滑動(dòng)，以斜面最高點(diǎn)所在平面為重力勢(shì)能的參考平面，求：(1)開(kāi)始時(shí)和鏈條剛好從右側(cè)全部滑出斜面時(shí)重力勢(shì)能各是多大？(2)此過(guò)程中重力勢(shì)能減少了多少？13、如圖所示為一跳臺(tái)的示意圖．假設(shè)運(yùn)動(dòng)員從雪道的最高點(diǎn)A由靜止開(kāi)始滑下，不借助其他器械，沿光滑雪道到達(dá)跳臺(tái)的B點(diǎn)時(shí)速度多大？當(dāng)他落到離B點(diǎn)豎直高度為10m的雪地C點(diǎn)時(shí)，速度又是多大？(設(shè)這一過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員沒(méi)有做其他動(dòng)作，忽略摩擦和空氣阻力，g取10m/s2)1、AD解析：由圖象可知．汽車先做牽引力恒定的勻加速運(yùn)動(dòng)，再做功率恒定的變加速運(yùn)動(dòng)，P額＝F·v＝2×103×30W＝6×104W，故A正確，C錯(cuò)誤；當(dāng)汽車速度最大時(shí)牽引力F＝f＝2×103N，故B錯(cuò)誤；汽車勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度a＝eq\f(F－f,m)＝2m/s2，汽車剛達(dá)到額定功率時(shí)的速度v＝eq\f(P額,F)＝10m/s，所以汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t＝eq\f(v,a)＝5s，故D正確．2、A[由W＝Flcosα可知WG＝Gl＞0，WFT＝－FTl＜0，W合＝－mal＜0，A正確，B、C、D錯(cuò)誤．]3、ABC[由彈性勢(shì)能的表達(dá)式Ep＝eq\f(1,2)kl2可知，彈性勢(shì)能Ep與彈簧拉伸(或壓縮)的長(zhǎng)度有關(guān)，在彈性限度內(nèi)，l越大，Ep越大，A、C選項(xiàng)正確．Ep的大小還與k有關(guān)，B選項(xiàng)正確．彈簧的彈性勢(shì)能是由彈簧的勁度系數(shù)k和形變量l決定的，與使彈簧發(fā)生形變的物體無(wú)關(guān)，D選項(xiàng)錯(cuò)誤．]4、D[對(duì)全過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理得：mgh＋W＝eq\f(1,2)mv2－0，解得：W＝eq\f(1,2)mv2－mgh，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤．故選D.]5、D[因兩小球質(zhì)量不等，由重力勢(shì)能表達(dá)式Ep＝mgh可知，上升到同一高度時(shí)，所具有的重力勢(shì)能不相等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；上升過(guò)程中只有重力做功，故小球機(jī)械能守恒，因初始動(dòng)能相同，機(jī)械能相等，故上升到同一高度時(shí)機(jī)械能相等，從而動(dòng)能不相等，選項(xiàng)B、C均錯(cuò)誤，D正確．]6、AB[根據(jù)功的計(jì)算公式得：WG＝0Wf＝f·2h·cos180°＝－2fh所以選項(xiàng)A、B正確．]7、C[整個(gè)過(guò)程中重力做功WG＝mgΔh＝×10×J＝J，故重力勢(shì)能減少J，所以選項(xiàng)C正確．]8、C[由動(dòng)能定理得mgh－Wf＝eq\f(1,2)mv2，故Wf＝mgh－eq\f(1,2)mv2＝1×10×5J－eq\f(1,2)×1×62J＝32J，C正確．]9、D[球從B至C過(guò)程，重力大于彈簧的彈力，合力向下，小球加速運(yùn)動(dòng)；C到D過(guò)程，重力小于彈力，合力向上，小球減速運(yùn)動(dòng)，故在C點(diǎn)動(dòng)能最大，A錯(cuò)誤．下落過(guò)程中小球受到的彈力做功，所以機(jī)械能不守恒，小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，即小球的重力勢(shì)能、動(dòng)能和彈簧的彈性勢(shì)能總和保持不變，從A→D位置，動(dòng)能變化量為零，根據(jù)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒知，小球重力勢(shì)能的減小等于彈性勢(shì)能的增加，從A→C位置小球減小的重力勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，一部分轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能，故從A→C位置小球重力勢(shì)能的減少大于彈簧彈性勢(shì)能的增加，D正確，B、C錯(cuò)誤．]10、[解析](1)設(shè)起重機(jī)允許輸出的最大功率為P0，重物達(dá)到最大速度時(shí)，拉力F0等于重力．P0＝F0vm ①P0＝mgvm ②代入數(shù)據(jù)，有：P0＝×104W．③(2)勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)，起重機(jī)達(dá)到允許輸出的最大功率，設(shè)此時(shí)重物受到的拉力為F，速度為v1，勻加速運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷時(shí)間為t1，有：P0＝Fv1④F－mg＝ma ⑤v1＝at1 ⑥由③④⑤⑥，代入數(shù)據(jù)，得：t1＝5s⑦t＝2s時(shí)，重物處于勻加速運(yùn)動(dòng)階段，設(shè)此時(shí)速度為v2，輸出功率為P，則v2＝at ⑧P＝Fv2 ⑨由⑤⑧⑨，代入數(shù)據(jù)，得：P＝×104W.[答案](1)×104W(2)5s×104W11、[解析](1)mg＝meq\f(v\o\al(2,C),R)，得vC＝eq\r(gR)，從C到A由動(dòng)能定理得：mg·2R＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)，得vA＝eq\r(5gR).(2)AB的距離為xAB＝vCt＝eq\r(gR)×eq\r(\f(2×2R,g))＝2R 從A出發(fā)回到A由動(dòng)能定理得：－μmgxAB＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，得μ＝.[答案](1)eq\r(5gR)(2)12、解析：(1)以斜面最高點(diǎn)所在平面為重力勢(shì)能的參考平面，開(kāi)始時(shí)鏈條重力勢(shì)能Ep1＝－eq\f(1,2)mg·eq\f(L,4)sinθ－eq\f(1,2)mg·eq\f(L,4)＝－eq\f(1,8)mgL(sinθ＋1)；鏈條剛好從右側(cè)全部滑出斜面時(shí)重力勢(shì)能Ep2＝－mg·eq\f(L,2)＝－eq\f(1,2)mgL.(2)此過(guò)程中重力勢(shì)能變化量為ΔEp＝Ep2－Ep1＝－eq\f(3,8)mgL＋eq\f(1,8)mgLsinθ，重力勢(shì)能減少量為eq\f(3,8)mgL－eq\f(1,8)mgLsinθ.答案：(1)－eq\f(1,8)mgL(sinθ＋1)－eq\f(1,2)mgL(2)eq\f(3,8)mgL－eq\f(1,8)mgLsinθ13、[解析]運(yùn)動(dòng)員在滑雪過(guò)程中只有重力做功，故運(yùn)動(dòng)員在滑雪過(guò)程中機(jī)械能守恒．取B點(diǎn)所在水平面為參考平面．由題意知A點(diǎn)到B點(diǎn)的高度差h1＝4m，B點(diǎn)到C點(diǎn)的高度差h2＝10m，從A