（春）人教物理新教材必修機(jī)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(jī)械能守恒定律含答案*新教材必修第二冊第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，由靜止開始沿平直公路行駛，阻力恒定，最大車速為30m/s，則以下說法正確的是()A．汽車的額定功率為6×104WB．汽車運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力為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、(雙選)如圖所示，某商場的電動(dòng)扶梯坡面與水平面成θ角，質(zhì)量為m的人站在電梯上，并始終隨電梯一起從靜止開始勻加速上升，達(dá)到規(guī)定的速度后勻速上升，最后勻減速上升直到停止。若用G表示人受到的重力，用FN表示人受到的支持力，用Ff表示人受到的摩擦力，則下列說法中正確的是()A.上升過程中，F(xiàn)f一直做負(fù)功B.上升過程中，G一直做負(fù)功C.上升過程中，F(xiàn)N一直做正功D.上升過程中，F(xiàn)f一直做正功解題關(guān)鍵：受力分析，確定力與物體位移的夾角大小。解析選項(xiàng)過程分析結(jié)論A向上加速時(shí)摩擦力水平向右，與位移夾角始終為銳角，此時(shí)摩擦力做正功×B因?yàn)槿说母叨壬?，故重力一直做?fù)功√C上升過程中支持力豎直向上，與位移的夾角始終為銳角，故支持力一直做正功√D減速上升過程中，人受到的摩擦力水平向左，與位移夾角為鈍角，故摩擦力做負(fù)功×3、關(guān)于運(yùn)動(dòng)物體所受的合外力、合外力做的功及動(dòng)能變化的關(guān)系，下列說法正確的是()A.合外力為零，則合外力做功一定為零B.合外力做功為零，則合外力一定為零C.合外力做功越多，則動(dòng)能一定越大D.動(dòng)能不變，則物體合外力一定為零【解析】由W＝Flcosα可知，物體所受合外力為零，合外力做功一定為零，但合外力做功為零，可能是α＝90°，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理W＝ΔEk可知，合外力做功越多，動(dòng)能變化量越大，但動(dòng)能不一定越大。動(dòng)能不變，合外力做功為零，但物體合外力不一定為零，選項(xiàng)C、D均錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼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)過程中重力對(duì)球所做的功及球的重力勢能的變化是(g取10m/s2)()A．重力做功為JB．重力做了J的負(fù)功C．物體的重力勢能一定減少JD．物體的重力勢能一定增加J8、如圖所示，物體沿曲面從A點(diǎn)無初速度滑下，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位置的過程中小球機(jī)械能守恒C．從A→D位置小球重力勢能的減少大于彈簧彈性勢能的增加D．從A→C位置小球重力勢能的減少大于彈簧彈性勢能的增加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程中，重物由靜止開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，有一條長為L.質(zhì)量為m的均勻金屬鏈條，一半長度在光滑斜面上，斜面傾角為θ，另一半長度沿豎直方向下垂在空中，當(dāng)從靜止開始釋放后鏈條滑動(dòng)，以斜面最高點(diǎn)所在平面為重力勢能的參考平面，求：(1)開始時(shí)和鏈條剛好從右側(cè)全部滑出斜面時(shí)重力勢能各是多大？(2)此過程中重力勢能減少了多少？13、思考判斷(1)凡是發(fā)生了位移的物體，一定有力對(duì)物體做功。()(2)力是矢量，位移是矢量，所以功也是矢量。()(3)功有正、負(fù)之分，若某個(gè)力對(duì)物體做負(fù)功，表明這個(gè)力對(duì)該物體的運(yùn)動(dòng)起阻礙作用。()(4)若某一個(gè)力對(duì)物體不做功，說明該物體一定沒有位移。()(5)力F1做功10J，F(xiàn)2做功－15J，力F1比F2做功少。()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、BC3、A4、D[對(duì)全過程運(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)，所具有的重力勢能不相等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；上升過程中只有重力做功，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)過程中重力做功WG＝mgΔh＝×10×J＝J，故重力勢能減少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，即小球的重力勢能、動(dòng)能和彈簧的彈性勢能總和保持不變，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，小球重力勢能的減小等于彈性勢能的增加，從A→C位置小球減小的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，一部分轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能，故從A→C位置小球重力勢能的減少大于彈簧彈性勢能的增加，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)所在平面為重力勢能的參考平面，開始時(shí)鏈條重力勢能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)重力勢能Ep2＝－mg·eq\f(L,2)＝－eq\f(1,2)mgL.