新人教版高中物理必修二第八章《機械能守恒定律》測試題(含答案解析)

一、選擇題1．如圖所示，在傾角θ=30°的光滑固定斜面上，放有兩個質(zhì)量分別為1kg和2kg的可視為質(zhì)點的小球A和B，兩球之間用一根長L=0.2m的輕桿相連，小球B距水平面的高度h=0.1m。兩球由靜止開始下滑到光滑地面上，不計球與地面碰撞時的機械能損失，g取10m/s2則下列說法中正確的是（）A．整個下滑過程中A球機械能守恒B．整個下滑過程中B球機械能守恒C．整個下滑過程中A球機械能的增加量為JD．整個下滑過程中B球機械能的增加量為J2．如圖所示，輕質(zhì)彈簧的左端固定，并處于自然狀態(tài)。小物塊的質(zhì)量為，從點向左沿水平地面運動，壓縮彈簧后被彈回，運動到點恰好靜止。物塊向左運動的最大距離為，與地面間的動摩擦因數(shù)為，重力加速度為，彈簧未超出彈性限度。在上述過程中（）A．彈簧的最大彈力為B．物塊克服摩擦力做的功為C．彈簧的最大彈性勢能為D．物塊在點的初速度為3．小孩站在岸邊向湖面依次拋出三個石子，三次的軌跡如圖所示，最高點在同一水平線上。假設(shè)三個石子質(zhì)量相同，忽略空氣阻力的影響，下列說法中正確的是（）A．沿軌跡3運動的石子落水時速度最小 B．三個石子在最高點時速度相等C．小孩拋出時對三個石子做的功相等 D．沿軌跡3運動的石子在落水時重力的功率最大4．在2020年蹦床世界杯巴庫站暨東京奧運會積分賽中，中國選手朱雪瑩奪得女子個人網(wǎng)上冠軍。蹦床運動可以簡化為圖示的模型，A點為下端固定的豎直輕彈簧的自由端，B點為小球在彈簧上靜止時的位置，現(xiàn)將小球從彈簧正上方某高度處由靜止釋放，小球接觸彈簧后運動到最低點C的過程中，下列說法正確的是（）A．小球從A運動到C的過程中小球的機械能不守恒B．小球到達A時速度最大C．小球從A運動到B的過程中處于超重狀態(tài)D．小球從B運動到C的過程中處于失重狀態(tài)5．在高處的某同一點將甲、乙兩個質(zhì)量相同的小球以相同的速率分別豎直上拋、平拋。從拋出到落地過程忽略空氣阻力，那么以下說法正確的是（）A．因物體的軌跡不同，重力做功不相等B．落地時重力的功率C．落地時，甲的動能大于乙的動能D．如果考慮空氣阻力，則從拋出到落地過程中，重力做功不相等6．物體從某一高度做初速為的平拋運動，為物體重力勢能，為物體動能，h為下落高度，t為飛行時間，v為物體的速度大小。以水平地面為零勢能面，不計空氣阻力，下列圖象中反映與各物理量之間關(guān)系可能正確的是（）A． B．C． D．7．一輛質(zhì)量為1.5×103kg的電動汽車以額定功率在平直公路上行駛，某時刻（圖中t＝3s）開始空檔滑行，在地面阻力作用下勻減速到靜止。其x－t圖像如圖所示，該車的額定功率是（）A．1.5kW B．3kW C．7.5kW D．9kW8．在圓軌道上運動的質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星，它到地面的距離等于地球半徑R，地面重力加速度為g，則（）A．衛(wèi)星運動的周期為 B．衛(wèi)星運動的加速度為C．衛(wèi)星的動能為 D．衛(wèi)星運動的速度為9．質(zhì)量為m的物體，從靜止開始以a=的加速度豎直向下加速，下落高度為h時，下列說法中正確的是（）A．物體的動能增加了mgh B．物體的重力勢能增加了mghC．此時合力的功率為 D．重力的平均功率10．如圖所示，一條輕繩跨過定滑輪，繩的兩端各系一個小球和。球質(zhì)量為，球質(zhì)量為，用手托住球，當輕繩剛好被拉緊時，球離地面的高度是，球靜止于地面，定滑輪的質(zhì)量與輪與軸間的摩擦均不計，重力加速度為，在釋放球后，至球剛落地時（）A．在此過程中，小球的重力勢能增加了B．在此過程中，繩子對小球做功C．在此過程中，球重力勢能的減小量等于其動能的增加量D．球剛落地時，球的速度大小為11．如圖為質(zhì)量為m的汽車在水平路面上啟動過程中的速度—時間圖像，Oa段為過原點的傾斜直線，ab段表示以額定功率行駛時的加速階段，t1時刻達到額定功率P，此后保持功率P不變，bc段是與ab段相切的水平直線，設(shè)汽車受到的阻力大小不變，則下述說法正確的是（）A．0~t1時間內(nèi)，汽車受到的牽引力為B．汽車所受的恒定阻力大小為C．t1~t2時間內(nèi)，汽車的位移大小為D．汽車做變速運動，無法求出0~t3時間內(nèi)的位移12．一輛小汽車在水平路面上由靜止啟動，在前5s內(nèi)做勻加速直線運動，5s末達到額定功率，之后保持以額定功率運動，其v?t圖像如圖所示。已知汽車的質(zhì)量為m=1×103kg，汽車受到地面的阻力為車重的0.1倍，g取10m/s2，則以下說法正確的是（）A．汽車在前5s內(nèi)的牽引力為5×102N B．汽車速度為25m/s時的加速度為5m/s2C．汽車的額定功率為100kW D．汽車的最大速度為80m/s二、填空題13．如圖所示，物體沿斜面向上運動經(jīng)過A點時具有動能，當它向上滑到B點時動能減少了，機械能損失了，物體回到A點時動能為___________J。14．質(zhì)量為m的汽車在平直公路上以速度勻速行駛，發(fā)動機的功率為，司機為合理進入限速區(qū)，減小了油門，使汽車功率立即減小為并保持該功率繼續(xù)行駛，設(shè)汽車行駛過程中所受阻力大小不變，從司機減小油門開始，汽車的速度與時間的關(guān)系如圖所示，則在時間內(nèi)，汽車的牽引力大小________（填“增大”、“減小”或“不變”），該過程中汽車行駛的位移為________。15．在距離地面某高處，將小球以速度v0沿水平方向拋出，拋出時小球的動能與重力勢能相等（以地面為參考面）。小球在空中飛行到某一位置A時相對拋出點的位移與水平方向的夾角為α（不計空氣阻力），則小球在A點的速度大小為___________，A點離地面高度為___________。16．如圖所示，處于自然長度的輕質(zhì)彈簧一端與墻接觸，另一端與置于光滑地面上的物體接觸，現(xiàn)在物體上施加一水平推力F，使物體緩慢壓縮彈簧，當推力大小為20N時，彈簧被壓縮5厘米，彈簧的彈力做功_________J，以彈簧處于自然長度時的彈性勢能為零，則彈簧的彈性勢能為_________J。17．小張同學(xué)想粗測自己在單杠上做引體向上運動的功率，如圖所示，他估測重心上升的高度，并測出自己連續(xù)拉上去的次數(shù)和時間填入下表，請在空格處補上相應(yīng)的數(shù)據(jù)。（表中數(shù)據(jù)的單位都是國際單位）（g?。┲匦纳?m體重/kg次數(shù)克服重力做的功/J時間/s功率/W0.6505______12_____18．將一小球從高處水平拋出，不計空氣阻力。最初2s內(nèi)小球動能Ek隨時間t變化的圖線如圖所示，重力加速度為g＝10m/s2。2秒內(nèi)下落的高度_________m；2秒末小球的速度與水平方向的夾角___________。19．如圖，傾角為θ的光滑斜面固定在地面上，長為l，質(zhì)量為m、質(zhì)量分布均勻的軟繩置于斜面上，其上端與斜面頂端齊平。設(shè)斜面頂端為零勢能面。用細線將質(zhì)量也為m的小物塊與軟繩連接，物塊由靜止釋放后向下運動，直到軟繩剛好全部離開斜面（此時物塊未到達地面）。軟繩剛好離開斜面時，軟繩的重力勢能為_____，此時物塊的速度大小為_____。20．電動機通過一繩子吊起質(zhì)量為8kg的物體，繩的拉力不能超過120N，電動機的功率不能超過1200W，要將此物體由靜止起用最快的方式吊高90m(已知此物體在被吊高90m時已達到最大速度并勻速上升)，則最大速度的大小為_________；所需時間為___________．(g=10m/s2)三、解答題21．如圖所示，裝置的左邊是光滑的水平面，一輕質(zhì)短彈簧左端固定，右端與質(zhì)量為1kg的小物塊接觸而不連接，光滑水平面的右邊是一段長度為L=2m的水平靜止的傳送帶，水平面、傳送帶和水平臺面BC等高，水平臺面BC的長度為S=1m，右邊是半徑R=0.5m的光滑半圓軌道CDE，現(xiàn)在外力作用下，使小物塊壓縮彈簧至彈簧的彈性勢能為EP=20J，然后撤去外力后小物塊沿光滑水平面滑到傳送帶A點繼續(xù)向右運動，小物塊與傳送帶及水平臺面BC之間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.5，則（g取10m/s2）求：(1)小物塊離開彈簧后剛滑到傳送帶A點的速度多大；(2)小物塊達到圓軌道最低點C對軌道的壓力大??；(3)通過計算分析，小物塊最后停在何處；(4)若傳送帶可以順時針轉(zhuǎn)動，要使小物塊恰好到達最高點E，試計算傳送帶的速度多大。22．如圖所示，一物體質(zhì)量m=2kg，在傾角θ=37°的斜面上的A點以初速度v0=3m/s下滑，A點距彈簧上端B的距離lAB=4m。當物體到達B后將彈簧壓縮到C點，最大壓縮量lBC=0.2m，然后物體又被彈簧彈上去，彈到的最高位置為D點，D點與A點的距離lAD=3m。擋板及彈簧質(zhì)量不計，g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：(1)物體與斜面間的動摩擦因數(shù)μ；(2)彈簧的最大彈性勢能Epm。23．如圖所示，傳送帶與水平面之間的夾角為，其上A、B兩點間的距離為，傳送帶在電動機的帶動下以的速度勻速運動。現(xiàn)將一質(zhì)量為的小物體（可視為質(zhì)點）輕放在傳送帶的A點，小物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)，在傳送帶將小物體從A點傳送到B點的過程中，求：（g取10m/s2）(1)小物體做加速運動階段的位移；(2)小物體與傳送帶之間的摩擦力做功產(chǎn)生的熱量；(3)傳送帶對小物體做的功。24．如圖所示是滑板運動的軌道，和是一段圓弧形軌道，是一段長為的水平軌道。一運動員從軌道上點以的速度下滑。經(jīng)軌道后沖上軌道。到點時速度減為零。，，不計圓弧軌道上的摩擦及空氣阻力，取。求：(1)運動員第一次經(jīng)過點、點時的速度大??；(2)試判斷運動員能否再次經(jīng)過點，且運動員最后停在軌道上距點多遠處。25．如圖所示的裝置放在水平地面上，該裝置由弧形軌道、豎直圓軌道、水平直軌道和傾角的斜軌道平滑連接而成。質(zhì)量的小滑塊從弧形軌道離地高處靜止釋放。已知，，滑塊與軌道和間的動摩擦因數(shù)均為，弧形軌道和圓軌道均可視為光滑，忽略空氣阻力。（，，）(1)求滑塊運動到圓的最高點時速度大小和向心力的大??；(2)求滑塊到達點時的動能；(3)通過計算判斷滑塊能否沖出斜軌道的末端點。26．如圖所示，質(zhì)量為m的小球用長為L的輕質(zhì)細線懸于O點，與O點處于同一水平線上的P點處有一個光滑的細釘。已知，在A點給小球一個水平向左的初速度，發(fā)現(xiàn)小球恰能到達跟P點在同一豎直線上的最高點B，則：小球到達B點時的速率？若不計空氣阻力，則初速度為多少？若初速度，則在小球從A到B的過程中空氣阻力做了多少功？【參考答案】***試卷處理標記，請不要刪除一、選擇題1．D解析：DAB.由于AB之間桿上的力不為零，所以單獨的A球和B球機械能不守恒，故AB錯誤；CD.整個下滑過程中AB兩球組成的系統(tǒng)機械能守恒整個下滑過程中B球機械能的增加量為根據(jù)系統(tǒng)機械能守恒可知整個下滑過程中A球機械能的減小量為J，故C錯誤，D正確。故選D。2．B解析：BA．物體向右運動時，當彈簧的彈力與滑動摩擦力大小相等時，即時，速度最大，物體繼續(xù)向右運動，彈簧繼續(xù)伸長直到自然狀態(tài)，所以彈簧的最大彈力大于μmg，A錯誤；B．整個過程中，物塊所受的摩擦力大小恒定，摩擦力一直做負功，則物塊克服摩擦力做的功為2μmgs，B正確；C．物體向右運動的過程，根據(jù)能量守恒定律得：彈簧的最大彈性勢能C錯誤；D．設(shè)物塊在A點的初速度為v0，對整個過程，利用動能定理得可得D錯誤。故選B。3．A解析：A設(shè)任一石子初速度大小為v0，初速度的豎直分量為vy，水平分量為vx，初速度與水平方向的夾角為α，上升的最大高度為h，運動時間為t，落水時速度為v。取豎直向上為正方向，石子豎直方向上做豎直上拋運動，由解得h相同，vy相同，則三個石子初速度的豎直分量相同，由速度的分解知C．由于α不同，所以v0不同，沿軌跡1拋出時的小球的初速度最大，沿軌跡3拋出時小球的初速度最小，小孩拋出石子過程根據(jù)動能定理可得所以小孩拋出時對沿軌跡1運動的石子做功最多，故C錯誤；A．石子從拋出到落水過程，根據(jù)動能定理可得整理得由于重力做功相同，沿軌跡3拋出時小球的初速度最小，所以沿軌跡3運動的石子落水時速度最小，故A正確；B．三個石子在最高點的速度等于拋出時的水平速度，vy相同，可知水平初速度不同，則三個石子在最高點的速度不同，故B錯誤；D．因三個石子初速度的豎直分量相同，則其落水時的豎直方向的分速度相等，則根據(jù)P=mgvy可知重力的功率相同，故D錯誤。故選A。4．A解析：AA．對小球而言，小球下壓彈簧的過程，彈簧彈力一直做負功，小球的機械能一直減小，A正確；BCD．小球到達A時受到彈簧的彈力為零，在到達B之前，重力大于彈力，小球向下加速運動，處于失重狀態(tài)，到達B時速度達到最大，由于慣性小球繼續(xù)向下運動，直至速度為零到達C，小球從B運動到C處于超重狀態(tài)，B錯誤，C錯誤，D錯誤。故選A。5．B解析：BAD．重力做功與路徑無關(guān)，只與初末位置高度差有關(guān)，故從拋出到落地的過程中重力對小球做功相等，選項A、D錯誤；BC．根據(jù)動能定理可知，從拋出到落地過程動能增量相等，則落地時動能相同，落地的速度大小相等。但是豎直上拋的小球豎直方向速度大，平拋的小球豎直方向速度小，根據(jù)，可知落地時重力的功率，選項B正確，C錯誤。故選B。6．D解析：DA．平拋運動過程由機械能守恒定律，有則圖像為傾斜直線，故A錯誤；B．地面為零勢能參考面，設(shè)拋出點的高度為，則重力勢能為則圖像為傾斜直線且為減函數(shù)，故B錯誤；C．平拋的豎直分運動為自由落體運動，有故有則圖像為開口向下的拋物線，二者為二次函數(shù)關(guān)系，故C錯誤；D．根據(jù)動能定理有則有則圖像為開口向下的拋物線，二者為二次函數(shù)關(guān)系，故D正確。故選D。7．C解析：C由圖中可以求出經(jīng)過20s以后車停止，在減速運動中，物體只受摩擦力，根據(jù)牛頓第二定律得車在前3s內(nèi)勻速運動，所以則有故ABD錯誤，C正確。故選C。8．A解析：AA．設(shè)地球質(zhì)量為M，衛(wèi)星周期為T，根據(jù)萬有引力提供向心力，有忽略地球自傳的影響有聯(lián)立解得故A對；B．設(shè)衛(wèi)星的加速度為a，則聯(lián)立解得故B錯。CD．設(shè)衛(wèi)星速度為v，則聯(lián)立解得衛(wèi)星的動能故CD錯。故選A。9．D解析：DA．根據(jù)動能定理得A錯誤；B．重力做正功，重力勢能減少。B錯誤；C．此時物體的速度為所以合力的功率為C錯誤；D．重力的平均功率為D正確。故選D。10．D解析：DA．小球的重力勢能增加量等于克服重力所做的功，即A錯誤；C．由機械能守恒定律可知，球重力勢能的減小量等于A、B兩球動能的增加量和A球重力勢能的增加量，C錯誤；D．球剛落地時，A、B兩球速度大小相等，假設(shè)為v，對整體據(jù)機械能守恒定律可得可解得，D正確；B．設(shè)繩子對A做的功為W，對A由動能定理可得可解得，B錯誤。故選D。11．B解析：BA．0~t1時間內(nèi)汽車做勻加速直線運動，由牛頓第二定律有可得故A錯誤；B．t2~t3時間內(nèi)汽車做勻速直線運動，牽引力等于阻力，有故B正確；C．t1~t2時間內(nèi)汽車保持功率P恒定而做變加速直線運動，由動能定理有可解得此段時間內(nèi)的位移，而此過程不是勻加速直線運動，不滿足，則不能用勻變速直線運動的規(guī)律求位移，故C錯誤；D．在0~t1時間內(nèi)的位移為t1~t2時間內(nèi)由動能定理可求出x2，t2~t3時間內(nèi)做勻速直線運動可直接求出x3，故能夠求出0~t3時間內(nèi)的總位移，故D錯誤；故選B。12．C解析：CA．由圖像可知勻加速直線運動的加速度為m/s2=4m/s2根據(jù)牛頓第二定律得F?f=ma解得牽引力為F=f＋ma=0.1×1×104N＋1×103×4N=5×103N，故A錯誤；BC．汽車的額定功率為P=Fv=5000×20W=100kW當汽車的速度是25m/s時，牽引力F′=N=4×103N此時汽車的加速度a′==m/s2=3m/s2故B錯誤，C正確；D．當牽引力與阻力相等時，速度最大，最大速度為vm=m/s=1×102m/s故D錯誤。故選C。二、填空題13．50解析：50[1]由題意，根據(jù)功能關(guān)系可知，從A到B的過程中，物體克服阻力做的功為Wf1=20J根據(jù)動能定理可知，物體克服阻力和重力的合力做的功為Wf1+WG1=80J解得由于物體克服重力或阻力做功與其位移成正比，所以假設(shè)物體能上升的最高點為C，則在從B到C的過程中，物體克服重力和阻力做的功將滿足且根據(jù)動能定理有Wf2+WG2=100J-80J=20J解得Wf2=5J設(shè)物體回到A點時動能為Ek，物體從A出發(fā)到再返回A的整個過程中，根據(jù)動能定理有Ek-100J=-2(Wf1+Wf2)解得Ek=50J14．增大解析：增大[1]由圖像知0~t1時間內(nèi)，汽車的加速度在減小，而所以可得0~t1時間內(nèi)汽車的牽引力在增大。[2]0~t1時間內(nèi)，汽車的功率恒為0.5P。根據(jù)t1時刻汽車達到勻速，可計算出汽車所受阻力的大小為0~t1時間內(nèi)，根據(jù)動能定理有解得位移為15．[1]從拋出到A點可求出則在A點豎直方向上的分速度vy=gt=2v0tanα根據(jù)運動的合成小球在A點的速度

[2]根據(jù)機械能守恒定律得而Ep2=mghA聯(lián)立得16．－05J05J解析：－0.5J0.5J[1]彈簧的彈力做功[2]由功能關(guān)系可知，彈簧的彈性勢能為0.5J17．125解析：125[1]每拉高一次做的功大約是12s內(nèi)總功為[2]功率大約是18．60°【解析】解析：60°【解析】[1]平拋運動在豎直方向做自由落體運動，由：得2秒內(nèi)下落的高度為：；[2]設(shè)末的速度為，初速度為，速度與水平方向的夾角為，則：由圖可知：兩式相除可得：，即：解得：。19．﹣mgl(1﹣sinθ)解析：﹣mgl(1﹣sinθ)[1]物塊未釋放時，軟繩的重心離斜面頂端的高度為：h1=lsinθ軟繩剛好全部離開斜面時，軟繩的重心離斜面頂端的高度：h2=l則軟繩重力勢能共減少：mgl(1﹣sinθ)設(shè)斜面頂端為零勢能面，軟繩重力勢能為：﹣mgl(1﹣sinθ)；[2]根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律：mgl+mgl(1﹣sinθ)=得：。20．775解析：7.75[1]物體勻速時，速度達最大，牽引力等于重力，則有：F=mg由功率公式可得：解得：m/s[2]由牛頓第二定律可得：代入數(shù)據(jù)解得：m/s2末速度：m/s上升的時間：s上升高度為：m在功率恒定的過程中，最后勻速運動的速率為m/s，由動能定理得：代入數(shù)據(jù)后解得：s所以總時間：7.75

s三、解答題21．(1)；(2)30N；(3)最后停在B點；(4)(1)小物塊離開彈簧過程，由能量守恒定律得小物塊離開彈簧后剛滑到傳送帶A點的速度(2)物塊，A到C，由動能定理得解得：；在C點，由向心力公式得軌道對物塊的支持力N=30N，由牛頓第三定律得，物塊對軌道的壓力N‘=30N(3)物塊從C滑上光滑半圓軌道CDE，由機械能守恒定律得解得：h=0.5m即物塊從C滑上光滑半圓軌道CDE運動到D點速度減為0，再從D點運動到停止，由動能定理得解得：S路=1m，所以小物塊最后停