高中物理人教版必修二機械能守恒定律章節(jié)小練

機械能守恒定律一、單選題1．單位為J/m的物理量是（）A．力 B．功 C．動能 D．電場強度2．在離地面4米高的天花板下用一根長為1m的繩吊著一個10N的物體，若取地面為重力勢能零勢能面，則該物體的重力勢能為（）A．10J B．30J C．40J D．無法確定3．在兵器科學中，常用到一個概念為“比動能”，其定義為子彈或炮彈的動能與其最大截面積的比值。為了區(qū)分玩具槍與真實槍支，在法律上規(guī)定：若發(fā)射彈丸的比動能數(shù)值大于1.8×10A．Ns B．Ns2 C．kg4．質量均為m的兩個物體，分別在地球表面和月球表面以相同的初速度v0豎直上拋，不計空氣阻力，已知月球表面的重力加速度約為地球表面的重力加速度的16A．物體在地球表面比在月球表面的慣性大B．從拋出到運動至最高點的過程中，重力的平均功率相等C．從最高點落回至拋出點，物體重力勢能的變化量相等D．落回拋出點時，重力的瞬時功率相等5．如圖，傾角為θ的絕緣光滑斜面和斜面底端電荷量為Q的正點電荷均固定，一質量為m、電荷量為q的帶正電小滑塊從A點由靜止開始沿斜面下滑，剛好能夠到達B點。已知A、B間距為L，Q>>q，重力加速度大小為g。則A、B兩點間的電勢差UAB等于（）A．?mgLsinθQ B．mgLsinθ6．如圖所示，豎直平面內固定兩根足夠長的細桿L1、L2，兩桿不接觸，且兩桿間的距離忽略不計。兩個小球a、b（均可視為質點）質量均為m,a球套在豎直桿L1上，b球套在水平桿L2上，a、b通過鉸鏈用長度為A．a球和b球組成的系統(tǒng)機械能不守恒B．a球的最大速度不是2C．b球的速度為零時，a球的加速度大小為零D．b球的速度為零時，a球的速度大小也一定為零7．如圖所示，勻強電場平面內有一個直角三角形MNP，其中∠M=90°，∠N=30°，MP=3m。若在M點處沿該平面向不同方向射出動能為8eV的電子，有兩電子分別經(jīng)過P、N兩點時的動能分別為6eV和14eV。不考慮電子間的相互作用，則下列關于該勻強電場場強E的大小及P、N點電勢高低的比較正確的是：（）A．E=43(V/m)；φC．E=233(V/m)；8．如圖所示，質量分別為m1和m2的兩個物體，m1<m2，在大小相等的兩個力F1和F2的作用下沿水平方向移動了相同的距離。若F1做的功為W1，F(xiàn)2做的功為W2，則（）A．W1>W2 B．W1<W2C．W1＝W2 D．條件不足，無法確定9．如圖所示，小球被輕繩系于天花板頂點，現(xiàn)將小球置于使輕繩水平且剛好繃直的高度，靜止釋放后。在小球擺到最低點的過程中，豎直分速度最大時輕繩與水平方向夾角為θ1，則θ1大小應滿足（）A．sinθ1=36 B．sinθ10．為了測量自己騎自行車時的功率，小明找來一輛自行車（如圖所示）在某段斜坡上進行實驗.當小明騎車下坡時，剛好在不踩踏板的情況下可以勻速行駛；當小明上坡時，他從坡底出發(fā)在20s時間內勻速蹬腳踏板16圈到達坡頂。通過查閱相關資料發(fā)現(xiàn)，該自行車的踏板每轉動一圈，車后輪相對轉軸轉動3圈，后輪直徑為61cm，自行車質量為15kg，該斜坡與水平面的傾角為3o；已知小明質量為60kg，重力加速度g=10m/s2,A．170W B．340W C．510W D．680W11．如圖甲所示，光滑斜面上有一物塊，受到沿斜面向上的作用力F，由靜止開始向上運動，物塊的機械能E與位移x的關系如圖乙所示（沿斜面向上為正方向，OA段和BC段為直線）。下列說法正確的是（）A．0~B．x1C．x1D．x212．2018年7月1日，由我國自行研制的全球最長高鐵列車——16節(jié)長編組“復興號”在北京南站正式上線運營?！皬团d號”動車組由16節(jié)車廂組成，其中第1、2、5、6、9、10、13、14節(jié)車廂為動車，其余為拖車。假設動車組各車廂質量均為m，每節(jié)動車的額定功率均為P，動車組在水平直軌道上運行過程中阻力與車重成正比（比例系數(shù)為k），下列說法正確的是（）A．“復興號”行駛的最大速度v=B．“復興號”的配置如果改成10節(jié)動車和6節(jié)拖車，最大速度將提高到原來的1.5倍C．“復興號”進站做勻減速直線運動時，一位乘客單手持手機瀏覽網(wǎng)頁，手對手機的力與車廂運動方向相反D．“復興號”做勻加速直線運動時，第13、14節(jié)車廂間作用力與第2、3節(jié)車廂間的作用力之比為1:213．如圖，兩段長度均為l的不可伸長的輕質絕緣細線將質量均為m的帶電小球a、b懸掛于O點，a球帶電荷量為3q（q>0），b球帶電荷量為－q?，F(xiàn)在該空間加一水平向右的勻強電場E，且qE=mg（g為重力加速度），不計兩球間的庫侖力，因空氣阻力作用，a、b兩球最終將靜止于某一位置，則從加電場到a、b兩球均靜止過程中，兩球克服空氣阻力做的功為（）A．Wf=3（2C．Wf=314．在燃放禮花彈時，要先將禮花彈放入豎直的炮筒中，然后點燃發(fā)射部分，通過火藥劇烈燃燒產生高壓燃氣，將禮花彈由筒底射向空中。若禮花彈在由筒底發(fā)至筒口的過程中，克服重力做功為W1，克服炮筒阻力及空氣阻力做功為W2，高壓燃氣對禮花彈做功為W3，則禮花彈在筒中的運動過程中（設禮花彈的質量不變）（）A．動能增加量為W3—W2—W1B．動能增加量為W1+W2+W3C．機械能增加量為W3—W2—W1D．機械能增加量為W3+W215．如圖所示為某探究活動小組設計的節(jié)能運輸系統(tǒng)。斜面軌道傾角為30°，質量為M的木箱與軌道間的動摩擦因數(shù)為34A．木箱與貨物的質量之比為6：1B．下滑與上滑過程中木箱速度最大的位置在軌道上的同一點C．木箱與彈簧沒有接觸時，下滑的加速度與上滑的加速度大小之比為1：6D．在木箱與貨物從頂端滑到最低點的過程中，減少的重力勢能等于彈簧增加的彈性勢能二、填空題16．懸崖速降是選擇崖面平坦，高度適合的崖壁，用專業(yè)的登山繩作保護，由崖壁主體緣繩下滑，從崖頂下降到崖底的一種運動，如圖所示，某次速降可視為豎直方向的直線運動，速降者先從靜止開始做勻加速運動至2m/s，接著勻速運動了20s，之后做勻減速運動，到達地面時速度恰好減為零，總共歷時40s，若速降者及裝備的總質量為75kg，運動方向始終豎直向下，取重力加速度大小g=10m/s2，則速降者下降的起點距地面的高度為m，在整個下降過程中，速降者及裝備所受重力的最大功率為17．做驗證機械能守恒的實驗時，學生按照圖甲組裝好裝置，把打點計時器接在頻率為50Hz的交流電源上，反復做了很多次，最終僅選出4條點跡清晰的紙帶。測量紙帶起始兩點距離時，學生用手機正對紙帶與測量的刻度尺拍照，把照片放大到正常尺寸的10倍，測出了精度更高的數(shù)據(jù)，分別是：①1.50mm，②2.00mm，③1.92mm，④2.49mm，為了選出最理想的一條紙帶，學生查詢得到當?shù)刂亓铀俣萭=9.80m/s2，通過推算，他們選擇了編號為的紙帶進行研究。在選出的紙帶上，0是打下的第一個點，在后面選取了3個連續(xù)的點，標上n-1、n、n+1，測得它們與0點的距離如圖乙所示。則從打下“0”點到打下第“n”點的過程中質量m=1kg的重錘動能的增加量ΔEk=J，重錘勢能的減少量ΔEP=J，重錘下落的實際加速度a=m/s2，18．如圖，質量為m的圓環(huán)套在固定的粗糙程度均勻的豎直桿上，輕質彈簧的左端固定在墻壁上的O點，右端與圓環(huán)相連。初始時刻，圓環(huán)處于A點，彈簧水平，且恰好處于原長狀態(tài)。將圓環(huán)從A點由靜止釋放，第一次經(jīng)B點時環(huán)的速度最大，最低可到達C點。之后，圓環(huán)沿桿向上滑動。忽略空氣阻力的影響，則圓環(huán)從C點向上運動的過程中，速度最大的位置（選填“在B點”、“在B點上方”、“在B點下方”、“無法確定”）。圓環(huán)從A運動到C點的過程中，各種能量的變化情況是：。19．如圖，AB為長度足夠長的水平地面，AC為與水平方向成30o的傾斜地面，D為AC中點．已知將某物體以6J的初動能從D點水平拋出，其落到水平地面時的動能為12J。若將該物體以一定的初速度從C點水平拋出，要使其恰好能落在A點，則其拋出時的初動能應為J。20．用氣墊導軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置如圖乙，滑塊上固定擋光片。用50分度的游標卡尺測量擋光片的寬度，如圖甲所示，則擋光片的寬度d=cm。將氣墊導軌一端適當墊高，將滑塊從A點由靜止釋放，在B點處固定光電門，光電計時器可記錄擋光時間Δt，再測出A、B兩點離水平桌面的高度h1、h2，即可驗證機械能是否守恒（滑塊質量用m表示），表達式為（用字母表示）。三、解答題21．質量M=3kg的滑板A置于粗糙的水平地面上，A與地面的動摩擦因數(shù)μ1=0.3，其上表面右側光滑段長度L1=2m，左側粗糙段長度為L2，質量m=2kg、可視為質點的滑塊B靜止在滑板上的右端，滑塊與粗糙段的動摩擦因數(shù)μ2=0.15，取g=10m/s2，現(xiàn)用F=18N的水平恒力拉動A向右運動，當A、B分離時，B對地的速度vB=1m/s，求L2的值。22．如圖所示，在光滑水平軌道上有一小車質量為M2，它下面用長為L的細繩系質量為M1的沙袋。今有一水平射來的質量為m的子彈，它射入沙袋后并不穿出，而與沙袋一起運動，最大偏角為θ，不計細繩質量，試求子彈射入沙袋時的速度v0多大?23．如圖所示，傾角為37°的傳送帶，A、B兩處相距24m。當傳送帶以10m/s的速率順時針轉動時，小物塊以2m/s的初速度從A處沿傳送帶運動到B處。已知小物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.75，重力加速度為10m/s2，sin37°=0.6。求小物塊從A處運動到B處所用的時間。

答案部分1．A 2．B 3．D 4．C 5．C6．B 7．A 8．C 9．C 10．B11．B 12．D 13．A 14．A 15．B16．60；150017．③；7.61；7.64；9.75；存在（如：空氣）阻力18．在B點下方；動能先增大后減小、重力勢能逐漸減小、彈性勢能逐漸增大、內能逐漸增大19．920．0.430；mg(21．解：在F的作用下，A做勻加速運動，B靜止不動，當A運動位移為L1時B進入粗糙段，設此時A的速度為vAB進入粗糙段后，設A加速度為aA，B加速度為aB對B由牛頓第二定律μ解得vA=2m/s即A以vA=2m/s的速度做勻速直線運動直至A、B分離，設分離時B的速度為v對Bvs二者位移關系為s聯(lián)立解得L22．解：子彈射入沙袋過程中子彈和沙袋組成的系統(tǒng)動量守恒，設子彈射入沙袋后子彈和沙袋的共同速度為v'0，由動量守恒定律有mv0=(M1+m)v'0①此后沙袋和子彈一起擺動到偏角為θ位置的過程中，沿水平方向做減速運動，而小車在水平方向做加速運動，當細繩偏角達到最大時，沙袋、子彈與小車速度相等，豎直方向上的速度為零，在這一過程中，系統(tǒng)機械能守恒，設子彈、沙袋和小車的共同速度為v，由機械能守恒定律有12(M1+m)v'02=(M1+m)gL(1-cosθ)+12(M1+M2子彈、沙袋、小車組成的系統(tǒng)在水平方向不受外力，所以系統(tǒng)水平方向動量守恒，有(M1+m)v'0=(M1+M2+m)v③聯(lián)立①②③解得v0=M123．解：小物塊在傳送帶上運動時，所受摩擦力為滑動摩擦力，方向沿斜面向下，設小物塊的加速度大小為a，由牛頓第二定律得mg解得a=12m/設小物塊加速到10m/s運動的距離為s1，所用時間為t1得t1=0得s當小物塊的速度達到10m/s時，因mg小物塊受到的摩擦力由原來的滑動摩擦力突變?yōu)殪o摩擦力，小物塊此后隨傳送帶一起做勻速運動，設AB間的距離為L，則L?解得t從A到B的時間t=

解析部分1．A【解析】根據(jù)功的定義式W=Fx可知J=N?m則有J因N是力的單位，故單位為J/m的物理量是力。2．B【解析】物體的重力勢能為E3．D【解析】根據(jù)題意，比動能是動能與其最大截面積之比，因此，比動能的單位應該是Jm4．C【解析】A．兩物體的質量相同，則慣性相同，即物體在地球表面與在月球表面的慣性同樣大，A不符合題意；B．根據(jù)t=?=則從拋出到運動至最高點的過程中，重力的平均功率P因地球和月球表面的重力加速度不同，則重力的平均功率不相等，B不符合題意；C．從最高點落回至拋出點，物體重力勢能的變化量Δ則物體重力勢能的變化量相等，C符合題意；D．落回拋出點時，速度大小仍為v0，則重力的瞬時功率PG=mgv0因地球和月球表面的重力加速度不同，則重力的瞬時功率不相等，D不符合題意。5．C【解析】從A到B由動能定理可知mgL解得U6．B【解析】A．a球和b球所組成的系統(tǒng)沒有外力做功，只有重力做功，則系統(tǒng)機械能守恒，A不符合題意；BCD．當剛性輕桿和細桿L2第一次平行時，根據(jù)運動關系可知此時b球的速度大小為零，由系統(tǒng)機械能守恒得mg解得v此時a球具有向下的加速度g，故此時a球的速度不是最大，a球將繼續(xù)向下做加速度逐漸減小的加速運動，到加速度為零時速度達到最大，B符合題意，CD不符合題意。7．A【解析】電子從M運動到P，由動能定理及電場力做功與電勢差之間的關系，有U同理可得U因此U將PN四等分，如圖所示，由幾何關系知MK⊥PN，且U故可得φ故MK在勻強電場的等勢面上，因此NP與勻強電場的電場線重合，且場強方向沿N指向P，即φP<8．C【解析】由題意可得F1和F2是恒力，物體移動的位移相同，并且力與位移的夾角相等，所以由功的公式W＝FLcosθ可知，它們對物體做的功是相同的。9．C【解析】令繩的長度為l，小球質量為m。當繩與水平方向成θ角時，由動能定理得mgl所以豎直分速度為v當豎直分速度最大時輕繩與水平方向夾角為θ1，令y=sinθ解得sin10．B【解析】小明下坡時不踩踏板剛好做勻速直線運動，所以mg小明上坡時和下坡時輪胎與路面產生的熱量相等，所以上、下坡時所受摩擦阻力大小相等，則上坡時動力為F=mg解得F=75N腳踏板的角速度ω后輪的角速度ω后輪邊緣的線速度即自行車的行駛速度v=所以騎車上坡時做功的功率為P=Fv=75×4B符合題意，ACD不符合題意。小。11．B【解析】A．0~B．x1C．根據(jù)B選項的分析，x1D．x212．D【解析】A．當牽引力等于阻力時，速度達到最大，根據(jù)P=Fv可知最大速度為v=A不符合題意；B．“復興號”的配置如果改成10節(jié)動車和6節(jié)拖車，最大速度v則v即可將提高到原來的1.25倍，B不符合題意；C．“復興號”列車做勻減速直線運動，一位乘客單手持手機瀏覽網(wǎng)頁時，手對手機的作用力水平方向分力與車廂運動的方向相反，豎直方向分力要平衡重力，所以手對手機的作用力與車廂運動方向不在一條直線上，C不符合題意；D．設每節(jié)動車的動力為F，對16節(jié)車廂整體8F?16kmg=16ma對第14、15、16節(jié)車廂的整體T解得T對1、2節(jié)車廂的整體2F?2kmg?解得T2=F即第13、14節(jié)車廂間作用力與第2、3節(jié)車廂間的作用力之比為1:2，D符合題意。16節(jié)車廂的整體進行受力分析，利用牛頓第二定律得出車廂間作用力之比。13．A【解析】當加電場后兩球靜止時，設oa間繩和ab間繩與豎直方向的夾角分別為α和θ。對b球受力分析有tan對ab整體受力分析有tan所以α=θ=45°即b在O點的正下方。對整個過程由動能定理得3qEl解得W所以A選項正確，BCD不符合題意。14．A【解析】AB．根據(jù)動能定理，總功是動能變化的量度，故動能變化量等于W3—W2—W1所以A正確，B錯誤；CD．除重力外其它力做的功是機械能變化的量度，故高壓燃氣做的功和空氣阻力和炮筒阻力做的功之和等于機械能的增加量，故C、D錯誤。15．B【解析】A.系統(tǒng)從開始下滑到再次回到最高點過程，由能量守恒定律可得mgL解得木箱與貨物的質量之比為MA不符合題意；B.下滑過程中，木箱速度最大時彈簧的壓縮量為x1，由受力平衡得下滑過程中，木箱速度最大時彈簧的壓縮量為x2，由受力平衡得故有x1C.木箱與彈簧沒有接觸時，下滑的加速度大小a上滑的加速度大小a則下滑的加速度與上滑的加速度大小之比為aC不符合題意；D.在木箱與貨物從頂端滑到最低點的過程中，減少的重力勢能轉化為彈簧增加的彈性勢能和因摩擦產生的內能，D不符合題意；16．60；1500【解析】速降者勻速運動的速度v=2m/s，設加速、勻速和減速的時間分別為t1、t2、t在這40s內速降者下降的高度?=速降者及裝備所受重力的最大功率P=mgv=75×10×2W=1500W17．③；7.61；7.64；9.75；存在（如：空氣）阻力【解析】做驗證機械能守恒的實驗時，讓重物做自由落體運動，則起始兩點距離為x=故答案為：③；打下第“n”點時，物體的速度為v從打下“0”點到打下第“n”點的過程中質量m=1kg的重錘動能的增加量Δ重錘勢能的減少量Δ由逐差法可得重錘下落的實際加速度a=物體下落過程受到空氣阻力、紙帶與打點計時器之間的阻力。18．在B點下方；動能先增大后減小、重力勢能逐漸減小、彈性勢能逐漸增大、內能逐漸增大【解析】圓環(huán)向下運動時，經(jīng)過B點時速度最大，則受合力為零，則豎直方向F圓環(huán)向上運動時，經(jīng)過B′點時速度最大，則受合力為零，則豎直方向F則F可知在B′點時彈簧伸長量較大，即B′點在B點下方；圓環(huán)從A運動到C點的過程中，各種能量的變化情況是：速度先增加后減小，則動能先增大后減小、重力勢能逐漸減小、彈性勢能逐漸增大、內能逐漸增大。19．9【解析】解：設D點到A點的距離為x,物體從D點拋出時，由機械能守恒定律可知mgxsin30°=12J?6J=6J解得x=物體從C點拋出時，由平拋運動的規(guī)律可得，在水平方向2xcos30°=v2t在豎直方向2x物體從C點拋出時的初動能為E聯(lián)立以上各式解得Ek=9J20．0.430；mg(【解析】首先這是50分度的游標卡尺，其精度為0.02mm，由于不完整，需要推算，又因為第3×5=15剛好與主尺上1.9cm對齊，此游標卡尺的每個刻度真實長度為1mm?0.02mm=0.98mm故1.9cm再往前推算15×0.98mm即可，故讀數(shù)為1.900cm?15×0.98mm=0.430cm根據(jù)機械能守恒可知，其減少的重力勢能等于其增加的動能Δ故mg(又v即mg(21．解：在F的作用下，A做勻加速運動，B靜止不動，當A運動位移為L1時B進入粗糙段，設此時A的速度為vAB進入粗糙段后，設A加速度為aA，