人教版八年級物理下冊《機(jī)械能守恒》綜合練習(xí)題-帶答案

第第頁人教版八年級物理下冊《機(jī)械能守恒》綜合練習(xí)題-帶答案一、填空題1．隨著新農(nóng)村建設(shè)的開展，很多居民住進(jìn)了寬敞明亮的樓房。生活越來越舒適的同時，一種“高空拋物”現(xiàn)象時有發(fā)生。高空拋物現(xiàn)象曾被稱為“懸在城市上空的痛”，這是一種不文明的行為，而且會帶來很大的社會危害。一天下午，陳某出門忘記了帶鑰匙，其妻從6樓將一串鑰匙拋下，不小心砸到陳某頭部造成重傷。據(jù)報道：一個50g的雞蛋從18樓拋下來其具有的能量就可以砸破行人的頭骨，從25樓拋下可使人當(dāng)場死亡。為了親自驗證高空拋物的危害，同學(xué)們在老師的指導(dǎo)下在一個山崖邊進(jìn)行了如圖乙所示探究：將一個質(zhì)量為100g的小球從20m高處由靜止豎直拋下，觀察它落到地面的現(xiàn)象。

（1）同學(xué)們觀察到小球掉到地上時將地面砸了一個坑洞，小球自身也變形了，這個現(xiàn)象說明力能使物體發(fā)生；（2）高空拋物時是物體的重力勢能轉(zhuǎn)化為的過程，同學(xué)們通過查閱資料知道，物體重力勢能的公式為mgh，如圖乙所示，若不計空氣阻力，這個100g的小球從20m高空由靜止開始下落，請你從能量守恒的角度來判斷它掉到地面的一瞬間的動能大約為J；（g?。?）若這個小球從20m高空掉到地面這個過程中的平均速度為，則這個物體從20m掉到地面所需的時間約為s。二、實驗題2．物理實驗探究：（1）探究一：曉麗在研究動能E動與m、v關(guān)系的實驗中，如甲圖所示，質(zhì)量為m的小球從A點由靜止釋放，在沒有空氣阻力的情況下，沿軌道運動（其中軌道AB段光滑，BC段水平）。已知重力勢能為E勢=mgh（h為小球離軌道BC的高度，當(dāng)小球運動到B點時，h=0），動能為E動=（v為小球運動的速度）。①曉麗用小球去撞擊木塊，并通過木塊被撞的距離的遠(yuǎn)近來反映動能的大小，這種比較動能大小的物理研究方法叫，小球在A點的機(jī)械能E=；（用題目所給物理量表示）②小球從A點靜止釋放到達(dá)B點時速度vB，則vB=，根據(jù)題目所給信息，推測vB與小球的質(zhì)量m；（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）（2）探究二：如乙圖所示，將兩個相同的小車分別放在兩個相同的管道中，然后讓速度相等的風(fēng)和水流分別通過這兩個管道，小車分別被推動一段距離，實驗記錄如下：流體風(fēng)水流小車被推動距離/cm0.379（3）在相同的時間內(nèi)，相同的面積上，小車從兩種不同的能源上獲得的能量（選填“相同”或“不同”）；在單位時間內(nèi)、單位面積上從某種能源中所能得到的能量叫做能流密度。這是評價能源優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。一般地說，水能的能流密度比風(fēng)能的能流密度（選填“大”或“小”）；（4）若水的流速為v，密度是ρ，請你推導(dǎo)出水能的能流密度A的表達(dá)式。3．閱讀以下材料，并回答相應(yīng)的問題：材料一：研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)只有重力做功的時候，物體的動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變。在物理學(xué)中把這個規(guī)律叫做機(jī)械能守恒定律?，F(xiàn)有一小球在沒有空氣阻力的情況下，沿?zé)o摩擦軌道運動。（1）如圖甲所示，小球從A點靜止釋放，在從A到C的運動過程中，動能大小的變化情況是，到達(dá)與A等高的C點時速度零（選填“大于”、“小于”或“等于”）；（2）若將軌道BC段改為水平，如圖乙所示，小球仍從A點靜止釋放，小球經(jīng)過M點時的機(jī)械能A點的機(jī)械能（選填“大于”、“小于”或“等于”）；材料二：進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，動能的大小與物體質(zhì)量m和速度v的具體關(guān)系為：；重力勢能的大小與物體的質(zhì)量m和相對高度h的關(guān)系為：。（3）如圖甲所示，小球A在真空中自由下落，另一個完全相同的小球B在阻力很大的液體中勻速下落，它們都由高度為h1處下落到高度為h2處，在這兩種情況下，小球（選填“A”或“B”）的機(jī)械能守恒；（4）如圖乙所示，一個物體從高為h的光滑斜面頂端，由靜止開始滑下，不計空氣阻力，物體滑到斜面底端時的速度；（用字母表示）（5）把一個小球用細(xì)線懸掛起來，就成為一個單擺，如圖丙所示。若擺長為，將小球拉至離原豎直方向距離，靜止釋放，不計空氣阻力，則當(dāng)小球運動到最低處時的速度。4．如圖所示，質(zhì)量為m的小球從A點靜止釋放，在沒有空氣阻力的情況下，沿?zé)o摩擦軌道運動（其中BC段水平）。已知重力勢能為E勢=mgh（h為小球離軌道BC的高度，當(dāng)小球運動到B點時，h=0），動能為E動=（v為小球運動的速度）(1)小球在A點的機(jī)械能E=（用題目所給物理量表示）(2)小球從A點靜止釋放到達(dá)B點時的速度vB①請根據(jù)題目所給信息，推導(dǎo)出vB=②根據(jù)vB=，推測vB與小球的質(zhì)量m是否有關(guān)；(3)現(xiàn)有形狀大小相同的小球，這些小球有的質(zhì)量相等，有的質(zhì)量不等，寫出驗證你的推測的實驗步驟（若有需要，可補(bǔ)充器材）。三、綜合題5．如圖所示是工廠中常見的傳送帶裝置。質(zhì)量為m的物體從高度為H的光滑斜面Q點，下滑到長為L、摩擦系數(shù)為μ（與接觸面粗糙程度有關(guān)，接觸面越粗糙、μ越大）的靜止傳送帶上，最終落在地面上的P點，空氣阻力忽略不計。當(dāng)傳送帶啟動后，物體落地的位置是否會發(fā)生變化？這需要用到動能定理。動能定理是指，物體動能的變化量等于其受到的外力做功之和。如果外力對物體做功，則物體的動能增加；如果物體克服摩擦力做功，則物體的動能會減少。物體動能大小與其質(zhì)量m、速度v有關(guān)，表達(dá)式為Ek=0.5mv2，物體勢能大小和其質(zhì)量m、高度h有關(guān)，表達(dá)式為Ep=mgh?；瑒幽Σ亮f大小與摩擦系數(shù)μ、壓力FN有關(guān)，可記為Ff=μ?FN。請嘗試完成下列題目：（1）物體到達(dá)傳送帶時的速度vM=；（2）物體離開傳送帶時的速度vN=；（3）當(dāng)傳送帶逆時針轉(zhuǎn)動時，物體（“可能”、“不可能”）回到Q點；（4）當(dāng)傳送帶順時針轉(zhuǎn)動時，物體一定會落在P點的（“左”、“右”）邊。6．體育課上，小明在同一位置用相同的力多次將足球踢出，發(fā)現(xiàn)足球斜向上飛出的角度越大，球運動得越高，但并不能運動得越遠(yuǎn)。小明查閱資料后知道：足球所做的運動叫做斜拋運動，其運動軌跡如圖所示。足球起始運動方向與水平方向的夾角叫做推射角，拋出點到落地點的水平距離叫做射程，射程與拋出速度和拋射角的大小有關(guān)。若物體的動能大小EK=mv2，重力勢能大小Ep=mgh不計空氣阻力，g=10N/kg，則：（1）若將質(zhì)量為0.4kg足球從地面踢出時，具有的動能是120J，踢出后能達(dá)至的最大高度是5m，則足球在最高點時具有的動能是；（2）若足球的射程x與拋出速度、拋射角之間滿足公式，當(dāng)足球以20m/s的速度且與水平方向成45°角被踢出，足球的射程是；（3）足球運動的速度v可以分解成水平速度vx和豎直速度vy，三者可構(gòu)成如圖所示的矩形。足球在空中飛行時，水平速度保持不變，豎直速度先減小后增大。若足球在地面以10m/s的速度且與水平方向成45°角被踢出，當(dāng)足球的速度與水平方向夾角為30°角時，此時足球距地面的高度是m。（小數(shù)點后保留2位數(shù)字）7．演繹式探究——研究機(jī)械能守恒與平拋運動：（1）如圖甲，質(zhì)量為的小球從高度為的光滑斜面頂端由靜止自由滑下，到達(dá)斜面底端的速度為.此過程機(jī)械能守恒，關(guān)系式成立，則一個物體從高0.2m的光滑斜面頂端自由下滑到斜面底端時的速度為m/s.（取10N/kg）如圖乙，將物體以一定的初速度沿水平方向拋出（不計阻力），物體做平拋運動，在水平方向運動的距離，在豎直方向下落的高度，則與的關(guān)系可用丙圖中的圖線表示.（2）如圖丁所示，小球沿長度為的光滑斜面由靜止自由滑下，經(jīng)過高度為的光滑桌面后做平拋運動，撞到前方擋板的點，桌邊到擋板的距離為.，點到地面的高度為，請推理證明：.四、計算題8．小曾同學(xué)學(xué)習(xí)完動能和勢能的知識以后，通過閱讀高中教材必修二發(fā)現(xiàn)。①動能；②重力勢能Ep=mgh；③彈性勢能，x為彈簧形變量，勁度系數(shù)k為彈力與形變量的比值，單位為N/m；④在只有重力或彈簧彈力做功的系統(tǒng)內(nèi)，動能和勢能會發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但總機(jī)械能保持不變。在如圖所示的裝置中，質(zhì)量為1kg的小球沿光滑斜面無初速度滑下，到達(dá)B點后通過轉(zhuǎn)角裝置掉入豎直裝置中，在C點開始壓縮彈簧，D點速度達(dá)到最大，直至壓縮到最低點E。已知A與B高度差為0.8m，B與C的高度差為0.75m，彈簧足夠長，勁度系數(shù)k=20N/m。忽略轉(zhuǎn)彎處的能量損失。（1）小球到達(dá)B點的速度大小為多少？（2）請定性描述從C到D和D到E的過程中，系統(tǒng)能量的轉(zhuǎn)化。（3）小球的最大速度為多少？

9．已知物體的重力勢能的表達(dá)式為Ep=mgh，動能的表達(dá)式為Ek=mv2，其中m為物體的質(zhì)量，h為物體距離水平地面的高度，v為物體的運動速度，g為常量，取10N/kg。如圖所示是運動員投擲鉛球的場景。運動員在距地面高h(yuǎn)=1.5m處，將質(zhì)量為4kg的鉛球以6m/s的速度沿斜上方拋出，空氣阻力忽略不計。求∶（1）鉛球剛被拋出時的動能Ek1和重力勢能Ep1；（2）鉛球從拋出到落地的過程中，重力做的功W；（3）鉛球落地前瞬間的動能Ek2五、科普閱讀題10．閱讀短文，回答問題。小華在觀看臺球比賽時發(fā)現(xiàn)：有時運動的白球去撞擊一個靜止的球后，白球會立即靜止在碰撞時的位置，而被撞的球似乎接替了白球，以幾乎相同的速度向前運動，稱之為速度“交換”。小華想：白球碰撞后立即靜止，被撞的球是以白球撞前相同大小的速度運動出去的嗎？通過了解和初步實驗，小華發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)體積和質(zhì)量均相同的兩球，而且球心在同一直線上相碰時，才可能出現(xiàn)上述現(xiàn)象。為進(jìn)一步探究，她設(shè)計了下述實驗方案：將一個兩端翹起、中間水平的光滑軌道固定在水平桌面上，取兩個相同的臺球A、B，A球置于軌道左端斜面上某處，測出該點到水平桌面的高度h1，如圖乙所示，釋放A球，撞擊后，B球向前運動并沖上軌道右端斜面能到達(dá)的最高點，測出該點的高度h2．通過比較h2與h1的大小關(guān)系即可作出判斷。請回答以下問題：（g＝10N/kg）（1）A球從斜面滑下的過程中，能轉(zhuǎn)化為動能；（2）B球由靜止變?yōu)檫\動是因為B球在碰撞中獲得了能；（3）能說明B球被撞后是以A球撞前的速度運動出去的實驗現(xiàn)象是；A．h1＞h2B．h1＝h2C．h1＜h2D．碰撞后B球做勻速直線運動（4）已知物體的重力勢能的計算公式為EP＝mgh，動能的計算公式為。若小球A從光滑斜面0.2m高的地方釋放運動到光滑水平面上與B球碰撞，則碰撞前瞬間A球運動速度vA＝m/s；（5）在實驗中，如果A、B兩個球的體積相等，質(zhì)量關(guān)系是mB＝4mA，A球從h1＝10cm高度的斜面靜止釋放后撞擊水平面上的B球，B球向前運動并沖上軌道右端斜面能到達(dá)的最大高度h2的大小為。A．2.5cmB．5cmC．7.5cmD．40cm11．閱讀短文小明想研究物體從高空拋下落地速度，則查閱資料：動能的大小和速度與質(zhì)量有關(guān)，翻閱資料后得到動能大小與速度質(zhì)量公式為，重力勢能大小與質(zhì)量與高度有關(guān)，重力勢能與質(zhì)量高度的公式為，機(jī)械能是動能與勢能之和，在機(jī)械能守恒時，彈性勢能不變的情況下，動能和重力勢能的總和不變.例如一個質(zhì)量為m小球在h的高度落下，落到地面上（忽略空氣阻力），它的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能，所以落地時就有，得落地時速度為：，所以高度越高落地時候的速度就越大.（1）小球的質(zhì)量為2kg，速度為2m/s，求小車的動能.（2）小球落地時候的速度與質(zhì)量有沒有關(guān)系：（選填“有”/“沒有”）（3）如圖一個質(zhì)量為m的小球在軌道上運動，從如圖所示位置釋放，此時距離地面高度為h,圓形軌道半徑為r，若物體從釋放可以運動到圓形軌道的最高點A點時，此過由于摩擦機(jī)械能損耗為W，請用以上條件來表示小球到達(dá)圓形軌道最高點A點的速度.（4）高空拋物是城市上空的痛，請為杜絕高空拋物寫一句標(biāo)語：.參考答案1．形變動能202【詳解】（1）[1]同學(xué)們觀察到小球掉到地上時將地面砸了一個坑洞，小球自身也變形了，地面和小球的形狀發(fā)生了改變，這個現(xiàn)象說明力能使物體發(fā)生形變。（2）[2]高空拋物時是物體的質(zhì)量不變，高度變小，重力勢能變小，速度變大，動能變大，是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。[3]物體重力勢能這個100g的小球從20m高空由靜止開始下落，不計空氣阻力，小球的機(jī)械能守恒，到達(dá)地面時，重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能，所以動能為20J。（3）[4]根據(jù)可知，這個物體從20m掉到地面所需的時間2．轉(zhuǎn)換法mgh無關(guān)不同大【詳解】（1）①[1]用小球去撞擊木塊，并通過木塊被撞的距離的遠(yuǎn)近來反映動能的大小，這種比較動能大小的物理研究方法叫轉(zhuǎn)換法。[2]小球在A點時，因為靜止所以動能為零，機(jī)械能即為小球的重力勢能，則機(jī)械能為②[3][4]軌道AB段光滑，不計空氣阻力和摩擦，小球從A點靜止釋放到達(dá)B點機(jī)械能守恒，B點h=0，則B點重力勢能為0，則小球從A點靜止釋放到達(dá)B點時重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能，則有解得。根據(jù)上述公式可知，的大小與小球的質(zhì)量沒有關(guān)系。（3）[5][6]由表中數(shù)據(jù)可知，在相同的時間內(nèi)，相同的面積上，水流把小車推動的距離遠(yuǎn)，可以判斷小車從水流上獲得的能量多，所以，小車從兩種不同的能源上獲得的能量是不同的；由此可見，水能的能流密度比風(fēng)能的能流密度大。（4）[7]根據(jù)題意可得，水流流過的距離為，則水流的體積為，所以水流的質(zhì)量為則水流的動能為則水能的能流密度A為3．先變大后變小等于等于A2【詳解】（1）[1][2]從A運動到B的過程中，小球的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，動能變大，從B運動到C的過程中，小球的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，動能變小，故在小球從A到C的過程中，動能先變大后變小；到達(dá)與A等高的C處時，動能最小，速度為零。（2）[3]小球在沒有空氣阻力的情況下，沿?zé)o摩擦軌道運動，運動過程中機(jī)械能守恒，故小球經(jīng)過M點時的機(jī)械能等于A點的機(jī)械能。（3）[4]小球A在真空中自由下落，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，機(jī)械能守恒，另一個小球B在阻力很大的液體中勻速下落，速度大小不變，動能不變，重力勢能轉(zhuǎn)化為與液體摩擦的內(nèi)能，機(jī)械能不守恒。（4）[5]由靜止下滑，不計空氣阻力，斜面是光滑的，整個過程中機(jī)械能守恒，減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，即可得。（5）[6]不計空氣阻力，小球從原點運動到最低處時機(jī)械能守恒，這個過程中豎直方向移動的距離又因為代入數(shù)據(jù)可得4．mgh因為不計空氣阻力與摩擦，機(jī)械能不變，所以B點的動能等于A點的機(jī)械能，即mv2/2=mgh，所以vB=無關(guān)取質(zhì)量不同的小球，均從A點由靜止釋放，分別記錄小球經(jīng)過BC段所用時間，發(fā)現(xiàn)所用時間相同，證明各小球到達(dá)水平面的速度與小球質(zhì)量無關(guān)?！驹斀狻?1)[1]小球在A點時，速度為0，因此動能0，而重力勢能，所以機(jī)械能(2)①[2]因為不計空氣阻力與摩擦，機(jī)械能不變，所以B點的動能等于A點的機(jī)械能，即所以②[3]vB的表達(dá)式中，沒有質(zhì)量這一物理量，說明vB與小球的質(zhì)量無關(guān)。(3)[4]選取質(zhì)量不同的小球，均從A點由靜止釋放，分別記錄小球經(jīng)過BC段所用時間，發(fā)現(xiàn)所用時間相同，證明各小球到達(dá)水平面的速度與小球質(zhì)量無關(guān)。5．不可能右【詳解】（1）[1]斜面光滑，物體從斜面上下滑時，受到豎直向下的重力及垂直于斜面的支持力的作用，所以只有重力做功，機(jī)械能守恒，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，以傳送帶所在的位置為0勢能點，在Q點時，物體的動能為0，重力勢能為mgH，滑到傳送帶時，動能為0.5mvM2，重力勢能為0。則有mgH=0.5mMv2解得，物體到達(dá)傳送帶時的速度（2）[2]物體在傳送帶上時，受到豎直方向的重力和支持力作用，這兩個力不做功，此時的重力和支持力是一對平衡力，大小相等，而壓力和支持力是相互作用力，所以重力等于壓力。物體離開傳送帶時，需要克服水平方向的滑動摩擦力做功?；瑒幽Σ亮f=??FN=??mg摩擦力所做的功W=FfL=??mgL即代入數(shù)據(jù)有mgH-0.5mvN2=μmgL解得。（3）[3]傳送帶逆時針轉(zhuǎn)動時，需要克服摩擦做功，物體的機(jī)械能減小，所以不可能回到Q點。（4）[4]傳送帶順時針轉(zhuǎn)動時，不管傳送帶的速度大于、小于或等于物體的速度，物體離開傳送帶的速度都比傳送帶靜止時，物體離開時的速度大，物體的動能增大，物體落在P點的右邊。6．403.33【詳解】（1）[1]不計空氣阻力，那么機(jī)械能守恒，在最低處所具有的機(jī)械能為120J，在最高點處的機(jī)械能仍然為120J，則此時具有的重力勢能為故最高點的動能為（2）[2]足球的射程是（3）[3]若足球在地面以10m/s的速度且與水平方向成45°角被踢出，則水平速度為10m/s，當(dāng)足球的速度與水平方向夾角為30°角時，水平面的速度仍為10m/s，則速度的大小為m/s，則此時的動能為在水平地面時，機(jī)械能為故此時的重力勢能為此時足球距地面的高度是足球距地面的高度是。7．2b詳見解析【詳解】(1)[1]因為質(zhì)量為m的小球從高度為h的光滑斜面頂端由靜止自由滑下，到達(dá)斜面底端的速度為v，過程中機(jī)械能守恒，所以mgh=mv2將h=0.2m，g=10m/s2代入求解的v=2m/s；[2]將物體以一定的初速度v0沿水平方向拋出（不計阻力），物體做平拋運動，在水平方向運動的距離r=v0t∵運動時間為t=∴在豎直方向下落得高度y=因此，下落高度y與水平移動距離r的2次方成正比，由此可以判斷曲線為b；(2)[3]如圖丁所示，小球沿長度為l的光滑斜面AB由靜止自由滑下，則過程中機(jī)械能守恒mgh=mv2mglsinθ=mvB2=mvC2vC2=2glsinθ又∵小球從C點開始做平拋運動∴s=vcth-d=d=h-=h-=h-=h-．8．（1）4m/s；（2）見解析；（3）6m/s【詳解】解：（1）如果不考慮空氣阻力，機(jī)械能守恒，即最高點的重力勢能等于B點的動能則小球擺動到最低點時的速度大?。?）小球到達(dá)C點時開始受到彈力的作用，彈力小于重力，小球繼續(xù)向下做加速運動；彈簧發(fā)生彈性形變，具有彈性勢能，小球的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為彈性勢能和小球的動能；到達(dá)D點時的速度最大，小球的動能最大；繼續(xù)向下運動到E點，彈簧的彈性勢能變大，是小球的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能。（3）彈簧足夠長，勁度系數(shù)k=20N/m，當(dāng)重力等于彈力時速度最大，則彈簧的伸長量為整個系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，D點時代入數(shù)據(jù)得解得v=6m/s。答：（1）小球到達(dá)B點的速度大小為4m/s；（2）從C到D的過程中重力勢能轉(zhuǎn)化為動能和彈性勢能；從D到E的過程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為彈性勢能；（3）小球的最大速度為6m/s。9．（1）72J，60J；（2）60J；（3）132J【詳解】（1）物體