第八章-機械能守恒定律(A卷知識通關練)(解析版)(人教版必修2)

班級姓名學號分數(shù)第八章機械能守恒定律（A卷·知識通關練）核心知識1功和功率1.(2022·武漢市三中高一期中)如圖所示，特殊材料制成的B上表面水平，相同材料制成的A置于B上，并與B保持相對靜止，A、B一起沿固定的粗糙斜面從底端以一定的初速度沿斜面向上滑動，從A、B上滑到速度減為零的過程中，下列說法正確的是()A.斜面對B的作用力不做功B.斜面對B的作用力做正功C.A物體處于超重狀態(tài)D.B對A的摩擦力做負功【答案】D【解析】受力分析可知，斜面對B的作用力有垂直斜面向上的支持力和沿斜面向下的摩擦力，支持力不做功，摩擦力做負功，則斜面對B的作用力做負功，故A、B錯誤；物體沿斜面向上減速，有沿斜面向下的加速度，所以A物體處于失重狀態(tài)，故C錯誤；B對A的摩擦力方向水平向左，沿斜面向上運動過程中，該摩擦力做負功，故D正確。2.(2022·廣東惠州一中月考)圖甲為一女士站在臺階式自動扶梯上勻速上樓(忽略扶梯對手的作用)，圖乙為一男士站在履帶式自動扶梯上勻速上樓，兩人相對扶梯均靜止．下列關于做功的判斷中正確的是()A．圖甲中支持力對人做正功B．圖甲中摩擦力對人做負功C．圖乙中支持力對人做正功D．圖乙中摩擦力對人做負功【答案】A【解析】支持力做正功，故A正確，B錯誤；題圖乙中，支持力與速度方向垂直，支持力不做功，摩擦力方向與速度方向相同，做正功，故C、D錯誤．3.（2022·山東省肥城市高一聯(lián)考）如圖所示為某舉重運動員在0.5s內(nèi)由支撐到起立將杠鈴舉起過程中拍攝的兩張照片，杠鈴的質(zhì)量為100kg，已知照片中杠鈴的實際直徑是40cm，根據(jù)照片可估算出該運動員在上述過程中對杠鈴做功的平均功率約為(g取10m/s2)()A.500W B.800WC.1200W D.1800W【答案】C【解析】根據(jù)圖中提供的信息，估算杠鈴被舉高的高度為55～65cm。由公式P＝eq\f(W,t)，W＝mgh可知，由支撐到起立對杠鈴做功的平均功率為1100～1300W。選項C符合題意，A、B、D不符合題意。4．(多選)(2021·山西運城市高一期末)如圖所示，質(zhì)量為m的飛機在水平甲板上，受到與豎直方向成θ角的斜向下的恒定拉力F作用，沿水平方向移動了距離s，飛機與水平甲板之間的摩擦阻力大小恒為f，則在此過程中()A．摩擦力做的功為－fs B.力F做的功為FscosθC.重力做的功為mgs D.力F做的功為Fssinθ【答案】AD【解析】摩擦力大小為f，則摩擦力所做的功Wf＝－fs，故A正確；由題意可知，拉力方向與位移方向的夾角為90°－θ，則根據(jù)功的公式可得WF＝Fscos(90°－θ)＝Fssinθ，故B錯誤，D正確；由于豎直方向上沒有位移，故重力不做功，故C錯誤。5.(2022·河北邯鄲一中高一月考)質(zhì)量為2kg的小球從某一高度由靜止釋放，經(jīng)3s到達地面，不計空氣阻力，g取10m/s2。則()A.落地時重力的瞬時功率為900WB.落地時重力的瞬時功率為450WC.3s內(nèi)重力的平均功率為600WD.3s內(nèi)重力的平均功率為300W【答案】D【解析】物體只受重力，做自由落體運動，則3s末速度為v＝gt＝10×3m/s＝30m/s，所以落地時重力的瞬時功率P＝mgv＝20×30W＝600W，故A、B錯誤；3s內(nèi)物體下落的高度為h＝eq\f(1,2)gt2，所以3s內(nèi)重力的功率P＝eq\f(W,t)＝eq\f(mgh,t)＝eq\f(mg·\f(1,2)gt2,t)＝eq\f(1,2)×2×102×3W＝300W，故C錯誤，D正確。6.(2022·上海建平中學高一期中)如圖所示，雪橇在與水平方向成α角的拉力F的作用下，在水平雪面上沿直線勻速前進了s的距離。(1)試求作用在雪橇上的各個力所做的功；(2)外力對雪橇做的總功是多少？【答案】(1)WG＝0WFN＝0WF＝FscosαWFf＝－Fscosα(2)0【解析】如圖所示，雪橇受到重力G、支持力FN、拉力F和摩擦力Ff的作用。(1)由于雪橇做勻速直線運動，所以摩擦力Ff＝Fcosα，則重力做功為WG＝Gscos90°＝0，支持力做功為WFN＝FNscos90°＝0，拉力F做功為WF＝Fscosα，摩擦力做功為WFf＝Ffscos180°＝－Fscosα。(2)外力做的總功為W總＝WG＋WFN＋WF＋WFf＝0。核心知識2．重力勢能7.(2022·四川棠湖中學高一月考)如圖所示，一物體從A點出發(fā)，分別沿粗糙斜面AB和光滑斜面AC下滑及斜向上拋出，運動后到達同一水平面上的B、C、D三點。關于重力的做功情況，下列說法正確的是()A.沿AB面滑下時，重力做功最多B.沿AC面滑下時，重力做功最多C.沿AD拋物線運動時，重力做功最多D.三種情況下運動時，重力做的功相等【答案】D【解析】由于重力做功與路徑無關，只與初、末位置的高度差有關，故D正確。8.(2022·江蘇省高二月考)如圖所示是跳高運動員正在飛越橫桿時的情景。對運動員從起跳到圖示位置的過程，下列說法正確的是()A.運動員的重心升高B.運動員的重力勢能減小C.運動員所受重力不做功D.運動員所受重力做正功【答案】A【解析】運動員從起跳到圖示位置的過程，運動員的重心升高，重力勢能增大，重力做負功，故A正確，B、C、D錯誤。9.(2022·浙江省高三學業(yè)考試)如圖所示，小明同學水平拉伸一個彈弓，放手后將彈珠射出，則橡皮筋的彈性勢能()A.在釋放過程中增加B.在拉伸過程中減小C.在釋放過程中轉(zhuǎn)化為彈珠動能D.在拉伸過程中由彈珠動能轉(zhuǎn)化得到【答案】C【解析】彈珠在釋放過程中彈性勢能轉(zhuǎn)化為彈珠的動能，則彈性勢能減小，選項A錯誤，C正確；在拉伸過程中，人克服彈力做功，則彈性勢能增加，選項B、D錯誤。10.(2022·江蘇南通一中高二期末)圖.某游客領著孩子游泰山時，孩子不小心將手中質(zhì)量為m的皮球滑落，球從A點滾到了山腳下的B點，高度標記如圖所示，重力加速度為g，則下列說法正確的是()A.從A到B的曲線軌跡長度不知道，無法求出此過程重力做的功B.從A到B過程中阻力大小不知道，無法求出此過程重力做的功C.從A到B重力做功mg(H＋h)D.從A到B重力做功mgH【答案】D【解析】重力對物體所做的功只與初、末位置的高度差有關，大小為WG＝mgH，故選項D正確。核心知識3．動能定理11..(2022·湖北武馮二中月考）如圖所示，電梯質(zhì)量為M，在它的水平地板上放置一質(zhì)量為m的物體。電梯在鋼索的拉力作用下豎直向上加速運動，當電梯的速度由v1增加到v2時，上升高度為H，重力加速度為g，則在這個過程中，下列說法或表達式正確的是()A.對物體，動能定理的表達式為WN＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)，其中WN為支持力做的功B.對物體，動能定理的表達式為W合＝0，其中W合為合力做的功C.對物體，動能定理的表達式為WN－mgH＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)D.對電梯，其所受合力做功為eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,1)－mgH【答案】C【解析】物體受重力和支持力作用，根據(jù)動能定理得WN－mgH＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，故選項C正確，A、B錯誤；對電梯，合力做功等于電梯動能的變化量，故選項D錯誤。12.(2022·石家莊實驗中學高一月考)一質(zhì)量為m的人站在觀光電梯內(nèi)的磅秤上，電梯以0.1g的加速度勻加速上升高度h，在此過程中()A.磅秤的示數(shù)等于mgB.磅秤的示數(shù)等于0.9mgC.人的動能增加了0.9mghD.人的機械能增加了1.1mgh【答案】D【解析】根據(jù)牛頓運動定律可知，磅秤的示數(shù)等于FN＝mg＋ma＝1.1mg，選項A、B錯誤；根據(jù)動能定理得ΔEk＝W合＝mah＝0.1mgh，故C錯誤；人上升高度h，則重力做功為－mgh，可知重力勢能增大mgh，動能增加0.1mgh，則機械能增大了1.1mgh，故D正確。13。.(多選)(2022·福建廈門六中高一月考)在傾角為30°的斜面上，某人用平行于斜面的力把原來靜止于斜面上的質(zhì)量為2kg的物體沿斜面向下推了2m的距離，并使物體獲得1m/s的速度，已知物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為eq\f(\r(3),3)，g取10m/s2，如圖所示，則在這個過程中()A.人對物體做功1J B.合外力對物體做功1JC.物體克服摩擦力做功21J D.物體重力勢能減小20J【答案】ABD【解析】根據(jù)動能定理得W合＝ΔEk＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)×2×12J＝1J，且W人－μmgxcosθ＋mgxsinθ＝eq\f(1,2)mv2，代入數(shù)據(jù)解得W人＝1J，故A、B正確；根據(jù)題意可知W克＝μmgxcosθ＝20J，故C錯誤；物體重力勢能減少了ΔEp＝mgh＝mgx·sin30°＝2×10×2×0.5J＝20J，故D正確。14.(2022·浙江效實中學高一期中)如圖所示，DO是水平面，AB是斜面，初速度為v0的物體從D點出發(fā)沿DBA滑動到頂點A時速度剛好為零；如果斜面改為AC，讓該物體從D點出發(fā)沿DCA滑動到A點且速度剛好為零，則物體具有的初速度(已知物體與接觸面之間的動摩擦因數(shù)處處相同且不為零，轉(zhuǎn)彎處無能量損失)()A.等于v0 B.大于v0C.小于v0 D.取決于斜面的傾角【答案】A【解析】設斜面傾角為α，則物體從D點滑動到頂點A的過程中，由動能定理可得－mg·xAO－μmg·xDB－μmgcosα·xAB＝－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)。由幾何關系知cosα·xAB＝xOB則上式可以簡化為－mg·xAO－μmg·xDB－μmg·xOB＝－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)而xDO＝xDB＋xOB，則－mg·xAO－μmg·xDO＝－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)從上式可以看出，到達頂點的動能與路徑無關。15.(2022·重慶市黔江新華中學高一月考)如圖所示的裝置由AB、BC、CD三段軌道組成，軌道交接處均由很小的圓弧平滑連接，其中軌道AB、CD段是光滑的，水平軌道BC的長度s＝5m，軌道CD足夠長，A、D兩點離軌道BC的高度分別為h1＝4.30m、h2＝1.35m?，F(xiàn)讓質(zhì)量為m的小滑塊自A點由靜止釋放。已知小滑塊與軌道BC間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，重力加速度g取10m/s2。求：小滑塊第一次到達C點和D點時的速度大小?！敬鸢浮?m/s3m/s【解析】小滑塊從A→B→C過程中，由動能定理得mgh1－μmgs＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)代入數(shù)據(jù)解得vC＝6m/s。小滑塊從A→B→C→D過程中，由動能定理得mg(h1－h(huán)2)－μmgs＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,D)代入數(shù)據(jù)解得vD＝3m/s。核心知識4．機械能守恒定律16.(2022·天津靜海一中高一學業(yè)考試)以下說法正確的是()A.一個物體所受的合外力為零，它的機械能一定守恒B.一個物體做勻速運動，它的機械能一定守恒C.一個物體所受的合外力不為零，它的機械能可能守恒D.除了重力以外其余力對物體做功為零，它的機械能不可能守恒【答案】C【解析】一個物體所受合外力為零時，物體機械能也可能變化，做勻速運動的物體，機械能也可能變化，如勻速上升的物體，合力為零，機械能增加，故A、B錯誤；一個物體所受的合外力不為零，它的機械能可能守恒，如自由下落的物體，只受重力，機械能守恒，故C正確；機械能守恒的條件是只有重力或彈力做功，所以除了重力以外其余力對物體做功為零，機械能一定守恒，故D錯誤。17.(多選)(2022·江蘇如皋中學高一月考)如圖所示，下列關于機械能是否守恒的判斷正確的是()A.甲圖中，物體A將彈簧壓縮的過程中，A機械能守恒B.乙圖中，A置于光滑水平面，物體B沿光滑斜面下滑，物體B在下滑過程中機械能守恒C.丙圖中，不計任何阻力和定滑輪質(zhì)量時A加速下落，B加速上升過程中，A、B系統(tǒng)機械能守恒D.丁圖中，小球沿水平面做勻速圓錐擺運動的過程中，小球的機械能守恒【答案】CD【解析】在物體A壓縮彈簧的過程中，彈簧和物體A組成的系統(tǒng)，只有重力和彈力做功，系統(tǒng)機械能守恒，對于A，由于彈簧的彈性勢能在增加，則A的機械能減小，故A錯誤；物塊B沿A下滑的過程中，A要向后退，A、B組成的系統(tǒng)，只有重力做功，機械能守恒，由于A的機械能增大，所以B的機械能在減小，不守恒，故B錯誤；對A、B組成的系統(tǒng)，不計空氣阻力，只有重力做功，A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒，故C正確；小球在做圓錐擺運動的過程中，重力勢能和動能都不變，機械能守恒，故D正確。18.(2022·江蘇王淦昌中學高一開學考試)如圖所示，質(zhì)量為m的物體(可視為質(zhì)點)以速度v0離開桌面，不計空氣阻力，若以桌面為零重力勢能參考平面，則當物體經(jīng)過A處時，它所具有的機械能是()A.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0) B.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mghC.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mg(H＋h) D.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mgH【答案】A【解析】由題意知選擇桌面為零勢能面，則開始時機械能為E＝0＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，由于不計空氣阻力，物體運動過程中機械能守恒，故當物體經(jīng)過A處時，它所具有的機械能是eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，故A正確，B、C、D錯誤。19.(2022·成都二十中高一月考)如圖所示，在地面上以速度v0拋出質(zhì)量為m的物體，拋出后物體落到比地面低h的海平面上，若以地面為零勢能面而且不計空氣阻力，則①物體落到海平面時的勢能為mgh②物體從拋出到落到海平面的過程，重力對物體做功為mgh③物體在海平面上的動能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mgh④物體在海平面上的機械能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)其中正確的是()A.②③④ B.①②③C.①③④ D.①②④【答案】A【解析】以地面為零勢能面，物體落到海平面時高度為－h(huán)，重力勢能為－mgh，則①錯誤；質(zhì)量為m的物體從拋出到落到海平面的過程，物體下落h，重力對物體做功為mgh，則②正確；從地面落到海平面的過程中，根據(jù)機械能守恒定律可得mgh＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，物體在海平面上的動能eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mgh，則③正確；物體運動過程中，只有重力做功，機械能守恒，所以任一位置的機械能都為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，則④正確；綜上②③④正確，故A項正確，B、C、D三項錯誤。20.(2022·浙江效實中學高一期中)如圖所示，ABCD為一段玩具小車賽道，其中AB段水平，BC段為光滑曲面，平臺CD與AB高度差h＝0.25m，一質(zhì)量m＝1.0kg的玩具遙控小車，從A點由靜止開始沿水平賽道做勻加速直線運動，加速度大小a＝0.6m/s2，經(jīng)t＝5.0s到達B點時立即關閉電動機，小車繼續(xù)沿光滑曲面BC運動通過C點進入平臺。不計小車在B處的能量損失，重力加速度g＝10m/s2。求：(1)A、B兩點間的水平距離s；(2)小車到達B點時的動能Ek；(3)小車通過C點時速度vC的大小?！敬鸢浮?1)7.5m(2)4.5J(3)2m/s【解析】(1)A、B兩點間的水平距離為s＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)×0.6×52m＝7.5m。(2)小車到達B點時的速度為v＝at＝3m/s所以小車到達B點時的動能為Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)×1×32J＝4.5J。(3)B到C根據(jù)機械能守恒定律有－mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)－Ek代入數(shù)據(jù)解得vC＝2m/s。核心知識5．驗證機械能守恒定律21.(2022·甘南藏族自治州一中高一期末)用落體法“探究機械能守恒定律”的實驗裝置如圖所示。(1)實驗中打點計時器所接的電源是________；A.直流電B.交流電C.直流電和交流電都可以(2)為了減小由于阻力帶來的實驗誤差，應選用的重物是________；A.質(zhì)量為200g的鐵質(zhì)重錘B.質(zhì)量為200g的木球C.質(zhì)量為200g的鐵質(zhì)重錘和質(zhì)量為200g的木球都可以(3)有下列器材可供選用：重錘，鐵架臺，打點計時器，復寫紙，紙帶，秒表，低壓交流電源，導線，電鍵，天平，刻度尺。其中不必要的器材有________________；(4)下列關于實驗誤差的說法中，正確的是________；A.重錘質(zhì)量的稱量不準會造成較大誤差B.重錘質(zhì)量選用得大些，有利于減小誤差C.重錘質(zhì)量選用得較小些，有利于減小誤差D.先釋放重物，后接通電源會造成較大誤差(5)最后的結果發(fā)現(xiàn)重力勢能的減少量略大于動能的增加量，請說出原因_________________________________________________________(一條即可)?！敬鸢浮?1)B(2)A(3)秒表、天平(4)BD(5)由于紙帶與計時器間阻力(或空氣阻力)帶來的影響【解析】(1)打點計時器的打點頻率等于交流電的頻率，打點計時器應使用交流電源，故B正確，A、C錯誤。(2)選重物的密度盡量大一些，體積小些的，可以減小受到的阻力的影響，可減少實驗誤差，故A正確，B、C錯誤。(3)實驗中借助打點計時器記錄物體的運動時間，不需要秒表。實驗驗證機械能守恒，即驗證重力勢能的減少mgh與動能增加eq\f(1,2)mv2的關系，質(zhì)量可以約去，即驗證gh與eq\f(1,2)v2的關系，所以也不需要天平。(4)實驗中重錘的質(zhì)量不必要測量，重錘質(zhì)量的稱量不準，不會造成誤差，故A錯誤；為了減小阻力的影響，重錘應選擇質(zhì)量大一些、體積小一些的，故B正確，C錯誤；先釋放重物，再接通電源，起始點的速度不為零，再者由于重物下落較快，紙帶上得的點跡較少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差，故D正確。(5)重力勢能的減少量略大于動能的增加量，是由于紙帶與計時器間阻力(或空氣阻力)帶來的影響。22.(2022·河北邯鄲一中高一月考)在用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗中，使質(zhì)量為m＝1.00kg的重物自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列的點，選取一條符合實驗要求的紙帶如圖所示。O為第一個點，A、B、C為從合適位置開始選取連續(xù)點中的三個點。已知打點計時器每隔0.02s打一個點，當?shù)氐闹亓铀俣葹間＝9.80m/s2，那么：(1)根據(jù)圖所得的數(shù)據(jù)，應取圖中O點到________點來驗證機械能守恒定律；(2)從O點到(1)問中所取的點，重物重力勢能的減少量ΔEp＝________J，動能增加量ΔEk＝________J(結果取3位有效數(shù)字)；(3)若測出紙帶上所有各點到O點之間的距離，根據(jù)紙帶算出各點的速度v及物體下落的高度h，則以eq\f(v2,2)為縱軸，以h為橫軸畫出的圖像是如圖中的________。【答案】(1)B(2)1.881.84(3)A【解析】(1)因為通過某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度可以求出B點的速度，所以取圖中O點到B點來驗證機械能守恒定律。(2)重物重力勢能的減少量ΔEp＝mgΔh＝1.00×9.80×0.192J＝1.88JB點的速度vB＝eq\f(xAC,2T)＝eq\f(0.2323－0.1555,0.04)m/s＝1.92m/s則B點的動能EkB＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝eq\f(1,2)×1×1.922J＝1.84J所以動能的增加量ΔEk＝1.84J。(3)根據(jù)mgh＝eq\f(1,2)mv2，即eq\f(v2,2)與h成正比，故A是符合題意的。23.(2022·山西大同一中月考)利用圖甲裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗。(1)為驗證機械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點間的________。甲A.動能變化量與勢能變化量B.速度變化量和勢能變化量C.速度變化量和高度變化量(2)除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(含鐵夾)、電磁打點計時器、導線及開關外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是________。A.交流電源B.刻度尺C.天平(含砝碼)(3)實驗中，先接通電源，再釋放重物，得到圖乙所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C，測得它們到起始點O的距離分別為hA、hB、hC。已知當?shù)刂亓铀俣葹間，打點計時器打點的周期為T。設重物的質(zhì)量為m。從打O點到打B點的過程中，重物的重力勢能變化量ΔEp＝________________，動能變化量ΔEk＝________________。乙(4)大多數(shù)學生的實驗結果顯示，重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因是________________。A.利用公式v＝gt計算重物速度B.利用公式v＝eq\r(2gh)計算重物速度C.存在空氣阻力和摩擦阻力的影響D.沒有采用多次實驗取平均值的方法【答案】(1)A(2)AB(3)－mghBeq\f(m（hC－h(huán)A）2,8T2)(4)C【解析】(1)驗證機械能守恒定律原理是看減少的重力勢能和增加的動能是否相等，所以需要比較重物下落過程中任意兩點間的動能變化量與勢能變化量，故選A。(2)電磁打點計時器使用低壓交流電源，需選用刻度尺測出紙帶上兩點間的距離，表示重錘下落的高度；等式兩邊都含有相同的質(zhì)量，所以不需要天平測質(zhì)量，故選A、B。(3)根據(jù)功能關系，重物的重力勢能變化量的大小等于重力做的功的多少，從O到B點的過程中重力勢能減小量ΔEp＝mghBB點的速度為vB＝eq\f(hC－h(huán)A,2T)所以動能變化量為ΔEk＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(m（hC－h(huán)A）2,8T2)。(4)由于紙帶在下落過程中，重錘和空氣之間存在阻力，紙帶和打點計時器之間存在摩擦力，所以減小的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為動能，還有一部分要克服空氣阻力和摩擦阻力做功，故重力勢能的減少量大于動能的增加量，故C選項正確。24.(2022·隴川縣民