春人教物理（新教材）必修机械能守恒定律及答案

2020春人教物理（新教材）必修第二册第8章机械能守恒定律及答案*新教材必修第二册第8章机械能守恒定律*1、如图所示，一质量为m1的木板放在光滑斜面上，木板的上端用细绳拴在斜面上，木板上有一只质量为m2的小猫．剪断细绳，木板开始下滑，同时小猫沿木板向上爬．小猫向上爬的过程中，小猫在木板上相对于地面的高度不变，忽略空气阻力．细绳剪断后，小猫做功的功率P与时间t关系正确的图象是()2、(双选)如图是一汽车在平直路面上启动的速度—时间图象，从t1时刻起汽车的功率保持不变，由图象可知()A．0～t1时间内，汽车的牵引力增大，加速度增大，功率不变B．0～t1时间内，汽车的牵引力不变，加速度不变，功率增大C．t1～t2时间内，汽车的牵引力减小，加速度减小D．t1～t2时间内，汽车的牵引力不变，加速度不变3、物体从某高度处做自由落体运动，以地面为重力势能零点，下列所示图象中，能正确描述物体的重力势能与下落高度的关系的是()ABCD4、如图所示，小球以初速度v0从A点沿粗糙的轨道运动到高为h的B点后自动返回，其返回途中仍经过A点，则经过A点的速度大小为()\r(v\o\al(2,0)－4gh) \r(4gh－v\o\al(2,0))\r(v\o\al(2,0)－2gh) \r(2gh－v\o\al(2,0))5、(双选)内壁光滑的环形凹槽半径为R，固定在竖直平面内，一根长度为eq\r(2)R的轻杆，一端固定有质量为m的小球甲，另一端固定有质量为2m的小球乙．现将两小球放入凹槽内，小球乙位于凹槽的最低点，如图所示，由静止释放后()A．下滑过程中甲球减少的机械能总是等于乙球增加的机械能B．下滑过程中甲球减少的重力势能总是等于乙球增加的重力势能C．甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点D．杆从右向左滑回时，乙球一定能回到凹槽的最低点6、(多选)如图所示，在倾角θ＝30°的光滑固定斜面上，放有质量分别为1kg和2kg的小球A和B，且两球之间用一根长L＝m的轻杆相连，小球B距水平面的高度h＝m．现让两球从静止开始自由下滑，最后都进入到上方开有细槽的光滑圆管中，不计球与圆管内壁碰撞时的机械能损失，g取10m/s2.则下列说法中正确的是()A．从开始下滑到A进入圆管整个过程，小球A、B与地球三者组成的系统机械能守恒B．在B球未进入水平圆管前，小球A与地球组成系统机械能守恒C．两球最后在光滑圆管中运动的速度大小为eq\r(7)m/sD．从开始下滑到A进入圆管整个过程，轻杆对B球做功－1J7、.在做“验证机械能守恒定律”的实验时，发现重物减少的重力势能总是略大于重物增加的动能，造成这种现象的原因是()A.选用的重物质量过大B.选用的重物质量过小C.空气对重物的阻力和打点计时器对纸带的阻力D.实验时操作不规范，实验数据测量不准确8、如图所示，在水平面上，有一弯曲的槽道弧AB，槽道由半径分别为eq\f(R,2)和R的两个半圆构成，现用大小恒为F的拉力将一光滑小球从A点沿槽道拉至B点，若拉力F的方向时时刻刻均与小球运动方向一致，则此过程中拉力所做的功为()A．0B．FR\f(3,2)πFRD．2πFR9、魔方，又叫魔术方块或鲁比克方块，是一种手部极限运动．通常泛指三阶魔方．三阶魔方形状是正方体，由有弹性的硬塑料制成．要将一个质量为m、边长为a的水平放置的匀质三阶魔方翻倒，推力对它做功至少为()\r(2)mga \f(\r(2)mga,2)\f(\r(2)＋1mga,2) \f(\r(2)－1mga,2)10、一物体做变速运动时，下列说法中正确的是()A．合外力一定对物体做功，使物体动能改变B．物体所受合外力一定不为零C．合外力一定对物体做功，但物体动能可能不变D．物体的加速度可能为零11、质量为m＝50kg的滑雪运动员，以初速度v0＝4m/s从高度为h＝10m的弯曲滑道顶端A滑下，到达滑道底端B时的速度v1＝10m/s.求滑雪运动员在这段滑行过程中克服阻力做的功．(g取10m/s2)12、如图为验证“机械能守恒定律”的实验装置示意图。现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平。回答下列问题：(1)为完成此实验，除了所给的器材外，还需要的器材有________。(填入正确选项前的字母)A.毫米刻度尺B.秒表～12V的直流电源～6V的交流电源(2)下面列举了该实验的几个操作步骤：A.按照图示的装置安装器材B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上C.先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带，再更换纸带重复多次D.测量纸带上某些点间的距离E.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能其中操作错误的步骤是________________。(3)实验中误差产生的原因有__________________________________________________________________________________________________(写出两个原因)。13、[思考判断](1)一个力对物体做功的功率，不一定等于这个力与受力物体运动速度的乘积。()(2)汽车的功率一定，汽车的速度越大，牵引力就越大。()(3)汽车在高速公路上行驶，功率的大小与速度的大小无关。()(4)汽车的速度越大，牵引力的功率也越大。(),2020春人教物理（新教材）必修第二册第8章机械能守恒定律及答案*新教材必修第二册第8章机械能守恒定律*1、如图所示，一质量为m1的木板放在光滑斜面上，木板的上端用细绳拴在斜面上，木板上有一只质量为m2的小猫．剪断细绳，木板开始下滑，同时小猫沿木板向上爬．小猫向上爬的过程中，小猫在木板上相对于地面的高度不变，忽略空气阻力．细绳剪断后，小猫做功的功率P与时间t关系正确的图象是()【解析】由题意可知，小猫静止不动，对小猫受力分析可知，小猫受到木板的摩擦力作用，且Ff＝m2gsinθ(θ为斜面倾角)，摩擦力Ff恒定；对木板受力分析可知，木板沿斜面加速下滑，由牛顿第三定律有Ff′＋m1gsinθ＝m1a，且Ff＝Ff′，则加速度恒定；经过时间t，木板位移x＝eq\f(1,2)at2，因此小猫做功功率P＝eq\f(W,t)＝eq\f(Ffx,t)＝eq\f(Ffat,2)，可知P与时间t成正比，对比各选项中图象可知答案为B.【答案】B2、(双选)如图是一汽车在平直路面上启动的速度—时间图象，从t1时刻起汽车的功率保持不变，由图象可知()A．0～t1时间内，汽车的牵引力增大，加速度增大，功率不变B．0～t1时间内，汽车的牵引力不变，加速度不变，功率增大C．t1～t2时间内，汽车的牵引力减小，加速度减小D．t1～t2时间内，汽车的牵引力不变，加速度不变【答案】BC[0～t1时间内，汽车的速度是均匀增加的，是匀加速运动，所以汽车的牵引力不变，加速度不变，功率增大，所以A错误，B正确；t1～t2时间内，汽车的功率已经达到最大值，功率不能再增加，所以汽车的牵引力在减小，加速度也要减小，所以C正确，D错误．]3、物体从某高度处做自由落体运动，以地面为重力势能零点，下列所示图象中，能正确描述物体的重力势能与下落高度的关系的是()ABCD【答案】B[设物体开始下落时的重力势能为Ep0，物体下落高度h过程中重力势能减少量ΔEp＝mgh，故物体下落高度h时的重力势能Ep＝Ep0－ΔEp＝Ep0－mgh，即Ep­h图象为倾斜直线，B正确．]4、如图所示，小球以初速度v0从A点沿粗糙的轨道运动到高为h的B点后自动返回，其返回途中仍经过A点，则经过A点的速度大小为()\r(v\o\al(2,0)－4gh) \r(4gh－v\o\al(2,0))\r(v\o\al(2,0)－2gh) \r(2gh－v\o\al(2,0))【答案】B[在从A到B的过程中，重力和摩擦力都做负功，根据动能定理可得mgh＋Wf＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)；从B到A过程中，重力做正功，摩擦力做负功(因为是沿原路返回，所以两种情况摩擦力做功大小相等)，根据动能定理可得mgh－Wf＝eq\f(1,2)mv2，两式联立得再次经过A点的速度大小为eq\r(4gh－v\o\al(2,0))，选B.]5、(双选)内壁光滑的环形凹槽半径为R，固定在竖直平面内，一根长度为eq\r(2)R的轻杆，一端固定有质量为m的小球甲，另一端固定有质量为2m的小球乙．现将两小球放入凹槽内，小球乙位于凹槽的最低点，如图所示，由静止释放后()A．下滑过程中甲球减少的机械能总是等于乙球增加的机械能B．下滑过程中甲球减少的重力势能总是等于乙球增加的重力势能C．甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点D．杆从右向左滑回时，乙球一定能回到凹槽的最低点【答案】AD[环形凹槽光滑，甲、乙组成的系统在运动过程中只有重力做功，故系统机械能守恒，下滑过程中甲减少的机械能总是等于乙增加的机械能，甲、乙系统减少的重力势能等于系统增加的动能，A正确；甲减少的重力势能等于乙增加的势能与甲、乙增加的动能之和，B错误；由于乙的质量较大，系统的重心偏向乙一端，由机械能守恒可知甲不可能滑到凹槽的最低点，杆从右向左滑回时乙一定会回到凹槽的最低点，C错误，D正确．]6、(多选)如图所示，在倾角θ＝30°的光滑固定斜面上，放有质量分别为1kg和2kg的小球A和B，且两球之间用一根长L＝m的轻杆相连，小球B距水平面的高度h＝m．现让两球从静止开始自由下滑，最后都进入到上方开有细槽的光滑圆管中，不计球与圆管内壁碰撞时的机械能损失，g取10m/s2.则下列说法中正确的是()A．从开始下滑到A进入圆管整个过程，小球A、B与地球三者组成的系统机械能守恒B．在B球未进入水平圆管前，小球A与地球组成系统机械能守恒C．两球最后在光滑圆管中运动的速度大小为eq\r(7)m/sD．从开始下滑到A进入圆管整个过程，轻杆对B球做功－1J【答案】ABC[从开始下滑到A进入圆管整个过程，除重力做功外，杆对系统做功为零，小球A、B与地球三者组成的系统机械能守恒，故A正确；在B球未进入水平圆管前，只有重力对A做功，小球A与地球组成系统机械能守恒，故B正确；以A、B组成的系统为研究对象，系统机械能守恒，由机械能守恒定律得：mBgh＋mAg(h＋Lsinθ)＝eq\f(1,2)(mA＋mB)v2，代入数据解得：v＝eq\r(7)m/s，故C正确；以A球为研究对象，由动能定理得：mAg(h＋Lsinθ)＋W＝eq\f(1,2)mAv2，代入数据解得：W＝－1J，则轻杆对B做功，WB＝－W＝1J，故D错误．]7、.在做“验证机械能守恒定律”的实验时，发现重物减少的重力势能总是略大于重物增加的动能，造成这种现象的原因是()A.选用的重物质量过大B.选用的重物质量过小C.空气对重物的阻力和打点计时器对纸带的阻力D.实验时操作不规范，实验数据测量不准确【解析】造成题中所述误差的主要原因是来自于各方面的阻力，选项C正确。【答案】C8、如图所示，在水平面上，有一弯曲的槽道弧AB，槽道由半径分别为eq\f(R,2)和R的两个半圆构成，现用大小恒为F的拉力将一光滑小球从A点沿槽道拉至B点，若拉力F的方向时时刻刻均与小球运动方向一致，则此过程中拉力所做的功为()A．0B．FR\f(3,2)πFRD．2πFR【答案】C[虽然拉力方向时刻改变，但力与运动方向始终一致，用微元法，在很小的一段位移内可以看成恒力，小球的路程为πR＋π·eq\f(R,2)，则拉力做的功为eq\f(3,2)πFR，故C正确．]9、魔方，又叫魔术方块或鲁比克方块，是一种手部极限运动．通常泛指三阶魔方．三阶魔方形状是正方体，由有弹性的硬塑料制成．要将一个质量为m、边长为a的水平放置的匀质三阶魔方翻倒，推力对它做功至少为()\r(2)mga \f(\r(2)mga,2)\f(\r(2)＋1mga,2) \f(\r(2)－1mga,2)【答案】D[推力对物体所做的功，增加了物体的重力势能，即WF＝ΔEp，ΔEp＝mgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2),2)a－\f(1,2)a))＝eq\f(\r(2)－1,2)mga，故选D.]10、一物体做变速运动时，下列说法中正确的是()A．合外力一定对物体做功，使物体动能改变B．物体所受合外力一定不为零C．合外力一定对物体做功，但物体动能可能不变D．物体的加速度可能为零【答案】B[物体做变速运动，可能是物体的速度方向变化，而大小不变，如匀速圆周运动，此时物体的动能不变，并无外力对物体做功，故选项A、C均错误；物体做变速运动，一定具有加速度，物体所受合外力一定不为零，故选项B正确，选项D错误．]11、质量为m＝50kg的滑雪运动员，以初速度v0＝4m/s从高度为h＝10m的弯曲滑道顶端A滑下，到达滑道底端B时的速度v1＝10m/s.求滑雪运动员在这段滑行过程中克服阻力做的功．(g取10m/s2)[解析]从A运动到B，运动员所受摩擦力随之变化，所以克服摩擦力所做的功不能直接由功的公式求得，此时要根据动能定理求解．设摩擦力做的功为W，根据动能定理mgh－W＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)代入数值得：W＝2900J.[答案]2900J12、如图为验证“机械能守恒定律”的实验装置示意图。现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平。回答下列问题：(1)为完成此实验，除了所给的器材外，还需要的器材有________。(填入正确选项前的字母)A.毫米刻度尺B.秒表～12V的直流电源～6V的交流电源(2)下面列举了该实验的几个操作步骤：A.按照图示的装置安装器材