春人教物理新教材必修机械能守恒定律含答案

2020春人教物理新教材必修第二册第8章机械能守恒定律含答案*新教材必修第二册第8章机械能守恒定律*1、如图所示，用力先后三次将一个质量为m的物体沿同一光滑斜面从底端由静止拉到顶端，第一次力F1的方向平行于斜面向上，第二次推力F2沿水平方向，第三次拉力F3的方向与斜面成α角，物体三次运动的加速度相同．设力F1、F2、F3的平均功率分别为P1、P2、P3，下列判断正确的是()A．P1＝P2＝P3 B．P1>P2>P3C．P2>P1>P3 D．P3>P2>P12、如图所示，质量为2kg的物体以10m/s的初速度水平抛出，经过2s落地．取g＝10m/s2.关于重力做功的功率，下列说法正确的是()A．下落过程中重力的平均功率是400WB．下落过程中重力的平均功率是100WC．落地前的瞬间重力的瞬时功率是400WD．落地前的瞬间重力的瞬时功率是200W3、一棵树上有一个质量为kg的熟透了的苹果P，该苹果从树上A处先落到地面C最后滚入沟底、B、C、D、E水平面之间竖直距离如图所示．以地面C为零势能面，g取10m/s2，则该苹果从A落下到D的过程中重力势能的减少量和在D处的重力势能分别是()A．J和9J B．9J和－9JC．J和－9J D．J和－J4、(双选)用力F拉着一个物体从空中的a点运动到b点的过程中，重力做功－3J，拉力F做功8J，空气阻力做功－J，则下列判断正确的是()A．物体的重力势能增加了3JB．物体的重力势能减少了3JC．物体的动能增加了JD．物体的动能增加了8J5、以相同大小的初速度v0将物体从同一水平面分别竖直上抛、斜上抛、沿光滑斜面(足够长)上滑，如图所示，三种情况达到的最大高度分别为h1、h2和h3，不计空气阻力(斜上抛运动物体在最高点的速度方向水平)，则()A．h1＝h2>h3 B．h1＝h2<h3C．h1＝h3<h2 D．h1＝h3>h26、在同一高度处有五个完全相同的小球，第一个小球由静止释放，另外四个小球以相同大小的初速度分别沿水平方向、竖直向下方向、斜向上45°方向和斜向下45°方向抛出，最后五个小球都落到同一水平地面上．五个小球落地时重力的瞬时功率分别为P1、P2、P3、P4和P5.不计空气阻力，则下列说法中正确的是()A．P1＞P2＞P3＞P4＞P5 B．P1＜P2＜P3＜P4＜P5C．P1＝P2＝P3＝P4＝P5 D．P1＝P2＜P4＝P5＜P37、如图所示，ACP和BDP是竖直平面内两个半径不同的半圆形光滑轨道，A、P、B三点位于同一水平面上，C和D分别为两轨道的最低点，将两个质量相同的小球分别从A和B两处同时无初速度释放，则()A．沿BDP光滑轨道运动的小球的重力势能永远为正值B．两小球到达C点和D点时，重力做功相等C．两小球到达C点和D点时，重力势能相等D．两小球刚开始从A和B两处无初速度释放时，重力势能相等8、质量为m的物体以初速度v0沿水平面向左开始运动，起始点A与一轻弹簧O端相距s，如图所示．已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ，物体与弹簧相碰后，弹簧的最大压缩量为x，则从开始碰撞到弹簧被压缩至最短，物体克服弹簧弹力所做的功为()\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－μmg(s＋x)\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－μmgxC．μmgsD．μmg(s＋x)9、如图所示，轻绳连接A、B两物体，A物体悬在空中距地面H高处，B物体放在水平面上．若A物体质量是B物体质量的2倍，不计一切摩擦．由静止释放A物体，以地面为零势能参考面．当A的动能与其重力势能相等时，A距地面的高度是()\f(1,5)H\f(2,5)H\f(3,5)H\f(4,5)H10、如图所示，圆柱形水箱高为5m，容积为50m3，水箱底部接通水管A，顶部接通水管B，开始时箱中无水，若仅使用A管或仅使用B管慢慢地将水注入，直到箱中水满为止，g取10m/s2.试计算两种情况下外界各需做多少功？(设需注入的水开始时均与箱底等高)11、如图所示为一跳台的示意图．假设运动员从雪道的最高点A由静止开始滑下，不借助其他器械，沿光滑雪道到达跳台的B点时速度多大？当他落到离B点竖直高度为10m的雪地C点时，速度又是多大？(设这一过程中运动员没有做其他动作，忽略摩擦和空气阻力，g取10m/s2)2020春人教物理新教材必修第二册第8章机械能守恒定律含答案*新教材必修第二册第8章机械能守恒定律*1、如图所示，用力先后三次将一个质量为m的物体沿同一光滑斜面从底端由静止拉到顶端，第一次力F1的方向平行于斜面向上，第二次推力F2沿水平方向，第三次拉力F3的方向与斜面成α角，物体三次运动的加速度相同．设力F1、F2、F3的平均功率分别为P1、P2、P3，下列判断正确的是()A．P1＝P2＝P3 B．P1>P2>P3C．P2>P1>P3 D．P3>P2>P1【解析】因为三次运动的加速度a相同，路程也相同，由运动学公式l＝eq\f(1,2)at2可知，t1＝t2＝t3.第一次：由牛顿第二定律可得出拉力F1的大小为F1－mgsinθ＝ma，∴F1＝mgsinθ＋ma.∴力F1所做的功为W1＝F1l＝(mgsinθ＋ma)l(式中l为斜面的长度)．第二次：同样可得F2cosθ－mgsinθ＝ma，∴F2cosθ＝mgsinθ＋ma.∴力F2所做的功应为W2＝F2cosθ·l＝(mgsinθ＋ma)l.第三次：也可得出F3cosα－mgsinθ＝ma，∴F3cosα＝mgsinθ＋ma.∴力F3所做的功为W3＝F3cosα·l＝(mgsinθ＋ma)l.比较W1、W2、W3，可得W1＝W2＝W3，由公式P＝eq\f(W,t)，可得P1＝P2＝P3.【答案】A2、如图所示，质量为2kg的物体以10m/s的初速度水平抛出，经过2s落地．取g＝10m/s2.关于重力做功的功率，下列说法正确的是()A．下落过程中重力的平均功率是400WB．下落过程中重力的平均功率是100WC．落地前的瞬间重力的瞬时功率是400WD．落地前的瞬间重力的瞬时功率是200W【答案】C[物体2s下落的高度为h＝eq\f(1,2)gt2＝20m，落地的竖直分速度为vy＝gt＝20m/s，所以落到地面前的瞬间重力的瞬时功率是P＝mgvy＝400W，下落过程中重力的平均功率是eq\x\to(P)＝eq\f(mgh,t)＝200W，选项C正确．]3、一棵树上有一个质量为kg的熟透了的苹果P，该苹果从树上A处先落到地面C最后滚入沟底、B、C、D、E水平面之间竖直距离如图所示．以地面C为零势能面，g取10m/s2，则该苹果从A落下到D的过程中重力势能的减少量和在D处的重力势能分别是()A．J和9J B．9J和－9JC．J和－9J D．J和－J【答案】C[以地面C为零势能面，根据重力势能的计算公式得D处的重力势能Ep＝mgh＝×10×(－J＝－9J．从A落下到D的过程中重力势能的减少量ΔEp＝mgΔh＝×10×＋＋J＝J，故选C.]4、(双选)用力F拉着一个物体从空中的a点运动到b点的过程中，重力做功－3J，拉力F做功8J，空气阻力做功－J，则下列判断正确的是()A．物体的重力势能增加了3JB．物体的重力势能减少了3JC．物体的动能增加了JD．物体的动能增加了8J【答案】AC[因为重力做功－3J，所以重力势能增加3J，A对，B错；根据动能定理W合＝ΔEk，得ΔEk＝－3J＋8J－J＝J，C对，D错．]5、以相同大小的初速度v0将物体从同一水平面分别竖直上抛、斜上抛、沿光滑斜面(足够长)上滑，如图所示，三种情况达到的最大高度分别为h1、h2和h3，不计空气阻力(斜上抛运动物体在最高点的速度方向水平)，则()A．h1＝h2>h3 B．h1＝h2<h3C．h1＝h3<h2 D．h1＝h3>h2【答案】D[竖直上抛和沿斜面运动的物体，上升到最高点时，速度均为0，由机械能守恒得mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，所以h＝eq\f(v\o\al(2,0),2g)，斜上抛运动物体在最高点速度不为零，设为v1，则mgh2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，所以h2<h1＝h3，故D对．]6、在同一高度处有五个完全相同的小球，第一个小球由静止释放，另外四个小球以相同大小的初速度分别沿水平方向、竖直向下方向、斜向上45°方向和斜向下45°方向抛出，最后五个小球都落到同一水平地面上．五个小球落地时重力的瞬时功率分别为P1、P2、P3、P4和P5.不计空气阻力，则下列说法中正确的是()A．P1＞P2＞P3＞P4＞P5 B．P1＜P2＜P3＜P4＜P5C．P1＝P2＝P3＝P4＝P5 D．P1＝P2＜P4＝P5＜P3【答案】D[由于重力的功率为P＝mgvy，第一个球与第二个在竖直方向上都是自由落体运动，故落地时二者在竖直方向的速度相等，故P1＝P2，对于第四个球与第五个球，落地时速度大小相等，竖直方向的分速度大小相等，但是比第一、二两球大，故P1＝P2＜P4＝P5，对于第三个球，由于其做向下的初速度不为零的匀加速直线运动，故其落地时速度方向竖直向下，并且最大，故P3最大，故选项D正确．]7、如图所示，ACP和BDP是竖直平面内两个半径不同的半圆形光滑轨道，A、P、B三点位于同一水平面上，C和D分别为两轨道的最低点，将两个质量相同的小球分别从A和B两处同时无初速度释放，则()A．沿BDP光滑轨道运动的小球的重力势能永远为正值B．两小球到达C点和D点时，重力做功相等C．两小球到达C点和D点时，重力势能相等D．两小球刚开始从A和B两处无初速度释放时，重力势能相等【答案】D[不管选哪一点为零势能点，A点和B点相对零势能面的竖直高度均相等，所以重力势能相等，D正确；两小球到达C点和D点时，重力势能不相等，C错误；重力势能Ep＝mgh，具有相对性，如果选A、P、B三点在零势能参考面上，则两球在运动过程中的重力势能恒为负值；如果选C点在零势能参考面上，则两球在运动过程中的重力势能恒为正值，A错误；另外，重力做功跟路径无关，只取决于物体在始、末两点在竖直方向的高度，两球从开始运动到到达C点和D点时竖直高度不等，所以重力做功不相等，B错误．]8、质量为m的物体以初速度v0沿水平面向左开始运动，起始点A与一轻弹簧O端相距s，如图所示．已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ，物体与弹簧相碰后，弹簧的最大压缩量为x，则从开始碰撞到弹簧被压缩至最短，物体克服弹簧弹力所做的功为()\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－μmg(s＋x)\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－μmgxC．μmgsD．μmg(s＋x)【答案】A[由动能定理得－W－μmg(s＋x)＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，W＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－μmg(s＋x)．]9、如图所示，轻绳连接A、B两物体，A物体悬在空中距地面H高处，B物体放在水平面上．若A物体质量是B物体质量的2倍，不计一切摩擦．由静止释放A物体，以地面为零势能参考面．当A的动能与其重力势能相等时，A距地面的高度是()\f(1,5)H \f(2,5)H\f(3,5)H \f(4,5)H【答案】B[设A的动能与重力势能相等时A距地面高度为h，对A、B组成的系统，由机械能守恒得：mAg(H－h)＝eq\f(1,2)mAv2＋eq\f(1,2)mBv2 ①又由题意得：mAgh＝eq\f(1,2)mAv2 ②mA＝2mB ③由①②③式解得：h＝eq\f(2,5)H，故B正确．]10、如图所示，圆柱形水箱高为5m，容积为50m3，水箱底部接通水管A，顶部接通水管B，开始时箱中无水，若仅使用A管或仅使用B管慢慢地将水注入，直到箱中水满为止，g取10m/s2.试计算两种情况下外界各需做多少功？(设需注入的水开始时均与箱底等高)解析：以H表示水箱的高度，水若从A管注入，整箱水的重心被升高eq\f(H,2)，外界做功W1＝mg·eq\f(H,2)＝ρVg·eq\f(H,2)＝×103×50×10×eq\f(5,2)J＝×106J.若水从B管注入，整箱水应先升高到箱顶处后再下落，故外界做的功W2＝mgH＝2W1＝×106J.答案：×106J×106J11、如图所示为一跳台的示意图．假设运动员从雪道的最高点A由静止开始滑下，不借助其他器械，沿光滑雪道到达跳台的B点时速度多大？当他落到离B点竖直高度为10m的雪地C点时，速度又是多大？(设这一过程中运动员没有做其他动作，忽略摩擦和空气阻力，g取10m/s2)[解析]运动员在滑雪过程中