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、(多选)如图所示，是汽车牵引力F和车速倒数eq\f(1,v)的关系图象，若汽车质量为2×103kg，由静止开始沿平直公路行驶，阻力恒定，最大车速为30m/s，则以下说法正确的是()A．汽车的额定功率为6×104WB．汽车运动过程中受到的阻力为6×103NC．汽车先做匀加速运动，然后再做匀速直线运动D．汽车做匀加速运动的时间是5s2、有一根轻绳系一个物体，如图所示，在悬点O以加速度a向下做匀减速运动时，作用在物体上的各力做功的情况是()A．重力做正功，拉力做负功，合外力做负功B．重力做正功，拉力做负功，合外力做正功C．重力做正功，拉力做正功，合外力做正功D．重力做负功，拉力做负功，合外力做正功3、(多选)关于弹簧的弹性势能，下列说法正确的是()A．弹簧的弹性势能跟拉伸(或压缩)的长度有关B．弹簧的弹性势能跟弹簧的劲度系数有关C．同一弹簧，在弹性限度内，形变量越大，弹性势能越大D．弹性势能的大小跟使弹簧发生形变的物体有关4、人在距地面h高处抛出一个质量为m的小球，落地时小球的速度为v，不计空气阻力，人对小球做的功是()\f(1,2)mv2 B．mgh＋eq\f(1,2)mv2C．mgh－eq\f(1,2)mv2 \f(1,2)mv2－mgh5、从地面竖直上抛两个质量不同的小球，设它们的初动能相同，当上升到同一高度时(不计空气阻力，选抛出点为参考面)，则()A．所具有的重力势能相等B．所具有的动能相等C．所具有的机械能不等 D．所具有的机械能相等6、(多选)以一定的初速度竖直向上抛出质量为m的小球，它上升的最大高度为h，空气阻力的大小恒为f.则从抛出点至回到原出发点的过程中，各力做功的情况正确的是()A．重力做的功为零B．空气阻力做的功为－2fhC．空气阻力做的功为2fhD．物体克服重力做的功为－mgh7、一个100g的球从m的高处落到一个水平板上又弹回到m的高处，则整个过程中重力对球所做的功及球的重力势能的变化是(g取10m/s2)()A．重力做功为JB．重力做了J的负功C．物体的重力势能一定减少JD．物体的重力势能一定增加J8、如图所示，物体沿曲面从A点无初速度滑下，滑至曲面的最低点B时，下滑的高度为5m，速度为6m/s，若物体的质量为1kg.则下滑过程中物体克服阻力所做的功为(g取10m/s2)()A．50JB．18JC．32JD．0J9、一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上，其正上方A位置有一只小球．小球从静止开始下落，在B位置接触弹簧的上端，在C位置小球所受弹力大小等于重力，在D位置小球速度减小到零．小球下落阶段下列说法中正确的是()A．在B位置小球动能最大B．从A→D位置的过程中小球机械能守恒C．从A→D位置小球重力势能的减少大于弹簧弹性势能的增加D．从A→C位置小球重力势能的减少大于弹簧弹性势能的增加10、图示为修建高层建筑常用的塔式起重机．在起重机将质量m＝5×103kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a＝m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做vm＝m/s的匀速运动．g取10m/s2，不计额外功．求：(1)起重机允许输出的最大功率；(2)重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率．11、如图所示，粗糙水平轨道AB与半径为R的光滑半圆形轨道BC相切于B点，现有质量为m的小球(可看成质点)以初速度v0＝eq\r(6gR)，从A点开始向右运动，并进入半圆形轨道，若小球恰好能到达半圆形轨道的最高点C，最终又落于水平轨道上的A处，重力加速度为g，求：(1)小球落到水平轨道上的A点时速度的大小vA；(2)水平轨道与小球间的动摩擦因数μ.12、如图所示，有一条长为L.质量为m的均匀金属链条，一半长度在光滑斜面上，斜面倾角为θ，另一半长度沿竖直方向下垂在空中，当从静止开始释放后链条滑动，以斜面最高点所在平面为重力势能的参考平面，求：(1)开始时和链条刚好从右侧全部滑出斜面时重力势能各是多大？(2)此过程中重力势能减少了多少？13、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)1、AD解析：由图象可知．汽车先做牵引力恒定的匀加速运动，再做功率恒定的变加速运动，P额＝F·v＝2×103×30W＝6×104W，故A正确，C错误；当汽车速度最大时牵引力F＝f＝2×103N，故B错误；汽车匀加速运动的加速度a＝eq\f(F－f,m)＝2m/s2，汽车刚达到额定功率时的速度v＝eq\f(P额,F)＝10m/s，所以汽车做匀加速运动的时间t＝eq\f(v,a)＝5s，故D正确．2、A[由W＝Flcosα可知WG＝Gl＞0，WFT＝－FTl＜0，W合＝－mal＜0，A正确，B、C、D错误．]3、ABC[由弹性势能的表达式Ep＝eq\f(1,2)kl2可知，弹性势能Ep与弹簧拉伸(或压缩)的长度有关，在弹性限度内，l越大，Ep越大，A、C选项正确．Ep的大小还与k有关，B选项正确．弹簧的弹性势能是由弹簧的劲度系数k和形变量l决定的，与使弹簧发生形变的物体无关，D选项错误．]4、D[对全过程运用动能定理得：mgh＋W＝eq\f(1,2)mv2－0，解得：W＝eq\f(1,2)mv2－mgh，故D正确，A、B、C错误．故选D.]5、D[因两小球质量不等，由重力势能表达式Ep＝mgh可知，上升到同一高度时，所具有的重力势能不相等，选项A错误；上升过程中只有重力做功，故小球机械能守恒，因初始动能相同，机械能相等，故上升到同一高度时机械能相等，从而动能不相等，选项B、C均错误，D正确．]6、AB[根据功的计算公式得：WG＝0Wf＝f·2h·cos180°＝－2fh所以选项A、B正确．]7、C[整个过程中重力做功WG＝mgΔh＝×10×J＝J，故重力势能减少J，所以选项C正确．]8、C[由动能定理得mgh－Wf＝eq\f(1,2)mv2，故Wf＝mgh－eq\f(1,2)mv2＝1×10×5J－eq\f(1,2)×1×62J＝32J，C正确．]9、D[球从B至C过程，重力大于弹簧的弹力，合力向下，小球加速运动；C到D过程，重力小于弹力，合力向上，小球减速运动，故在C点动能最大，A错误．下落过程中小球受到的弹力做功，所以机械能不守恒，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，即小球的重力势能、动能和弹簧的弹性势能总和保持不变，从A→D位置，动能变化量为零，根据系统的机械能守恒知，小球重力势能的减小等于弹性势能的增加，从A→C位置小球减小的重力势能一部分转化为动能，一部分转化为弹簧的弹性势能，故从A→C位置小球重力势能的减少大于弹簧弹性势能的增加，D正确，B、C错误．]10、[解析](1)设起重机允许输出的最大功率为P0，重物达到最大速度时，拉力F0等于重力．P0＝F0vm ①P0＝mgvm ②代入数据，有：P0＝×104W．③(2)匀加速运动结束时，起重机达到允许输出的最大功率，设此时重物受到的拉力为F，速度为v1，匀加速运动经历时间为t1，有：P0＝Fv1④F－mg＝ma ⑤v1＝at1 ⑥由③④⑤⑥，代入数据，得：t1＝5s⑦t＝2s时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为v2，输出功率为P，则v2＝at ⑧P＝Fv2 ⑨由⑤⑧⑨，代入数据，得：P＝×104W.[答案](1)×104W(2)5s×104W11、[解析](1)mg＝meq\f(v\o\al(2,C),R)，得vC＝eq\r(gR)，从C到A由动能定理得：mg·2R＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)，得vA＝eq\r(5gR).(2)AB的距离为xAB＝vCt＝eq\r(gR)×eq\r(\f(2×2R,g))＝2R 从A出发回到A由动能定理得：－μmgxAB＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，得μ＝.[答案](1)eq\r(5gR)(2)12、解析：(1)以斜面最高点所在平面为重力势能的参考平面，开始时链条重力势能Ep1＝－eq\f(1,2)mg·eq\f(L,4)sinθ－eq\f(1,2)mg·eq\f(L,4)＝－eq\f(1,8)mgL(sinθ＋1)；链条刚好从右侧全部滑出斜面时重力势能Ep2＝－mg·eq\f(L,2)＝－eq\f(1,2)mgL.(2)此过程中重力势能变化量为ΔEp＝Ep2－Ep1＝－eq\f(3,8)mgL＋eq\f(1,8)mgLsinθ，重力势能减少量为eq\f(3,8)mgL－eq\f(1,8)mgLsinθ.答案：(1)－eq\f(1,8)mgL(sinθ＋1)－eq\f(1,2)mgL(2)eq\f(3,8)mgL－eq\f(1,8)mgLsinθ13、[解析]运动员在滑雪过程中只有重力做功，故运动员在滑雪过程中机械能守恒．取B点所在水平面为参考平面．由题意知A点到B点的高度差h1＝4m，B点到C点的高度差h2＝10m，从A