春人教物理新教材必修机械能守恒定律习题及答案

2020春人教物理新教材必修第二册第8章机械能守恒定律习题及答案*新教材必修第二册第8章机械能守恒定律*1、(双选)如图所示，某商场的电动扶梯坡面与水平面成θ角，质量为m的人站在电梯上，并始终随电梯一起从静止开始匀加速上升，达到规定的速度后匀速上升，最后匀减速上升直到停止。若用G表示人受到的重力，用FN表示人受到的支持力，用Ff表示人受到的摩擦力，则下列说法中正确的是()A.上升过程中，Ff一直做负功B.上升过程中，G一直做负功C.上升过程中，FN一直做正功D.上升过程中，Ff一直做正功2、(双选)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5s3、如图所示，在水平地面上平铺着n块砖，每块砖的质量为m，厚度为h.如果工人将砖一块一块地叠放起来，那么工人至少做功()A．n(n－1)mgh \f(1,2)n(n－1)mghC．n(n＋1)mgh \f(1,2)n(n＋1)mgh4、从地面竖直向上抛出一只小球，小球运动一段时间后落回地面．忽略空气阻力，该过程中小球的动能Ek与时间t的关系图象是()ABCD5、如图所示，光滑的曲面与光滑的水平面平滑相连，一轻弹簧右端固定，质量为m的小球从高度h处由静止下滑，则()A．小球与弹簧刚接触时，速度大小为eq\r(2gh)B．小球与弹簧接触的过程中，小球机械能守恒C．小球压缩弹簧至最短时，弹簧的弹性势能为eq\f(1,2)mghD．小球在压缩弹簧的过程中，小球的加速度保持不变6、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7、关于功率公式P＝eq\f(W,t)和P＝Fv的说法正确的是()A．由P＝eq\f(W,t)可知，只要知道W和t就可求出任意时刻的功率B．由P＝Fv只能求某一时刻的瞬时功率C．从P＝Fv知汽车的功率和它的速度成正比D．从P＝Fv知，当汽车的发动机功率一定时，牵引力与速度成反比8、如图所示，某物块分别沿三条不同的轨道由离地面高h的A点滑到同一水平面上，轨道1、2是光滑的，轨道3是粗糙的，则()A．沿轨道1滑下重力做的功多B．沿轨道2滑下重力做的功多C．沿轨道3滑下重力做的功多D．沿三条轨道滑下重力做的功一样多9、将距离沙坑表面上方1m高处质量为kg的小球由静止释放，测得小球落入沙坑静止时距离沙坑表面的深度为10cm.若忽略空气阻力，g取10m/s2，则小球克服沙坑的阻力所做的功为()A．J B．2JC．J D．4J10、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11、如图所示，拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法。如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100m，在此过程中(1)轮胎受几个力的作用？(2)轮胎所受力是否对轮胎做功？如果做功，做正功还是负功？12、粗糙的1/4圆弧的半径为m，有一质量为kg的物体自最高点A从静止开始下滑到圆弧最低点B.然后沿水平面前进m到达C点停止.设物体与轨道间的动摩擦因数为(取g＝10m/s2)，求：(1)物体到达B点时的速度大小；(2)物体在圆弧轨道上克服摩擦力所做的功．13、(1)在利用重锤做自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，有关重锤的质量，下列说法正确的是()A.应选用质量较大的重锤，使重锤和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力B.应选用质量较小的重锤，使重锤的惯性小一些，下落时更接近于自由落体运动C.不需要称量重锤的质量D.必须称量重锤的质量(2)在该实验中，选定了一条较为理想的纸带，如图所示，“0”为起始点，以后纸带上所打的各点依次记为1、2、3…，测得的x1、x2、x3…是重锤从开始运动到各时刻的位移。已知打点计时器的打点周期为T，重锤质量为m，重力加速度为g，则当打点计时器打点“4”时，重锤动能的表达式为________；从“0”点到“4”点的过程中重锤重力势能的减少量表达式为______________。2020春人教物理新教材必修第二册第8章机械能守恒定律习题及答案*新教材必修第二册第8章机械能守恒定律*1、(双选)如图所示，某商场的电动扶梯坡面与水平面成θ角，质量为m的人站在电梯上，并始终随电梯一起从静止开始匀加速上升，达到规定的速度后匀速上升，最后匀减速上升直到停止。若用G表示人受到的重力，用FN表示人受到的支持力，用Ff表示人受到的摩擦力，则下列说法中正确的是()A.上升过程中，Ff一直做负功B.上升过程中，G一直做负功C.上升过程中，FN一直做正功D.上升过程中，Ff一直做正功解题关键：受力分析，确定力与物体位移的夹角大小。解析选项过程分析结论A向上加速时摩擦力水平向右，与位移夹角始终为锐角，此时摩擦力做正功×B因为人的高度升高，故重力一直做负功√C上升过程中支持力竖直向上，与位移的夹角始终为锐角，故支持力一直做正功√D减速上升过程中，人受到的摩擦力水平向左，与位移夹角为钝角，故摩擦力做负功×答案BC2、(双选)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5s【答案】AD[由图象可知，汽车先做牵引力恒定的匀加速运动，再做额定功率恒定的变加速运动，P额＝F·v＝2×103×30W＝6×104W，A正确，C错误；当汽车速度最大时牵引力F＝f＝2×103N，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，D正确．]3、如图所示，在水平地面上平铺着n块砖，每块砖的质量为m，厚度为h.如果工人将砖一块一块地叠放起来，那么工人至少做功()A．n(n－1)mgh \f(1,2)n(n－1)mghC．n(n＋1)mgh \f(1,2)n(n＋1)mgh【答案】B[把n块砖看成一个整体，其总质量是M＝nm，以地面为零势能面，n块砖都平放在地上时，其重心都在eq\f(h,2)高处，所以n块砖的初始重力势能为E1＝eq\f(nmgh,2).当n块砖叠放在一起时，其总高度为H＝nh，其总的重心位置在eq\f(H,2)＝eq\f(nh,2)处，所以末态重力势能为E2＝nmgeq\f(H,2)＝eq\f(n2mgh,2)，人做的功至少等于重力势能的增量，即W＝ΔEp＝E2－E1＝eq\f(nn－1mgh,2).]4、从地面竖直向上抛出一只小球，小球运动一段时间后落回地面．忽略空气阻力，该过程中小球的动能Ek与时间t的关系图象是()ABCD【答案】A[小球做竖直上抛运动时，速度v＝v0－gt，根据动能Ek＝eq\f(1,2)mv2得Ek＝eq\f(1,2)m(v0－gt)2，故图象A正确．]5、如图所示，光滑的曲面与光滑的水平面平滑相连，一轻弹簧右端固定，质量为m的小球从高度h处由静止下滑，则()A．小球与弹簧刚接触时，速度大小为eq\r(2gh)B．小球与弹簧接触的过程中，小球机械能守恒C．小球压缩弹簧至最短时，弹簧的弹性势能为eq\f(1,2)mghD．小球在压缩弹簧的过程中，小球的加速度保持不变【答案】A[小球在曲面上下滑过程中，根据机械能守恒定律得mgh＝eq\f(1,2)mv2，得v＝eq\r(2gh)，即小球与弹簧刚接触时，速度大小为eq\r(2gh)，故A正确．小球与弹簧接触的过程中，弹簧的弹力对小球做负功，则小球机械能不守恒，故B错误．对整个过程，根据系统的机械能守恒可知，小球压缩弹簧至最短时，弹簧的弹性势能为mgh，故C错误．小球在压缩弹簧的过程中，弹簧弹力增大，则小球的加速度增大，故D错误．]6、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】C7、关于功率公式P＝eq\f(W,t)和P＝Fv的说法正确的是()A．由P＝eq\f(W,t)可知，只要知道W和t就可求出任意时刻的功率B．由P＝Fv只能求某一时刻的瞬时功率C．从P＝Fv知汽车的功率和它的速度成正比D．从P＝Fv知，当汽车的发动机功率一定时，牵引力与速度成反比【解析】公式P＝eq\f(W,t)所计算的应是时间t内的平均功率，而公式P＝Fv涉及三个物理量之间的关系，因此必须在一个物理量是确定不变的数值时，才能判断另外两个物理量之间的关系．【答案】D8、如图所示，某物块分别沿三条不同的轨道由离地面高h的A点滑到同一水平面上，轨道1、2是光滑的，轨道3是粗糙的，则()A．沿轨道1滑下重力做的功多B．沿轨道2滑下重力做的功多C．沿轨道3滑下重力做的功多D．沿三条轨道滑下重力做的功一样多【答案】D[重力做功的多少只与初、末位置的高度差有关，与路径无关，D选项正确．]9、将距离沙坑表面上方1m高处质量为kg的小球由静止释放，测得小球落入沙坑静止时距离沙坑表面的深度为10cm.若忽略空气阻力，g取10m/s2，则小球克服沙坑的阻力所做的功为()A．J B．2JC．J D．4J【答案】C[由动能定理得mg(h＋d)－Wf＝0，解得小球克服沙坑的阻力所做的功为Wf＝J，故C正确，A、B、D错误．]10、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【答案】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．]11、如图所示，拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法。如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100m，在此过程中(1)轮胎受几个力的作用？(2)轮胎所受力是否对轮胎做功？如果做功，做正功还是负功？答案(1)轮胎受四个力的作用，如图所示，重力、拉力、支持力和摩擦力。(2)轮胎受到的拉力对轮胎做正功；轮胎受到地面的摩擦力对轮胎做了负功；轮胎受到的重力对轮胎不做功；轮胎受到地面的支持力对轮胎不做功。12、粗糙的1/4圆弧的半径为m，有一质量为kg的物体自最高点A从静止开始下滑到圆弧最低点B.然后沿水平面前进m到达C点停止.设物体与轨道间的动摩擦因数为(取g＝10m/s2)，求：(1)物体到达B点时的速度大小；(2)物体在圆弧轨道上克服摩擦力所做的功．[解析](1)物体从B运动到C的过程，由动能定理得：－μmgx＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)解得：vB＝2m/s.(2)物体从A运动到B的过程，由动能定理得：mgR－Wf＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－0解得：Wf＝J.[答案](1)2m/s(2)J13、(1)在利用重锤做自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中，有关重锤的质量，下列说法正确的是()A.应选用质量较大的重锤，使重锤和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力B.应选用质量较小的重锤，使重锤的惯性小一些，下落时更接近于自由落体运动C.不需要称量重锤的质量D.必须称量重锤的质量(2)在该实验中，选定了一条较为理想的纸带，如图所示，“0”为起始点，以后纸带上所打的各点依次记为1、2、3…，测得的x1、x2、x3…是重锤从开始运动到各时刻的位移。已知打点计时器的打点周期为T，重锤质量为m，重力加速度为g，则当打点计时器打点“4”时，重锤动能的表达式为________；从“0”点到“4”点的过程中重锤重力势能的减少量表达式为______________。【解析】(1)实验时选择质量较大的重锤，使