春人教（新教材）物理必修机械能守恒定律期末训练含答案

2020春人教（新教材）物理必修第二册第8章机械能守恒定律期末训练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，某一高中男同学在做引体向上运动，从双臂伸直到肩部与单杠同高度算1次，若他在1分钟内完成了10次，每次肩部上升的距离均为m，则他在1分钟内克服重力所做的功及相应的功率约为()J，4W 400J，2400W400J，40W 800J，80W2、一辆汽车从静止开始先做匀加速直线运动，然后做匀速运动．假设汽车所受阻力恒定，下列汽车牵引力的功率P与时间t的关系图象中，能描述上述过程的是()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－J4、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、(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－1J6、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、(多选)一滑块在水平地面上沿直线滑行，t＝0时其速度为m/s.从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平拉力F，力F和滑块的速度v随时间t的变化规律分别如图4甲和乙所示．设在第1s内、第2s内、第3s内力F对滑块做功的平均功率分别为P1、P2、P3，则()图4A．P1>P2>P3B．P1<P2<P3C．0～2s内力F对滑块做功为4JD．0～2s内摩擦力对滑块做功为4J8、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9、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零10、(双选)神舟号载人飞船从发射至返回的过程中，以下哪些阶段返回舱的机械能是守恒的()A．飞船升空的阶段B．只在地球引力作用下，返回舱沿椭圆轨道绕地球运行的阶段C．只在地球引力作用下，返回舱飞向地球的阶段D．临近地面时返回舱减速下降的阶段11、（计算题）如图所示，雪橇在与水平方向成α角的拉力F的作用下若雪橇(质量为m)在水平雪面上，以加速度a匀加速前进了s的距离，那么情况又如何？(用两种方法计算总功)(1)试求作用在雪橇上的各个力所做的功；(2)外力对雪橇做的总功是多少？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、利用如图甲所示装置验证机械能守恒定律：质量m＝kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点。如图乙所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出)。已知打点计时器每隔s打一次点，当地的重力加速度g＝10m/s2。(计算结果均取3位有效数字)(1)下列实验操作步骤中错误的是()A.把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接到低压交流电源上B.将连有重物的纸带穿过限位孔，将纸带和重物提升到一定高度C.先释放纸带，再接通电源D.更换纸带，重复实验，根据记录处理数据(2)根据图乙所得的数据，应取图中O点和________点来验证机械能守恒定律，那么打下该点时重物的瞬时速度大小为________m/s。(3)从O点到所取点，重物重力势能减少量ΔEp＝________J，动能增加量ΔEp________J，从而验证了在误差允许范围内机械能守恒。甲乙2020春人教（新教材）物理必修第二册第8章机械能守恒定律期末训练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，某一高中男同学在做引体向上运动，从双臂伸直到肩部与单杠同高度算1次，若他在1分钟内完成了10次，每次肩部上升的距离均为m，则他在1分钟内克服重力所做的功及相应的功率约为()J，4W 400J，2400W400J，40W 800J，80W解析假设高中男同学的质量m＝60kg，每次肩部上升的距离均为m，则他每一次克服重力做的功W＝mgh＝60×10×J＝240J1分钟内克服重力所做的功W总＝10W＝10×240J＝2400J相应的功率约为P＝eq\f(W总,t)＝eq\f(2400,60)W＝40W，选项A、B、D错误，C正确。答案C2、一辆汽车从静止开始先做匀加速直线运动，然后做匀速运动．假设汽车所受阻力恒定，下列汽车牵引力的功率P与时间t的关系图象中，能描述上述过程的是()【解析】匀加速运动时牵引力大于阻力，F不变，v随时间均匀增大，根据P＝Fv分析知P随时间均匀增大，故选项A、D错误；当匀速时牵引力等于阻力，说明F突变小，速度不变，故功率突变小，以后保持不变，故选项B错误，C正确．【答案】C3、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、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、(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．]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、(多选)一滑块在水平地面上沿直线滑行，t＝0时其速度为m/s.从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平拉力F，力F和滑块的速度v随时间t的变化规律分别如图4甲和乙所示．设在第1s内、第2s内、第3s内力F对滑块做功的平均功率分别为P1、P2、P3，则()图4A．P1>P2>P3B．P1<P2<P3C．0～2s内力F对滑块做功为4JD．0～2s内摩擦力对滑块做功为4J【解析】由速度－时间图象可知滑块在第1s内的位移为1m，第2s内的位移为1m，第3s内的位移为2m．故第1s内、第2s内、第3s内力F对滑块做功的平均功率分别为P1＝1W、P2＝3W、P3＝4W，故有P1<P2<P3，即A错误、B正确.0～2s内力F对滑块做的功为4J，C正确.0～2s内摩擦力对滑块做的功为－4J，D错误．【答案】BC8、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．]9、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．]10、(双选)神舟号载人飞船从发射至返回的过程中，以下哪些阶段返回舱的机械能是守恒的()A．飞船升空的阶段B．只在地球引力作用下，返回舱沿椭圆轨道绕地球运行的阶段C．只在地球引力作用下，返回舱飞向地球的阶段D．临近地面时返回舱减速下降的阶段【答案】BC[飞船升空的阶段，推力做正功，机械能增加，故A错误；飞船在椭圆轨道上绕地球运行的阶段，只受重力作用，重力势能和动能之和保持不变，故B正确；返回舱在大气层外向着地球做无动力飞行阶段，只有重力做功，重力势能减小，动能增加，机械能总量守恒，故C正确；降落伞张开后，返回舱下降的阶段，克服空气阻力做功，故机械能减小，故D错误．]11、（计算题）如图所示，雪橇在与水平方向成α角的拉力F的作用下若雪橇(质量为m)在水平雪面上，以加速度a匀加速前进了s的距离，那么情况又如何？(用两种方法计算总功)(1)试求作用在雪橇上的各个力所做的功；(2)外力对雪橇做的总功是多少？解析(1)由于雪橇做匀加速直线运动，由牛顿第二定律Fcosα－Ff＝ma，得Ff＝Fcosα－ma则重力做功为WG＝Gscos90°＝0，支持力做功为WFN＝FNscos90°＝0，拉力做功为WF＝Fscosα，摩擦力做功为WFf＝Ffscos180°＝－Fscosα＋mas。(2)方法一由W总＝WG＋WFN＋WF＋WFf得W总＝mas。方法二由牛顿第二定律得F合＝ma，由W总＝F合scos0°，得W总＝mas。答案见解析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、利用如图甲所示装置验证机械能守恒定律：质量m＝kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点。如图乙所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一