春人教物理（新教材）必修機(jī)械能守恒定律及答案

2020春人教物理（新教材）必修第二冊(cè)第8章機(jī)械能守恒定律及答案*新教材必修第二冊(cè)第8章機(jī)械能守恒定律*1、如圖所示，一質(zhì)量為m1的木板放在光滑斜面上，木板的上端用細(xì)繩拴在斜面上，木板上有一只質(zhì)量為m2的小貓．剪斷細(xì)繩，木板開始下滑，同時(shí)小貓沿木板向上爬．小貓向上爬的過(guò)程中，小貓?jiān)谀景迳舷鄬?duì)于地面的高度不變，忽略空氣阻力．細(xì)繩剪斷后，小貓做功的功率P與時(shí)間t關(guān)系正確的圖象是()2、(雙選)如圖是一汽車在平直路面上啟動(dòng)的速度—時(shí)間圖象，從t1時(shí)刻起汽車的功率保持不變，由圖象可知()A．0～t1時(shí)間內(nèi)，汽車的牽引力增大，加速度增大，功率不變B．0～t1時(shí)間內(nèi)，汽車的牽引力不變，加速度不變，功率增大C．t1～t2時(shí)間內(nèi)，汽車的牽引力減小，加速度減小D．t1～t2時(shí)間內(nèi)，汽車的牽引力不變，加速度不變3、物體從某高度處做自由落體運(yùn)動(dòng)，以地面為重力勢(shì)能零點(diǎn)，下列所示圖象中，能正確描述物體的重力勢(shì)能與下落高度的關(guān)系的是()ABCD4、如圖所示，小球以初速度v0從A點(diǎn)沿粗糙的軌道運(yùn)動(dòng)到高為h的B點(diǎn)后自動(dòng)返回，其返回途中仍經(jīng)過(guò)A點(diǎn)，則經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速度大小為()\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、(雙選)內(nèi)壁光滑的環(huán)形凹槽半徑為R，固定在豎直平面內(nèi)，一根長(zhǎng)度為eq\r(2)R的輕桿，一端固定有質(zhì)量為m的小球甲，另一端固定有質(zhì)量為2m的小球乙．現(xiàn)將兩小球放入凹槽內(nèi)，小球乙位于凹槽的最低點(diǎn)，如圖所示，由靜止釋放后()A．下滑過(guò)程中甲球減少的機(jī)械能總是等于乙球增加的機(jī)械能B．下滑過(guò)程中甲球減少的重力勢(shì)能總是等于乙球增加的重力勢(shì)能C．甲球可沿凹槽下滑到槽的最低點(diǎn)D．桿從右向左滑回時(shí)，乙球一定能回到凹槽的最低點(diǎn)6、(多選)如圖所示，在傾角θ＝30°的光滑固定斜面上，放有質(zhì)量分別為1kg和2kg的小球A和B，且兩球之間用一根長(zhǎng)L＝m的輕桿相連，小球B距水平面的高度h＝m．現(xiàn)讓兩球從靜止開始自由下滑，最后都進(jìn)入到上方開有細(xì)槽的光滑圓管中，不計(jì)球與圓管內(nèi)壁碰撞時(shí)的機(jī)械能損失，g取10m/s2.則下列說(shuō)法中正確的是()A．從開始下滑到A進(jìn)入圓管整個(gè)過(guò)程，小球A、B與地球三者組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒B．在B球未進(jìn)入水平圓管前，小球A與地球組成系統(tǒng)機(jī)械能守恒C．兩球最后在光滑圓管中運(yùn)動(dòng)的速度大小為eq\r(7)m/sD．從開始下滑到A進(jìn)入圓管整個(gè)過(guò)程，輕桿對(duì)B球做功－1J7、.在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)重物減少的重力勢(shì)能總是略大于重物增加的動(dòng)能，造成這種現(xiàn)象的原因是()A.選用的重物質(zhì)量過(guò)大B.選用的重物質(zhì)量過(guò)小C.空氣對(duì)重物的阻力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力D.實(shí)驗(yàn)時(shí)操作不規(guī)范，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量不準(zhǔn)確8、如圖所示，在水平面上，有一彎曲的槽道弧AB，槽道由半徑分別為eq\f(R,2)和R的兩個(gè)半圓構(gòu)成，現(xiàn)用大小恒為F的拉力將一光滑小球從A點(diǎn)沿槽道拉至B點(diǎn)，若拉力F的方向時(shí)時(shí)刻刻均與小球運(yùn)動(dòng)方向一致，則此過(guò)程中拉力所做的功為()A．0B．FR\f(3,2)πFRD．2πFR9、魔方，又叫魔術(shù)方塊或魯比克方塊，是一種手部極限運(yùn)動(dòng)．通常泛指三階魔方．三階魔方形狀是正方體，由有彈性的硬塑料制成．要將一個(gè)質(zhì)量為m、邊長(zhǎng)為a的水平放置的勻質(zhì)三階魔方翻倒，推力對(duì)它做功至少為()\r(2)mga \f(\r(2)mga,2)\f(\r(2)＋1mga,2) \f(\r(2)－1mga,2)10、一物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是()A．合外力一定對(duì)物體做功，使物體動(dòng)能改變B．物體所受合外力一定不為零C．合外力一定對(duì)物體做功，但物體動(dòng)能可能不變D．物體的加速度可能為零11、質(zhì)量為m＝50kg的滑雪運(yùn)動(dòng)員，以初速度v0＝4m/s從高度為h＝10m的彎曲滑道頂端A滑下，到達(dá)滑道底端B時(shí)的速度v1＝10m/s.求滑雪運(yùn)動(dòng)員在這段滑行過(guò)程中克服阻力做的功．(g取10m/s2)12、如圖為驗(yàn)證“機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)為完成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材外，還需要的器材有________。(填入正確選項(xiàng)前的字母)A.毫米刻度尺B.秒表～12V的直流電源～6V的交流電源(2)下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：A.按照?qǐng)D示的裝置安裝器材B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“直流輸出”上C.先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶，再更換紙帶重復(fù)多次D.測(cè)量紙帶上某些點(diǎn)間的距離E.根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能其中操作錯(cuò)誤的步驟是________________。(3)實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有__________________________________________________________________________________________________(寫出兩個(gè)原因)。13、[思考判斷](1)一個(gè)力對(duì)物體做功的功率，不一定等于這個(gè)力與受力物體運(yùn)動(dòng)速度的乘積。()(2)汽車的功率一定，汽車的速度越大，牽引力就越大。()(3)汽車在高速公路上行駛，功率的大小與速度的大小無(wú)關(guān)。()(4)汽車的速度越大，牽引力的功率也越大。(),2020春人教物理（新教材）必修第二冊(cè)第8章機(jī)械能守恒定律及答案*新教材必修第二冊(cè)第8章機(jī)械能守恒定律*1、如圖所示，一質(zhì)量為m1的木板放在光滑斜面上，木板的上端用細(xì)繩拴在斜面上，木板上有一只質(zhì)量為m2的小貓．剪斷細(xì)繩，木板開始下滑，同時(shí)小貓沿木板向上爬．小貓向上爬的過(guò)程中，小貓?jiān)谀景迳舷鄬?duì)于地面的高度不變，忽略空氣阻力．細(xì)繩剪斷后，小貓做功的功率P與時(shí)間t關(guān)系正確的圖象是()【解析】由題意可知，小貓靜止不動(dòng)，對(duì)小貓受力分析可知，小貓受到木板的摩擦力作用，且Ff＝m2gsinθ(θ為斜面傾角)，摩擦力Ff恒定；對(duì)木板受力分析可知，木板沿斜面加速下滑，由牛頓第三定律有Ff′＋m1gsinθ＝m1a，且Ff＝Ff′，則加速度恒定；經(jīng)過(guò)時(shí)間t，木板位移x＝eq\f(1,2)at2，因此小貓做功功率P＝eq\f(W,t)＝eq\f(Ffx,t)＝eq\f(Ffat,2)，可知P與時(shí)間t成正比，對(duì)比各選項(xiàng)中圖象可知答案為B.【答案】B2、(雙選)如圖是一汽車在平直路面上啟動(dòng)的速度—時(shí)間圖象，從t1時(shí)刻起汽車的功率保持不變，由圖象可知()A．0～t1時(shí)間內(nèi)，汽車的牽引力增大，加速度增大，功率不變B．0～t1時(shí)間內(nèi)，汽車的牽引力不變，加速度不變，功率增大C．t1～t2時(shí)間內(nèi)，汽車的牽引力減小，加速度減小D．t1～t2時(shí)間內(nèi)，汽車的牽引力不變，加速度不變【答案】BC[0～t1時(shí)間內(nèi)，汽車的速度是均勻增加的，是勻加速運(yùn)動(dòng)，所以汽車的牽引力不變，加速度不變，功率增大，所以A錯(cuò)誤，B正確；t1～t2時(shí)間內(nèi)，汽車的功率已經(jīng)達(dá)到最大值，功率不能再增加，所以汽車的牽引力在減小，加速度也要減小，所以C正確，D錯(cuò)誤．]3、物體從某高度處做自由落體運(yùn)動(dòng)，以地面為重力勢(shì)能零點(diǎn)，下列所示圖象中，能正確描述物體的重力勢(shì)能與下落高度的關(guān)系的是()ABCD【答案】B[設(shè)物體開始下落時(shí)的重力勢(shì)能為Ep0，物體下落高度h過(guò)程中重力勢(shì)能減少量ΔEp＝mgh，故物體下落高度h時(shí)的重力勢(shì)能Ep＝Ep0－ΔEp＝Ep0－mgh，即Ep-h圖象為傾斜直線，B正確．]4、如圖所示，小球以初速度v0從A點(diǎn)沿粗糙的軌道運(yùn)動(dòng)到高為h的B點(diǎn)后自動(dòng)返回，其返回途中仍經(jīng)過(guò)A點(diǎn)，則經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速度大小為()\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[在從A到B的過(guò)程中，重力和摩擦力都做負(fù)功，根據(jù)動(dòng)能定理可得mgh＋Wf＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)；從B到A過(guò)程中，重力做正功，摩擦力做負(fù)功(因?yàn)槭茄卦贩祷?，所以兩種情況摩擦力做功大小相等)，根據(jù)動(dòng)能定理可得mgh－Wf＝eq\f(1,2)mv2，兩式聯(lián)立得再次經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速度大小為eq\r(4gh－v\o\al(2,0))，選B.]5、(雙選)內(nèi)壁光滑的環(huán)形凹槽半徑為R，固定在豎直平面內(nèi)，一根長(zhǎng)度為eq\r(2)R的輕桿，一端固定有質(zhì)量為m的小球甲，另一端固定有質(zhì)量為2m的小球乙．現(xiàn)將兩小球放入凹槽內(nèi)，小球乙位于凹槽的最低點(diǎn)，如圖所示，由靜止釋放后()A．下滑過(guò)程中甲球減少的機(jī)械能總是等于乙球增加的機(jī)械能B．下滑過(guò)程中甲球減少的重力勢(shì)能總是等于乙球增加的重力勢(shì)能C．甲球可沿凹槽下滑到槽的最低點(diǎn)D．桿從右向左滑回時(shí)，乙球一定能回到凹槽的最低點(diǎn)【答案】AD[環(huán)形凹槽光滑，甲、乙組成的系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只有重力做功，故系統(tǒng)機(jī)械能守恒，下滑過(guò)程中甲減少的機(jī)械能總是等于乙增加的機(jī)械能，甲、乙系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能等于系統(tǒng)增加的動(dòng)能，A正確；甲減少的重力勢(shì)能等于乙增加的勢(shì)能與甲、乙增加的動(dòng)能之和，B錯(cuò)誤；由于乙的質(zhì)量較大，系統(tǒng)的重心偏向乙一端，由機(jī)械能守恒可知甲不可能滑到凹槽的最低點(diǎn)，桿從右向左滑回時(shí)乙一定會(huì)回到凹槽的最低點(diǎn)，C錯(cuò)誤，D正確．]6、(多選)如圖所示，在傾角θ＝30°的光滑固定斜面上，放有質(zhì)量分別為1kg和2kg的小球A和B，且兩球之間用一根長(zhǎng)L＝m的輕桿相連，小球B距水平面的高度h＝m．現(xiàn)讓兩球從靜止開始自由下滑，最后都進(jìn)入到上方開有細(xì)槽的光滑圓管中，不計(jì)球與圓管內(nèi)壁碰撞時(shí)的機(jī)械能損失，g取10m/s2.則下列說(shuō)法中正確的是()A．從開始下滑到A進(jìn)入圓管整個(gè)過(guò)程，小球A、B與地球三者組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒B．在B球未進(jìn)入水平圓管前，小球A與地球組成系統(tǒng)機(jī)械能守恒C．兩球最后在光滑圓管中運(yùn)動(dòng)的速度大小為eq\r(7)m/sD．從開始下滑到A進(jìn)入圓管整個(gè)過(guò)程，輕桿對(duì)B球做功－1J【答案】ABC[從開始下滑到A進(jìn)入圓管整個(gè)過(guò)程，除重力做功外，桿對(duì)系統(tǒng)做功為零，小球A、B與地球三者組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，故A正確；在B球未進(jìn)入水平圓管前，只有重力對(duì)A做功，小球A與地球組成系統(tǒng)機(jī)械能守恒，故B正確；以A、B組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律得：mBgh＋mAg(h＋Lsinθ)＝eq\f(1,2)(mA＋mB)v2，代入數(shù)據(jù)解得：v＝eq\r(7)m/s，故C正確；以A球?yàn)檠芯繉?duì)象，由動(dòng)能定理得：mAg(h＋Lsinθ)＋W＝eq\f(1,2)mAv2，代入數(shù)據(jù)解得：W＝－1J，則輕桿對(duì)B做功，WB＝－W＝1J，故D錯(cuò)誤．]7、.在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)重物減少的重力勢(shì)能總是略大于重物增加的動(dòng)能，造成這種現(xiàn)象的原因是()A.選用的重物質(zhì)量過(guò)大B.選用的重物質(zhì)量過(guò)小C.空氣對(duì)重物的阻力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力D.實(shí)驗(yàn)時(shí)操作不規(guī)范，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量不準(zhǔn)確【解析】造成題中所述誤差的主要原因是來(lái)自于各方面的阻力，選項(xiàng)C正確?！敬鸢浮緾8、如圖所示，在水平面上，有一彎曲的槽道弧AB，槽道由半徑分別為eq\f(R,2)和R的兩個(gè)半圓構(gòu)成，現(xiàn)用大小恒為F的拉力將一光滑小球從A點(diǎn)沿槽道拉至B點(diǎn)，若拉力F的方向時(shí)時(shí)刻刻均與小球運(yùn)動(dòng)方向一致，則此過(guò)程中拉力所做的功為()A．0B．FR\f(3,2)πFRD．2πFR【答案】C[雖然拉力方向時(shí)刻改變，但力與運(yùn)動(dòng)方向始終一致，用微元法，在很小的一段位移內(nèi)可以看成恒力，小球的路程為πR＋π·eq\f(R,2)，則拉力做的功為eq\f(3,2)πFR，故C正確．]9、魔方，又叫魔術(shù)方塊或魯比克方塊，是一種手部極限運(yùn)動(dòng)．通常泛指三階魔方．三階魔方形狀是正方體，由有彈性的硬塑料制成．要將一個(gè)質(zhì)量為m、邊長(zhǎng)為a的水平放置的勻質(zhì)三階魔方翻倒，推力對(duì)它做功至少為()\r(2)mga \f(\r(2)mga,2)\f(\r(2)＋1mga,2) \f(\r(2)－1mga,2)【答案】D[推力對(duì)物體所做的功，增加了物體的重力勢(shì)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，故選D.]10、一物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是()A．合外力一定對(duì)物體做功，使物體動(dòng)能改變B．物體所受合外力一定不為零C．合外力一定對(duì)物體做功，但物體動(dòng)能可能不變D．物體的加速度可能為零【答案】B[物體做變速運(yùn)動(dòng)，可能是物體的速度方向變化，而大小不變，如勻速圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)物體的動(dòng)能不變，并無(wú)外力對(duì)物體做功，故選項(xiàng)A、C均錯(cuò)誤；物體做變速運(yùn)動(dòng)，一定具有加速度，物體所受合外力一定不為零，故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．]11、質(zhì)量為m＝50kg的滑雪運(yùn)動(dòng)員，以初速度v0＝4m/s從高度為h＝10m的彎曲滑道頂端A滑下，到達(dá)滑道底端B時(shí)的速度v1＝10m/s.求滑雪運(yùn)動(dòng)員在這段滑行過(guò)程中克服阻力做的功．(g取10m/s2)[解析]從A運(yùn)動(dòng)到B，運(yùn)動(dòng)員所受摩擦力隨之變化，所以克服摩擦力所做的功不能直接由功的公式求得，此時(shí)要根據(jù)動(dòng)能定理求解．設(shè)摩擦力做的功為W，根據(jù)動(dòng)能定理mgh－W＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)代入數(shù)值得：W＝2900J.[答案]2900J12、如圖為驗(yàn)證“機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖?，F(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平。回答下列問(wèn)題：(1)為完成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材外，還需要的器材有________。(填入正確選項(xiàng)前的字母)A.毫米刻度尺B.秒表～12V的直流電源～6V的交流電源(2)下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：A.按照?qǐng)D示的裝置安裝器材