2016-2017学年人教版必修2 机械能守恒定律 作业
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1. 在利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中装置如图所示:(1)下面叙述正确的是()A、应该用天平称出物体的质量。
B、电磁打点计时器应接在电压为220V的直流电源上。
C、操作时应先放纸带再通电。
2mm的纸D、应该选用点迹清晰,第一、二两点间的距离小于且接近(2)如图是实验中得到的一条纸带.已知打点计肘器所用电源的频率为50 Hz,当地的重力加速度g=9. 80m/s2,测得所用重物的质量为1・00 kg ,纸带上第0、1两点间距离接近2 mm, A、B、C、D是连续打出的四个点,它们到。
点的距离如图所示.则由图中数据可知,打点计时器打下计数点C 时,物体的速度V c=m/s ;由0点运动到C点的过程中,重物的重力势能的减少量等于_______ J,动能的增加量等于- _____ J(结果保留三位有效数字单位:cm.B .CI 62.99 70.18 77.7685.782. 在“验证机械能守恒定律”的实验中:(1)从下列器材中选出实验所必须的,其编号为A.打点计时器(包括纸带)B,重物C .天平D.毫米刻度尺E,秒表F 运动小车(2)打点计时器的安装放置要求为;开始打点计肘的时候,应先,然后(3)实验中产生系统误差的原因主要是,使重物获得的动能往往・为减小误差,悬挂在纸带下的重物应选择・2 2(4)如果以寸为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出的厂一h图2 2线是,该线的斜率等于.3. 在利用电磁打点计时器(电磁打点计时器所用电源频率为50Hz)“验证机械能守恒定律”的实验中:(1)某同学用如图所示装置进行实验,得到如图所示的纸带,把第一个点(初速度为零)记作O点,测出点Q A间的距离为68. 97cm,打点计时器—纸带n2点A C间的距离为15. 24cm,点C、E间的距离为16. 76cm,已知当地重力加速度为9. 8m/s 一锤的质量为m= 1 .Okg,则打点计时器在打O点到C点的这段时间内,重锤动能的增加量为J,重力势能的减少量为J (此空保留3位有效数字)。
限时:45分钟一、单项选择题1.利用如图所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时,需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h,某班同学利用实验得到的纸带,设计了以下四种测量方案,其中最合理的是(D)A.用刻度尺测出物体下落高度h,并测出下落时间t,通过v=gt计算出瞬时速度vB.用刻度尺测出物体下落的高度h,并通过v=2gh计算出瞬时速度C.根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度,等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度,并通过h=v22g计算出高度hD.用刻度尺测出物体下落的高度h,根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度,等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v解析:选项A、B、C中用匀变速直线运动公式求v及h,这样得到的v、h不是实验直接测量数据,不能达到验证机械能守恒定律的目的.2.在“验证机械能守恒定律”的实验中,下列说法正确的是(D) A.实验中不需要天平和刻度尺B.实验时应先放开纸带,再接通电源C.打点计时器应接在电压为4~6 V的直流电源上D.测量下落高度时,选取的各点应距起始点适当远一些解析:实验中不需要测量物体的质量,因此不需要天平,但需要测量纸带上计数点之间的距离,因此需要刻度尺,选项A错误;实验时应先接通电源,后放开纸带,选项B错误;打点计时器应接在交流电源上,选项C错误;为减小偶然误差,选取的各点应距起始点适当远一些,选项D正确.3.在研究重物自由下落过程中机械能守恒的实验中,得到如图所示的一条纸带,该纸带上最初打出的几个点不清楚,纸带上留下的是后面的一些点.算出打下B、C两点时重物的速度分别是v B、v C,测得B、C两点间的距离为h,那么验证机械能守恒的表达式可写为(B)A.gh=v2C-v2B B.gh=12v2C-12v2BC.v C=v B+gT D.v2B+v2C=2gh解析:从B运动到C的过程中,重力势能的减少量为ΔE p=mgh,动能的增加量为ΔE k=12m v2C-12m v2B,所以验证机械能守恒的表达式为mgh=12m v2C-12m v2B,即gh=12v2C-12v2B,选项B正确.4.在利用打点计时器和重物做“验证机械能守恒定律”的实验时,下列说法正确的是(C)A.重物的质量必须测出才能完成验证实验B.选取纸带时必须挑选第一、二两点间距离接近2 mm的纸带C.处理数据时可以避开纸带上初始时较密集的几点,选择后面合适的两点进行测算与验证D.利用图像法处理实验数据时,应在坐标系中画出v-h图像解析:由“验证机械能守恒定律”的实验原理及数据处理方法可知,选项C正确.5.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( C )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.二、多项选择题6.在“验证机械能守恒定律”的实验中,有关重物的质量,下列说法中正确的是( AC )A .应选用质量较大的重物,使重物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物,使重物的惯性小一些,下落时更接近于自由落体运动C .不需要称量重物的质量D .必须称量重物的质量,而且要估读到0.01 g解析:本实验的原理是利用重物自由下落验证机械能守恒定律,因此重物的质量应取得大一些,使重物和纸带所受的阻力与重物所受的重力相比可以忽略不计,从而保证重物和纸带做自由落体运动,选项A 正确,B 错误;重物下落过程中机械能守恒,设重物的质量为m ,下落距离h 时的速度为v ,则有12m v 2=mgh ,故有v 2=2gh ,分别计算对应的v 2和2gh ,即可验证机械能守恒定律是否成立,不需要测量重物的质量,故选项C 正确,D 错误.7.用自由落体运动“验证机械能守恒定律”,就是看12m v 2n 是否等于mgh n ,计数点的编号为0、1、2、…、n .下列说法中正确的是( AB )A .打点计时器打第一个点0时,物体的速度应为零B .h n 是计数点n 到计数点0的距离C .m 为重物的质量,需用天平称量D .用v n =gt n 计算v n 时,t n =nT (T 为打点周期)解析:本实验的原理就是利用重物做自由落体运动来验证机械能守恒定律,因此打点计时器所打的第一个点,对应的速度应为零,选项A 正确;h n 与v n 分别表示打第n 点时重物下落的高度和对应的瞬时速度,选项B正确;本实验中,不需要测量重物的质量,因为mgh =12m v 2中等号两边都有m ,可约去,故只要gh =v 22成立,机械能守恒定律就被验证了,选项C 错误;计算速度时不能用v =gt 或v =2gh ,否则就犯了用机械能守恒定律去验证机械能守恒定律的错误,选项D 错误.8.某研究性学习小组做完教材中规定的实验后,又根据所测得的数据用数据处理软件Excel 拟合出各种图像.假设该小组一切操作均很规范,则下列图像中可能正确的是(其中h 表示物体下落的高度,H 表示物体离地面的高度)( ABD )解析:当物体下落高度为h 时,动能为12m v 2=mgh ,得v 2∝h ,故选项A 正确;设物体开始下落时离地面的高度为H 0,当物体下落高度为h时有12m v 2=mgh =mg (H 0-H ),得v 2=2gH 0-2gH ,故选项B 正确;由于阻力的存在,实验中机械能随着下落高度的增加应略有减小,因此gH +v 22=E 机m 也随着下落高度的增加而略有减小,选项C 错误,D 正确.三、非选择题9.我国舰载飞机在“辽宁舰”上成功着舰后,某课外活动小组对舰载飞机利用阻拦索着舰的力学问题很感兴趣.他们找来了木板、钢球、铁钉、橡皮条以及墨水,制作了如图所示的装置,准备定量研究钢球在橡皮条阻拦下前进的距离与被阻拦前速率的关系.要达到实验目的,需直接测量的物理量是钢球由静止释放时的__高度(距水平木板的高度)__和在橡皮条阻拦下前进的距离,还必须增加的一种实验器材是__刻度尺__.忽略钢球所受的摩擦力和空气阻力,重力加速度已知,根据__机械能守恒(动能)__定律(定理),可得到钢球被阻拦前的速率.解析:本题用实验情景考查机械能守恒定律.设钢球释放点距水平木板的高度为h,由机械能守恒定律(或动能定理)得mgh=12m v2v=2gh要求钢球被阻拦前的速度v,只要知道h,因此需再加的实验器材是刻度尺,用以测量h.10.某实验小组利用如图所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒.(1)实验前需要调整气垫导轨底座使之水平,利用现有器材如何判断导轨是否水平?__气源工作后,滑块不挂钩码,静止放在气垫导轨上,如果能处于静止状态说明气垫导轨水平__.(2)测得遮光条的宽度d=0.50 cm.实验时将滑块从图示位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt=2.0×10-2 s,则滑块经过光电门时的瞬时速度为__0.25__m/s.在本次实验中还需要测量的物理量有:钩码的质量m、__滑块质量M__和__滑块到光电门的距离L__(文字说明并用相应的字母表示).(3)本实验通过比较__mgL__和12(m+M)(dΔt)2在实验误差允许的范围内相等,从而验证了系统的机械能守恒(用测量的物理量符号表示).解析:(1)气源工作后,滑块不挂钩码,静止放在气垫导轨上,如果能处于静止状态说明气垫导轨水平.(2)滑块通过光电门的瞬时速度v=dΔt=0.50×10-22.0×10-2m/s=0.25 m/s.本次实验中还需测量的物理量有钩码的质量m、滑块的质量M、滑块到光电门的距离L.(3)如果系统重力势能的减少量mgL与系统动能的增加量12(m+M)v2=12(m+M)(dΔt)2在误差允许的范围内相等,则验证了系统的机械能守恒.11.用如图所示的实验装置验证质量分别为m1、m2的物体组成的系统机械能守恒.物体m2从高处由静止开始下落,m1上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量来验证机械能是否守恒.如图所示是实验中获取的一条纸带:0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个点未画出,计数点间的距离如图所示.已知m1=50 g,m2=150 g.(g 取10 m/s2,结果保留两位有效数字)(1)下面列举了该实验的几个操作步骤:A.按照图示的装置安装器件B.将打点计时器接到直流电源上C.先释放m2,再接通电源打出一条纸带D .测量纸带上某些点间的距离E .根据测量的结果,分别计算系统减少的重力势能和增加的动能 其中操作不当的步骤是:__BC__(填选项对应的字母). (2)在纸带上打下计数点5时的速度v =__2.4__m/s.(3)在打点0~5过程中系统动能的增量ΔE k =__0.58__J ,系统重力势能的减少量ΔE p =__0.60__J ,由此得出的结论是__在误差允许的范围内,m 1、m 2组成的系统机械能守恒__.(4)若某同学作出12v 2-h 图像如图所示,写出计算当地重力加速度g 的表达式: g =m 1+m 22h (m 2-m 1)v 2 ,并计算出当地的实际重力加速度g =__9.7__m/s 2.解析:(1)实验过程中,应将打点计时器接到交流电源上,B 错误;应先接通电源,待打点计时器工作稳定后再释放m 2,C 错误.(2)在纸带上打下计数点5时的速度为v =21.60+26.402×0.1×10-2 m/s =2.4 m/s. (3)ΔE k =12(m 1+m 2)v 2≈0.58 J ,系统重力势能的减少量ΔE p =(m 2-m 1)gh =0.60 J ,因此可得出:在误差允许的范围内,m 1、m 2组成的系统机械能守恒.(4)因为12(m 1+m 2)v 2=(m 2-m 1)gh ,整理得g =m 1+m 22h (m 2-m 1)v 2,整理也可得到12v 2=(m 2-m 1)g m 1+m 2h ,所以12v 2-h 图像的斜率为(m 2-m 1)g m 1+m 2=12g ,即g 2=5.821.20m/s2,解得g=9.7 m/s2.12.利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置示意图如图所示.(1)实验步骤:①将气垫导轨放在水平桌面上,桌面高度不低于1 m,将导轨调至水平.②用游标卡尺测量挡光条的宽度l,结果如图所示,由此读出l=__9.30__mm.③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s=__60.00(59.96~60.04之间均可)__cm.④将滑块移至光电门1左侧某处,待砝码静止不动时,释放滑块,要求砝码落地前挡光条已通过光电门2.⑤从数字计时器(实验装置图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt1和Δt2.⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M,再称出托盘和砝码的总质量m.(2)用表示直接测量量的字母写出下列所求物理量的表达式:①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1=lΔt1和v2=lΔt2.②当滑块通过光电门1和光电门2时,系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为E k1= 12(M +m )⎝ ⎛⎭⎪⎫l Δt 12 和E k2= 12(M +m )⎝ ⎛⎭⎪⎫l Δt 22 . ③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统重力势能的减少量ΔE p =__mgs __(重力加速度为g ).(3)如果ΔE p ≈__E k2-E k1__,则可认为验证了机械能守恒定律.解析:(1)从游标卡尺和导轨标尺上可直接读出挡光条的宽度和两光电门中心之间的距离.(2)由于挡光条宽度很小,因此可以将挡光条通过光电门时的平均速度当作瞬时速度,即由v =l Δt可求出滑块通过光电门时的瞬时速度,而后根据动能的表达式、重力做功的表达式表示即可.。
《机械能守恒定律》基础达标1.如图所示的四个图中,木块均在固定的斜面上运动,其中图A、B、C中的斜面是光滑的,图D中的斜面是粗糙的,图A、B中的F为木块所受的外力,方向如图中箭头所示,图A、B、D中的木块向下运动,图C中的木块向上运动,在这四个图所示的运动过程中机【解析】该题考查机械能守恒的判断,对于A、B选项外力F对物体做功,机械能不守恒.C选项中木块只有重力做功,机械能守恒,D选项中有摩擦力做功,机械能也不守恒.【答案】 C2.如图所示,某人以拉力F将物体沿斜面拉,拉力大小等于摩擦力,则下列说法正确的是( )A.物体做匀速运动B.合力对物体做功等于零C.物体的机械能保持不变D.物体机械能减小【解析】物体在沿斜面方向上除受拉力F和摩擦力f外,还有重力沿斜面方向的分力,拉力大小等于摩擦力,因此物体不可能做匀速运动,且合力对物体做功不为零.物体在运动过程中,合力做的功只等于重力做的功,机械能守恒.故选C.【答案】 C3.一个人站在阳台上,以相同的速率v0分别把三个球竖直向上抛出、竖直向下抛出、水平抛出.不计空气阻力,则三球落地时的速度( )A.上抛球最大 B.下抛球最大C.平抛球最大 D.三球一样大【解析】在物体做抛体运动的过程中机械能守恒,得12mv20+mgh=12mv21,得v1=v20+2gh,所以三球落地时的速度大小相同,D选项正确.【答案】 D4.如图所示,两个质量相同的物体a、b,在同一高度处,a自由下落,b沿光滑斜面由静止下滑,则它们到达地面时(空气阻力不计)( )A.速率相同,动能相同B.a物体速度大,动能也大高处以初速度v0水平抛出一个物体,不计空气阻力,物体在下)点具有的机械能大点具有的动能大三点具有的动能一样大三点具有的机械能相等只受到重力作用,机械能守恒,在任何一个位置小球的.将物体由地面竖直上抛,如果不计空气阻力,物体能够达到的最大高度为上升到过程中的某一位置,它的动能是重力势能的3倍,则这一位置的高度是物体在运动过程中机械能守恒,设动能是重力势能的h=H/4.如图所示,轻弹簧一端与墙相连处于自然状态,质量为的速度运动并开始挤压弹簧,求:时弹簧的弹性势能.如图所示,斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止于水平面上,现将一小球从图示位置静止释放,不计一切摩擦,则在小球从释放到落至地面的过程中,下列说法不正确的是.斜劈与小球组成的系统机械能守恒如图是为了检验某种防护罩承受冲击能力的装置的一部分,于竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道,轨道上端切线水平,0.01 kg 的小钢珠.假设某次发射的钢球沿轨道内侧10 m/s 2,弹簧枪的长度不计,则发射该钢珠前,弹的上端点有mg =m v 2R,如图,把一根内壁光滑的细圆管弯成3/4圆周形状,且竖直放置,管口A 竖直向上,管口B 水平向左,一小球从管口A 的正上方h 1高处自由落下,经细管恰能到达细管最高点B 处.若小球从A 管口正上方h 2高处自由落下,进入A 管口运动到B 点后又从空中飞落进A 口,则h 1 :h 2为( )A .1 :2B .2 :3C .4 :5D .5 :6【解析】 当小球从管口A 的正上方h 1高处自由落下,到达细管最高点B 处时的速度为零,则根据机械能守恒定律有(取管口A 的位置重力势能为零),mgh 1=mgR ,解得h 1=R ;当从A 管口正上方h 2高处自由落下时,根据平抛运动规律有R =v B t ,R =12gt 2,解得v B =gR2,根据机械能守恒定律有mgh 2=mgR +12mv 2B ,解得h 2=5R /4,故h 1 :h 2=4 :5. 【答案】 C4.我国“嫦娥一号”探月卫星发射后,先在“24小时轨道”上绕地球运行(即绕地球一圈需要24小时);然后,经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”;最后奔向月球.如果按圆形轨道计算,并忽略卫星质量的变化,则在每次变轨完成后与变轨前相比( )A .卫星动能增大,引力势能减小,机械能守恒B .卫星动能增大,引力势能增大,机械能增大C .卫星动能减小,引力势能减小,机械能减小D .卫星动能减小,引力势能增大,机械能增大【解析】 由G Mm r 2=m 4π2T 2r 和G Mm r 2=m v 2r可知,周期变长,表明轨道半径变大,速度减小,动能减小.此过程中,万有引力做负功,引力势能增大.每次变轨都需要点火加速,机械能增大,故选项D 正确.【答案】 D 5.竖直放置的轻弹簧下连接一个小球,用手托起小球,使弹簧处于压缩状态,如图所示.则迅速放手后(不计空气阻力)( )A .放手瞬间小球的加速度等于重力加速度B .小球与弹簧与地球组成的系统机械能守恒C .小球的机械能守恒D .小球向下运动过程中,小球动能与弹簧弹性势能之和不断增大【解析】 放手瞬间小球加速度大于重力加速度,A 错;整个系统(包括地球)的机械能守恒,B 对,C 错;向下运动过程中,由于重力势能减小,所以小球的动能与弹簧弹性势能之和增大.【答案】 BD 6.如图所示,用细圆管组成的光滑轨道AB 部分平直,BC 部分是处于竖直平面内半径为R 的半圆,圆管截面半径r ≪R .有一质量为m ,半径比r 略小的光滑小球以水平初速度v 0射入。
第4节机械能守恒定律课时定时训练(限时25分钟)◆对点题组练题组一机械能守恒的判断1.下列说法正确的是()A.机械能守恒时,物体一定不受阻力B.机械能守恒时,物体一定只受重力和弹力作用C.物体做匀速运动时,机械能必守恒D.物体所受的外力不等于零,其机械能也可能守恒『解析』机械能守恒的条件是只有重力做功或系统内物体间的弹力做功。
机械能守恒时,物体或系统可能不只受重力和弹力作用,也可能受其他力,但其他力不做功或做的总功一定为零,选项A、B错误;物体沿斜面匀速下滑时,它处于平衡状态,但机械能不守恒,选项C错误;物体做自由落体运动时,合力不为零,但机械能守恒,选项D正确。
『答案』D2.(多选)如图,物体m机械能守恒的是(均不计空气阻力)()『解析』物块沿固定斜面匀速下滑,在斜面上物块受力平衡,重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡,摩擦力做负功,机械能减少;物块在力F作用下沿固定光滑斜面上滑时,力F做正功,机械能增加;小球沿光滑半圆形固定轨道下滑,只有重力做功,小球机械能守恒;用细线拴住小球绕O点来回摆动,只有重力做功,小球机械能守恒,选项C、D正确。
『答案』CD3.关于机械能守恒定律的适用条件,下列说法中正确的是()A.只有重力和弹力作用时,机械能才守恒B.当有其他外力作用时,只要合外力为零,机械能就守恒C.除重力、系统内弹力外,当有其他外力作用时,只要其他外力不做功,机械能守恒D.炮弹在空中飞行不计阻力时,仅受重力作用,所以爆炸前后机械能守恒『解析』机械能守恒的条件是“只有重力或系统内弹力做功”而不是“只有重力和弹力作用”,“做功”和“作用”是两个不同的概念,A项错误,C项正确;物体受其他外力作用且合外力为零时,机械能可以不守恒,如拉一物体匀速上升,合外力为零,物体的动能不变,重力势能增加,故机械能增加,B项错误;在炮弹爆炸过程中化学能转化为机械能,机械能不守恒,故D项错误。
『答案』C4.如图所示,一轻弹簧固定于O点,另一端系一重物,将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度地释放,让它自由摆下,不计空气阻力。
§7-1.2 追寻守恒量——能量功班级姓名日期一、选择题1.伽利略斜面实验中,小球从斜面A上离斜面底端h高处滚下斜面,通过最低点后继续滚上另一个斜面B,在小球运动的这一过程中,下列说法正确的是()①小球在A斜面上运动时,离斜面底端的竖直高度越来越小,小球的速度越来越大.②小球在A斜面上运动时,动能越来越小,势能越来越大.③小球在B斜面上运动时,速度越来越大,离斜面底端的高度越来越小.④小球在B斜面上运动时,动能越来越小,势能越来越大.A.①②B.②③C.①④D.③④2.如图所示表示撑杆跳高运动的几个阶段:助跑、撑杆起跳、越横杆、落地(未画出).在这几个阶段中有关能量转化情况的说法,正确的是() A.助跑阶段,身体中的化学能转化为人和杆的动能B.起跳时,人的动能和化学能转化为人和杆的势能C.越过横杆后,人的重力势能转化为动能D.落地后,人的能量消失了3.下列四幅图片所描述的情景中,人对物体做功的是()4.关于功的概念,以下说法正确的是() A.力是矢量,位移是矢量,所以功也是矢量B.功有正、负之分,所以功可能有方向性C.若某一个力对物体不做功,说明该物体一定没有位移D.一个恒力对物体做的功等于这个力的大小、物体位移的大小及力和位移间夹角的余弦三者的乘积5.物体在合外力作用下做直线运动的v-t图象如图所示.下列表述正确的是()A.在0~1 s内,合外力做正功B.在0~2 s内,合外力总是做负功C.在1 s~2 s内,合外力不做功D.在0~3 s内,合外力总是做正功6.如图所示,两个互相垂直的力F1与F2作用在同一物体上,使物体通过一段位移的过程中,力F1对物体做功4 J,力F2对物体做功3 J,则力F1与F2的合力对物体做功为() A.7 JB.1 JC.5 JD.3.5 J7.起重机的吊钩下挂着质量为m的木箱,如果木箱以大小为a的加速度匀减速下降了高度h,则木箱克服钢索拉力所做的功为() A.mgh B.m(a-g)hC.m(g-a)h D.m(a+g)h8.如图所示,质量为m的物体A静止在倾角为θ的斜面体B上,斜面体B的质量为M.现对该斜面体施加一个水平向左的推力F,使物体随斜面体一起沿水平方向向左匀速运动,当移动的距离为l时,斜面体B对物体A所做的功为()A.Fl B.mgl sin θcos θC.mgl sin θD.0二、非选择题9.如图所示,绳的一端固定在天花板上,通过一动滑轮将质量m=10 kg的物体由静止开始以2 m/s2的加速度提升3 s.求绳的另一端拉力F在3 s内所做的功.(g取10 m/s2,动滑轮和绳的质量及摩擦均不计)10.如图所示,利用斜面从货车上卸货,每包货物的质量m=20 kg,斜面倾角α=37°,斜面的长度l=0.5 m,货物与斜面间的动摩擦因数μ=0.2,求货物从斜面顶端滑到底端的过程中受到的各个力所做的功以及合外力做的功.(取g=10 m/s2)§7-2 功(2)班级 姓名 日期一、选择题1.一物体在两个力F 1、F 2的共同作用下发生了一段位移,做功分别为W 1=6 J 、W 2=-6 J ,下列说法正确的是 ( ) A .这两个力一定大小相等、方向相反 B .F 1是动力,F 2是阻力 C .这两个力做的总功为0 D .F 1比F 2做的功多2.一物体静止在升降机的地板上,在升降机加速上升的过程中,下列说法正确的是 ( ) A .合外力对物体不做功 B .地板对物体的支持力做正功 C .地板对物体的支持力做负功 D .重力对物体做负功3.一同学穿着旱冰鞋处于静止状态,推一下竖直墙壁后有了向后的速度.关于该同学推墙的过程中,下列说法正确的是 ( ) A .墙壁对该同学做正功 B .墙壁对该同学没有做功 C .该同学对墙壁做正功 D .该同学对墙壁没有做功4.质量为2 kg 的物体置于水平面上,在运动方向上受到水平拉力F 作用沿水平方向做匀变速运动,拉力作用2 s 后撤去,物体运动的速度—时间图象如图所示,则下列说法中正确的是(取g =10 m/s 2) ( ) ①拉力F 做功150 J ②拉力F 做功500 J ③物体克服摩擦力做功100 J ④物体克服摩擦力做功175 J A .①③ B .②④ C .①④ D .②③5.在水平面上有一弯曲的槽道AB ,槽道由半径分别为R2R 的两个半圆构成,如图所示,现用大小恒为F 的拉力将一光滑小球从A 点沿槽道拉至B 点,若拉力F 的方向时刻与小球的运动方向一致,则此过程中拉力所做的功为 ( ) A .零 B .FR C .32πFR D .2πFR6.如图所示,演员正在进行杂技表演.由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于 ( )A .0.3 JB .3 JC .30 JD .300 J7.一滑块在水平地面上沿直线滑行,t=0时其速度为1 m/s.从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力F,力F和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图(a)和(b)所示.设在第1秒内、第2秒内、第3秒内力F对滑块做的功分别为W1、W2、W3,则以下关系式正确的是()A.W1=W2=W3B.W1<W2<W3C.W1<W3<W2D.W1=W2<W3二、非选择题8.如图所示,水平传送带以速度v顺时针运转,两传动轮M、N之间的距离为l=10 m,若在M处的正上方,将一质量为m=3 kg的物体轻放在传送带上,已知物体与传送带之间的动摩擦因数μ=0.3,在以下两种情况下,物体由M处传送到N处的过程中,传送带对物体的摩擦力做了多少功?(g取10 m/s2)(1)传送带速度v=6 m/s;(2)传送带速度v=9 m/s.9.如图所示,某人用大小不变的力F拉着放在光滑水平面上的物体,开始时与物体相连接的绳与水平面间的夹角是α,当拉力F作用一段时间后,绳与水平面间的夹角为β.已知图中的高度是h,求绳的拉力F T对物体所做的功.假定绳的质量、滑轮质量及绳与滑轮间的摩擦不计.§7-3 功率班级 姓名 日期一、选择题1.关于功率,下列说法正确的是 ( ) A .由P =Wt可知,只要知道W 和t 的值就可以计算出任意时刻的功率B .由P =F v 可知,汽车的功率一定与它的速度成正比C .由P = F v 可知,牵引力一定与速度成反比D .当汽车功率P 一定时,牵引力一定与速度成反比2.物体在水平恒力F 作用下,由静止开始沿水平面由A 点运动了l 到达B 点,则 ( ) A .水平面光滑时,力F 对物体做功的平均功率较大 B .水平面不光滑时,力F 对物体做功的平均功率较大 C .水平面光滑时,力F 在B 点的瞬时功率较大 D .水平面不光滑时,力F 在B 点的瞬时功率较大3.汽车上坡的时候,司机必须换档,其目的是 ( ) A .减小速度,得到较小的牵引力 B .增大速度,得到较小的牵引力 C .减小速度,得到较大的牵引力 D .增大速度,得到较大的牵引力4.汽车由静止开始运动,要使汽车在开始运动的一段时间内保持匀加速直线运动,则( ) A .不断增大牵引力和牵引力的功率 B .不断减小牵引力和牵引力的功率 C .保持牵引力不变,不断增大牵引力功率 D .不能判断牵引力功率怎样变化5.一个质量为m 的小球做自由落体运动,那么,在前t 秒内重力对它做功的平均功率P 及在t 秒末重力做功的瞬时功率P 分别为(t 秒末小球未着地) ( ) A.P =mg 2t 2,P =12mg 2t 2 B.P =mg 2t 2,P =mg 2t 2C.P =122t ,P =mg 2t D.P =mg 2t ,P =2mg 2t6.在平直公路上以一定速率(约为5 m/s)行驶的自行车所受阻力为车和人总重量的0.02倍,则骑车人的功率最接近于(车和人的总质量约为100 kg) ( ) A .0.1 kW B .1×103 kW C .1 kW D .10 kW7.水平恒力F 作用在一个物体上,使该物体由静止沿光滑水平面在力的方向上移动距离l ,恒力F 做的功为W 1,平均功率为P 1;再用同样的水平力F 作用在该物体上,使该物体在粗糙的水平面上在力的方向上由静止移动距离l ,恒力F 做的功为W 2,平均功率为P 2,下面哪个选项是正确的 ( ) A .W 1<W 2,P 1>P 2 B .W 1>W 2,P 1>P 2 C .W 1=W 2,P 1>P 2 D .W 1<W 2,P 1<P 28.飞行员进行素质训练时,抓住秋千杆由水平状态开始下摆,到达竖直状态的过程中(如图),飞行员所受重力的瞬时功率的变化情况是()A.一直增大B.一直减小C.先增大后减小D.先减小后增大二、非选择题9.从空中以10 m/s的初速度水平抛出一质量为1 kg的物体,物体在空中运动了3 s后落地,不计空气阻力,g取10 m/s2,求3 s内物体所受重力做功的平均功率和落地时重力做功的瞬时功率.10.如图所示,质量为m=2 kg的木块在倾角θ=37°的斜面上由静止开始下滑,木块与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5,已知:sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,取g=10 m/s2,求:(1)前2 s内重力做的功;(2)前2 s内重力做功的平均功率;(3)2 s末重力做功的瞬时功率.§7-4 重力势能班级 姓名 日期一、选择题1.物体沿不同的路径从A 滑到B ,如图所示,则重力做的功为 ( )A .沿路径ACB 重力做的功大些B .沿路径ADB 重力做的功大些C .沿路径ACB 和路径ADB 重力做功一样多D .条件不足,无法判定2.如图所示,质量为m 的小球从高为h 处的斜面上的A 点滚下,经过水平面BC 后,再滚上另一斜面,当它到达高为h4的D 点时,速度为零,在这个过程中,重力做功为 ( )A .mgh 4B .3mgh 4C .mghD .0 3.如图所示,在离地面高为H 处将质量为m 的小球以初速度v 0竖直上抛,取抛出位置所在的水平面为参考平面,则小球在最高点和落地处重力势能分别为 ( )A .mg ⎝⎛⎭⎫v 202g H ,0 B .12m v 20,-mgH C .12m v 20,mgH D .12m v 20,mgH +12m v 204.物体在运动过程中,克服重力做功100 J ,则以下说法正确的是 ( ) A .物体的高度一定降低了 B .物体的高度一定升高了 C .物体的重力势能一定是100 J D .物体的重力势能一定增加100 J5.有关重力势能的变化,下列说法中正确的是 ( ) A .物体受拉力和重力作用向上运动,拉力做功是1 J ,但物体重力势能的增加量有可能不是1 JB .从同一高度将某一物体以相同的速率平抛或斜抛,落到地面上时,物体重力势能的变化量是相同的C .从同一高度落下的物体到达地面,考虑空气阻力和不考虑空气阻力的情况下重力势能的减少量是相同的D .物体运动中重力做功是-1 J ,但物体重力势能的增量不是1 J6.质量为m 的小球,从离桌面H 高处由静止下落,桌面离地面高度为h .若以桌面为参考平面,那么小球落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化分别是 ( ) A .mgh 减少mg (H -h ) B .mgh 增加mg (H +h ) C .-mgh 增加mg (H -h ) D .-mgh 减少mg (H +h )7.一质量为m 的物体被人用手由静止竖直向上以加速度a 匀加速提升h .关于此过程,下列说法中不正确的是 ( ) A .提升过程中手对物体做功m (a +g )h B .提升过程中合外力对物体做功mah C .提升过程中物体的重力势能增加m (a +g )h D .提升过程中物体克服重力做功mgh8.质量为m的跳高运动员,先后用跨越式和背越式两种跳高方式跳过某一高度,如图所示.设横杆的高度比他起跳时的重心高出h,则他在起跳过程中做的功() A.都一定大于mghB.都不一定大于mghC.用背越式不一定大于mgh,用跨越式一定大于mghD.用背越式一定大于mgh,用跨越式不一定大于mgh二、非选择题9.世界著名撑杆跳高运动员乌克兰名将布勃卡身高1.83 m,体重80 kg,他曾多次打破撑杆跳高的世界纪录,目前仍保持着6.14 m的室外世界纪录.请你探究以下两个问题(g取10 m/s2):(1)他跳过6.14 m时,至少克服重力做多少功?(2)他的重力势能改变了多少?10.如图所示,一条铁链长为2 m,质量为10 kg,放在水平地面上,拿住一端提起铁链直到铁链全部离开地面的瞬间,物体克服重力做功为多少?物体的重力势能变化了多少?(g 取10 m/s2)§7-6实验:探究功与速度变化的关系班级姓名日期1.在用如图所示的装置做“探究功与速度变化的关系”的实验时,下列说法正确的是()A.为了平衡摩擦力,实验中可以将长木板的左端适当垫高,使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动B.为简便起见,每次实验中橡皮筋的规格要相同,拉伸的长度要一样C.可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值D.可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值E.实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源F.通过分析打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度G.通过分析打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度2.在“探究功与速度变化的关系”的实验中,根据实验数据作出了如图所示的W—v图象,下列符合实际的是()3.探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系,实验装置如图所示,实验主要过程如下:(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、……;(2)分析打点计时器打出的纸带,求出小车的速度v1、v2、v3、……;(3)作出W—v草图;(4)分析W—v图象.如果W—v图象是一条直线,表明W∝v;如果不是直线,可考虑是否存在W∝v2、W∝v3、W∝v等关系.以下关于该实验的说法中有一项不正确,它是________.A.本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、…….所采用的方法是选用同样的橡皮筋,并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致.当用1条橡皮筋进行实验时,橡皮筋对小车做的功为W,用2条、3条、……橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、……实验时,橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W、…….B.小车运动中会受到阻力,可以使木板适当倾斜来平衡摩擦力.C.某同学在一次实验中,得到一条记录纸带.纸带上打出的点,两端密、中间疏.出现这种情况的原因,可能是没有使木板倾斜或倾角太小.D.根据记录纸带上打出的点,求小车获得的速度的方法,是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算的4.某实验小组采用如图所示的装置探究功与速度变化的关系,图中小车中可放置砝码,实验中,小车碰到制动装置时,钩码尚未到达地面,打点计时器的工作频率为50 Hz.(1)实验的部分步骤如下:①在小车中放入砝码,把纸带穿过打点计时器,连在小车后端,用细线连接小车和钩码;②将小车停在打点计时器附近,______________,________________,小车拖动纸带,打点计时器在纸带上打下一系列点,______________;③改变钩码或小车中砝码的数量,更换纸带,重复②的操作.(2)下图是钩码质量为0.03 kg,砝码质量为0.02 kg时得到的一条纸带,在纸带上选择起始点O及A、B、C、D和E五个计数点,可获得各计数点到O的距离x及对应时刻小车的瞬时速度v,请将C点的测量结果填在表中的相应位置.纸带的测量结果5追寻科学家的研究足迹用实验方法探究恒力做功和物体动能变化间的关系.(1)某同学的实验方案如图甲所示,他想用钩码的重力表示小车受到的合外力,为了减小这种做法带来的实验误差,你认为在实验中还应该采取的两项措施是:①________________________________________________________________________;②________________________________________________________________________.(2)如图乙所示是某次实验中得到的一条纸带,其中A、B、C、D、E、F是计数点,相邻计数点间的时间间隔为T,距离如图乙所示,则打C点时小车的速度为________;要验证合外力做的功与小车动能变化间的关系,除位移、速度外、还要测出的物理量有________.§7-7 动能和动能定理(1)班级 姓名 日期一、选择题1.对于动能定理表达式W =E k2-E k1的理解,正确的是 ( ) A .物体具有动能是由于力对物体做了功 B .力对物体做功是由于该物体具有动能 C .力做功是由于物体的动能发生变化D .物体的动能发生变化是由于力对物体做了功2.在粗糙水平地面上,使一物体由静止开始运动,第一次用斜向上的拉力,第二次用斜向下的推力,两次的作用力大小相等,力与水平方向的夹角也相等、物体的位移也相等,则这两种情况下 ( ) A .拉力和推力做功相等,物体末速度相等 B .拉力和推力做功相等,物体末速度不等 C .拉力和推力做功不等,物体末动能相等 D .拉力和推力做功不等,物体末动能不等3.一质量为m 的滑块,以速度v 在光滑水平面上向左滑行,从某一时刻起,在滑块上作用一向右的水平力,经过一段时间后,滑块的速度变为-2v (方向与原来相反),在这段时间内,水平力所做的功为 ( )A .32m v 2B .-32m v 2C .52m v 2D .-52m v 24.一个人站在高出地面h 处,抛出一个质量为m 的物体,物体落地时的速率为v ,人对物体所做的功等于(空气阻力不计) ( )A .mghB .12m v 2C .12m v 2-mghD .12m v 2+mgh5.质量不等,但有相同动能的两个物体,在动摩擦因数相同的水平地面上滑行,直至停止,则 ( ) A .质量大的物体滑行的距离大 B .质量小的物体滑行的距离大 C .它们滑行的距离一样大D .它们克服摩擦力所做的功一样多6.一辆质量为m ,额定功率为P 的小车从静止开始以恒定的加速度 a 启动,所受阻力为F f ,经时间t ,行驶距离l 后达到最大速度v m ,然后匀速运动,则从静止开始到达到最大速度的过程中,机车牵引力所做的功为 ( )A .PtB .(F f +ma )lC .12m v 2mD .12m v 2m +F f l7.一质量为1 kg 的物体被人用手由静止开始向上提升1 m ,这时物体的速度是2 m/s ,则下列结论中不正确的是 ( ) A .手对物体做功12 J B .合外力对物体做功12 J C .合外力对物体做功2 J D .物体克服重力做功10 J二、非选择题8.2010年国际泳联世界跳水系列赛青岛站比赛3月28日在青岛体育中心游泳跳水馆圆满结束,19岁的广西姑娘何姿在女子单人3米板决赛中,以389.55分轻松折桂.假设何姿的质量为M,从高h的跳台上以速度v1跳起,入水时的速度为v2,则起跳的过程中她做功多少?从起跳后获得速度v1至入水过程中,空气阻力做功多少?9.人骑自行车上坡,坡长l=200 m,坡高h=10 m,人和车的总质量为100 kg,人蹬车的牵引力为F=100 N,若在坡底时车的速度为10 m/s,到坡顶时车的速度为4 m/s,(g取10 m/s2)求:(1)上坡过程中人克服摩擦力做多少功;(2)人若不蹬车,以10 m/s的初速度冲上坡,能在坡上行驶多远.§7-7 动能和动能定理(2)班级 姓名 日期一、选择题1.世界男子网坛现年排名第一的瑞士选手费德勒,在上海大师杯网球赛上发出一记S 球,声呐测速仪测得其落地速度为v 1,费德勒击球时球离地面高度为h ,球有竖直向下的速度v 0,已知网球的质量为m ,不计空气阻力,则费德勒击球时对球做功为 ( )A .mgh +12v 20B .12m v 21-12v 20+mghC .12m v 21-12m v 20D .12m v 21-12m v 20-mgh2.某消防队员从一平台上跳下,下落2 m 后双脚触地,接着他用双腿弯曲的方法缓冲,使自身的重心又下降了0.5 m ,在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为 ( ) A .自身所受重力的2倍 B .自身所受重力的5倍 C .自身所受重力的8倍 D .自身所受重力的10倍3.某同学在篮球场篮板前做投篮练习,假设在一次投篮中该同学对篮球做功为W ,出手高度为h 1,篮筐距地面高度为h 2,球的质量为m .不计空气阻力,则篮球进筐时的动能为 ( ) A .W +mgh 1-mgh 2 B .mgh 2-mgh 1-W C .mgh 1+mgh 2-W D .W +mgh 2-mgh 14.甲、乙两辆汽车的质量之比m 1∶m 2=2∶1,它们刹车时的初动能相同,若它们和水平地面的动摩擦因数相同,则它们滑行的距离之比s 1∶s 2等于 ( ) A .1∶1 B .1∶2 C .1∶4 D .4∶1 5.在平直公路上,汽车由静止开始做匀加速运动,当速度达到v max 后,立即关闭发动机直至静止,其v -t 图象如图1所示,设汽车的牵引力为F ,摩擦力为F f ,全程中牵引力做功为W 1,克服摩擦力做功为W 2,则 ( ) A .F ∶F f =1∶3 B .W 1∶W 2=1∶1 C .F ∶F f =4∶1 D .W 1∶W 2=1∶36.如图所示为质量相等的两个质点A 、B 在同一直线上运动的v -t 图象.由图象可知( ) A .在t 时刻两个质点在同一位置B .在t 时刻两个质点速度相等C .在0~t 时间内质点B 比质点A 的位移大D .在0~t 时间内合外力对两个质点做功相等7.质量为m 的物体用细绳系在光滑的水平面上绕某固定点做匀速圆周运动,拉力F 为某个值时,转动半径为R ,当外力逐渐增大到6F 时,物体仍做匀速圆周运动,半径为R2则外力对物体所做的功为 ( ) A .0 B .FRC .3FR D.52FR二、非选择题8.如图所示,质量m=1 kg的木块静止在高h=1.2 m的平台上,木块与平台间的动摩擦因数μ=0.2,用水平推力F=20 N,使木块产生位移l1=3 m时撤去,木块又滑行l2=1 m后飞出平台,求木块落地时速度的大小.9.一质量为m=2 kg的小球从光滑的斜面上高h=3.5 m处由静止滑下,斜面底端紧接着一个半径R=1 m的光滑半圆环,g取10 m/s2,如图所示,求:(1)小球滑到圆环最高点时对圆环的压力;(2)小球至少应从多高处由静止滑下,才能越过圆环最高点.§7-8 机械能守恒定律(1)班级 姓名 日期一、选择题1.物体在平衡力作用下运动的过程中,下列说法正确的是 ( ) A .机械能一定不变B .物体的动能保持不变,而势能一定变化C .若物体的势能变化,机械能一定变化D .若物体的势能变化,机械能不一定变化2.如图所示,小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上,在弹簧压缩到最短的整个过程中,下列关于能量的叙述中正确的是 ( )A .重力势能和动能之和总保持不变B .重力势能和弹性势能之和总保持不变C .动能和弹性势能之和总保持不变D .重力势能、弹性势能和动能之和总保持不变3.一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落,到最低点时距水面还有数米距离.假定空气阻力可忽略,运动员可视为质点,下列说法正确的是 ( ) A .运动员到达最低点前重力势能始终减小B .蹦极绳张紧后的下落过程中,弹力做负功,弹性势能增加C .蹦极过程中,运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒D .蹦极过程中,重力势能的改变与重力势能零点的选取有关4.物体自地面上方h 处开始做自由落体运动,E k 代表动能,E p 代表重力势能,E 代表机械能,h 表示下落的距离,以地面为零势能面,下列图象中能正确反映各物理量关系的是 ( )5.两个质量不同的小铁块A 和B ,分别从高度相同的都是光滑的斜面和圆弧斜面的顶点滑向底部,如图所示,如果它们的初速度都为零,则下列说法正确的是 ( ) A .下滑过程中重力所做的功相等B .它们到达底部时动能相等C .它们到达底部时速率相等D .它们在下滑过程中各自机械能不变6.把质量为3 kg 的石头从20 m 高的山崖上以与水平方向成30°角斜向、上方抛出(如图所示),抛出的初速度v 0=5 m/s ,石块落地时的速度大小与下面哪些量无关(g 取10 m/s 2,不计空气阻力) ( ) A .石块的质量 B .石块初速度的大小 C .石块初速度的仰角 D .石块抛出时的高度7.如图所示,具有一定初速度v的物块,在沿倾角为30°的粗糙斜面向上运动的过程中,受一个恒定的沿斜面向上的拉力F作用,这时物块的加速度大小为5 m/s2,方向沿斜面向下,g取10 m/s2,那么在物块向上运动的过程中,下列说法正确的是() A.物块的机械能一定增加B.物块的机械能一定减少C.物块的机械能不变D.物块的机械能可能增加,也可能减少二、非选择题8.如图所示,一固定在竖直平面内的光滑的半圆形轨道ABC,其半径R=0.5 m,轨道在C 处与水平地面相切.在C处放一小物块,给它一水平向左的初速度v0=5 m/s,结果它沿CBA 运动,通过A点,最后落在水平地面上的D点,求C、D间的距离s.(取重力加速度g=10 m/s2)9.如图所示,质量为m的物体,以某一初速度从A点向下沿光滑的轨道运动,不计空气阻力,若物体通过轨道最低点B时的速度为3gR,求:(1)物体在A点时的速度大小;(2)物体离开C点后还能上升多高.§7-8机械能守恒定律(2)班级姓名日期一、选择题1.在下面列举的各例中,若不考虑阻力作用,则物体机械能发生变化的是() A.细杆拴一物体,以细杆的另一端为固定轴,使物体在光滑水平面上做匀速圆周运动B.细杆拴一物体,以细杆的另一端为固定轴,使物体在竖直平面内做匀速圆周运动C.物体沿光滑的曲面自由下滑D.用一沿固定斜面向上、大小等于物体所受摩擦力的拉力作用在物体上,使物体沿斜面向上运动2.下列有关机械能守恒的说法中正确的是() A.物体的重力做功,重力势能减小,动能增加,机械能一定守恒B.物体克服重力做功,重力势能增加,动能减小,机械能一定守恒C.物体以g加速下落,重力势能减小,动能增加,机械能一定守恒D.物体以g/2加速下落,重力势能减小,动能增加,机械能可能守恒3.如图所示,一轻弹簧固定于O点,另一端系一重物,将重物从与悬点O在同一水平面且轻弹簧保持原长的A点无初速度地释放,让它自由摆下,不计空气阻力,在重物由A点摆向最低点的过程中()A.重物的机械能减少B.系统的机械能不变C.系统的机械能增加D.系统的机械能减少4.如图所示,一轻绳跨过滑轮悬挂质量为m1、m2的两物体,滑轮质量及轴之间的摩擦不计,>m1,系统由静止开始运动的过程中()mA.m1、m2各自的机械能分别守恒B.m2减少的机械能等于m1增加的重力势能C.m2减少的重力势能等于m1增加的重力势能D.m1、m2的机械能之和保持不变5.如图为半径分别为r和R(r<R)的光滑半圆形槽,其圆心O1、O2均在同一水平面上,质量相等的两物体分别自两半圆形槽左边缘的最高点无初速度释放,在下滑过程中两物体() A.经最低点时动能相等B.均能达到半圆形槽右边缘的最高点C.机械能总是相等的D.到达最低点时对轨道的压力大小不同6.如图甲所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,t=0时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,金属小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点,然后又被弹起离开弹簧,上升到一定高度后再下落,如此反复,不计空气阻力.通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示,则() 时刻金属小球动能最大A.tB.t2时刻金属小球动能最大C.t2~t3这段时间内,金属小球的动能先增加后减少D.t2~t3这段时间内,金属小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能。
机械能守恒定律习题课课后作业1.关于机械能守恒,以下说法正确的是( ).A .做匀速直线运动的物体机械能一定守恒B .外力对物体做功为零时,物体的机械能一定守恒C .只有重力对物体做功,物体的机械能一定守恒D .物体在运动过程中除重力以外还有其他力做功,则物体的机械能一定不守恒 2.在同一位置以相同的速率把三个小球分别沿水平、斜向上、斜向下方向抛出,不计空气阻力,则落在同一水平地面时的速度大小( )A .一样大B .水平抛的最大C .斜向上抛的最大D .斜向下抛的最大3.如图所示,竖直放置的光滑圆轨道被固定在水平地面上,半径0.4r =m ,最低点处有一小球(半径比r 小很多)。
现给小球一水平向右的初速度0v ,则要使小球不脱离圆轨道运动,0v 应当满足g =10m/s 2( )A .00v ≥B .04v ≥m/sC .025v ≥m/sD .022v ≤m/s 4.2015年亚洲杯小组赛中,中国队2:1战胜朝鲜队,以小组第一身份出线.比赛中守门员将静止在地面上的足球用大脚踢出,足球飞行最高高度为10m ,在最高点速度为20m/s ,已知足球质量为450g ,以地面为零势能面,210m/s g =,不计空气阻力,求: (1)在最高点足球的重力势能为多少?(2)在最高点足球的动能为多少?(3)足球被守门员刚踢出的瞬间速度大小为多少?5.如图所示,一足够长且不可伸长的柔软轻绳跨过光滑轻定滑轮,绳两端各系一小球a 和b ,a 球静置于地面,并用手托住b 球,使轻绳刚好绷紧,此时b 球距地面高度0.6m h =由静止释放b 球,在b 球着地前的瞬间,a 球立即与轻绳脱离.已知1kg a m =,2kg b m =,g 取210m/s ,不计空气阻力。
求:()1b 球着地时的速度大小;()2a 球从开始脱离轻绳至再次回到地面的时间;()3若以地面为零势能面,求a 球再次回到地面前的机械能。
参考答案1.【答案】C【解析】A .做匀速直线运动的物体机械能不一定守恒,如匀速下降的降落伞,机械能是减少的,选项A 错误;B . 外力对物体做功为零时,物体的机械能不一定守恒,如在空中匀速下落的物体,合力为零,外力对物体做功为零,但物体的机械能减少,选项B 错误;C . 只有重力对物体做功,符合机械能守恒的条件,物体的机械能一定守恒,选项C 正确;D . 物体在运动过程中除重力以外还有其他力作用,若这个其他力是弹簧的弹力,物体的机械能守恒。
机械能守恒定律练习一、单选题1.下列所述的物体在运动过程中满足机械能守恒的是( )A. 跳伞运动员张开伞后,在空中匀速下降B. 忽略空气阻力,物体竖直上抛C. 火箭升空过程D. 拉着物体沿光滑斜面匀速上升【答案】B【解析】解:A、跳伞运动员在空中匀速下降,动能不变,重力势能减小,因机械能等于动能和势能之和,则机械能减小。
故A错误。
B、忽略空气阻力,物体竖直上抛,只有重力做功,机械能守恒,故B正确。
C、火箭升空,动力做功,机械能增加。
故C错误。
D、物体沿光滑斜面匀速上升,动能不变,重力势能在增加,所以机械能在增大。
故D错误。
故选:B。
物体机械能守恒的条件是只有重力或者是弹簧弹力做功,或看物体的动能和势能之和是否保持不变,即采用总量的方法进行判断。
解决本题的关键掌握判断机械能是否守恒的方法,1、看是否只有重力做功。
2、看动能和势能之和是否不变。
2.安徽芜湖方特水上乐园是华东地区最大的水上主题公园。
如图为彩虹滑道,游客先要从一个极陡的斜坡落下,接着经过一个拱形水道,最后达到末端。
下列说法正确的是( )A. 斜坡的高度和拱形水道的高度差要设计合理,否则游客经过拱形水道的最高点时可能飞起来B. 游客从斜坡的最高点运动到拱形水道最高点的过程中,重力一直做正功C. 游客从斜坡下滑到最低点时,游客对滑道的压力最小D. 游客从最高点直至滑到最终停下来过程中,游客的机械能消失了【答案】A【解析】解:A、斜坡的高度和拱形水道的高度差要设计合理,不能让游客经过拱形水A正确;B、游客从斜坡的最高点运动到拱形水道最高点的过程中,游客的位置是先降低后升高,所以重力先做正功后做负功,故B错误;C、游客从斜坡上下滑到最低点时,加速度向上,处于超重状态,游客对滑道的压力最大,故C错误;D、游客从最高点直至滑到最终停下来过程中,游客的机械能没有消失,而是转化为其他形式的能(内能),故D错误。
故选:A。
高点运动到拱形水道最高点的过程中,游客是先降低后升高的;游客在最低点时,其加速度向上,游客处于超重状态;整个过程是符合能量守恒的,机械能不是消失,而是转化为其它形式的能。
高中物理机械能守恒定律练习题及答案必
修2
着一根轻细绳,绳的一端系在小车上,另一端经过一小孔固定在桌面上,小车开始静止,当绳被拉出一定长度后,小车开始沿着桌面运动,设绳被拉出的长度为L,小车运动的距离
为S,则小车的动能增加的大小为____________。
9、如图所示,质量为m的物体沿斜面从高处滑下,斜面
与水平面的夹角为θ,物体在滑
行过程中所受到的摩擦力f与物体所受重力的比值为μ,
物体从高处到底部的速度为v,则物体在滑行过程中机械能的
损失量为____________。
三、计算题(每题20分,共60分)
10、如图所示,质量为m1和m2的两个物体分别系在两
个轻质细绳的两端,两个绳子经过
一组固定的滑轮,m1沿光滑斜面向下滑动,m2沿竖直向上方向运动,设斜面与水平面夹角为θ,m1滑动的距离为l,
m1和m2的初速度均为零,重力加速度为g,不计绳子的质量和滑轮的摩擦力,求:
1)m1滑动到底部时,m1和m2的速度大小分别为多少?
2)m1滑动到底部时,m2上升的高度为多少?
11、如图所示,一质量为m的物体沿光滑水平面以速度
v0撞向另一质量为M的静止物体,两物体发生完全弹性碰撞,求碰撞后物体的速度分别为多少?
12、如图所示,质量为m的物体沿光滑斜面从高处滑下,滑到斜面底部后,撞上质量为M的物体,两物体发生完全非
弹性碰撞,碰撞后两物体连在一起沿斜面滑下,设斜面与水平面的夹角为θ,重力加速度为g,不计摩擦,求两物体从高处
滑到底部的时间。
机械能守恒定律练习3 班级 姓名一、选择题1.关于摩擦力对物体做功,以下说法中正确的是 ( )A .滑动摩擦力总是做负功B .滑动摩擦力可能做负功,也可能做正功C .静摩擦力对物体一定不做功D .静摩擦力对物体总是做正功2.下列叙述中正确的是( )A.合外力对物体做功为零的过程中,物体的机械能一定守恒B .物体在合外力作用下做变速运动,则物体动能一定变化C .物体的动能不变,则物体所受的合外力一定为零D.当只有重力或弹簧弹力对物体做功时,物体和弹簧系统的机械能一定守恒3.质量为m 的物体,在距地面h 高处以3g 的加速度由静止竖直下落到地面。
下列说法中正确的是( )A .物体的重力势能减少31mgh B .物体的动能增加31mgh C .物体的机械能减少31mgh D .重力做功31mgh 4.某人以平行斜面的拉力F 将物体沿斜面拉动,拉力大小等于物体所受摩擦力,则( )A .物体做匀速运动B .合外力对物体做功为零C .物体的机械能保持不变D .物体机械能减少5.如图1所示,固定在地面上的半圆轨道直径ab 水平,质点P 从a 点正上方高H 处自由下落,经过轨道后从b 点冲出竖直上抛,上升的最大高度为32H ,空气阻力不计.当质点下落再经过轨道a 点冲出时,能上升的最大高度h 为( )A .h =32HB .h =3HC .h <3HD .3H <h <32H 6.如图2所示,质量均为m 的a 、b 两球固定在轻杆的两端,杆可绕O 点在竖直平面内无摩擦转动,已知两物体距O 点的距离L 1>L 2,今在水平位置由静止释放,则在a 下降过程中,杆对b 球的作用力( )A .方向沿bO ,不做功B .方向沿bO ,做正功C .方向与bO 成一定夹角,做正D .方向与bO 成一定夹角,做负功7.从空中以40 m/s 的初速平抛一个重力为10 N 的物体,物体在空中运动3 s落地,不计空气阻力,取g=10 m/s2,则物体落地时重力的即时功率为( )A.400 W B.300 W C.500 WD.700 W8.如图3所示,质量为m的物体P放在光滑的倾角为的直角劈上,同时用力F向右推劈,使P与劈保持相对静止,在前进的水平位移为s的过程中,劈对P做的功为( )A.F·s B.mgsin·s/2C.mgcos·s D.mgtan·s 9.物体在做下列哪些运动时机械能不守恒( )A.自由落体运动B.竖直上抛运动C.沿斜面向下匀速运动 D.沿光滑的竖直圆环轨道的内壁做圆周运动10.如图4所示,桌面离地高h,质量为m的小球从离桌面高H处自由落下,不计空气阻力,设桌面为零势面,则小球触地前的瞬间机械能为( )A.mgh B.mgH C.mg(H+h)D.mg(H-h)11.某人将质量为1 kg的物体,由静止匀加速举高1 m,且获得2 m/s的速度,则在这一过程中,下列说法错误的是( )(g=10 m/s2)A.物体的机械能守恒B.合外力对物体做功2 JC.物体的机械能增加12 J D.人对物体做功为12 J12.如图所示,物体以100 J的初动能从斜面底端向上运动,当它通过斜面某一点M时,其动能减少80 J,机械能减少32 J,如果物体能从斜面上返回底端,则物体在运动过程中的下列说法正确的是( )A.物体在M点的重力势能为-48 JB.物体自M点起重力势能再增加21 J到最高点C.物体在整个过程中摩擦力做的功为-80 JD.物体返回底端时的动能为30 J二、填空题13.一跳绳运动员质量m=50 kg,一分钟跳N=180次.假设每次跳跃中,脚与地面的接触时间占跳跃一次时间的2/5,试估算该运动员跳绳时克服重力做功的平均功率为______(取g=10 m/s2).14.用如图所示的装置,探究功与物体速度变化的关系.实验时,先适当垫高木板,然后由静止释放小车,小车在橡皮条弹力的作用下被弹出,沿木板滑行.小车滑行过程中带动通过打点计器的纸带,记录车运动情况.观察发现纸带前面部分点迹疏密不匀,后面部分点迹比较均匀,回答下列问题:(1)适当垫高木板是为了____________(2)通过纸带求小车速度时,应使用纸带的_____________(填“全部”、“前面部分”或“后面部分”)(3)若实验作了n次,所用橡皮条分别为1根、2根……n 根,通过纸带求出小车的速度分别为v1、v2……v n,用W表示橡皮条对小车所做的功,作出的W—v2图线是一条过坐标原点的直线,这说明W与v的关系是____________.三、计算题15.一辆汽车的质量是5×103kg,发动机的额定功率为60kw,汽车所受阻力恒为5000N,如果汽车从静止开始以1m/s2的加速度在水平面上做匀加速直线运动,功率达到最大后又以额定功率运动了一段距离后汽车达到了最大速度,在整个过程中,汽车运动了80m。
人教版高中物理必修二第七章《机械能守恒定律》单元测试题(解析版)一、单项选择题(每题只要一个正确答案)1.质量为50 kg、高为1.8 m的跳高运发动,背越式跳过2 m高的横杆而平落在高50 cm的垫子上,整个进程中重力对人做的功大约为()A. 1 000 J B. 750 J C. 650 J D. 200 J2.物体在下落进程中,那么()A.重力做负功,重力势能减小B.重力做负功,重力势能添加C.重力做正功,重力势能减小D.重力做正功,重力势能添加3.如下图,质量为m的物体在水平传送带上由运动释放,传送带由电动机带动,一直坚持以速度v 匀速运动,物体与传送带间的动摩擦因数为μ,物体过一会儿能坚持与传送带相对运动,关于物体从运动释放到相对运动这一进程,以下说法正确的选项是()A.电动机多做的功为mv2B.物体在传送带上的划痕长C.传送带克制摩擦力做的功为mv2D.电动机添加的功率为μmgv4.热现象进程中不可防止地出现能量耗散现象.所谓能量耗散是指在能量转化进程中无法把流散的能量重新搜集、重新加以应用.以下关于能量耗散说法中正确的选项是()A.能量耗散说明能量不守恒B.能量耗散不契合热力学第二定律C.能量耗散进程中能量仍守恒,只是说明能量的转化有方向性D.能量耗散进程中仍听从能的转化与守恒定律:机械能可以转化为内能;反过去,内能也可以全部转化为机械能而不惹起其他变化5.竖直上抛一小球,小球又落回原处,空气阻力的大小正比于小球的速度.以下说法正确的选项是()A.上升进程中克制重力做的功大于下降进程中重力做的功B.上升进程中克制重力做的功小于下降进程中重力做的功C.上升进程中克制重力做功的平均功率大于下降进程中重力的平均功率D.上升进程中克制重力做功的平均功率小于下降进程中重力的平均功率6.下面罗列的状况中所做的功不为零的是()A.举重运发动,举着杠铃在头上方停留3 s,运发动对杠铃做的功B.木块在粗糙的水平面上滑动,支持力对木块做的功C.一团体用力推一个轻巧的物体,但没推进,人的推力对物体做的功D.自在落体运动中,重力对物体做的功7.一质量为5 000 kg的汽车,以额外功率由运动启动,它在水平面上运动时所受的阻力为车重的0.1倍,发起机额外功率为50 kW.那么汽车在此路面下行驶的最大速度为()A. 5 m/s B. 7 m/s C. 8 m/s D. 10 m/s8.以下说法中,正确的选项是()A.物体的动能不变,那么物体所受的外力的合力肯定为零B.物体的动能变化,那么物体所受的外力的合力肯定不为零C.物体的速度变化,那么物体的动能肯定发作变化D.物体所受的合外力不为零,物体的动能肯定发作变化9.以下关于静摩擦力的表达中,正确的选项是()A.静摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反且做负功B.静摩擦力的方向不能够与物体的运动方向相反而做正功C.静摩擦力的方向能够与物体的运动方向垂直而不做功D.运植物体所受静摩擦力一定为零而不做功10.物体在水平方向上遭到两个相互垂直大小区分为3 N和4 N的恒力,从运动末尾运动10 m,每个力做的功和这两个力的合力做的总功区分为 ().A. 30 J、40 J、70 J B. 30 J、40 J、50 JC. 18 J、32 J、50 J D. 18 J、32 J、36.7 J11.如下图是蹦床运发动在空中扮演的情形.在运发动从最低点末尾反弹至行将与蹦床分别的进程中,蹦床的弹性势能和运发动的重力势能变化状况区分是()A.弹性势能减小,重力势能增大B.弹性势能减小,重力势能减小C.弹性势能增大,重力势能增大D.弹性势能增大,重力势能减小12.如下图,自动卸货车运动在水平空中上,车厢在液压机的作用下,θ角缓慢增大,在货物相对车厢依然运动的进程中,以下说法正确的选项是()A.货物遭到的支持力变小B.货物遭到的摩擦力变小C.货物遭到的支持力对货物做负功D.货物遭到的摩擦力对货物做负功二、多项选择题(每题至少有两个正确答案)13.(多项选择)如下图,以下关于机械能守恒条件的判别正确的选项是()A.甲图中,火箭升空的进程中,假定匀速升空机械能守恒,假定减速升空机械能不守恒B.乙图中物体匀速运动,机械能守恒C.丙图中小球做匀速圆周运动,机械能守恒D.丁图中,轻弹簧将A、B两小车弹开,两小车组成的系统机械能不守恒,两小车和弹簧组成的系统机械能守恒14.(多项选择)一质点末尾时做匀速直线运动,从某时辰起遭到一恒力作用.尔后,该质点的动能能够()A.不时增大B.先逐渐减小至零,再逐渐增大C.先逐渐增大至某一最大值,再逐渐减小D.先逐渐减小至某一非零的最小值,再逐渐增大15.(多项选择)由润滑细管组成的轨道如下图,其中AB段和BC段是半径为R的四分之一圆弧,轨道固定在竖直平面内.一质量为m的小球,从距离水平空中高为H的管口D处运动释放,最后可以从A端水平抛出落到空中上.以下说法正确的选项是()A.小球落到空中时相关于A点的水平位移值为2B.小球落到空中时相关于A点的水平位移值为2C.小球能从细管A端水平抛出的条件是H>2RD.小球能从细管A端水平抛出的最小高度H min=R16.(多项选择)如下图,是一儿童游戏机的任务表示图.润滑游戏面板与水平面成一夹角θ,半径为R的四分之一圆弧轨道BC与AB管道相切于B点,C点为圆弧轨道最高点,轻弹簧下端固定在AB 管道的底端,上端系一轻绳,绳经过弹簧外部连一手柄P.将球投入AB管内,缓慢下拉手柄使弹簧被紧缩,释放手柄,弹珠被弹出,与游戏面板内的阻碍物发作一系列碰撞后落入弹槽里,依据入槽状况可以取得不同的奖励.假定一切轨道均润滑,疏忽空气阻力,弹珠视为质点.某次缓慢下拉手柄,使弹珠距B点为L,释放手柄,弹珠被弹出,抵达C点速度为v,以下说法正确的选项是()A.弹珠从释放手柄末尾到触碰阻碍物之前的进程中机械能不守恒B.调整手柄的位置,可以使弹珠从C点分开后做匀变速直线运动,直到碰到阻碍物C.弹珠脱离弹簧的瞬间,其动能和重力势能之和到达最大D.此进程中,弹簧的最大弹性势能为mg(L+R)sinθ+mv217.(多项选择)如下图,一小球贴着润滑曲面自在滑下,依次经过A、B、C三点.以下表述正确的选项是()A.假定以空中为参考平面,小球在B点的重力势能比C点大B.假定以A点所在的水平面为参考平面,小球在B点的重力势能比C点小C.假定以B点所在的水平面为参考平面,小球在C点的重力势能大于零D.无论以何处水平面为参考平面,小球在B点的重力势能均比C点大三、实验题18.如图甲所示,某组同窗借用〝探求a与F、m之间的定量关系〞的相关实验思想、原理及操作,停止〝研讨合外力做功和动能变化的关系〞的实验:(1)为到达平衡阻力的目的,取下细绳及托盘,经过调整垫片的位置,改动长木板倾斜水平,依据打出的纸带判别小车能否做__________运动.(2)衔接细绳及托盘,放入砝码,经过实验失掉如图乙所示的纸带.纸带上O为小车运动起始时辰所打的点,选取时间距离为0.1 s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G.实验时小车所受拉力为0.2 N,小车的质量为0.2 kg.乙请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化ΔE k,补填表中空格(结果保管至小数点后第四位).剖析上述数据可知:在实验误差允许范围内W=ΔE k,与实际推导结果分歧.(3)实验前已测得托盘质量为7.7×10-3kg,实验时该组同窗放入托盘中的砝码质量应为________ kg(g取9.8 m/s2,结果保管至小数点后第三位).19.应用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置表示图如下图.(1)实验步骤:①将气垫导轨放在水平桌面上,桌面高度不低于1 m,将导轨调至水平.①用游标卡尺测出挡光条的宽度d=9.30 mm.①由导轨标尺读出两光电门中心间的距离s=________ cm.①将滑块移至光电门1左侧某处,待砝码运动不动时,释放滑块,要求砝码落地前挡光条已经过光电门2.①从数字计时器(图中未画出)上区分读出挡光条经过光电门1和光电门2所用的时间Δt1和Δt2.①用天平称出滑块和挡光条的总质量M,再称出托盘和砝码的总质量m.(2)用直接测量的字母表示写出以下物理量的表达式.①滑块经过光电门1和光电门2时,瞬时速度区分为v1=________和v2=________.①当滑块经过光电门1和光电门2时,系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能区分为E k1=________和E k2=________.①在滑块从光电门1运动到光电门2的进程中,系统势能的减大批ΔE p=________(重力减速度为g).(3)假设ΔE p=________,那么可以为验证了机械能守恒定律.四、计算题20.如下图,润滑水平桌面上开一个润滑小孔,从孔中穿一根细绳,绳一端系一个小球,另一端用力F1向下拉,以维持小球在润滑水平面上做半径为R1的匀速圆周运动.今改动拉力,当大小变为F2时,使小球仍在水平面上做匀速圆周运动,但半径变为R2,小球运动半径由R1变为R2进程中拉力对小球做的功多大?21.一根长度为L的轻绳一端悬挂在固定点O,另一端拴一质量为m的小球,假定在悬点O的正下方、距O点为OC=的C点处钉一小钉.现将小球拉至细绳绷直在水平位置时,由运动释放小球,如下图.假定细绳一直不会被拉断,求:(1)细绳碰到钉子前、后的瞬间,细绳对小球的拉力各多大.(2)要使细绳碰钉子后小球可以做完整的圆周运动,那么释放小球时绷直的细绳与竖直方向的夹角至少为多大.答案解析1.【答案】D【解析】思索运发动重心的变化高度,起跳时站立,离空中0.9 m,平落在50 cm的垫子上,重心下落了约0.4 m,重力做功W G=mgh=200 J.2.【答案】C【解析】3.【答案】D【解析】电动机多做的功转化成了物体的动能和内能,物体在这个进程中取得动能是mv2,由于滑动摩擦力做功,所以电动机多做的功一定大于mv2,故A错误;物体做匀减速直线运动的减速度a=μg,那么匀减速直线运动的时间为:t==,在这段时间内传送带的位移为:x1=vt=,物体的位移为:x2==,那么相对运动的位移,即划痕的长度为:Δx=x1-x2=,故B错误;传送带克制摩擦力做功为:W f=μmgx1=mv2,故C错误;电动机添加的功率即为克制摩擦力做功的功率,大小为F f v=μmgv,故D正确.4.【答案】C【解析】5.【答案】C【解析】重力是保守力,做功的大小只与小球的初末位置有关,与小球的途径等有关,所以在上升和下降的进程中,重力做功的大小是相等的,故上升进程中克制重力做的功等于下降进程中重力做的功,故A、B错误;小球在上升进程中,遭到的阻力向下,在下降进程中遭到的阻力向上,所以在上升时小球遭到的合力大,减速度大,此时小球运动的时间短,在上升和下降进程中小球重力做功的大小是相反的,由P=可知,上升进程中的重力的平均功率较大,故C正确,D错误.6.【答案】D【解析】A选项,举重运发动举着杠铃在头上方停留3 s的时间内,运发动对杠铃施加了竖直向上的支持力,但杠铃在支持力方向上没有位移,所以运发动对杠铃没有做功;B选项,木块滑动进程中,在支持力的方向上没有位移,故支持力对木块没有做功;C选项,推而不动,只要力而没有位移,做的功等于零;D选项,重力竖直向下,物体的位移也竖直向下,故重力对物体做了功,D选项正确.7.【答案】D【解析】当汽车以额外功率行驶时,做减速度减小的减速运动,当减速度减到零时,速度最大,此时牵引力等于阻力,即F=F f=kmg=0.1×5 000×10 N=5 000 N;此时的最大速度为:v m==m/s=10 m/s,选项D正确.8.【答案】B【解析】假设动能不变说明合力对物体做的功为零,能够是合力与速度方向垂直,但是合力不一定为零,比如匀速圆周运动,故A错误;物体的动能变化,那么合力做功一定不为零,那么合力肯定不为零,故B正确;物体的速度变化,能够只是速度的方向变化而速度大小不变,那么动能不变,故C错误;物体所受的合外力不为零,但假定合外力与速度方向垂直,那么合外力做功为零,依据动能定理那么物体的动能不变,故D错误.9.【答案】C【解析】10.【答案】C【解析】合力大小为5 N,合力方向即合位移方向与3 N的力夹角α1=53°,与4 N的力夹角α2=37°,各个力及合力做功区分为W1=F1l cosα1=18 J,W2=F2l cosα2=32 J,W合=50 J,C对.11.【答案】A【解析】在运发动从最低点末尾反弹至行将与蹦床分别的进程中,运发动被弹起时,弹性势能减小,而质量不变,高度增大,所以重力势能增大,故A正确,B、C、D错误.12.【答案】A【解析】货物受重力、支持力、摩擦力的作用,依据平衡条件得F N=mg cosθ,F f=mg sinθ,θ角缓慢增大的进程中,支持力变小,摩擦力增大,所以A正确;B错误;依据做功的公式知,支持力做正功,故C错误;摩擦力不做功,所以D错误.13.【答案】CD【解析】A中火箭升空的进程中,外力对火箭做了功,故火箭的机械能不守恒,无论匀速升空还是减速升空都不守恒,A错误;B中物体在外力的作用下上升,外力对物体做了功,故机械能不守恒,B错误;C中小球做匀速圆周运动,其速度不变,动能不变,小球的高度不变,重力势能不变,故其机械能守恒,C正确;D中关于小车而言,由于弹簧对它们做了功,故机械能不守恒,而关于小车与弹簧而言,整个系统没有遭到外力的作用,其整个系统的机械能是守恒的,D正确.14.【答案】ABD【解析】当恒力方向与速度方向相反时,质点减速,动能不时增大,故A正确;当恒力方向与速度方向相反时,质点末尾减速至零,再反向减速,动能先减小再增大,故B正确;当恒力方向与速度方向成小于90°夹角时,把速度沿恒力方向和垂直恒力方向分解,质点做曲线运动,速度不时增大,故C错误;当恒力方向与速度方向成大于90°的夹角时,把速度沿恒力方向和垂直恒力方向分解,末尾在与恒力相反方向上质点做减速运动直至速度为0,而在垂直恒力方向上质点的速度不变,某一时辰质点速度最小,尔后,质点在恒力作用下速度添加,其动能阅历一个先减小到某一数值,再逐渐增大的进程,故D正确.15.【答案】BC【解析】由于轨道润滑,所以小球从D点运动到A点的进程中机械能守恒,依据机械能守恒定律有mgH=mg(R+R)+mv,解得v A=,从A端水平抛出到落到空中上,依据平抛运动规律有2R=gt2,水平位移x=v A t=·=2,故A错误,B正确;由于小球能从细管A端水平抛出的条件是v A>0,所以要求H>2R,C正确,D错误.16.【答案】ACD【解析】在释放手柄的进程中,弹簧对弹珠做正功,其机械能添加,故A正确;弹珠从C点分开后初速度水平向左,合力等于重力沿斜面向下的分力,两者垂直,所以弹珠做匀变速曲线运动,直到碰到阻碍物,故B错误;在释放手柄的进程中,弹簧的弹力对弹珠做正功,弹珠的动能和重力势能之和不时增大,依据弹珠和弹簧组成的系统机械能守恒,知弹珠脱离弹簧的瞬间,弹簧的弹性势能全部转化为弹珠的动能和重力势能,所以此瞬间动能和重力势能之和到达最大,故C正确;依据系统机械能守恒得,弹簧的最大弹性势能等于弹珠在C点的机械能,为mg(L+R)sinθ+mv2,故D正确.17.【答案】AD【解析】18.【答案】(1)匀速直线(2)0.111 50.110 5(3)0.015【解析】(1)取下细绳与托盘后,当摩擦力恰恰被平衡时,小车与纸带所受合力为零,取得初速度后应做匀速直线运动.(2)由题图可知=55.75 cm,再结合=可得打下计数点F时的瞬时速度v F==1.051 m/s,故W=F·=0.111 5 J,ΔE k=Mv≈0.110 5 J.(3)依据牛顿第二定律有:对小车F=Ma,得a=1.0 m/s2;对托盘及砝码(m+m0)g-F=(m+m0)a,故有m=-m0=kg-7.7×10-3kg≈0.015 kg.19.【答案】(1)60.00(59.96~60.04之间)(2)①①(M+m)2(M+m)2①mgs(3)E k2-E k1【解析】(1)距离s=80.30 cm-20.30 cm=60.00 cm.(2)①由于挡光条宽度很小,因此可以将挡光条经过光电门时的平均速度当成瞬时速度,挡光条的宽度d可用游标卡尺测量,挡光时间Δt可从数字计时器读出.因此,滑块经过光电门1和光电门2的瞬时速度区分为v1=,v2=.①当滑块经过光电门1和光电门2时,系统的总动能区分为E k1=(M+m)v=(M+m)2;E k2=(M+m)v=(M+m)2.①在滑块从光电门1运动到光电门2的进程中,系统势能的减大批ΔE p=mgs.(3)假设在误差允许的范围内ΔE p=E k2-E k1,那么可以为验证了机械能守恒定律.20.【答案】(F2R2-F1R1)【解析】设半径为R1和R2时小球做圆周运动的线速度大小区分为v1和v2,由向心力公式得:F1=mF2=m由动能定理得拉力对小球做的功W=mv-mv联立得W=(F2R2-F1R1).21.【答案】(1)细绳碰到钉子前、后的瞬间,细绳对小球的拉力各为3mg和11mg(2)60°【解析】(1)设小球运动到最低点的速度为v1,取最低点水平面为零势能面.关于小球下摆进程,依据机械能守恒定律有:mgL=mv设细绳碰到钉子前、后瞬间对球的拉力区分为F T1和F T2,那么依据牛顿第二定律有:F T1-mg=mF T2-mg=m解得F T1=3mg,F T2=11mg(2)假定小球恰恰做完整的圆周运动,在最高点,绳的拉力为零,重力提供向心力.设球在最高点时的速度为v2,依据牛顿第二定律,对小球在最高点有:mg=m设小球末尾下摆时细绳与竖直方向的最小夹角为θ,那么关于小球从末尾下摆至运动到最高点的进程,运用机械能守恒定律有:mg·L+mv=mgL(1-cosθ)解得:θ=60°。
课时训练20机械能守恒定律
题组一对机械能守恒定律的理解
1.高台滑雪运动员腾空跃下,如果不考虑空气阻力则下落过程中该运动员机械能的转换关系是 ()
A.动能减少,重力势能减少
B.动能减少,重力势能增加
C.动能增加,重力势能减少
D.动能增加,重力势能增加
解析:运动员腾空跃下,不考虑空气阻力,只受重力作用,故机械能守恒。
下落过程中高度减小,重力势能减少,速度增大,动能增加。
故选项C正确。
答案:C
2.
如图所示,长为L1的橡皮条与长为L2的绳子一端固定于O点,橡皮条另一端系一A球,绳子另一端系一B球,两球质量相等。
现将橡皮条和绳子都拉至水平位置,由静止释放两球,摆至最低点时,橡皮条
和绳子的长度恰好相等。
若不计橡皮条和绳子质量,两球在最低点时速度的大小比较()
A.A球较大
B.B球较大
C.两球一样大
D.条件不足,无法比较
解析:A球摆至最低点时,重力势能的减少除转化为动能外,还转化为弹性势能。
所以A球在最低点时的速度较小。
答案:B
3.(多选)如图所示,弹簧固定在地面上,一小球从它的正上方A处自由下落,到达B处开始与弹簧接触,到达C处速度为0,不计空气阻力,则在小球从B到C的过程中()
A.弹簧的弹性势能不断增大
B.弹簧的弹性势能不断减小
C.系统机械能不断减小
D.系统机械能保持不变
解析:从B到C,小球克服弹力做功,弹簧的弹性势能不断增加,A正确,B错误;对小球、弹簧组成的系统,只有重力和系统内弹力做功,系统机械能守恒,C错误,D正确。
答案:AD
题组二机械能守恒定律的应用
4.如图所示,在水平台面上的A点,一个质量为m的物体以初速度v0抛出,不计空气阻力,以水平地面为零势能面,则当它到达B点时的机械能为()
A.+mgh
B.+mgH
C.mgH-mgh
D.+mg(H-h)
解析:初状态物体的动能E k=,重力势能E p=mgH,机械能为E=+mgH,运动过程
中机械能守恒,所以到达B点的机械能仍是+mgH。
答案:B
5.如图,一质量为M的光滑大圆环,用一细轻杆固定在竖直平面内;套在大环上质量为m的小环(可视为质点),从大环的最高处由静止滑下。
重力加速度大小为g。
当小环滑到大环的最低点时,大环对轻杆拉力的大小为()
A.Mg-5mg
B.Mg+mg
C.Mg+5mg
D.Mg+10mg
解析:设大环半径为R,质量为m的小环滑下过程中遵守机械能守恒定律,所以mv2=mg·2R,小环滑到大环的最低点时的速度为v=2,根据牛顿第二定律得F N-mg=,所以在最低点时大环对小环的支持力F N=mg+=5mg,根据牛顿第三定律知,小环对大环的压力F N'=F N=5mg,方向向下;对大环,据平衡条件,轻杆对大环的拉力F T=Mg+F N'=Mg+5mg,根据牛顿第三定律,大环对轻杆拉力的大小为
F T'=F T=Mg+5mg,C正确,A、B、D错误。
答案:C
6.某人站在离地面h=10 m高处的平台上以水平速度v0=5 m/s抛出一个质量m=1 kg的小球,不计空气阻力,g取10 m/s2,求:
(1)人对小球做了多少功?
(2)小球落地时的速度为多大?
解析:(1)人对小球做的功等于小球获得的初动能,由动能定理得W=×1×52J=12.5J。
(2)小球下落过程中,只有重力做功,取地面为零势能面,由机械能守恒定律得
mgh+mv2
解得v=m/s=15m/s。
答案:(1)12.5 J(2)15 m/s
(建议用时:30分钟)
1.如图所示实例中均不考虑空气阻力,系统机械能守恒的是()
解析:人上楼、跳绳过程中机械能不守恒,从能量转化角度看都要消耗人体的化学能,从做功角度看,上楼时除人所受重力做功外,楼梯对人的支持力也做功,人匀速上楼时,机械能增加;跳绳时,人落地跳起时,地面支持力对人做功,故A、B两项机械能不守恒;水滴石穿,水滴的机械能减少转变为内能;弓箭射出过程中是弹性势能与动能、重力势能的相互转化,只有重力和弹力做功,机械能守恒。
答案:D
2.质量为m的物体,在距地面h高处以g的加速度由静止竖直下落到地面。
下面说法中正确的是()
A.物体的重力势能减少mgh
B.物体的机械能减少mgh
C.物体的动能增加mgh
D.重力做功mgh
解析:物体在下落h过程中,重力做功为mgh,所以重力势能减少mgh,A、D项错误;因为a=,所以F合=mg,W合=F合h=mgh,动能增加mgh,C项正确;mg-f=ma,f=mg,所以阻力做功为-mgh,机械能减少mgh,B 项错误。
答案:C
3.
如图所示的装置中,木块B静止在光滑的水平面上,子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内,将弹簧压缩到最短。
现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统),则此系统在从子弹开始射入到弹簧压缩至最短的整个过程中()
A.机械能守恒,子弹减少的动能等于弹簧增加的势能
B.机械能不守恒,子弹减少的动能等于系统产生的内能
C.机械能不守恒,子弹减少的动能等于系统产生的内能与弹簧的弹性势能增加量
D.机械能守恒,子弹减少的动能等于弹簧增加的势能与木块的动能
解析:子弹打击木块B,子弹和B组成系统。
子弹打入木块中有能量损失,机械能减少,即有弹簧的弹力和重力之外的力对系统做了功,机械能不守恒。
答案:C
4.从高处自由下落的物体,它的重力势能E p和机械能E随下落高度h的变化图线如图所示,正确的是()
解析:物体的重力势能E p=E p0-mgh,其中E p0是物体在开始下落位置的重力势能,故随下落高度h的增大,物体的重力势能呈线性递减变化,故A、B错误;物体自由下落的过程中,只有重力做功,机械能守恒,故C正确,D错误。
答案:C
5.
(多选)两个质量不同的小铁块A和B,分别从高度相同的都是光滑的斜面和圆弧斜面的顶点滑向底部,如图所示。
如果它们的初速度都为零,则下列说法正确的是()
A.下滑过程中重力所做的功相等
B.它们到达底部时动能相等
C.它们到达底部时速率相等
D.它们在下滑过程中各自机械能不变
解析:小铁块A和B在下滑过程中,只有重力做功,机械能守恒,由mgH=mv2得v=,所以A和B到达底部时速率相等,故C、D均正确。
由于A和B的质量不同,所以下滑过程中重力所做的功不相等,到达底部时的动能也不相等,故A、B错误。
正确选项为C、D。
答案:CD
6.(多选)如图所示,固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的小球,小球与一轻质弹簧一端相连,弹簧的另一端固定在地面上的A点。
已知杆与水平面之间的夹角θ<45°,当小球位于B点时,弹簧与杆
垂直,此时弹簧处于原长。
现让小球自C点由静止释放,在小球滑到杆底端的整个过程中,关于小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能,下列说法正确的是()
A.小球的动能与重力势能之和保持不变
B.小球的动能与重力势能之和先增大后减小
C.小球的动能与弹簧的弹性势能之和增大
D.小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和保持不变
解析:以弹簧为研究对象,小球运动过程中,弹簧的形变量先变小到原长,后变大,所以弹簧的弹性势能E p1先减小后增大。
再以弹簧和小球组成的系统为研究对象,只有重力、弹力做功,所以系统的机械能守恒,则弹簧的弹性势能E p1、小球的动能E k和重力势能E p2之和保持不变,即E k+E p1+E p2=恒量。
由于E p1先减小后增大,故选项A错误,选项B正确。
由于E p2一直减小,所以E k与E p1之和一直增大,选项C正确;由题意知,小球的速度先增大后减小,即E k先增大后减小,所以E p1与E p2之和先减小后增大,选项D错误。
答案:BC
7.质量不计的直角形支架两端分别连接质量为m和2m的小球A和B。
支架的两直角边长度分别为2l和l,支架可绕固定轴O在竖直平面内无摩擦转动,如图所示。
开始时OA边处于水平位置,由静止释放,则()
A.A球的最大速度为2
B.A球的速度最大时,两小球的总重力势能最小
C.A球的速度最大时,A球在竖直位置
D.A、B两球的最大速度之比v1∶v2=1∶2
解析:A、B两球速度总满足v1∶v2=2∶1,D错。
系统机械能守恒,A在竖直位置时,两球速度都为零,C 错。
A在单独下降2l时速度才为2,A错。
故选B。
答案:B
8.如图所示,有一条长为L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,当链条从静止开始释放后链条滑动,求链条刚好全部滑出斜面时的速度是多大。
解析:释放后的链条,竖直方向的一半向下运动,放在斜面上的一半向上运动,由于竖直部分越来越多,所以链条做的是变加速运动,不能用一般运动学公式去解。
因为斜面光滑,所以机械能守恒,链条得到的动能应是由势能转化的,重力势能的变化可以用重心的位置确定。
设斜面最高点为零势能点,设链条总质量为m,
开始时左半部分的重力势能E p1=-g·sinθ
右半部分的重力势能E p2=-g·
机械能E1=E p1+E p2=-gL(1+sinθ)
当链条刚好全部滑出斜面时,
重力势能E p=-mg
动能E k=mv2
机械能E2=E p+E k=-L+mv2
机械能守恒E1=E2
所以-(1+sinθ)=-mv2
整理得v=。
答案:。