2022年高一物理机械能守恒定律练习题及答案.docx

精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -机械能守恒定律运算题（基础练习）班别：姓名：1如图 5-1-8 所示,滑轮和绳的质量及摩擦不计, 用力 F 开头提升原先静止的质量为 m 10kg 的物体,以大小为 a2m s2 的加速度匀加速上升,求头 3s 内力 F 做的功 .取 g10m s2F图 5-1-82.汽车质量 5t,额定功率为60kW,当汽车在水平路面上行驶时,受到的阻力是车重的0.1 倍,：求：（1）汽车在此路面上行驶所能达到的最大速度是多少？（2）如汽车从静止开头,保持以0.5m/s2 的加速度作匀加速直线运动,这一过程能维护多长时间？可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页,共 13 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_3.质量是 2kg 的物体,受到24N 竖直向上的拉力,由静止开头运动,经过5s.求： 5s 内拉力的平均功率 5s 末拉力的瞬时功率（ g 取 10m/s2）4.一个物体从斜面上高h 处由静止滑下并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止, 测得停止处对开头运动处的水平距离为 S,如图 5-3-1,不考虑物体滑至斜面底端的碰撞作用, 并设斜面与水平面对物体的动摩擦因数相同求动摩擦因数Fmg图 5-2-5图 5-3-1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页,共 13 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -5. 如图 5-3-2 所示, AB 为 1/4 圆弧轨道,半径为 R=0.8m, BC 是水平轨道,长S=3m,BC 处可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_的摩擦系数为 =1/15,今有质量 m=1kg 的物体,自 A 点从静止起下滑到C 点刚好停止 .求物体在轨道 AB 段所受的阻力对物体做的功.6. 如图 5-4-4 所示,两个底面积都是S 的圆桶, 用一根带阀门的很细的管子相连接,放在水平h1 的面上,两桶内装有密度为的同种液体,阀门关闭时两桶液面的高度分别为h1 和 h2,现将图 5-3-2h2图 5-4-4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_连接两桶的阀门打开, 在两桶液面变为相同高度的过程中重力做了多少功？可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页,共 13 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -7.如图 5-4-2 使一小球沿半径为R的圆形轨道从最低点 B 上升,那么需给它最小速度为多大时,才能使它达到轨道的最高点A ？图 5-4-28.如图 5-4-8 所示,光滑的水平轨道与光滑半圆弧可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_轨道相切 .圆轨道半径 R=0.4m,一小球停放在光滑水平轨道上,现给小球一个v0=5m/s的初速度,求：小球从 C 点抛出时的速度（ g 取 10m/s2） .RV0AB图 5-4-8可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页,共 13 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -9.如图 5-5-1 所示,光滑的倾斜轨道与半径为R的圆形轨道相连接,质量为m 的小球在倾斜轨可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_道上由静止释放, 要使小球恰能通过圆形轨道的最高点,小球释放点离圆形轨道最低点多高？通过轨道点最低点时球对轨道压力多大？10.如图 5-5-2 长 l=80cm 的细绳上端固定,下端系一个质量 m 100g 的小球 .将小球拉起至细绳与直立方向成60°角的位置,然后无初速释放 .不计各处阻力,求小球通过最低点时,细绳对小球拉力多大？取 g=10m/s2.图 5-5-1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 5 页,共 13 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_11.质量为 m的小球,沿光滑环形轨道由静止H滑下（如图5-5-11 所示）,滑下时的高度足够大.就小球在最低点时对环的压力跟小球在最 高点时对环的压力之差是小球重力的多少倍？BRA图 5-5-11可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_v2v22212“验证机械能守恒定律 ”的试验采纳重物hh自由下落的方法 .00可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_OABCD07.817.631.449.0mm图 5-8-8（ 1）用公式 mv2/2=mgh 时,对纸带上AB2vv 222hh00CD图 5-8-9可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_起点的要求是,为此目的,所挑选的纸带一、二两点间距应接近.（ 2）如试验中所用的重锤质量M = 1kg,打点纸带如图5-8-8 所示,打点时间间隔为0.02s,就记录 B 点时,重锤的速度 vB =,重锤动能 EKB =.从开头下落起至B 点,重锤的重力势能削减 量是,因此可得结论是可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_.（3）依据纸带算出相关各点速度V,量出下落距离 h,就以纵轴,以 h 为横轴画出的图线应是图5-8-9 中的.v 2 为2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 6 页,共 13 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -答案1如图5-1-8 所示,滑轮和绳的质量及摩擦不计,用力F 开头提升原先静止的质量为m 10kg的物体,以大小为a 2m s2 的加速度匀加速上升,求头3s 内力 F 做的功 .取 g 10m s2【解析】 利用 w Fscosa 求力 F 的功时, 要留意其中的s 必需是力F 作用的F质点的位移.可以利用等效方法求功,要分析清晰哪些力所做的功具有等效关系 .物体受到两个力的作用：拉力F 和重力mg ,由牛顿其次定律得可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_Fmgma图 5-1-8可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_所以 FmgmaF10× 10+10× 2=120N1212可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_就力 F=60N物体从静止开头运动,3s 内的位移为s 2at=22× 2×=39m可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解法一：力 F 作用的质点为绳的端点,而在物体发生9m 的位移的过程中,绳的端点的位移为 s/ 2s 18m ,所以,力F 做的功为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_WF sF 2s60 × 18=1080J可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解法二：此题仍可用等效法求力F 的功 .由于滑轮和绳的质量及摩擦均不计,所以拉力F 做的功和拉力F对物体做的功相等.即 WFWFF s120× 9=1080J2.汽车质量5t ,额定功率为60kW ,当汽车在水平路面上行驶时,受到的阻力是车重的0.1 倍,问：（ 1）汽车在此路面上行驶所能达到的最大速度是多少？（ 2）如汽车从静止开头,保持以0.5m/s 2 的加速度作匀加速直线运动,这一过程能维护多长时间？【解析】 1 当汽车达到最大速度时,加速度a=0,此时可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_Ffmg PFv m可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_由 、 解得 vmP12m / s mg可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_32 汽车作匀加速运动,故F 牵 - mg=ma ,解得F 牵=7.5 × 1N0设汽车刚达到额定功率时的速度为v,就 P = F 牵 ·v,得 v=8m/s设汽车作匀加速运动的时间为t,就 v=at可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 7 页,共 13 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -得 t=16 s3.质量是 2kg 的物体,受到24N 竖直向上的拉力,由静止开头运动,经过5s.求：F 5s 内拉力的平均功率）2 5s 末拉力的瞬时功率（g 取 10m/s【解析】 物体受力情形可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_如图 5-2-5 所示,其中F 为拉力, mg 为重力由牛顿其次定律有Fmg=ma解得a2m/s 25s 内物体的位移mg图 5-2-5可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1sat22=2.5m可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_所以 5s 内拉力对物体做的功W=FS=24 × 25=600J5s 内拉力的平均功率为PW600 =120Wt55s 末拉力的瞬时功率P=Fv=Fat=24 × 2× 5=240W4.一个物体从斜面上高h 处由静止滑下并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止,测得停止处对开头运动处的水平距离为S,如图5-3-1 ,不考虑物体滑至斜面底端的碰撞作用, 并设斜面与水平面对物体的动摩擦因数相同求动摩擦因数 【解析】设该斜面倾角为,斜坡长为l ,就物体沿斜面下滑时,重力和图 5-3-1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_摩擦力在斜面上的功分别为：WGmgl sinmgh可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_Wf 1mgl cos物体在平面上滑行时仅有摩擦力做功,设平面上滑行距离为S2 ,就 Wf 2mgS2对物体在全过程中应用动能定理：W =Ek所以mgl sin mgcl os mgS2 =0得h S1 S2 =0式中 S1 为斜面底端与物体初位置间的水平距离故可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 8 页,共 13 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -hhS1S2S【点拨】此题中物体的滑行明显的可分为斜面与平面两个阶段,而且运动性质也明显分别为匀加速运动和匀减速运动依据各阶段中动力学和运动学关系也可求解此题比较上述两种讨论问题的方法,不难显现动能定懂得题的优越性5. 如图 5-3-2 所示, AB 为 1/4 圆弧轨道,半径为R=0.8m ,BC 是水平轨道,长 S=3m , BC 处的摩擦系数为 =1/15 ,今有质量 m=1kg 的物体,自 A 点从静止起下滑到 C 点刚好停止 .求物体在轨道 AB 段所受的阻力对物体做的功 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_【解析】 物体在从A 滑到 C 的过程中, 有重力、 AB 段的阻力、 BC图 5-3-2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_段的摩擦力共三个力做功,WG =mgR , fBC =umg,由于物体在AB 段受的阻力是变力,做的功不能直接求 .依据动能定理可知：W 外 =0,所以 mgR-umgS- WAB =0即 WAB =mgR- umgS=1×10 ×0.8-1×10 ×3/15=6J【点拨】 假如我们所讨论的问题中有多个力做功,其中只有一个力是变力,其余的都是恒力,而且这些恒力所做的功比较简单运算,讨论对象本身的动能增量也比较简单运算时,用动能定理就可以求出这个变力所做的功.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_6. 如图 5-4-4 所示,两个底面积都是S 的圆桶,用一根带阀门的很细的管子相连接,放在水平的面上,两桶内装有密度为 的同种液体,阀门关闭时两桶液面的高度分别为h1和 h2 ,现将连接两桶的阀门打开,在两桶液面变为相同高度的过h1程中重力做了多少功？【解析】 取水平的面为零势能的参考平面,阀门关闭时两桶内液体的重力势能为：h2图 5-4-4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_EP 1sh h112sh2 h22可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_121gs h22h2 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_阀门打开,两边液面相平常,两桶内液体的重力势能总和为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 9 页,共 13 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_E P 2sh1h2 g1h1h222可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_由于重力做功等于重力势能的削减,所以在此过程中重力对液体做功可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_WGE P1EP 212gsh14h 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_7. 如图 5-4-2 使一小球沿半径为R 的圆形轨道从最低点B 上升,那么需给它最小速度为多大时,才能使它达到轨道的最高点A ？【错解】 如图 5-4-2 所可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_示,依据机械能守恒,小球在圆形轨道最高点A 时的势能等于它在圆形轨道最低点B 时的动能（以B 点作为零势能位置）,所以为图 5-4-2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_mg 2R12mvB可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2从而得vB2 gR【错因】 小球到达最高点A 时的速度vA 不能为零,否就小球早在到达A 点之前就离开了圆形轨道.要使小球到达A 点（自然不脱离圆形轨道）,就小球在A 点的速度必需满意v2AmgN AmR式中, NA 为圆形轨道对小球的弹力.上式表示小球在A 点作圆周运动所需要的向心力由轨道对它的弹力和它本身的重力共同供应.当 NA =0 时,vA 最小 ,vA =gR .这就是说 ,要使小球到大A 点,就应使小球在A 点具有速度vAgR【正解】 以小球为讨论对象.小球在轨道最高点时,受重力和轨道给的弹力.小球在圆形轨道最高点A 时满意方程可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_vA2mgN AmR1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_依据机械能守恒,小球在圆形轨道最低点B 时的速度满意方程可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_12mv A2mg2 R12mvB22可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解1 , 2 方程组得可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 10 页,共 13 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -Rv B5gRN Am当 NA =0 时,vB 为最小 ,vB=5gR .所以在 B 点应使小球至少具有vB =5 gR 的速度 ,才能使小球到达圆形轨道的最高点A.8.如图 5-4-8 所示, 光滑的水平轨道与光滑半圆弧轨道相切.圆轨道半径R=0.4m ,一小球停放在光滑水平轨道上,现给小球一个v0 =5m/s 的初速度,求：小球从C 点抛出时的速度（g 取 10m/s 2） .R【解析】 由于轨道光滑,只有重力做功,小球运动时机械能守恒.V0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_即1 mv 2mgh2R1 mv2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2解得vC0C23m/sAB图 5-4-8可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_9.如图 5-5-1 所示, 光滑的倾斜轨道与半径为R 的圆形轨道相连接,质量为 m 的小球在倾斜轨道上由静止释放,要使小球恰能通过圆形轨道的最高点,小球释放点离圆形轨道最低点多高？通过轨道点最低点时球对轨道压力多大？可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_【解析】 小球在运动过程中,受到重力和轨道支持力,轨道支持力对小球不做功,只有重力做功,小球机械能守恒取轨道最低点为零重力势能面图 5-5-1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_因小球恰能通过圆轨道的最高点C,说明此时,轨道对小球作用力为零,只有重力供应向心可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_力,依据牛顿其次定律可列2vcmgm得R可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1 v2mm cgR2 R2在圆轨道最高点小球机械能:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_CE1 mgR22mgR可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_在释放点,小球机械能为:EAmgh可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_依据机械能守恒定律ECEA列等式：mgh1 mgR2mg2R解得 h5 R 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_同理,小球在最低点机械能1E mv2EBECv B5gR可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_B2B小球在 B 点受到轨道支持力F 和重力依据牛顿其次定律,以向上为正,可列可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 11 页,共 13 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_v2F mgmBFR6mg可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_据牛顿第三定律,小球对轨道压力为6mg 方向竖直向下.010.如图 5-5-2 长 l=80cm 的细绳上端固定,下端系一个质量m 100g 的小球 .将小球拉起至细绳与直立方向成60°角的位置,然后无初速释放.不计各处阻力,求小球通过最低点时,细绳对小球拉力多大？取g=10m/s 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_【解析】小球运动过程中, 重力势能的变化量E pmghmgl 1cos60 ,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_此过程中动能的变化量E1 mv 2 .机械能守恒定律仍可以表达为k2EpEk0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_即 1 mv 2mgl 12cos60 0 0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2整理得 m vl2mg10cos 60 又在最低点时,有v 2Tmgml可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_在最低点时绳对小球的拉力大小可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_Tmg 2mgv2ml20.1mg 10N2mg1 2N0cos60 通过以上各例题,总结应用机械能守恒定律解决问题可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_的基本方法 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_11.质量为m 的小球,沿光滑环形轨道由静止滑下（如图5-5-11所示）,滑下时的高度足够大.就小球在最低点时对环的压力跟小H球在最高点时对环的压力之差是小球重力的多少倍？【解析】 以小球和的球为讨论对象,系统机械能守恒,即BRA图 5-5-11可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_mgH12mv A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_mgH2B1 mv2mg 2R可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2小球做变速圆周运动时,向心力由轨道弹力和重力的合力供应AFA2在最高点A：mgm vR可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_在最高点B：FB2vmgmBR可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_由解得：F Amgmg 2HR可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_F由解得：Bmg 2H5 R可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_FAFB6mg可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 12 页,共 13 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -F AFB6mg12 “验证机械能守恒定律”的试验采纳重物自由下落的方法.OABCD07.817.631.449.0mm图 5-8-8（ 1）用公式mv2 /2=mgh 时,对纸带上起点的要求是,为此目的,所挑选的纸带一、二两点间距应接近.（ 2）如试验中所用的重锤质量M = 1kg,打点纸带如图5-8-8 所示,打点时间间隔为0.02s, 就记录 B 点时,重锤的速度vB =,重锤动能EKB =.从开头下落起至B 点,重锤的重力势能削减量是,因此可得结论是.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_（ 3）依据纸带算出相关各点速度V,量出下落距离h,就以 图线应是图5-8-9 中的.【解析】 1初速度为0,2mm.v为纵轴,以h 为横轴画出的22可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_20.59m/s,0.174J,0.176J,在试验误差答应的范畴内机械能守恒. 3C.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 13 页,共 13 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载