第八章 机械能守恒定律章末复习（解析版）.docx

第八章机械能守恒定律章末复习一、选择题（本题共13小题，每题3分，共39分）.在兵器科学中，常用到一个概念为“比动能”，其定义为子弹或炮弹的动能与其最大截面 积的比值。关于"比动能''的单位，正确的是（）A. HB,C.里D.与5sss【答案】D【解析】根据比动能的定义为c°=§则其单位为± =乎=21 =星必=?故选D。 m m- m m s"1 .如图所示，质量为机的物体置于倾角为。的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为，在 外力作用下，斜面沿水平方向向右做匀速运动，运动中物体机与斜面体相对静止。则关于 斜面对机的支持力和摩擦力的下列说法中正确的是（）A.支持力一定做正功B.摩擦力一定做正功C.摩擦力可能不做功D.重力不做功【答案】BD【解析】 物体随斜面匀速运动时，如图所示物体受重力、支持力和静摩擦力作用。根据平衡条件可得/N=mgcos仇Ff=mgsin <9,方向分别垂直斜面向上和沿斜面向上。重力方向与位移方向垂直，不做功；摩擦力方向与位移方向的夹角为锐角，做正功；支持力方向与位移方向的夹角为钝角，做负功。选项B、D正确，A、C错误。2 .如图所示为某举重运动员在0.5 s内由支撑到起立将杠铃举起过程中拍摄的两张照片，杠 铃的质量为100kg,已知照片中杠铃的实际直径是40 cm,根据照片可估算出该运动员在上 述过程中对杠铃做功的平均功率约为（g取10 m/s2）（）支撑支撑起立A.500WB.800 WC.1 200 WD.1800W【答案】C【解析】 根据图中提供的信息，估算杠铃被举高的高度为5565 cm。® 1.即大致在5565cmfl7/.支撑 起立由公式尸=7，卬=相M可知，由支撑到起立对杠铃做功的平均功率为1 1。01 300 W。选项C符合题意，A、B、D不符合题意。3 .某游客领着孩子游泰山时，孩子不小心将手中质量为m的皮球滑落，球从A点滚到了山 脚下的5点，高度标记如图所示，重力加速度为g,则下列说法正确的是（）A.从A到B的曲线轨迹长度不知道，无法求出此过程重力做的功B.从A到B过程中阻力大小不知道，无法求出此过程重力做的功C从A到B重力做功mg（H+h）D.从A到8重力做功mgH【答案】D【解析】 重力对物体所做的功只与初、末位置的高度差有关，大小为= 故选项D正确。4 .如图，在距离地面/高处以初速度均沿水平方向抛出一个小球，不计空气阻力，物体在下落过程中，下列说法中正确的是（）A.小球在c点比在a点具有的机械能大B.小球在c点比在。点具有的动能小C.小球在、b、c三点具有的动能一样大D.小球在、氏。三点具有的机械能相等【答案】D【解析】小球在平抛运动过程中只有重力做功，小球的机械能守恒，A错误，D正确；重力 做正功，由动能定理可知小球动能增大，B、C错误。5 .一个小孩站在船上，按图示两种情况从静止开始用同样大小的力拉绳，经过相同的时间*船 未碰撞），小孩所做的功Wi、牝及在时间，内小孩拉绳的功率n、8的关系为（）乙.Uzz 一亡二_A.W1>W2，P1=P2B.W1VW2, P1VP2C.W1 = W2, P=P1D.W1<W2, P=P1【答案】B【解析】 两种情况用同样大小的力拉绳，则甲、乙图中小孩所在船产生的加速度相同，甲 图中的船与乙图中左边的船移动的位移相同，但乙图中右边的船也要移动。乙图中人对右边 的船多做一部分功，故乙图中拉力做功多，由于时间相同，故乙图中拉力的功率大，故选项 B正确。6 .如图，高速公路上汽车保持速率不变通过路面abed,其中ah段为平直上坡路面，he段 为水平路面，段为平直下坡路面。不考虑整个过程中空气阻力和摩擦阻力的大小变化， 则汽车的输出功率（）A.在。段逐渐减小B.在油段最大，在cd段最小C.仅在be段时保持不变D.始终保持不变【答案】B【解析】汽车做匀速率运动，受力平衡，设上坡的夹角为"汽车受到的摩擦力为了在"段，根据受力平衡可得耳二/十根gsing此时的功率为=v = （/ + mgsin）v在秋段，根据受力平衡可得鸟=/此时的功率为鸟= 入 = 在立段，设下坡的夹角为。，根据受力平衡可得鸟=/-"g sin a此时的功率为P3 = F3v = (f-mg sina)v对于每段均是匀速率，每段的牵引力都是一个定值，则每段的输出功率都不变。故选B。7 .如图甲，足够长的光滑斜面倾角为30。， =。时质量为0.2kg的物块在沿斜面方向的力歹 作用下由静止开始运动，设沿斜面向上为力厂的正方向，力方随时间/的变化关系如图乙。 取物块的初始位置为零势能位置，重力加速度g取lOm/sz,则物块()八F/N2! 0；i-i-X1?s -3J1乙A.在01s时间内合外力的功率为5WB.在，= ls时动能为2.5JC.在，= 2s时机械能为5JD.在，= 3s时速度大小为10m/s【答案】BC【解析】A. 0Is时间内，由于mgsin66 =2N故物块沿斜面上滑，由牛顿第二定律可得6-%?sin。= 叼解得q =5m/s2物块Is内上滑的位移s =；印：=2.5m1s 内合外力做功为 w = (4 -血gsine)s = 2.5J , P = = 2.5W在。Is时间内合外力的功率为2.5W, A错误；B. Is末物块的速度为W =g=5m/sIs末物块的动能线=：w；=2.5J, B正确；c.12s,物块不受外力，只有重力对物块做功，所以该过程物块的机械能守恒，由于物 块的出发的位置重力势能为0,。时刻物块动能也为0,所以。时刻物块的机械能为0,由于 。1s物块机械能增加了 & =斗=5J所以12s,包括2s末物块的机械能为5J, C正确。D. 12s内由牛顿第二定律有氏sin，="g解得2=5m/s22s末物块的速度为岭=匕-=。23s内由牛顿第二定律有F3+mgsin0 = ma3解得。2 =20m/s2方向沿斜面向下，在Z = 3s时速度大小为匕=%，3 =20m/s , D错误。故选BCo.如图所示，轻质弹簧的一端与固定的竖直板P连接，另一端与物体A相连，物体A置于 光滑水平桌面上，A右端连接一细线，细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连。开始时托住B, 让A处于静止且细线恰好伸直，然后由静止释放以 直至8获得最大速度。下列有关该过 程的分析正确的是（）A.A物体与B物体组成的系统机械能守恒B.A物体与B物体组成的系统机械能不守恒C.3物体机械能的减少量小于弹簧弹性势能的增加量D.当弹簧的拉力等于B物体的重力时，A物体的动能最大【答案】D【解析】A物体、弹簧与B物体组成的系统机械能守恒，但A物体与B物体组成的系统机 械能不守恒，选项A错误，B正确；3物体机械能的减少量等于A物体机械能的增加量与 弹簧弹性势能的增加量之和，故3物体机械能的减少量大于弹簧弹性势能的增加量，选项C 错误；当弹簧的拉力等于3物体的重力时，A物体的加速度为0, A物体速度最大，A物体 的动能最大，选项D正确。9 .半径为r和R（r<R）的光滑半圆形槽，其圆心均在同一水平面上，如图所示，质量相等的 两小球（可看成质点）分别自半圆形槽左边缘的最高点无初速地释放，在下滑过程中关于两小 球的说法，正确的是（）B.经最低点时对底面的压力大小相等C.两球在最低点时的动能相等D.机械能总是相等的【答案】BD【解析】由题意，圆形槽光滑，两小球下滑过程中，均只有重力做功，机械能均守恒。取同 一参考平面，两球刚下滑时的机械能相等，两球在下滑过程中，各自的机械能保持不变，所 以机械能总是相等的，故A错误，D正确；到达最低点时，由机械能守恒得吆/?=斗皿2,在最低点有Nmg=iTT,解得N=3mg,由牛顿第三定律知经最低点时两小球对底面的压 力大小相等，选项B正确；在最低点时小球的动能为Ek=mgR,可知在最低点时两小球的 动能不相等，选项c错误。11 .如图所示，某斜面的顶端到正下方水平面0点的高度为h,斜面与水平面平滑连接。一 小木块从斜面的顶端由静止开始滑下，滑到水平面上的A点停下。已知斜面倾角为仇小木 块与斜面、水平面间的动摩擦因数均为小木块在水平面上停止点A的位置到0点的距离A. h和一定，。越大，x越大B. h和一定，0越大，x越小C.小木块从斜面顶端滑到A点，摩擦力对小木块做功为pmgxD.小木块从斜面顶端滑到A点，重力对小木块做功为|imgx【答案】D【解析】小木块从开始下滑到最后停在A点，由能量关系可知mgh = （img cos。篇 + |imgx2 = |imgx,解得h = |ix,则当h和口 一定时，x一定不变，选项A、B错误；由以上分 析可知，小木块从斜面顶端滑到A点，摩擦力对小木块做功为一（imgx,重力对小木块做功 为imgx,选项C错误，D正确。故选D。二、非选择题.如图1所示，某同学利用自由落体运动进行“验证机械能守恒定律”的实验：除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是 ;A.交流电源 B.刻度尺 C.天平（含祛码）实验中，该同学先接通电源，再释放重物，得到一条图2所示的纸带，其中。点为打点 计时器打下的第一个点，A、5、。为纸带上所打的三个点，测得它们到起始点。的距离分 别为加、In、/Z3,在A和3、8和C之间还各有一个点。已知当地重力加速度为g,打点计 时器打点的周期为T,重物的质量为相，从打。点到打B点的过程中，重物的重力势能减 少量AEp=,动能增加量取=；该实验没有考虑各种阻力的影响，这属于本实验的 误差(选填“偶然”或“系统”)。由此看，该同学数据处理的结果比较合理的应当是A£p AEk(选填“>”、"/或“<")；(4)若所受阻力不能忽略，利用纸带及以上数据，写出平均阻力的表达式户 o【答案】AB £二 ，她【答案】AB £二 ，她_L加(九二Ay2 4T系统 >f = mg m(h3 + 4 - 2%)4T2【解析】(1)口打点计时器需接交流电源；实验中需要用刻度尺测量点迹之间的距离，从而求出瞬时 速度以及重力势能的减小量；实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量 可以约去，不需要用天平测量质量，故选AB。(2)2从打0点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量= mgh23道点的瞬时速度则动能的增加量AZ7 121 八 一 A、2E=mvR = m(1 L)人 2 b 2 4T4该实验没有考虑各种阻力的影响，属于系统误差;5由于阻力的影响，该同学数据处理的结果比较合理的应当是约 >八七。(4)6重锤下落过程中，受到重力和阻力作用，根据牛顿第二定律得mg f = ma由纸带数据可得加速度% 乩(/?2 4)4 + 4一2Hla=重锤在下落过程中受到的平均阻力的大小f = m(g - ci) = mg jn 4 十九一2色4T212 .如图所示，光滑坡道顶端距水平面高度为，质量为m的小物块A从坡道顶端由静止滑 下，进入水平面上的滑道时无机械能损失，为使A制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线M处的墙上，另一端恰位于坡道的底端。点。已知在0M段，小物块A与水平面间 的动摩擦因数为山其余各处的摩擦不计，重力加速度为g。求：(1)小物块滑到O点时的速度；轻弹簧在最大压缩量d时的弹性势能(设轻弹簧处于原长时弹性势能为零)。【解析】(1)对滑块A,在下滑过程中，由机械能守恒定律得mgh=mgh=，解得 vyf2gho(2)在水平滑道上小物块A克服摩擦力所做的功为W=imgd由能量守恒定律得mv2 = EP+ pimgd 以上各式联立得Ep=mgh /umgdo【答案】(l)V (2)mgh-/Limgd.如图所示，质量根=O.5kg的小物块从A点沿竖直光滑的圆弧轨道，以UA=2m/s的初速度滑下，圆弧轨道的半径R=0.25 m,末端B点与水平传送带相切，物块由B点滑上粗糙的传送带.当传送带静止时，物块滑到传送带的末端。点后做平抛运动，落到水平地面上的。点,已知。点到地面的高度h=5m,。点到。点的水平距离xi=lm.取g=10m/s2.求:地吃物块滑到圆弧轨道底端时对轨道的压力；物块与传送带之间产生的内能；(3)若传送带顺时针匀速转动，则物块最后的落地点可能不在。点.试讨论物块落地点到C 点的水平距离X与传送带匀速运动的速度V的关系.【答案】23N (2)2J(3)当 OVvSlm/s H寸，x=xi=lm 当 Im/sV区3m/s 时' 当 v>3m/s 时，x=VBt=3m【解析】1 9 1 9【详解】从A到&由动能定理得：mgR = -mvl mv代入数据解得：vB=3m/s2对物块在B点受力分析，由牛顿第二定律可得：FN-mg = m代入数据解得：Fn=23N由牛顿第三定律可知：F = Fn则物体对轨道的压力大小为23N,方向竖直向下.(2)物块从。运动到。，做平抛运动则竖直方向：h = gt2水平方向：X=vct解得：vc=lm/s1 9 1 9物块从B运动到C能量守恒得：Wf+-mv=-mvl代入数据解得：川尸2J(3)若传动带顺时针转动：当OVElm/s时、物块到达。点的速度为lm/s,则物块还是落在。点，x=xi=lm当lm/s<v<3m/s时，物块到达。点的速度为v,则物块水平距离x=vt=v当v>3m/s时' 物块到达C点的速度为vb,则物块水平距离3m