机械能守恒定律单元练习公开课.docx
机械能守恒定律单元练习一、单项选择题1.如下图，儿童离开蹦床后向上运动的过程中A.动能增加，重力势能减小B.C.动能减小,动能增加，重力势能增加重力势能减小D.动能减小，重力势能增加2.世界大力士比赛中，某选手先用4 000 N的力将一辆卡车在冰面上拖行100 m,再用4 000 N的力将一辆货车在粗糙的水泥地上拖行100 m.该选手前后两次做功的大小 A.该选手对卡车做的功多B.该选手对货车做的功多C.该选手对卡车和货车做的功一样多D.条件缺乏，无法比拟3.宋代诗人苏轼的名句“会挽雕弓如满月，西北望，射天狼”中蕴含了一些物理知识.关 于拉弓过程，以下说法正确的选项是A.弓的弹性形变越大，弹性势能就越大B.弓的弹性形变越大，弹性势能就越小C.人对弓的作用力越大，弓的弹性形变越小D.人对弓的作用力越大，弹性势能就越小4.引体向上是国家高中学生体质健康标准的选测工程之一，主要测试上肢肌肉力量的开展 水平.某同学在测试中单次引体向上的时间约为2 s,以下数据中，最接近该同学在测 试中克服重力做功的平均功率的是A. 1.5 WB. 15 WC. 150WD. 1 500W5.如下图，倾角为30。的斜面连接水平面，在水平面上安装半径为R的半圆竖直挡板，质R量为加的小球从斜面上高为3处静止释放，到达水平面恰能贴着挡板内侧运动.不计小球体积，不计摩擦和机械能损失.那么小球沿挡板运动时对挡板的作用力是A. 0572gB. mgC. 1.5mgD. 2mg6.如下图，甲、乙、丙三个光滑斜面的高度相同、倾角不同，仇。2仇.现让完全相同的物 块沿斜面由静止从顶端运动到底端.关于物块沿不同斜面运动时重力做功卬和重力做 功的平均功率P,以下说法正确的选项是mgH=7；mvi0解得：VB=y/2gH.滑块由。至。过程中做平抛运动，设此过程经历的时间为人那么：h=3请,x=vct 解得：vc=xy.设滑块由A至C过程中在水平轨道上滑行时克服摩擦力所做的功为 必，根据动能定理:mgH Wr=解得：Wy=2gH篝答案：(1八伍 Q)xJ (3)mgH-17.解析：(1)设小球经过第一个圆轨道的最高点时的速度为oi，根据动能定理得/nmgL 2mgR小球在最高点受到重力根g和轨道对它的作用力F,根据牛顿第二定律有F+mg=nt代入数据解得轨道对小球作用力的大小F= 10.0 N.(2)设小球在第二个圆轨道的最高点的速度为力，小球恰能通过第二圆形轨道，根据牛、. 避顿第二定律有mg=nr根据动能定理一img(L + £) 2mgR2=mv2代入数据解得3、。间距L=12.5m.答案：(1)10.0 N (2)12.5 mmB. W甲W乙W丙D. P甲P乙/5丙A.卬甲卬乙卬丙C. W甲=卬乙=卬丙.有一种地下铁路，车站的路轨建得高些，车辆进站时要上坡，出站时要下坡，如下图.已 知坡高为人车辆的质量为加，重力加速度为g,车辆与路轨间的摩擦力为a,进站车 辆到达坡下A处时的速度为。0,此时切断电动机的电源，车辆冲上坡顶到达站台B处 的速度恰好为0.车辆从A运动到B的过程中克服摩擦力做的功是B. Mgh1 9D.nvmgh. 一个质量为2 kg的物体被人用手由静止开始向上提升了 2 m时速度到达2 m/s,重力加速度g取lOmU,那么关于该过程，以下结论正确的选项是A.手对物体做功40 JB.重力势能增加44 JC.合外力对物体做功4 JD.重力对物体做功40 J二、多项选择题7 .某同学将一个质量为根的小球竖直向上抛出，小球上升的最大高度为设上升过程中空 气阻力/大小恒定.那么在上升过程中A.小球的动能减小了B.小球机械能减小了"C.小球重力势能减小了 mgHD.小球克服空气阻力做功小I加g）H10.如下图，质量为根的物体（可视为质点）以某一速度由底端冲上倾角为30。的固定斜 面，上升的最大高度为力，其加速度大小为冬.在这个过程中，物体A.重力势能增加了 吆B.动能减少了 mghC.动能减少了当D.机械能损失了四警.如下图，倾角为9=30。的粗糙斜面固定在地面上，长为/、质量为根、粗细均匀、质 量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端平齐.用细线将物块与软绳连接，物 块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面(此时物块未到达地面)，在此过程中A.物块的机械能逐渐增加B.软绳的重力势能共减少了品g/C.物块减少的重力势能等于软绳克服摩擦力所做的功D.软绳减少的重力势能小于其增加的动能与克服摩擦力所做的功之和.小车在水平直轨道上由静止开始运动，全过程运动的。一/图像如下图，除210s时间段内图像为曲线外，其余时间段图像均为直线.在小车运动的过程中，214s时间段内小车的功率保持不变，在14s末关闭发动机，让小车自由滑行.小车的质量为2kg,受到的阻力大小不变.那么A.小车受到的阻力为1.5NB.小车额定功率为18 WC.1s末小车发动机的输出功率为9 WD.小车在变加速运动过程中的位移为39 m三、非选择题11 .用图甲所示的实验装置验证如、根2组成的系统机械能守恒，加2从高处由静止开始下落， 如拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定 律.图乙给出的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(图中未标出)，计数点间的距离如图乙所示.打点计时器所用电源的频率 为 50 Hz, mi = 50g> /n2=150g. (g 取 9.8 mH)(1)纸带上打下计数点5时的速度V5=m/s.(2)在打。5点过程中系统动能的增量 Ek=J，系统重力势能的减少量 Ep=J;由此得出的结论是.m/s2.假设某同学作出了7图线(如图丙)，据图线得到的重力加速度为go=打点计时器里带H-c (K夹子 重物甲.(10分)如图甲所示，当地的重力加速度为g,将打点计时器固定在铁架台上，用重 物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置做“验证机械能守恒定律”实验.(1)已准备的器材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、铁架台和带夹子的重物，此外 还必须要的器材是 和.A.直流电源B.交流电源C.天平及祛码D.毫米刻度尺(2)实验中需要测量重物由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度.某同 学对实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案，这些方案中合理的是.A.用刻度尺测出物体下落高度，由打点间隔数算出下落时间通过u=/计算出瞬 时速度uB.用刻度尺测出物体下落的高度力，并通过u=丽计算出瞬时速度uC.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，测算出瞬时速度也并通过。=聂计算得出高度力NgD.用刻度尺测出物体下落的高度，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(3)图乙是用重物由静止开始做自由落体运动到各点时的瞬时速度v和下落高度h而绘 制出的v2 - A图线.图像是一条直线，此直线斜率的物理含义是(4)假设重物质量为加，利用由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度u和下落高度力 的实验数据，计算出从起始点到该点的过程中，重物重力势能的减少量1出尸,动 能的增加量&=.实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，这个 误差产生的原因是.15 .如下图，质量为m的小球用长为/的轻质细线悬于。点，与。点处于同一水平线上的P点处有一根光滑的细钉，0P=(在A点给小球一个水平向左的初速度出,发现小球恰能到达跟尸点在同一竖直线上的最高点B,求小球到达B点时的速率.(2)假设不计空气阻力，那么初速度w为多少？(3)假设初速度变为出=3砺，其他条件均不变，那么小球从A到B的过程 中克服空气阻力做了多少功？16 .如下图，光滑曲面轨道下端与水平粗糙轨道平滑连接，水平轨道离地面高度 为人 有一质量为根的小滑块自曲面轨道离B高”处由静止开始滑下，经过水平轨道末端。后水平抛出，落地点离抛出点的水平位移为x,不计空气阻力，重力加速度为g,试求：滑块到达3点时的速度大小；滑块离开C点时的速度大小；滑块在水平轨道上滑行时克服摩擦力所做的功.17 .过山车是游乐场中常见的设施.一种过山车的简易模型如下图，它由水平轨道和在竖 直平面内的两个圆形轨道组成，B、。分别是两个圆形轨道的最低点，半径R = 2.0m、 &=L4m.一个质量为根=1.0kg的小球(视为质点)，从轨道的左侧A点以oo=12.0m/s 的初速度沿轨道向右运动，A、5间距L=6.0m.小球与水平轨道间的动摩擦因数= 0.2,圆形轨道是光滑的.假设水平轨道足够长，圆形轨道间不相互重叠.重力加速度g 取10m/s2,计算结果保存1位小数.试求：(1)小球在经过第一个圆形轨道的最高点时，轨道对小球作用力的大小；(2)如果小球恰能通过第二个圆形轨道，B、C的间距L第一圈轨道第二圈轨道参考答案一、单项选择题1 .解析：选D.儿童离开蹦床后向上运动的过程中做减速运动，速度减小，那么动能减 小.高度增大，那么重力势能增加，故A、B、C错误，D正确.2 . 解析：选C.由于物体受到的都是恒力的作用，由功的定义W=Fs可知，两种情况 下力和沿力的方向的位移相等，故做功一样多，故C正确.3 .解析：选A.人对弓的作用力和弓对人的作用力为相互作用力，等大反向.弹性势能 与物体的形变量有关.弓的弹性形变越大，弹性势能就越大；人对弓的作用力越大，弹性形 变越大，弓的弹性势能越大.4 .解析：选C.高中学生体重大约60kg,引体向上时向上运动的位移大约0.4m,那么克W ntsh 60 X 10 X 0.4服重力做功的平均功率约为：P=-f-=5 W=120W,接近150W, C正确.II417725 . 解析：选B.由加85=亍2,尸="斥得F=mg, B正确.6 .解析：选C.三个物体下降的高度相同，根据知，重力做功相同，故A、Bh 1错误，C正确；根据牛顿第二定律得，物体下滑的加速度a=gsin仇 根据;成2得，L)lll C7 乙八楞，因为仇仇仇，那么介亥，3,根据尸=?知，尸"尸乙P丙，故D错误.7 .解析：选D.对车辆由A到B的过程运用动能定理得一根g/2%=0一品山 解得Wf mgh. mgh.故D正确.8 .解析：选C.根据动能定理得：W手一20?=引。2o,解得：W牛=mgh+gmv? = 2X 10X2J+X2X22 J=44 J,故A错误；物体上升2m,重力做负功，Wg= mgh = 40 J,根据功 能关系可知重力势能增加40J,故B、D错误；由合外力做功等于动能的变化量可知卬合= Tmz?20=4 J,故 C 正确.二、多项选择题9 .解析：选AB.小球上升的过程中，重力和阻力都做负功，根据动能定理得：mgH fH= kEk，那么得动能的减小量等于mg"+/W,故A正确；根据功能关系知：除重力外其 余力做的功等于机械能的变化量，在上升过程中，物体克服阻力做功)，故机械能减小用， 故B正确；小球上升从 故重力势能增加mg",故C错误；在上升的过程中，小球克服空 气阻力做功用，故D错误.10 .解析：选AC.物体重力势能的增加量等于克服重力做的功，A正确；合力做的功等h 3于物体动能的变化，那么可知动能减少量为Ek=m。sin 30。=彳叫心B错误，C正确；机械31能的损失量等于克服摩擦力做的功，因为"2gsin3O° +Ff=ma, Q=1g，所以F=干%g，故、/?1/? I克服摩 擦 力 做的功 W/= Ffg. 30。=W"2gsin 30°-=菱加且卜，D错误.11 .解析：选BD.以物块为研究对象.细线对物块做负功，物块机械能减少，A错误;开始时软绳的重心在最高点下端4sin3O。=/处，物块由静止释放后向下运动.当软绳刚好全部离开斜面时，软绳重心在最高点下端口处，故软绳的重心下降了%,软绳重力势能共减 J_I少了52g/, B正确；根据功能关系，细线对软绳做的功与软绳重力势能的减少量之和等于其 动能的增加量与克服摩擦力所做的功之和，物块减少的重力势能等于其克服细线拉力所做的 功及其动能的增加，D正确，C错误.A12 .解析：选BCD.匀减速运动阶段的加速度大小为：a= !Q_ ! A m/s2= 1.5 m/s2,根据1 o 14牛顿第二定律得：/=m=3N,故A错误；匀速运动阶段，牵引力等于阻力，那么有：P=Fv= 3X6 W=18 W,故B正确；匀加速运动阶段的加速度大小为：6Zi=1 m/s2=1.5 m/s2,根据牛顿第二定律得：Ff=ma,解得：F=6 N. Is末的速度为：V=at = L5 m/s,那么Is 末小车发动机的输出功率为：P = Fvx=9 W,故C正确；对210 s的过程运用动能定理代入数据解得：s=39 m,故D正确.代入数据解得：s=39 m,故D正确.三、非选择题.（6分）解析：（1）由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间 间隔T=0.1 s,根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出点5的瞬时速度:0.216 0+0.264 0仍= 2X0.1m/s = 2.4 m/s.在。5过程中系统动能的增量 Ek=；（加 1 + 加2）*=3乂 0.2 X 2.42 J=0.576 J,系统重力势能的减小量为（他一如）gx=0.lX9.8X（0.384+0.216）J = 0.588 J,由此得到的结论为如、加2组成的系统在误差允许的范围内机械能守恒.（3）根据机械能守恒可知，（他一21）02=；（21+攸%2,解得;"=；：+ :gh,那么图线的斜率 攵=，"2，川 普, 解得 9.67 m/s.十加212答案：(1)2.4 (2)0.576 0.588如、加2组成的系统在误差允许的范围内机械能守恒 (3)9.6713 .(10分)解析：(1)实验中打点计时器需接交流电源，需要用刻度尺测量点迹间的距离.时间可以 通过打点计时器直接得出，不需要秒表，验证动能的增加量和重力势能的减少量是否相等， 质量可以约去，不需要天平，应选B、D.力(2)实验中不能用o=g3 o=d丽求解瞬时速度，不能根据=5-计算出高度力，否那么相 当于默认了机械能守恒，失去验证的意义，故A、B、C错误；实验中应该用刻度尺测出物 体下落的高度人 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0,故D正确.(3)根据自由落体运动规律有。2=2且，那么可知"一力图线斜率的物理含义是重力加速度 的2倍.(4)根据重力做功与重力势能的变化关系，可得重力势能的减少量为|£p| = mg/2,动能 的增加量为实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，这个误差 产生的原因是阻力做功.答案：B D (2)D (3)重力加速度的2倍(4)mgh mv2阻力做功9mb14 .解析：(1)小球恰能到达最高点8,那么在最高点有吆=一厂，小球到达B点时的速率W/=mv2gmu(/贝 I v()=设小球从A到B克服空气阻力做功为Wf,由动能定理得解得 Wf=mgL答案：、闫(2)(3)%g，15 .解析：(1)滑块由A至3过程中机械能守恒:
