《2020-2021學(xué)年新教材高中物理 第八章 機(jī)械能守恒定律 專題 動能定理和機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用練習(xí)（含解析）新人教版必修第二冊.doc-匯文網(wǎng)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020-2021學(xué)年新教材高中物理 第八章 機(jī)械能守恒定律 專題 動能定理和機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用練習(xí)（含解析）新人教版必修第二冊.doc-匯文網(wǎng)（7頁珍藏版）》請在匯文網(wǎng)上搜索。

1、動能定理和機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用(25分鐘60分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共6小題,每小題7分,共42分)1.靜止在粗糙水平面上的物塊在水平向右的拉力作用下做直線運(yùn)動,t=4 s時停下,其v-t圖像如圖所示,已知物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)處處相同,則下列判斷正確的是()A.整個過程中拉力做的功等于物塊克服摩擦力做的功B.整個過程中拉力做的功等于零C.t=2 s時刻拉力的瞬時功率在整個過程中最大D.t=1 s到t=3 s這段時間內(nèi)拉力不做功【解析】選A。全過程由動能定理得WF+WFf=0,所以A正確;因物塊從靜止開始運(yùn)動,整個過程WF0,B錯誤;拉力的瞬時功率在13 s內(nèi)相等,1 s末拉力的瞬時功率最

2、大,C錯誤;t=1 s到t=3 s這段時間內(nèi),物塊做勻速運(yùn)動,F=Ff0,拉力做功W=Fx130,D錯誤。2.如圖所示,一個小球套在固定的傾斜光滑桿上,一根輕質(zhì)彈簧的一端懸掛于O點(diǎn),另一端與小球相連,彈簧與桿在同一豎直平面內(nèi),將小球沿桿拉到與O點(diǎn)等高的位置由靜止釋放。小球沿桿下滑,當(dāng)彈簧處于豎直狀態(tài)時,小球速度恰好為零。若彈簧始終處于伸長狀態(tài)且在彈性限度內(nèi),在小球下滑過程中,下列說法正確的是()A.小球的機(jī)械能先增大后減小B.彈簧的彈性勢能一直增加C.重力做功的功率一直增大D.當(dāng)彈簧與桿垂直時,小球的動能最大【解析】選A。先分析小球的運(yùn)動過程,由靜止釋放,初速度為0,受重力和彈簧彈力兩個力作用

3、,做加速運(yùn)動;當(dāng)彈簧與桿垂直時,還有重力沿桿方向的分力,繼續(xù)加速;當(dāng)過彈簧與桿垂直后的某個位置時,重力和彈簧彈力分別沿桿方向的分力大小相等、方向相反時,加速度為0,速度最大,之后做減速運(yùn)動。小球的機(jī)械能是動能和重力勢能之和,彈力做功是它變化的原因,彈力先做正功后做負(fù)功,小球的機(jī)械能先增后減,故A正確,D錯誤。彈簧的彈性勢能變化由彈力做功引起,彈力先做正功后做負(fù)功,故彈性勢能先減后增,B錯誤。重力做功的功率是重力沿桿方向的分力和速度的積,故應(yīng)先增后減,C錯誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】如圖所示,在傾角=30°的光滑固定斜面上,放有兩個質(zhì)量分別為1 kg和2 kg的可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A和B,兩球之間用一

4、根長L=0.2 m的輕桿相連,小球B距水平面的高度h=0.1 m。兩球由靜止開始下滑到光滑地面上,不計球與地面碰撞時的機(jī)械能損失,g取10 m/s2。則下列說法中正確的是()A.整個下滑過程中A球機(jī)械能守恒B.整個下滑過程中B球機(jī)械能守恒C.整個下滑過程中A球機(jī)械能的增加量為 JD.整個下滑過程中B球機(jī)械能的增加量為 J【解析】選D。在下滑的整個過程中,只有重力對系統(tǒng)做功,系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,但在B球沿水平面滑行,而A沿斜面滑行時,桿的彈力對A、B球做功,所以A、B球各自機(jī)械能不守恒,故A、B錯誤;根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒得:mAg(h+Lsin)+mBgh=(mA+mB)v2,解得:v= m/s,系

5、統(tǒng)下滑的整個過程中B球機(jī)械能的增加量為mBv2-mBgh= J,故D正確;A球的機(jī)械能減小,C錯誤。3.如圖所示,AB為圓弧軌道,BC為水平直軌道,圓弧的半徑為R,BC的長度也是R。一質(zhì)量為m的物體,與兩個軌道的動摩擦因數(shù)都為,重力加速度為g,當(dāng)它由軌道頂端A從靜止下滑時,恰好運(yùn)動到C處停止,那么物體在AB段克服摩擦力做功為()A.mgRB.mgRC.mgRD.(1-)mgR【解析】選D。設(shè)物體在AB段克服摩擦力所做的功為WAB,物體從A到C的全過程,根據(jù)動能定理有mgR-WAB-mgR=0,所以有WAB=mgR-mgR=(1-)mgR,選項(xiàng)D正確。4.如圖所示,一質(zhì)量為m的物塊以一定的初速度

6、v0從斜面底端沿斜面向上運(yùn)動,恰能滑行到斜面頂端。設(shè)物塊和斜面的動摩擦因數(shù)一定,斜面的高度h和底邊長度x可獨(dú)立調(diào)節(jié)(斜邊長隨之改變),下列說法錯誤的是()A.若增大m,物塊仍能滑到斜面頂端B.若增大h,物塊不能滑到斜面頂端,但上滑最大高度一定增大C.若增大x,物塊不能滑到斜面頂端,但滑行水平距離一定增大D.若再施加一個水平向右的恒力,物塊一定從斜面頂端滑出【解析】選D。對物塊,初始時受重力mg、斜面的支持力和滑動摩擦力作用,根據(jù)功能關(guān)系有:m=mgh+mgx,顯然方程左右兩端的質(zhì)量m可以消去,即改變物塊的質(zhì)量m不影響物塊在斜面上滑動的結(jié)果,故選項(xiàng)A說法正確;若增大h,物塊滑行的水平位移將小于x

7、,即不能滑到斜面頂端,假設(shè)物塊仍然滑行上升原有高度,根據(jù)圖中幾何關(guān)系可知,滑行的水平位移變小,物塊損失的動能將小于m,因此還能繼續(xù)上滑,故選項(xiàng)B說法正確;同理若增大x,物塊滑行上升的高度將小于h,即物塊不能滑到斜面頂端,假設(shè)物塊仍然滑行原來的水平位移x,根據(jù)圖中幾何關(guān)系可知,物塊滑行上升的高度將變小,物塊損失的動能將小于m,物塊繼續(xù)上滑,故選項(xiàng)C說法正確;若再施加一個水平向右的恒力F,由于不清楚斜面的傾角和動摩擦因數(shù)的具體關(guān)系,若tan=1,則物塊仍然恰好能滑至斜面頂端,若tan>1,則物塊不能滑至斜面頂端,若tan<1,則物塊將從斜面頂端滑出,故選項(xiàng)D說法錯誤。5.如圖所示,質(zhì)量

8、為m和3m的小球A和B,系在長為L的細(xì)線兩端,桌面水平光滑,高h(yuǎn)(h<L),B球無初速度從桌邊滑下,落在沙地上靜止不動,則A球離開桌邊的速度為()A.B.C.D.【解析】選A。A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,則有3mgh=(m+3m)v2,解得v=,選項(xiàng)A正確。6.一輛汽車在平直的公路上以某一初速度運(yùn)動,運(yùn)動過程中保持恒定的牽引功率,其加速度a和速度的倒數(shù)圖像如圖所示。若已知汽車的質(zhì)量,則根據(jù)圖像所給的信息,不能求出的物理量是()A.汽車的功率B.汽車行駛的最大速度C.汽車所受到的阻力D.汽車運(yùn)動到最大速度所需的時間【解析】選D。由F-Ff=ma,P=Fv可得:a=·-,對應(yīng)圖線可

9、知,=k=40,可求出汽車的功率P,由a=0時,=0.05可得:vm=20 m/s,再由vm=,可求出汽車受到的阻力Ff,但無法求出汽車運(yùn)動到最大速度的時間。故選D。二、非選擇題(18分,要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)7.如圖所示,光滑弧形軌道下端與水平傳送帶相接,軌道上的A點(diǎn)到傳送帶的豎直距離和傳送帶到地面的距離均為h=5 m,把一物體放在A點(diǎn)由靜止釋放,若傳送帶不動,物體滑上傳送帶后,從右端B水平飛離,落在地面上的P點(diǎn),B、P的水平距離OP為x=2 m;若傳送帶順時針方向轉(zhuǎn)動,傳送帶速度大小為v=5 m/s,則物體落在何處?這兩次傳送帶對物體所做的功之比為多大?【解

10、析】若傳送帶不動,物體由A點(diǎn)運(yùn)動到傳送帶左端,由機(jī)械能守恒定律得mgh=m,解得v1=10 m/sBP,由平拋運(yùn)動規(guī)律知h=g,x=v2·t2解得v2=2 m/s因?yàn)関2<v<v1,所以物體先減速后勻速,若傳送帶轉(zhuǎn)動,則有v2=v=5 m/s,所以x=v2t2=5 m第一次傳送帶做的功W1=m(-)第二次傳送帶做的功W2=m(v22-)兩次做功之比=。答案:距B點(diǎn)水平距離5 m處=(15分鐘40分)8.(7分)如圖,abc是豎直面內(nèi)的光滑固定軌道,ab水平,長度為2R;bc是半徑為R的四分之一圓弧,與ab相切于b點(diǎn)。一質(zhì)量為m的小球,始終受到與重力大小相等的水平外力的作用

11、,自a點(diǎn)處從靜止開始向右運(yùn)動。重力加速度大小為g。小球從a點(diǎn)開始運(yùn)動到其軌跡最高點(diǎn),機(jī)械能的增量為()A.2mgRB.4mgRC.5mgRD.6mgR【解析】選C。小球從a點(diǎn)運(yùn)動到c點(diǎn),根據(jù)動能定理得,F·3R-mgR=mv2,又F=mg,故v=2。小球離開c點(diǎn)在豎直方向做豎直上拋運(yùn)動,水平方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動,且水平方向的加速度大小也為g,故小球從c點(diǎn)到最高點(diǎn)所用的時間t=2,水平位移x=gt2=2R,根據(jù)功能關(guān)系,小球從a點(diǎn)運(yùn)動到軌跡最高點(diǎn)機(jī)械能的增量等于力F做的功,即E=F·(3R+x)=5mgR,故C正確。9.(7分)靜止在地面上的物體在豎直向上的恒力作

12、用下上升,在某一高度撤去恒力。不計空氣阻力,在整個過程中,物體機(jī)械能隨時間變化關(guān)系正確的是()【解析】選C。以地面為零勢能面,以豎直向上為正方向,則對于物體,在撤去恒力前,有F-mg=ma,h=at2,某一時刻的機(jī)械能E=E=F·h,聯(lián)立以上各式得E=·t2t2,撤去恒力后,物體機(jī)械能守恒,故選項(xiàng)C正確。10.(7分)如圖所示,光滑的水平軌道AB,與半徑為R的光滑的半圓形軌道BCD相切于B點(diǎn),其中半圓形軌道在豎直平面內(nèi),B為最低點(diǎn),D為最高點(diǎn)。為使一質(zhì)量為m的小球以初速度v0沿AB運(yùn)動,恰能通過最高點(diǎn),則()A.R越小,v0越大B.m越大,v0越大C.R越大,小球經(jīng)過B點(diǎn)時

13、對軌道的壓力越大D.小球經(jīng)過B點(diǎn)時對軌道的壓力與R無關(guān)【解析】選D。小球恰能通過最高點(diǎn),則在最高點(diǎn)時重力提供向心力,有mg=m,解得vD=,從A到D,根據(jù)機(jī)械能守恒定律有m=m+2mgR,解得v0=,可見,R越大,v0越大,且v0與小球的質(zhì)量m無關(guān),故選項(xiàng)A、B錯誤;小球經(jīng)過B點(diǎn)時,根據(jù)牛頓第二定律有FN-mg=m,解得軌道對小球的支持力FN=mg+m=6mg,則FN與R無關(guān),故小球經(jīng)過B點(diǎn)時對軌道的壓力與R無關(guān),選項(xiàng)C錯誤,D正確。11.(19分)如圖所示,光滑水平面AB與一半圓形軌道在B點(diǎn)相連,半圓形軌道位于豎直面內(nèi),其半徑為R,一個質(zhì)量為m的物塊靜止在水平面上,現(xiàn)向左推物塊使其壓緊彈簧,

14、然后放手,物塊在彈力作用下由靜止獲得一速度,當(dāng)它經(jīng)B點(diǎn)進(jìn)入半圓形軌道瞬間,對軌道的壓力為其重力的7倍,之后向上運(yùn)動恰能完成半圓周運(yùn)動到達(dá)C點(diǎn),重力加速度為g。不計空氣阻力,求:(1)彈簧彈力對物塊做的功;(2)物塊從B到C克服阻力所做的功;(3)物塊離開C點(diǎn)后,再落回到水平面上時的動能?！窘馕觥?1)由動能定理得W=m-0在B點(diǎn)由牛頓第二定律得7mg-mg=m解得W=3mgR。(2)物塊從B到C由動能定理得Wf-2mgR=m-m物塊在C點(diǎn)時mg=m解得Wf=-mgR,即物塊從B到C克服阻力做功為mgR。(3)物塊從C點(diǎn)平拋到水平面的過程中,由動能定理得2mgR=Ek-m,解得Ek=mgR。答案:(1)3mgR(2)mgR(3)mgR- 7 -