20xx年高中物理必修二第八章机械能守恒定律(二十二).docx

20xx年高中物理必修二第八章机械能守恒定律(二十二)1单选题1、如图甲所示，质量0.5kg的小物块从右侧滑上匀速转动的足够长的水平传送带，其位移与时间的变化关系如图乙所示。图线的03s段为抛物线，34.5s段为直线，（t1=3s时x1=3m）（t2=4.5s时x2=0）下列说法正确的是（）A传送带沿逆时针方向转动B传送带速度大小为1m/sC物块刚滑上传送带时的速度大小为2m/sD04.5s内摩擦力对物块所做的功为-3J答案：DAB根据位移时间图象的斜率表示速度，可知：前2s物体向左匀减速运动，第3s内向右匀加速运动。3-4.5s内x-t图象为一次函数，说明小物块已与传送带保持相对静止，即与传送带一起向右匀速运动，因此传送带沿顺时针方向转动，且速度为v=xt=34.5-3m/s=2m/s故AB错误；C由图象可知，在第3s内小物块向右做初速度为零的匀加速运动，则x=12at2其中x=1mt=1s解得a=2m/s2根据牛顿第二定律mg=ma解得=0.2在0-2s内，对物块有vt2-v02=-2ax解得物块的初速度为v0=4m/s故C错误；D对物块在04.5s内，根据动能定理Wf=12mv2-12mv02解得摩擦力对物块所做的功为Wf=-3J故D正确。故选D。2、如图所示，工厂利用足够长的皮带传输机把货物从地面运送到高出水平地面的C平台上，C平台离地面的高度一定。运输机的皮带以一定的速度v顺时针转动且不打滑。将货物轻轻地放在A处，货物随皮带到达平台。货物在皮带上相对滑动时，会留下一定长度的痕迹。已知所有货物与皮带间的动摩擦因数为。满足tan，可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（）A传送带对货物做的功等于物体动能的增加量B传送带对货物做的功等于货物对传送带做的功C因传送物体，电动机需多做的功等于货物机械能的增加量D货物质量m越大，皮带上摩擦产生的热越多答案：DA物体放在皮带上先做匀加速运动，当速度达到皮带的速度时做匀速运动，传送带对货物做的功等于物体动能的增加量与重力势能的增加量的和。A错误；B物体放在皮带上先做匀加速运动，当速度达到皮带的速度时做匀速运动，而传送带一直做匀速运动，所以物体位移的绝对值x1小于传送带的位移x2，传送带对物体做功大小为W1=fx1物体对传送带做功大小为W2=fx2即W2W1，B错误；C在传送物体的过程中，电动机做的功转化为物体的动能、重力势能与系统产生的内能，所以电动机需多做的功大于货物机械能的增加量，C错误；D皮带上摩擦产生的热为Q=fx=mgcosv22a当倾角和速度v一定时，物体做匀加速运动时，根据牛顿第二定律可得mgcos-mgsin=ma解得物体的加速度为a=gcos-gsin加速度不变，货物质量m越大，皮带上摩擦产生的热越多，D正确。故选D。3、如图所示，在光滑水平桌面上有一个质量为m的质点，在沿平行于桌面方向的恒定外力F作用下，以初速度v0从A点开始做曲线运动，图中曲线是质点的运动轨迹。已知在ts末质点的速度达到最小值v，到达B点时的速度方向与初速度v0的方向垂直，则下列说法不正确的是（）A恒定外力F的方向与初速度的反方向成角指向曲线内侧，且sin=vv0B质点所受合外力的大小为mv02-v2tC质点到达B点时的速度大小为v0vv02-v2Dts内恒力F做功为12m（v02-v2）答案：DAB到达B点时的速度方向与初速度v0的方向垂直，恒力F的方向与速度方向成钝角，建立坐标系则v=v0sin，v0cos=ayt，根据牛顿第二定律有F=may解得F=mv02-v2t，sin=vv0即恒定外力F的方向与初速度的反方向成角指向曲线内侧，且sin=vv0，故AB正确，不符合题意；C设质点从A点运动到B经历时间t1，设在v0方向上的加速度大小为a1，在垂直v0方向上的加速度大小为a2，根据牛顿第二定律可得Fcos=ma1，Fsin=ma2根据运动学公式可得v0=a1t1，vB=a2t1解得质点到达B点时的速度大小为vB=v0vv02-v2故C正确，不符合题意；D从A到B过程，根据动能定理W=12mv2-12mv02即ts内恒力F做功为-12m（v02-v2），故D错误，符合题意。故选D。4、如图所示，竖直平面内固定着一光滑的直角杆，水平杆和竖直杆上分别套有质量为mP0.8kg和mQ0.9kg的小球P和Q，两球用不可伸长的轻绳相连，开始时轻绳水平伸直，小球Q由顶角位置O处静止释放，当轻绳与水平杆的夹角37时，小球P的速度为3m/s，已知两球均可视为质点重力加速度g10m/s2，sin370.6，cos370.8，则连接P、Q的轻绳长度为（）A0.8mB1.2mC2.0mD2.5m答案：C将小球P和Q的速度分解为沿绳方向和垂直于绳方向，两小球沿绳方向的速度相等，即vcos37=vQcos53解得vQ=43v=4m/s两小球组成的系统机械能守恒，则mQgh=12mPv2+12mQvQ2连接P、Q的绳长l=hsin37联立解得l=2m故选C。5、如图所示，质量为M、半径为R的半球形碗放置于水平地面上，碗内壁光滑。现使质量为m的小球沿碗壁做匀速圆周运动，其轨道平面与碗口平面的高度差用h表示，运动过程中碗始终保持静止，设碗与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是（）Ah越小，地面对碗的摩擦力越小Bh越小，地面对碗的支持力越大C若hR2，则小球的动能为34mgRD若hR2，M10m，则碗与地面之间的动摩擦因数可以小于311答案：CA对小球受力分析，其受到重力和支持力，二力的合力提供向心力，则F向mgtan为小球与半球形碗球心连线与竖直方向的夹角。由几何关系知：h越小，越大；则向心力F向越大，对碗和小球组成的整体，由牛顿第二定律有fF向mgtan故h越小，地面对碗的摩擦力越大，A错误；B对碗和小球组成的整体受力分析，竖直方向合力为零，故地面对碗的支持力始终等于碗和小球的重力，故B错误；C若hR2，则60对小球根据牛顿第二定律可知mgtan60mv232R则小球的动能Ek12mv234mgRC正确；D若hR2，根据mgtan60man解得an3g结合AB选项的分析可知(Mm)gfman解得311D错误。故选C。6、A、B两小球用不可伸长的轻绳悬挂在同一高度，如图所示，A球的质量小于B球的质量，悬挂A球的绳比悬挂B球的绳更长。将两球拉起，使两绳均被水平拉直，将两球由静止释放，两球运动到最低点的过程中（）AA球的速度一定大于B球的速度BA球的动能一定大于B球的动能CA球所受绳的拉力一定大于B球所受绳的拉力DA球的向心加速度一定大于B球的向心加速度答案：AA对任意一球，设绳子长度为L，小球从静止释放至最低点，由机械能守恒定律得mgL=12mv2解得v=2gLL因为，悬挂A球的绳比悬挂B球的绳更长，通过最低点时，A球的速度一定大于B球的速度，A正确。B根据Ek=12mv2，由于A球的质量小于B球的质量，而A球的速度大于B球的速度，无法确定A、B两球的动能大小，B错误；C在最低点，由拉力和重力的合力提供向心力，由牛顿第二定律得F-mg=mv2L解得F=3mg绳的拉力与L无关，与m成正比，所以A球所受绳的拉力一定小于B球所受绳的拉力，C错误；D在最低点小球的向心加速度a向=v2L=2g向心加速度与L无关，所以A球的向心加速度一定等于B球的向心加速度，D错误。故选A。7、如图，一个质量为m的小滑块在高度为h的斜面顶端由静止释放；滑块与斜面间动摩擦因数恒定，以水平地面为零势能面。则滑块滑至斜面底端时的动能Ek随斜面倾角变化的关系图像可能正确的是（）ABCD答案：A由题知小滑块在高度为h的斜面顶端由静止释放，则对于小滑块下滑的过程应用动能定理可得mgh-mghtan=Ek（tan）故当=2时，Ek=mgh；随着减小，tan逐渐减小，物块滑到斜面底端的动能逐渐减小，当重力沿斜面方向的分力小于等于最大静摩擦力时，有mgsinmgcos解得tan此后继续减小，物块都不再下滑，则此后小滑块的动能一直为零。故选A。8、在国际单位制中，质量的单位符号是（）AkgBNCJDPa答案：AA国际单位制中，kg是质量单位，故A正确；B国际单位制中，N是力的单位，故B错误；C国际单位制中，J是能量单位，故C错误；D国际单位制中，Pa是压强单位，故D错误。故选A。9、质量为3kg的物体，从高45m处自由落下（g取10m/s2），那么在下落的过程中（）A前2s内重力做功的功率为300WB前2s内重力做功的功率为675WC第2s末重力做功的功率为500WD第2s末重力做功的功率为900W答案：AAB前2s内重物下落的距离h=12gt2=20m重力做功W=mgh=600J前2s内重力做功的功率为P=Wt=6002W=300W选项A正确，B错误；CD第2s末重物的速度v=gt=20m/s则第2s末重力做功的功率为P=mgv=600W选项CD错误。故选A。10、如图所示，质量为m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，斜面以加速度a沿水平方向向左做匀加速运动，运动中物体与斜面体始终相对静止。则下列说法中正确的是（）A物体所受支持力一定做正功B物体所受摩擦力一定做正功C物体所受摩擦力一定不做功D物体所受摩擦力一定做负功答案：AA由功的定义式W=Flcos可知，物体所受支持力方向垂直斜面向上，与位移方向的夹角小于90，支持力一定做正功，故A正确；BCD摩擦力的方向不确定，当摩擦力Ff沿斜面向上，摩擦力做负功；当摩擦力Ff沿斜面向下，摩擦力做正功；当摩擦力不存在，不做功，故BCD错误。故选A。多选题11、宇宙中两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统。设某双星系统A、B绕其连线上的某固定点O点做匀速圆周运动，如图所示。若A、B两星球到O点的距离之比为31，则（）A星球A与星球B所受引力大小之比为11B星球A与星球B的线速度大小之比为13C星球A与星球B的质量之比为31D星球A与星球B的动能之比为31答案：ADA星球A所受的引力与星球B所受的引力均为二者之间的万有引力，大小是相等的，故A正确；B双星系统中，星球A与星球B转动的角速度相等，根据vr，则线速度大小之比为31，故B错误；CA、B两星球做匀速圆周运动的向心力由二者之间的万有引力提供，可得GmAmBL2mA2rAmB2rB则星球A与星球B的质量之比为mAmBrBrA13故C错误；D星球A与星球B的动能之比为EkAEkB=12mAv2A12mBvB2=mA(rA)2mB(rB)2=31故D正确。故选AD。12、下列关于力对物体做功的说法不正确的是（）A滑动摩擦力对物体做功的多少与路径有关B合力不做功，则物体一定做匀速直线运动C在相同时间内一对作用力与反作用力做功的绝对值一定相等，一正一负D一对作用力和反作用力可以其中一个力做功，而另一个力不做功答案：BCA滑动摩擦力做功与物体运动的路径有关，故A正确；B做匀速圆周运动的物体所受的合外力不做功，但物体做曲线运动，故B错误；CD作用力和反作用力的作用点的位移可能同向，也可能反向，大小可以相等，也可以不等，故作用力和反作用力对发生相互作用的系统做功不一定相等，故相互作用力做功之和不一定为零，一对作用力和反作用力可以其中一个力做功，而另一个力不做功，如在地面上滑动的物体与地面间的摩擦力，其中摩擦力做物体做功，而对地面不做功，故C错误，D正确。本题选错误的，故选BC。13、如图所示，在距地面h高处以初速度v0沿水平方向抛出一个物体，不计空气阻力，物体在下落过程中，下列说法正确的是（）A物体在c点比在a点具有的机械能大B物体在b点比在c点具有的动能小C物体在a、b、c三点具有的动能一样大D物体在a、b、c三点具有的机械能相等答案：BDAD物体在运动过程中，不计空气阻力，只有重力做功，机械能守恒，在下落过程中，在任何一个位置物体的机械能都相等，故A错误，D正确；BC物体在下落过程中，重力势能转化为动能，根据动能定理可得EkaEkbEkc故B正确，C错误。故选BD。14、水平地面上质量为m=7kg的物体，在水平拉力F作用下开始做直线运动，力F随位移x的变化关系如图所示，当x=10m时拉力为零，物体恰好停下，g取10m/s2，下列说法正确的是（）A物体与地面间的动摩擦因数为0.2B加速阶段克服摩擦力做的功为81.2JC加速阶段拉力做的功为8JD全过程摩擦力做的功为-14J答案：ABA设恒力作用下物体运动位移为x1，变力作用下运动位移为x2，动摩擦因数为，全过程由动能定理得Fx1+F2x2-mgx1+x2=0解得=0.2故A正确；B当F=Ff=14N速度最大，此后物体将做减速运动，由图像结合几何关系可得此时x=5.8m，故加速阶段克服摩擦力做的功为Wf=mgx=81.2J故B正确；C匀加速阶段F做的功为W=Fx1=80J故加速阶段F做的功大于8J，故C错误；D全过程摩擦力做的功Wf=-mg（x1+x2）=-140J故D错误。故选AB。15、如图所示，质量为m的物体以某一速度冲上一个倾角为37的斜面，其运动的加速度的大小为0.9g，这个物体沿斜面上升的最大高度为H，则在这一过程中（）A物体的重力势能增加了0.9mgHB物体的重力势能增加了mgHC物体的动能损失了0.5mgHD物体的机械能损失了0.5mgH答案：BDAB在物体上滑到最大高度的过程中，重力对物体做负功，故物体的重力势能增加了mgH，故A错误，B正确；C物体所受的合力沿斜面向下，其合力做的功为W=-FHsin37=-maHsin37=-1.5mgH故物体的动能损失了1.5mgH，故C错误；D设物体受到的摩擦力为Ff，由牛顿第二定律得mgsin37Ff=ma解得Ff=0.3mg摩擦力对物体做的功为Wf=-FfHsin37=-0.5mgH因此物体的机械能损失了0.5mgH，故D正确。故选BD。16、多国科学家联合宣布人类第一次直接探测到来自“双中子星”合并的引力波信号。假设双中子星在合并前，两中子星A、B的质量分别为m1、m2，两者之间的距离为L，如图所示。在双中子星互相绕行过程中两者质量不变，距离逐渐减小，则（）AA、B运动的轨道半径之比为m1m2BA、B运动的速率之比为m2m1C双中子星运动周期逐渐增大D双中子星系统的引力势能逐渐减小答案：BDA双星的周期、角速度、向心力大小相同，根据Gm1m2L2=m12r1=m22r2可得r1r2=m2m1故A错误；B双星的角速度相同，根据v=r可得v1v2=r1r2=m2m1故B正确；C由Gm1m2L2=m12r1=m22r2，r1r2=L又角速度为=2T可得T=2L3G(m1+m2)L减小，则T减小，故C错误；D两中子星相互靠近过程中引力做正功，引力势能减小，故D正确。故选BD。17、如图所示，完全相同的两个弹性环A、B用不可伸长的，长为L的轻绳连接，分别套在水平细杆OM和竖直细杆ON上，OM与ON在O点用一小段圆弧杆平滑相连（圆弧长度可忽略），且ON足够长。初始时刻，将轻绳拉至水平位置伸直，然后静止释放两个环，此后某时刻，A环通过O点小段圆弧杆，速度大小保持不变，重力加速度为g，不计一切摩擦，则下列说法正确的是（）A当B环下落至轻绳与竖直方向夹角=60时，A环的速度大小为2gL2BA环到达O点时速度为2gLCA环经过O点开始，追上B环用时为L2gDA环追上B环时，B环的速度为32gL答案：BCAB环下落至轻绳与竖直方向夹角=60，即B环下降L2，此时轻绳与水平方向之间的夹角满足=30，设A、B两环速度分别为vA，vB，则vAcos=vBcos即3vA=vB设A、B两环质量为m，B环下降L2的过程中，A与B组成的系统机械能守恒，有mgL2=12mvA2+12mvB2所以A环的速度vA=gL2故A错误；BA环到达O点时速度为vA，此时B环的速度等于0，B环下降L过程中，由于A、B系统机械能守恒mgL=12mvA2即vA=2gL故B正确；C环A过O点后做初速度为vA、加速度为g的匀加速直线运动，环B做自由落体运动，从A环经O点开始，追上B环用时t，则有vAt+12gt2=L+12gt2即t=L2g故C正确；DA环追上B环时，B环的速度为v2=gt=2gL2故D错误。故选BC。18、如图所示，质量为M的凹槽B静置在粗糙的水平地面上，内壁为半球形，半径为R。质量为m、半径为R4的光滑球体A静止于凹槽底部。现对球体A施加一始终沿凹槽切面的外力F，使A缓慢移动至凹槽内壁最高点，在A缓慢移动的过程中凹槽B始终保持静止状态。重力加速度为g，下列说法正确的是（）A球体A上升R4的高度时，对凹槽内壁的压力大小为3mg2B球体A上升R4的高度时，外力F的大小为5mg3C在球体A缓慢移动的过程中，凹槽对A的弹力不做功D在球体A缓慢移动的过程中，凹槽对地面的摩擦力逐渐变大答案：BCAB设球体A上升R4的高度时所受支持力与竖直方向夹角为，由几何关系可知cos=R-R4-R4R-R4=23sin=1-cos2=53凹槽对球体的支持力为N=mgcos=23mg由牛顿第三定律可知球体对凹槽的压力大小为23mg外力F的大小为F=mgsin=5mg3A错误，B正确；C由于凹槽对A的弹力始终垂直于A的运动方向，弹力不做功，C正确；D对A、B整体，由平衡条件知，地面对凹槽的摩擦力总等于外力F的水平分力，即Ff=Fcos=mgsincos=12mgsin2可知该摩擦力随的增大先增大后减小，D错误。故选BC。19、如图所示，水平光滑长杆上套有小物块A，细线跨过O点的轻质光滑小定滑轮一端连接A，另一端悬挂小物块B，物块A、B质量相等，均为m。C为O点正下方杆上一点，滑轮到杆的距离OCh，开始时A位于P点，PO与水平方向的夹角为30，现将A、B由静止释放。重力加速度为g。下列说法正确的是（）A物块A由P到C过程的机械能守恒B物块A在C点的速度最大，大小为2ghC物块A由P到C过程，物块B的机械能减少mghD物块A到C点时，物块B的速度大小为2gh答案：BCA将物块A、B由静止释放，物块A由P运动到C的过程中，拉力做正功，物块A的机械能增大，故A错误；BCD对物块A、B组成的系统进行分析，仅有重力做功，所以系统机械能守恒，由于vBvAcos当物块A运动到C点时，物块A的速度最大，物块B的速度为零，物块B下落高度为hsin30hh所以物块B的机械能减少了mgh，设物块A在C点的速度为vA，则由系统的机械能守恒得mgh12mvA2解得vA2gh故BC正确，D错误。故选BC。20、在某一粗糙的水平面上，一质量为2kg的物体在水平恒定拉力的作用下做匀速直线运动，当运动一段时间后，拉力逐渐减小，且当拉力减小到零时，物体刚好停止运动，图中给出了拉力随位移变化的关系图像。已知重力加速度g10m/s2。根据以上信息能精确得出或估算得出的物理量有（）A物体与水平面间的动摩擦因数B合外力对物体所做的功C物体做匀速运动时的速度D物体运动的时间答案：ABCA物体做匀速直线运动时，拉力F与滑动摩擦力f大小相等，物体与水平面间的动摩擦因数为Fmg0.35选项A正确；BC减速过程由动能定理得WFWf012mv2根据Fx图像中图线与坐标轴围成的面积可以估算力F做的功WF，而Wfmgx由此可求得合外力对物体所做的功及物体做匀速运动时的速度v，则BC正确；D因为物体做变加速运动，所以运动时间无法求出，D错误。故选ABC。填空题21、如图所示，在高1.5m的光滑平台上有一个质量为2kg的小球被一细线拴在墙上，球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧。当烧断细线时，小球被弹出，小球落地时的速度方向与水平方向成60角，g取10m/s2，则小球落地时的速度大小为_m/s；弹簧被压缩时具有的弹性势能为_J。答案：2101012小球离开平台后做平抛运动，由h=12gt2解得t=3010s根据vy=gt解得vy=30m/s根据速度的合成与分解可得落地时速度与水平方夹角的正切值为tan60=vyv0可得v0=vytan60=10m/s由机械能守恒定律知，弹簧被压缩时具有的弹性势能等于物体所获得的动能，即为Ep=12mv02=10J小球落地时的速度大小v=v02+vy2=210m/s22、电动机通过一轻绳从静止开始竖直吊起质量为8kg的物体，在前2s内绳的拉力恒定，此后电动机一直以最大的输出功率工作，物体被提升到90m高度时恰开始以15m/s的速度匀速上升。上述过程的v-t图如图所示。则前2s内绳的拉力大小为_N，物体从静止开始被提升90m所需时间为_s。（取g10m/s2）答案：1207.751前2s内物体的加速度大小为a=vt=5m/s2根据牛顿第二定律可知前2s内绳的拉力大小为F=mg+a=120N2电动机的额定功率为P=Fv1=1200W物体匀加速上升的高度为h=12at12=10m设物体从v1=10m/s到vm=15m/s所需时间为t2，根据动能定理有Pt2-mg(H-h)=12mvm2-12mv12解得t2=5.75s所以物体从静止开始被提升90m所需时间为t=t1+t2=7.75s23、共享电动车给我们的生活带来了许多便利。某共享电动车和驾驶员的总质量为100kg，行驶时所受阻力大小为车和人所受总重力的110，电动车从静止开始以额定功率在水平公路上沿直线行驶，10s内行驶了23m，速度达到2m/s。取重力加速度大小g=10m/s2。该电动车的额定功率为_W，在这次行驶中，该电动车行驶的最大速度为_m/s。答案：2502.51由题意可知电动车行驶过程中受到的阻力大小f=110mg=11010010N=100N由动能定理得P额t-fs=12mv2解得该电动车的额定功率为p额=250W2该电动车以额定功率行驶能达到的最大速度为vmax=P额f=250100m/s=2.5m/s24、如图所示，光滑凸形桥的半径R=10m，桥面圆弧所对圆心角=120，一质量m=10kg的物体以v0=11m/s的初速度从水平路面冲上桥面，不计拐角处的能量损失，则到达桥面顶端时的速度大小为_m/s，此时对桥面的压力大小为_N。答案：4.58791根据机械能守恒定律12mv02=mgR(1-cos2)+12mv2代入数据解得v=21m/s=4.58m/s2根据FN-mg=mv2R解得FN=79N根据牛顿第三定律可知物体对桥面的压力大小FN=FN=79N25、一质量为2kg的物体从某一高度开始自由下落，1s后物体着地，此过程中重力对物体做_功（填“正”、“负”），大小为_J，重力全过程的平均功率为_W，物体落地时重力的瞬时功率为_W。答案：正96.0496.04192.0812物体下落过程中，重力对物体做正功，做功大小为W=mgh=mg12gt2=96.04J3平均功率为P=Wt=96.04W4落地时的瞬时功率为P=mggt=192.08W25