20xx年高中物理必修二第八章机械能守恒定律(三十一).docx

20xx年高中物理必修二第八章机械能守恒定律(三十一)1单选题1、下列有关力对物体做功的说法正确的是()A静摩擦力一定不做功B如果外力对物体做功为零，则物体一定处于静止状态C物体受到的外力越大则外力对物体所做的功越大D物体在运动过程中，若受力的方向总是垂直于速度的方向，则此力不做功答案：DA静摩擦力也可以做功，如物体随倾斜传送带向上运动，物体受到静摩擦力做功，故A错误；B如匀速下落的小球，外力对物体做功为零，物体不是处于静止状态，故B错误；C物体受到的外力对物体所做功的大小和力、位移和力位移夹角有关，故C错误；D物体在运动过程中，若受力的方向总是垂直于速度的方向，则此力不做功，故D正确。故选D。2、一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正确的是（）A运动员到达最低点前重力势能先减小后增大B蹦极绳张紧后的下落过程中，弹力做负功，弹性势能减小C蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒D蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关答案：CA在运动的过程中，运动员一直下降，则重力势能一直减小，故A错误；B蹦极绳张紧后的下落过程中，弹力做负功，弹性势能增加，故B错误；C蹦极的过程中，系统只有重力和弹力做功，所以运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒，故C正确；D重力势能的变化量与零势能点的选取无关，故D错误。故选C。3、2013年12月2日1时30分，嫦娥三号探测器由长征三号乙运载火箭从西昌卫星发射中心发射，首次实现月球软着陆和月面巡视勘察。嫦娥三号的飞行轨道示意图如图所示。假设嫦娥三号在环月段圆轨道和椭圆轨道上运动时，只受到月球的万有引力，则（）A若已知嫦娥三号环月段圆轨道的半径、运动周期和引力常量，则可算出月球的密度B嫦娥三号由环月段圆轨道变轨进入环月段椭圆轨道时，应让发动机点火使其减速C嫦娥三号在环月段椭圆轨道上P点的速度大于Q点的速度D嫦娥三号在动力下降阶段，其引力势能增大答案：BA由于不确定月球的半径，根据密度公式，无法求月球的密度，选项A错误；B嫦娥三号在进行变轨时，改变卫星的速度，此时万有引力不变，要做向心运动，故应让发动机点火使其减速，选项B正确；C根据开普勒定律可知：近月点的速度大于远月点的速度，即vQvP，选项C错误；D嫦娥三号在动力下降阶段，引力做正功，引力势能减小，选项D错误。故选B。4、如图所示，跳水运动员从跳板上以一定的速度斜向上跳起，最后以一定的速度进入水中，若不计阻力，则该运动员在下降的过程中（）A重力势能减小，动能增加，机械能不变B重力势能减小，动能增加，机械能减小C重力势能增加，动能增加，机械能增加D重力势能减小，动能增加，机械能增加答案：A不计空气阻力，运动员下降过程中机械能守恒，重力势能减小，动能增加，机械能不变。故选A。5、有一辆质量为170kg、输出功率为1440W的太阳能试验汽车，安装有约6m2的太阳能电池板和蓄能电池，该电池板在有效光照条件下单位面积输出的电功率为30W/m2。驾驶员的质量为70kg，汽车最大行驶速度为90km/h。假设汽车行驶时受到的阻力与其速度成正比，则汽车（）A以最大速度行驶时牵引力大小为60NB以额定功率启动时的加速度大小为0.24m/s2C保持最大速度行驶1h至少需要有效光照8hD直接用太阳能电池板输出的功率可获得6m/s的最大行驶速度答案：CA根据P额Fvmax可得FP额vmax1440903.6N57.6N故A错误；B以额定功率启动时，由牛顿第二定律有PvFfma而刚启动时速度v为零，则阻力Ff也为零，故刚启动时加速度趋近于无穷大，故B错误；C由能量守恒得WPt1440W1h306Wt解得t8h即保持最大速度行驶1h至少需要有效光照8h，故C正确；D由题意，汽车行驶时受到的阻力与其速度成正比，设Ffkv达到最大速度时有57.6k903.6解得k2.304当直接用太阳能电池板输出的功率行驶且有最大速度时，则有306vkv解得v8.84m/s故D错误。故选C。6、在地球表面将甲小球从某一高度处由静止释放，在某行星表面将乙小球也从该高度处由静止释放，小球下落过程中动能Ek随时间平方t2的变化关系如图所示。已知乙球质量为甲球的2倍，该行星可视为半径为R的均匀球体，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，则（）A乙球质量为2bg2aB该行星表面的重力加速度为22gC该行星的质量为gR22GD该行星的第一宇宙速度为gR2答案：CA小球在地球表面下落过程中任一时刻的速度大小为v=gt小球的动能为Ek=12mg2t2由图可知ba=12mg2解得甲球质量为m=2bg2a则乙球质量为m乙=4bg2a故A错误；B同理在行星表面有b2a=122mg2解得g=12g故B错误；C设该行星的质量为M，则有2mg=GM2mR2解得M=gR22G故C正确；D由mg=mv2R得v=gR可得该行星的第一宇宙速度为v=gR2故D错误。故选C。7、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。8、将一乒乓球竖直向上抛出，乒乓球在运动过程中，它的动能随时间变化的关系的图线如图所示。已知乒乓球运动过程中，受到的空气阻力与速率平方成正比，重力加速度为g。则乒乓球在整个运动过程中加速度的最小值、最大值为（）A0，4gB0，5gCg，4gDg，5g答案：B乒乓球最终匀速运动时，加速度最小为0，而乒乓球刚向上抛出时，速度最大，阻力最大，加速度最大，设最大速度为v0，则mg+kv02=mam4E0=12mv02乒乓球最终匀速运动时，速度为v1，则mg=kv12此时的动能E0=12mv12联立上式可解得am=5g故选B。9、全运会小轮车泥地竞速赛赛道由半径为R的14圆弧组成，如图所示，选手从赛道顶端A由静止无动力出发冲到坡底B，设阻力大小不变恒为f，始终与速度方向相反，且满足f=mg，选手和车总质量为m，重力加速度为g，路程SBC=2SAC。则选手通过C点的速度为（）A-1gRB-22-3gRC33-13gRD23gR答案：D根据圆的弧长计算公式可知，从A到C，选手和车运动的路程为S=2R1413=R6根据力的做功公式可知，克服阻力做功为Wf=Fs=mgR6=mgR6选手从A到C受到重力与阻力做功，所以由动能定理可得mgRsin903-Wf=12mv2-0解得v=23gR故D正确，ABC错误。故选D。10、如图甲所示，光滑水平面与光滑竖直半圆轨道平滑衔接，其中圆弧DE部分可以拆卸，弧CD（C点与圆心等高）部分对应的圆心角为30，在D点安装有压力传感器并与计算机相连，在.A点固定弹簧枪，可以发射质量相同、速率不同的小球，通过计算机得到传感器读数与发射速率平方关系如图乙所示，重力加速度g取10m/s2，则下列说法正确的（）A小球质量为0.2kgB圆弧轨道半径为0.5mC当传感器读数为3.5N时，小球在E点对轨道压力大小为3ND若拆卸掉圆弧DE部分，小球发射速率平方v02=17.5时，小球上升到最高点时与水平面间距离为78m答案：BAB设小球在D点速度大小为vD，小球对传感器压力大小为F，由牛顿第二定律有F+mgsin30=mvD2R由机械能守恒有12mv02=mgR(1+sin30)+12mvD2整理得F=mRv02-72mg在F-v02图像中是一次函数，则72mg=3.5mR=3.517.5解得m=0.1kgR=0.5m选项A错误，B正确；C由图像可知，当传感器读数为3.5N时，v02=35，设最高点速度为v，则有12mv02=2mgR+12mv2对E点压力N，有N+mg=mv2R联立各式解得N=2N选项C错误；D若圆弧DE部分拆卸掉，小球发射速率平方v02=17.5时，小球在D点做斜上抛运动，小球在D点速度大小vD=2.5m/s则小球上升到最高点与水平面间距离H=R(1+sin30)+(vDcos30)22g=2732m选项D错误。故选B。多选题11、如图甲、乙所示有两个物块A、B，质量分别为m1、m2，m2=2m1=2m，甲图中用轻绳将两物块连接在滑轮组上，乙图中用轻绳将两物块连接放在固定光滑斜面上，斜面倾角为30，滑轮的质量不计，轻绳与滑轮的摩擦也不计，重力加速度为g。现将两物块从静止释放，物块A上升一小段距离h，在这一过程中，下列说法正确的是（）A甲、乙两图中，两物块的重力势能之和均不变B甲图中，A物块上升到h高度时的速度为2gh3C甲图中，轻绳对两物块做的功率大小不相等D甲、乙两图中，轻绳的拉力大小分别为2mg3和mg答案：BDA根据机械能守恒可知，B物块减小的重力势能全部转化为A物块的重力势能和两物块的动能，则两物块的重力势能之和发生变化，选项A错误；B题图甲中，根据动滑轮的特点可知，B物块的速度为A物块速度的2倍，根据动能定理可得m2g2h-m1gh=12m2v22+12m1v12解得v1=2gh3选项B正确；C题图甲中同一根轻绳的拉力相同，故轻绳对B物块做功的功率P2=Fv2轻绳对A物块做功的功率P1=2Fv1由于v2=2v1故轻绳对B物块做功的功率与轻绳对A物块做功的功率大小相等，选项C错误；D对题图甲中两物块，根据动滑轮的特点可知，A物块的加速度为B物块的加速度的一半，根据牛顿第二定律可知2F-m1g=m1am2g-F=m2a,a=2a联立解得F=2mg3对题图乙中两物块，根据牛顿第二定律可知F-m1gsin30=m1a1m2g-F=m2a1,a1=a1解得F=mg选项D正确。故选BD。12、载人飞行包是一个单人低空飞行装置，其发动机使用汽油作为燃料提供动力，可以垂直起降也可以快速前进，飞行包（包括人）在竖直方向上匀速上升的过程中（空气阻力不可忽略），下列说法正确的是（）A发动机对飞行包不做功B飞行包受到的重力做负功C飞行包的动能不变D飞行包的机械能守恒答案：BCAB飞行包（包括人）在竖直方向上匀速上升的过程中，发动机推力与飞行包速度方向相同，所以做正功；飞行包受到的重力与其速度方向相反，所以做负功，故A错误，B正确；C飞行包匀速上升，速度不变，所以动能不变，故C正确；D飞行包在上升过程中动能不变，重力势能变大，则机械能变大，故D错误。故选BC。13、如图所示，放在光滑水平地面上的物体B在水平拉力F的作用下向左匀速运动。B上面的物体A保持静止，A，B都是矩形物体。则在A，B间发生相对运动的过程中，下列说法正确的是（）AA、B间弹力对A、B都不做功BA，B间弹力对A不做功，对B做正功CA，B都克服摩擦力做功D摩擦力对A不做功，对B做负功答案：ADAB由题意可知，A、B间存在弹力和摩擦力，由于A保持静止，弹力的方向与B的运动方向垂直，故A、B间弹力对A、B都不做功，A项正确、B项错误；CDA保持静止，摩擦力对A不做功，B受到摩擦力与B的运动方向相反，故摩擦力对B做负功，C项错误、D项正确。故选AD。14、如图所示，位于竖直平面内的固定光滑圆环轨道与水平面相切于M点，与竖直墙相切于A点，竖直墙上另一点B与M的连线和水平面的夹角为60，C是圆环轨道的圆心，已知在同一时刻，甲、乙两球分别由A、B两点从静止开始沿光滑倾斜直轨道AM、BM运动到M点，丙球由C点自由下落到M点，有关下列说法正确的是（）A甲球下滑的加速度大于乙球下滑的加速度B丙球最先到达M点C甲、乙、丙球同时到达M点D甲、丙两球到达M点时的速率相等答案：BDA设光滑倾斜轨道与水平面的夹角为，根据牛顿第二定律可得加速度a=mgsinm=gsin可知乙球的加速度大于甲球的加速度。故A错误。BC对于AM段，位移x1=2R加速度a1=gsin45=22g则根据x=12at2得t1=2x1a1=4Rg对于BM段，位移x2=2R加速度a2=gsin60=32gt2=2x2a2=8R3g对于CM段，位移x3=R加速度a3=g则t3=2Rg知t3最小，故B正确，C错误。D根据动能定理得mgh=12mv2甲，丙高度相同，则到达M的速率相等，故D正确。故选BD。15、用长为L的轻质细绳悬挂一个质量为m的小球，其下方有一个倾角为的光滑斜面体，斜面体放在水平面上，开始时小球与斜面接触且细绳恰好竖直，如图所示。现在用水平推力F缓慢向左推动斜面体，直至细绳与斜面平行，则在此过程中（）A小球受到的斜面的弹力始终与斜面垂直，故对小球不做功B细绳对小球的拉力始终与小球的运动方向垂直，故对小球不做功C若水平面光滑，则推力做功为mgL（1sin）D由于缓慢推动斜面体，故小球所受合力可视为零，小球机械能不变答案：BCA根据力做功的条件：1作用在物体上的力；2物体必须是在力的方向上移动一段距离，斜面弹力对小球做正功，故A错误；B细绳对小球的拉力始终与小球运动方向垂直，故对小球不做功，故B正确；C若取小球和斜面体整体为研究对象，根据能量守恒得F做的功等于系统机械能的增量，斜面体动能和势能不变，小球的动能不变，所以系统机械能的增量等于小球的重力势能增加量，所以F做功等于小球重力势能增量，Ep=mgh=mgL(1-sin)故C正确；D用水平力F缓慢向左推动斜面体，所以小球的动能不变，重力势能在增加，所以小球在该过程中机械能增加，故D错误。故选BC。16、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。17、如图所示，质量为m的物体相对静止在倾角为的斜面上，斜面沿水平方向向右匀速移动了距离l，物体相对斜面静止，则下列说法正确的是（）A重力对物体做正功B合力对物体做功为零C摩擦力对物体做负功D支持力对物体做正功答案：BCDA重力竖直向下，位移水平向右，故重力对物体不做功，故A错误；B合力为0，故合力对物体做功为零，故B正确；C摩擦力沿斜面向上，与位移的夹角为钝角，故摩擦力对物体做负功，故C正确；D支持力垂直于斜面向上，与位移的夹角为锐角，故支持力对物体做正功，故D正确。故选BCD。18、如图所示，AB为14圆弧轨道，BC为水平直轨道，圆弧的半径为R，BC的长度也是R。一质量为m的物体，与两个轨道间的动摩擦因数都为，当它由轨道顶端A从静止开始下落，恰好运动到C处停止，那么（）A物体在BC段克服摩擦力所做的功mgRB物体在BC段克服摩擦力所做的功mgRC物体在AB段克服摩擦力所做的功mgRD物体在AB段克服摩擦力所做的功1-mgR答案：ADABBC段物体受摩擦力大小为f=mgBC段摩擦力对物体做功为WfBC=-fR=-mgR所以物体在BC段克服摩擦力所做的功mgR，故A正确，B错误；CD对全程由动能定理可知mgR+WfAB+WfBC=0解得WfAB=-1mgR所以AB段克服摩擦力做功为1-mgR，故C错误，D正确。故选AD。19、如图所示，半径为r的光滑圆环竖直固定，原长为r的轻弹性绳一端固定在圆环的最高点A，另一端与套在圆环上、质量为m的小球相连，先将小球移至某点使弹性绳处于原长状态，然后由静止释放小球，当小球在弹性绳作用下速度达到最大时，绳与小球从连接处断开。已知在弹性限度内弹性绳的弹性势能与其形变量的关系为Ep=12kx2，弹性绳的劲度系数为k=8mg3r，g为重力加速度，弹性绳始终在弹性限度内。则下列说法正确的是（）A绳与小球断开瞬间，弹性绳的弹性势能为3mgr5B绳与小球断开瞬间小球的速度大小为15gr5C绳与小球断开后瞬间，小球对圆环的作用力大小为63mg25D小球与绳断开后能运动到与圆心等高处答案：BDA如图所示，小球在弹性绳作用下到达速度最大位置时，受重力、圆环的支持力和弹性绳的拉力，在该位置小球沿圆环的切向加速度为零，设此时弹性绳与竖直方向的夹角为，则弹性绳伸长量为x=2rcos-r受力分析有Fsin=mgsin2，F=kx解得cos=45，x=35r此时弹性绳的弹性势能为Ep=12mgr25A错误；B从释放小球到小球与绳刚断开有mgr2cos2-cos60-Ep=12mv2解得v=15gr5B正确；C设断开后瞬间圆环对小球的作用力为F1，则有F1-mgcos2=mv2r解得F1=22mg25C错误；D以圆环最低点所在水平面为重力势能零势能面，断开瞬间小球的机械能为mgr2-cos60-Ep=51mgr50mgr则断开后小球能运动到与圆心等高处，D正确。20、下列关于各图中机械能是否守恒的判断正确的是（）A甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，A机械能守恒B乙图中，在大小等于摩擦力的拉力下沿斜面下滑时，物体B机械能守恒C丙图中，不计任何阻力时A加速下落、B加速上升过程中，A、B组成的系统机械能守恒D丁图中，越来越大，小球慢慢升高，小球的机械能仍然守恒答案：BCA甲图中只有重力和弹力做功，物体A和弹簧组成的系统机械能守恒，但物体A将弹簧压缩的过程中，弹簧的弹性势能增大，物体A机械能减小，所以物体A机械能不守恒，A错误；B乙图中物体B除受重力外，还受弹力、拉力、摩擦力，但除重力之外的三个力做功代数和为零，机械能守恒，B正确；C丙图中绳子张力对A做负功，对B做正功，两功代数和为零，A、B组成的系统机械能守恒，C正确；D丁图中小球的动能增加，重力势能也增加，故机械能增加，机械能不守恒（拉力对小球做正功），D错误。故选BC。填空题21、一质量为2kg的物体静止在水平桌面上，在水平拉力F的作用下，沿水平方向运动2s后撤去外力，其v-t图像如图所示：（1）在06s内，合外力做的功为_J；（2）在t=4s时，摩擦力的瞬时功率大小为_W；（3）在06s内，摩擦力做的功为_J。答案：01-6(1)106s内，初末速度均为0，由动能定理可得合外力做功为0。(2)2根据牛顿第二定律在26s内a2=0-26-2m/s2=-0.5m/s2，-Ff=ma2联立可求得Ff=1N由图像，t=4s时物体速度为1m/s，摩擦力的瞬时功率大小为PFf=Ffv4=11W=1W(3)3在06s内，由图像面积求得物体位移x=6m摩擦力做的功为WFf=-Ffx=-1622J=-6J22、动能定理指出，物体受到的_所做的功等于物体动能的变化量。从_定律出发，可以导出动能定理，体现了牛顿力学的简约美。答案：合外力牛顿第二1动能定理指出，物体受到的合外力所做的功等于物体动能的变化量；2设质量为m的物体以初速度v0、加速度为a做匀加速直线运动，位移为s时，速度为vt，物体所受合力为F合，由牛顿第二定律可得F合=ma由匀变速直线运动规律可得2as=vt2-v02联立可得F合s=12mvt2-12mv02因此从牛顿第二定律出发，可以导出动能定理；23、质量为m的木块沿着倾角为的光滑斜面从静止开始下滑，已知重力加速度为g，当下降的高度为h时，重力做功为_，重力的瞬时功率为_。答案：mghmg2ghsin1根据重力做功的定义，可知当下降的高度为h时，重力做功为WG=mgh2由牛顿第二定律可知，木块的加速度为a=mgsinm=gsin又v2=2axx=hsin联立解得木块的速度为v=2gh则重力的瞬时功率为P=mgvcos(2-)=mg2ghsin24、如图所示，在地面上以速度v1抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上，若以地面为零势能参考平面，且不计空气阻力，则物体落到海平面时的重力势能为_，物体在在海平面上的机械能为_。答案：-mgh12mv121若以地面为零势能参考平面，海平面的高度为-h，则物体落到海平面时的重力势能为Ep=-mgh2因为不计空气阻力，则物体运动过程只有重力做功，机械能守恒，则物体在在海平面上的机械能为E=12mv1225、如图所示，AB是光滑的倾斜直轨道，BCD是光滑的圆弧轨道，AB恰好在B点与圆弧相切，圆弧的半径为R一个质量为m的小球在A点由静止释放，设重力加速度为g，若它恰能通过最高点D，则小球在D点的速度VD_；A点的高度h_。答案：gR2.5R（1）小球恰能通过最高点D时，由重力提供向心力，有mg=mvD2R得vD=gR（2）从A到D，取C为零势能点，由机械能守恒定律得mgh=mg2R+12mvD2解得h2.5R24