2020春人教（新教材）物理必修第二冊第8章機械能守恒定律期末訓練含答案新教材必修第二冊第8章機械能守恒定律1、如圖所示，某一高中男同學在做引體向上運動，從雙臂伸直到肩部與單杠同高度算1次，若他在1分鐘內(nèi)完成了10次，每次肩部上升的距離均為m，則他在1分鐘內(nèi)克服重力所做的功及相應的功率約為()J，4W 400J，2400W400J，40W 800J，80W2、一輛汽車從靜止開始先做勻加速直線運動，然后做勻速運動．假設汽車所受阻力恒定，下列汽車牽引力的功率P與時間t的關系圖象中，能描述上述過程的是()3、一棵樹上有一個質量為kg的熟透了的蘋果P，該蘋果從樹上A處先落到地面C最后滾入溝底、B、C、D、E水平面之間豎直距離如圖所示．以地面C為零勢能面，g取10m/s2，則該蘋果從A落下到D的過程中重力勢能的減少量和在D處的重力勢能分別是()A．J和9J B．9J和－9JC．J和－9J D．J和－J4、如圖所示，小球以初速度v0從A點沿粗糙的軌道運動到高為h的B點后自動返回，其返回途中仍經(jīng)過A點，則經(jīng)過A點的速度大小為()\r(v\o\al(2,0)－4gh) \r(4gh－v\o\al(2,0))\r(v\o\al(2,0)－2gh) \r(2gh－v\o\al(2,0))5、(多選)如圖所示，在傾角θ＝30°的光滑固定斜面上，放有質量分別為1kg和2kg的小球A和B，且兩球之間用一根長L＝m的輕桿相連，小球B距水平面的高度h＝m．現(xiàn)讓兩球從靜止開始自由下滑，最后都進入到上方開有細槽的光滑圓管中，不計球與圓管內(nèi)壁碰撞時的機械能損失，g取10m/s2.則下列說法中正確的是()A．從開始下滑到A進入圓管整個過程，小球A、B與地球三者組成的系統(tǒng)機械能守恒B．在B球未進入水平圓管前，小球A與地球組成系統(tǒng)機械能守恒C．兩球最后在光滑圓管中運動的速度大小為eq\r(7)m/sD．從開始下滑到A進入圓管整個過程，輕桿對B球做功－1J6、在做“驗證機械能守恒定律”的實驗時，發(fā)現(xiàn)重物減少的重力勢能總是略大于重物增加的動能，造成這種現(xiàn)象的原因是()A.選用的重物質量過大B.選用的重物質量過小C.空氣對重物的阻力和打點計時器對紙帶的阻力D.實驗時操作不規(guī)范，實驗數(shù)據(jù)測量不準確7、(多選)一滑塊在水平地面上沿直線滑行，t＝0時其速度為m/s.從此刻開始在滑塊運動方向上再施加一水平拉力F，力F和滑塊的速度v隨時間t的變化規(guī)律分別如圖4甲和乙所示．設在第1s內(nèi)、第2s內(nèi)、第3s內(nèi)力F對滑塊做功的平均功率分別為P1、P2、P3，則()圖4A．P1>P2>P3B．P1<P2<P3C．0～2s內(nèi)力F對滑塊做功為4JD．0～2s內(nèi)摩擦力對滑塊做功為4J8、如圖所示，ACP和BDP是豎直平面內(nèi)兩個半徑不同的半圓形光滑軌道，A、P、B三點位于同一水平面上，C和D分別為兩軌道的最低點，將兩個質量相同的小球分別從A和B兩處同時無初速度釋放，則()A．沿BDP光滑軌道運動的小球的重力勢能永遠為正值B．兩小球到達C點和D點時，重力做功相等C．兩小球到達C點和D點時，重力勢能相等D．兩小球剛開始從A和B兩處無初速度釋放時，重力勢能相等9、一物體做變速運動時，下列說法中正確的是()A．合外力一定對物體做功，使物體動能改變B．物體所受合外力一定不為零C．合外力一定對物體做功，但物體動能可能不變D．物體的加速度可能為零10、(雙選)神舟號載人飛船從發(fā)射至返回的過程中，以下哪些階段返回艙的機械能是守恒的()A．飛船升空的階段B．只在地球引力作用下，返回艙沿橢圓軌道繞地球運行的階段C．只在地球引力作用下，返回艙飛向地球的階段D．臨近地面時返回艙減速下降的階段11、（計算題）如圖所示，雪橇在與水平方向成α角的拉力F的作用下若雪橇(質量為m)在水平雪面上，以加速度a勻加速前進了s的距離，那么情況又如何？(用兩種方法計算總功)(1)試求作用在雪橇上的各個力所做的功；(2)外力對雪橇做的總功是多少？12、粗糙的1/4圓弧的半徑為m，有一質量為kg的物體自最高點A從靜止開始下滑到圓弧最低點B.然后沿水平面前進m到達C點停止.設物體與軌道間的動摩擦因數(shù)為(取g＝10m/s2)，求：(1)物體到達B點時的速度大??；(2)物體在圓弧軌道上克服摩擦力所做的功．13、利用如圖甲所示裝置驗證機械能守恒定律：質量m＝kg的重物自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列點。如圖乙所示為選取的一條符合實驗要求的紙帶，O為第一個點，A、B、C為從合適位置開始選取的三個連續(xù)點(其他點未畫出)。已知打點計時器每隔s打一次點，當?shù)氐闹亓铀俣萭＝10m/s2。(計算結果均取3位有效數(shù)字)(1)下列實驗操作步驟中錯誤的是()A.把打點計時器固定在鐵架臺上，用導線連接到低壓交流電源上B.將連有重物的紙帶穿過限位孔，將紙帶和重物提升到一定高度C.先釋放紙帶，再接通電源D.更換紙帶，重復實驗，根據(jù)記錄處理數(shù)據(jù)(2)根據(jù)圖乙所得的數(shù)據(jù)，應取圖中O點和________點來驗證機械能守恒定律，那么打下該點時重物的瞬時速度大小為________m/s。(3)從O點到所取點，重物重力勢能減少量ΔEp＝________J，動能增加量ΔEp________J，從而驗證了在誤差允許范圍內(nèi)機械能守恒。甲乙2020春人教（新教材）物理必修第二冊第8章機械能守恒定律期末訓練含答案新教材必修第二冊第8章機械能守恒定律1、如圖所示，某一高中男同學在做引體向上運動，從雙臂伸直到肩部與單杠同高度算1次，若他在1分鐘內(nèi)完成了10次，每次肩部上升的距離均為m，則他在1分鐘內(nèi)克服重力所做的功及相應的功率約為()J，4W 400J，2400W400J，40W 800J，80W解析假設高中男同學的質量m＝60kg，每次肩部上升的距離均為m，則他每一次克服重力做的功W＝mgh＝60×10×J＝240J1分鐘內(nèi)克服重力所做的功W總＝10W＝10×240J＝2400J相應的功率約為P＝eq\f(W總,t)＝eq\f(2400,60)W＝40W，選項A、B、D錯誤，C正確。答案C2、一輛汽車從靜止開始先做勻加速直線運動，然后做勻速運動．假設汽車所受阻力恒定，下列汽車牽引力的功率P與時間t的關系圖象中，能描述上述過程的是()【解析】勻加速運動時牽引力大于阻力，F(xiàn)不變，v隨時間均勻增大，根據(jù)P＝Fv分析知P隨時間均勻增大，故選項A、D錯誤；當勻速時牽引力等于阻力，說明F突變小，速度不變，故功率突變小，以后保持不變，故選項B錯誤，C正確．【答案】C3、一棵樹上有一個質量為kg的熟透了的蘋果P，該蘋果從樹上A處先落到地面C最后滾入溝底、B、C、D、E水平面之間豎直距離如圖所示．以地面C為零勢能面，g取10m/s2，則該蘋果從A落下到D的過程中重力勢能的減少量和在D處的重力勢能分別是()A．J和9J B．9J和－9JC．J和－9J D．J和－J【答案】C[以地面C為零勢能面，根據(jù)重力勢能的計算公式得D處的重力勢能Ep＝mgh＝×10×(－J＝－9J．從A落下到D的過程中重力勢能的減少量ΔEp＝mgΔh＝×10×＋＋J＝J，故選C.]4、如圖所示，小球以初速度v0從A點沿粗糙的軌道運動到高為h的B點后自動返回，其返回途中仍經(jīng)過A點，則經(jīng)過A點的速度大小為()\r(v\o\al(2,0)－4gh) \r(4gh－v\o\al(2,0))\r(v\o\al(2,0)－2gh) \r(2gh－v\o\al(2,0))【答案】B[在從A到B的過程中，重力和摩擦力都做負功，根據(jù)動能定理可得mgh＋Wf＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)；從B到A過程中，重力做正功，摩擦力做負功(因為是沿原路返回，所以兩種情況摩擦力做功大小相等)，根據(jù)動能定理可得mgh－Wf＝eq\f(1,2)mv2，兩式聯(lián)立得再次經(jīng)過A點的速度大小為eq\r(4gh－v\o\al(2,0))，選B.]5、(多選)如圖所示，在傾角θ＝30°的光滑固定斜面上，放有質量分別為1kg和2kg的小球A和B，且兩球之間用一根長L＝m的輕桿相連，小球B距水平面的高度h＝m．現(xiàn)讓兩球從靜止開始自由下滑，最后都進入到上方開有細槽的光滑圓管中，不計球與圓管內(nèi)壁碰撞時的機械能損失，g取10m/s2.則下列說法中正確的是()A．從開始下滑到A進入圓管整個過程，小球A、B與地球三者組成的系統(tǒng)機械能守恒B．在B球未進入水平圓管前，小球A與地球組成系統(tǒng)機械能守恒C．兩球最后在光滑圓管中運動的速度大小為eq\r(7)m/sD．從開始下滑到A進入圓管整個過程，輕桿對B球做功－1J【答案】ABC[從開始下滑到A進入圓管整個過程，除重力做功外，桿對系統(tǒng)做功為零，小球A、B與地球三者組成的系統(tǒng)機械能守恒，故A正確；在B球未進入水平圓管前，只有重力對A做功，小球A與地球組成系統(tǒng)機械能守恒，故B正確；以A、B組成的系統(tǒng)為研究對象，系統(tǒng)機械能守恒，由機械能守恒定律得：mBgh＋mAg(h＋Lsinθ)＝eq\f(1,2)(mA＋mB)v2，代入數(shù)據(jù)解得：v＝eq\r(7)m/s，故C正確；以A球為研究對象，由動能定理得：mAg(h＋Lsinθ)＋W＝eq\f(1,2)mAv2，代入數(shù)據(jù)解得：W＝－1J，則輕桿對B做功，WB＝－W＝1J，故D錯誤．]6、在做“驗證機械能守恒定律”的實驗時，發(fā)現(xiàn)重物減少的重力勢能總是略大于重物增加的動能，造成這種現(xiàn)象的原因是()A.選用的重物質量過大B.選用的重物質量過小C.空氣對重物的阻力和打點計時器對紙帶的阻力D.實驗時操作不規(guī)范，實驗數(shù)據(jù)測量不準確【解析】造成題中所述誤差的主要原因是來自于各方面的阻力，選項C正確?！敬鸢浮緾7、(多選)一滑塊在水平地面上沿直線滑行，t＝0時其速度為m/s.從此刻開始在滑塊運動方向上再施加一水平拉力F，力F和滑塊的速度v隨時間t的變化規(guī)律分別如圖4甲和乙所示．設在第1s內(nèi)、第2s內(nèi)、第3s內(nèi)力F對滑塊做功的平均功率分別為P1、P2、P3，則()圖4A．P1>P2>P3B．P1<P2<P3C．0～2s內(nèi)力F對滑塊做功為4JD．0～2s內(nèi)摩擦力對滑塊做功為4J【解析】由速度－時間圖象可知滑塊在第1s內(nèi)的位移為1m，第2s內(nèi)的位移為1m，第3s內(nèi)的位移為2m．故第1s內(nèi)、第2s內(nèi)、第3s內(nèi)力F對滑塊做功的平均功率分別為P1＝1W、P2＝3W、P3＝4W，故有P1<P2<P3，即A錯誤、B正確.0～2s內(nèi)力F對滑塊做的功為4J，C正確.0～2s內(nèi)摩擦力對滑塊做的功為－4J，D錯誤．【答案】BC8、如圖所示，ACP和BDP是豎直平面內(nèi)兩個半徑不同的半圓形光滑軌道，A、P、B三點位于同一水平面上，C和D分別為兩軌道的最低點，將兩個質量相同的小球分別從A和B兩處同時無初速度釋放，則()A．沿BDP光滑軌道運動的小球的重力勢能永遠為正值B．兩小球到達C點和D點時，重力做功相等C．兩小球到達C點和D點時，重力勢能相等D．兩小球剛開始從A和B兩處無初速度釋放時，重力勢能相等【答案】D[不管選哪一點為零勢能點，A點和B點相對零勢能面的豎直高度均相等，所以重力勢能相等，D正確；兩小球到達C點和D點時，重力勢能不相等，C錯誤；重力勢能Ep＝mgh，具有相對性，如果選A、P、B三點在零勢能參考面上，則兩球在運動過程中的重力勢能恒為負值；如果選C點在零勢能參考面上，則兩球在運動過程中的重力勢能恒為正值，A錯誤；另外，重力做功跟路徑無關，只取決于物體在始、末兩點在豎直方向的高度，兩球從開始運動到到達C點和D點時豎直高度不等，所以重力做功不相等，B錯誤．]9、一物體做變速運動時，下列說法中正確的是()A．合外力一定對物體做功，使物體動能改變B．物體所受合外力一定不為零C．合外力一定對物體做功，但物體動能可能不變D．物體的加速度可能為零【答案】B[物體做變速運動，可能是物體的速度方向變化，而大小不變，如勻速圓周運動，此時物體的動能不變，并無外力對物體做功，故選項A、C均錯誤；物體做變速運動，一定具有加速度，物體所受合外力一定不為零，故選項B正確，選項D錯誤．]10、(雙選)神舟號載人飛船從發(fā)射至返回的過程中，以下哪些階段返回艙的機械能是守恒的()A．飛船升空的階段B．只在地球引力作用下，返回艙沿橢圓軌道繞地球運行的階段C．只在地球引力作用下，返回艙飛向地球的階段D．臨近地面時返回艙減速下降的階段【答案】BC[飛船升空的階段，推力做正功，機械能增加，故A錯誤；飛船在橢圓軌道上繞地球運行的階段，只受重力作用，重力勢能和動能之和保持不變，故B正確；返回艙在大氣層外向著地球做無動力飛行階段，只有重力做功，重力勢能減小，動能增加，機械能總量守恒，故C正確；降落傘張開后，返回艙下降的階段，克服空氣阻力做功，故機械能減小，故D錯誤．]11、（計算題）如圖所示，雪橇在與水平方向成α角的拉力F的作用下若雪橇(質量為m)在水平雪面上，以加速度a勻加速前進了s的距離，那么情況又如何？(用兩種方法計算總功)(1)試求作用在雪橇上的各個力所做的功；(2)外力對雪橇做的總功是多少？解析(1)由于雪橇做勻加速直線運動，由牛頓第二定律Fcosα－Ff＝ma，得Ff＝Fcosα－ma則重力做功為WG＝Gscos90°＝0，支持力做功為WFN＝FNscos90°＝0，拉力做功為WF＝Fscosα，摩擦力做功為WFf＝Ffscos180°＝－Fscosα＋mas。(2)方法一由W總＝WG＋WFN＋WF＋WFf得W總＝mas。方法二由牛頓第二定律得F合＝ma，由W總＝F合scos0°，得W總＝mas。答案見解析12、粗糙的1/4圓弧的半徑為m，有一質量為kg的物體自最高點A從靜止開始下滑到圓弧最低點B.然后沿水平面前進m到達C點停止.設物體與軌道間的動摩擦因數(shù)為(取g＝10m/s2)，求：(1)物體到達B點時的速度大??；(2)物體在圓弧軌道上克服摩擦力所做的功．[解析](1)物體從B運動到C的過程，由動能定理得：－μmgx＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)解得：vB＝2m/s.(2)物體從A運動到B的過程，由動能定理得：mgR－Wf＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－0解得：Wf＝J.[答案](1)2m/s(2)J13、利用如圖甲所示裝置驗證機械能守恒定律：質量m＝kg的重物自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列點。如圖乙所示為選取的一條符合實驗要求的紙帶，O為第一