《机械能守恒定律》强化训练.doc

高中物理（必修2）暑假专题训练（二）机械能守恒定律强化训练（附解析和答案）2011.7一选择题1.A、B两物体的动能相等，质量比为3:1，它们和水平地面问的滑动摩擦系数相同，则它们在地面上开始滑动到停止的过程中，下面说法中正确的有（）A.经历的时间之比为1:. B.经历的时间之比为:1.C.通过的位移之比为1:3. D.通过的位移之比为3:1.2.质量m5000kg的汽车在水平面上以加速度a2m/s2启动，所受阻力大小是f1000N，汽车启动后第1s末的瞬时功率为（）A.2kW.B.11kW.C.20kW.D.22kW.3.如图所示，一个质量为m的小球，用长为L的轻绳悬挂于天花板上的O点，小球在水平拉力F作用下，从平衡位置P很慢地移动到Q点，则在此过程中力F所做的功为（）A.mgLcos.B.mgL（1cos）. C.FLsin.D.FL（1cos）4.如图所示，物体由静止开始分别沿不同斜面由顶端A下滑至底端B，两次下滑的路径分别为图中的和，两次物体与斜面间的滑动摩擦系数相同，且不计路径中转折处的能量损失，则两次到达B点时的动能相比（）A.第一次小. B.第二次小.C.两次一样大.D.无法确定.5. 物体以120J的初动能从斜面底端A沿足够长的斜面向上作匀变速运动，当它经过斜面上B点时机械能减少了40J，重力势能增加了60J，则物体重返斜面底端时的动能为（）A.60J.B.24J.C.48J.D.100J.6. A、B两物体的质量之比mAmB=21，它们以相同的初速度v0在水平面上做匀减速直线运动，直到停止，其速度图象如图5-2所示。那么，A、B两物体所受摩擦阻力之比FAFB与A、B两物体克服摩擦阻力做的功之比WAWB分别为（ ）A. 41，21 B.21，41 C. 14，12 D. 12，147. 在有空气阻力的情况下，将一物体由地面竖直上抛，当它上升至距离地面h1高度时，其动能与重力势能相等，当它下降至离地面h2高度时，其动能又恰好与重力势能相等，已知抛出后上升的最大高度为H，则（ ）A. B. C. D. 8. 水平传送带匀速运动，速度大小为v，现将一小工件放到传送带上。设工件的初速度为0，当它在传送带上滑动一段距离后速度达到v而与传送带保持相对静止。设工件质量为m，它与传送带间的动摩擦因数为，则在工件相对传送带滑动的过程中（ ）A. 滑动摩擦力对工件做的功为 B. 工件机械能的增加量为C. 工件相对于传送带滑动的路程为 D. 传送带对工件做的功为09在下列实例中，不计空气阻力，机械能守恒的是 （ ）A作自由落体运动的物体B小球落在弹簧上，把弹簧压缩后又被弹起C沿光滑曲面自由下滑的物体D起重机将重物匀速吊起 10下列说法中，正确的是（ ）A机械能守恒时，物体一定不受阻力B机械能守恒时，物体一定只受重力和弹力作用C物体处于平衡状态时，机械能必守恒D物体所受的外力不等于零，其机械能也可以守恒11物体以12m/s2的加速度匀加速向地面运动，则在运动中物体的机械能变化是（ ）A减小 B增大 C不变 D已知条件不足，不能判定12. 质量为m的物体以速度v0从地面竖直上抛，当它抛到离地面h高处时，它的动能和势能正好相等，这个高度是 （ ） A、 B、 C、 D、13自由落下的小球，从接触竖直放置的弹簧开始到弹簧被压缩到最大形变的过程中，下列说法中正确的是 （ ）A小球的动能逐渐减小B小球的重力势能逐渐减小C系统的机械能逐渐减小D系统的机械能保持不变14如右图所示，从高H的平台上，以初速度v0抛出一个质量为m的小球，当它落到抛出点下方h处时的动能为 （ ）A、 B、C、 D、15. 物体以120J的初动能从斜面底端A沿足够长的斜面向上作匀变速运动，当它经过斜面上B点时机械能减少了40J，重力势能增加了60J，则物体重返斜面底端时的动能为（ ）A.60J.B.24J.C.48J.D.100J.16. 一根轻弹簧一端固定，另一端挂一小球，将小球提起，使弹簧处于水平且自然长度，然后放开小球，让它自由摆下，在摆向竖直位置的过程中，小球的动能和重力势能之和将（）A.增大.B.减少.C.不变.D.无法判断.17. .如图所示，粗细均匀的U形管内装有同种液体，在管口右端用盖板A密闭，两管内液面的高度差为h，U形管中液柱的总长为4h.现拿去盖板A，液体开始流动，不计液体内部及液体与管壁间的摩擦力，则当两液面高度相等时，右侧液面下降的速度是（）A.B.C.D.18. 如图所示，滑块以初速v沿粗糙曲面由A处滑到B处时速度大小为v，以大小相同的初速沿粗糙曲面由B处滑到A处时速度大小为v2，则下面说法中正确的是（） A.v1v2.C.v1v2.D.不能确定.二、填空题19质量为0.5kg的物体作自由落体运动，下落1s后，物体的动能为_J，重力势能减少_J，在此过程中，物体的机械能_ （填：守恒或不守恒）20质量为0.5kg的物体以加速度竖直下落5m时，物体的动能为J_，重力势能减少_J，在此过程中，物体的机械能_（填：守恒或不守恒）21、一个光滑斜面长为L高为h，一质量为m的物体从顶端静止开始下滑，当所用间是滑到底端的时间的一半时，重力做功为，重力做功的即时功率为 ，重力做功的平均功率为。以斜面底端为零势能点，此时物体的动能和势能的比是。22、把质量为3.0kg的石块，从高30m的某处，以的速度向斜上方抛出，不计空气阻力，石块落地时的速率是；若石块在运动过程中克服空气阻力做了73.5J的功，石块落地时的速率又为。23、具有某一速率v0的子弹（不计重力）恰好能垂直穿过四块叠放在一起的完全相同的固定木板,如果木板对子弹的阻力相同,则该子弹在射穿第一块木板时的速率为. 24.一质量为m的物体，以初速v0从倾角30的足够长的斜面底端沿斜面向上滑行，物体重新回到斜面底端时的速度大小为，则物体与斜面间的滑动摩擦系数为.25质量M150kg的摩托车，由静止开始沿倾角10的斜面以alm/s2的加速度向上行驶（sin100.17）.若阻力为车重的0.03倍，则行驶s12.5m时，摩托车的瞬时功率为_，若摩托车的额定功率为P4.5kW，它能维持匀加速运动的时间为_26.如图所示，两个底面积均为S的圆桶，放在同一水平面上，桶内装有水，水面高度分别为h1和h2，水的密度为，两桶间有细管相连，现把连接两桶的阀门打开，最后两桶水面高度相等，则这过程中重力对水做的功等于_ 三、实验题图5-3CAB27.为了只用一根弹簧和一把刻度尺测定某滑块与水平桌面间的动摩擦因数（设为定值），某同学经查阅资料知：一劲度系数为k的轻弹簧由伸长量为x至恢复到原长过程中，弹力所做的功为。于是他设计了下述实验：第一步，如图5-3所示，将弹簧的一端固定在竖直墙上，弹簧处于原长时另一端坐在位置B，使滑块紧靠弹簧将其压缩至位置A，松手后滑块在水平桌面上运动一段距离，到达位置C时停止。第二步，将滑块挂在竖直放置的弹簧下，弹簧伸长后保持静止状态。请回答下列问题：（1）你认为，该同学需用刻度尺直接测量的物理量是（写出名称并用符号表示） 。 （2）用测得的物理量表示滑块与水平桌面间的动摩擦因数的计算式：= 。四、计算题28一列火车质量是1000t，由静止开始以额定功率沿平直轨道向某一方向运动，经1min前进900m时达到最大速度。设火车所受阻力恒定为车重的0.05倍，g取10m/s2，求：(1) 火车行驶的最大速度；(2) 火车的额定功率；(3) 当火车的速度为10m/s时火车的加速度。29.如图所示是我国某优秀跳水运动员在跳台上腾空而起的英姿。跳台距水面高度为10 m，此时她恰好到达最高位置，估计此时她的重心离跳台台面的高度为1 m。当她下降到手触及水面时要伸直双臂做一个翻掌压水花的动作，这时她的重心离水面也是1 m.，g取10 m/s2，求：(1)从最高点到手触及水面的过程中，其重心的运动可以看作是自由落体运动，她在空中完成一系列动作可利用的时间为多长?(2)忽略运动员进入水面过程中受力的变化，入水之后，她的重心能下沉到离水面约2.5 m处，试估算水对她的平均阻力约是她自身重力的几倍?30. 把质量为0.5kg的石块从离地面高为10m的高处以与水平面成30斜向上方抛出，石块落地时的速度为15m/s。不计空气阻力，求石块抛出的初速度大小。（g=10m/s2）31.某物体以初动能E0从倾角=37的斜面底A点沿斜面上滑，物体与斜面间的摩擦系数=0.5，而且mgsinmgcos。当物体滑到B点时动能为E，滑到C点时动能为0，物体从C点下滑到AB的中点D时动能又为E。已知AB=l，求BC的长度。（sin37=0.6，cos37=0.8）32. .如图所示，光滑斜面的底端a与一块质量均匀、水平放置的平板光滑连接，平板长为2L，L1m，其中心C固定在高为R的竖直支架上，R1m，支架的下端与垂直于纸面的固定转轴O连接，因此平板可绕转轴O沿顺时针方向翻转.问:（1）在斜面上离平板高度为h。处放置一滑块A，使其由静止滑下，滑块与平板间的滑动摩擦系数0.2，为使平板不翻转，h0最大为多少?（2）如果斜面上的滑块离平板的高度为h10.45m，并在h1处先后由静止释放两块质量相同的滑块A、B，时间间隔为t0.2s，则B滑块滑上平板后多少时间，平板恰好翻转.（重力加速度g取10m/s2） 33. 一质量为m的小球以速度水平抛出，经时间t落地，求以下问题：（1）此过程重力做功为多少？重力势能怎样变化？变化多少？（2）小球落地时的动能为多少？34. 如图所示，粗糙的水平面与竖直平面内的光滑弯曲轨道BC在B点吻接。一小物块从AB上的D点以初速v0 = 8m/s出发向B点滑行，DB长为12m，物块与水平面间动摩擦因数=0.2，求：（1）小物块滑到B点时的速度多大？（2）小物块沿弯曲轨道上滑最高距水平面有多大高度？35. 一列火车质量是1000t，由静止开始以额定功率沿平直轨道向某一方向运动，经1min前进900m时达到最大速度。设火车所受阻力恒定为车重的0.05倍，g取10m/s2，求：(1) 火车行驶的最大速度；(2) 火车的额定功率；(3) 当火车的速度为10m/s时火车的加速度。36. 如图所示，在光滑水平桌面上放置长为，总质量为的铁链，其中四分之一悬在桌面外边，将铁链由静止释放，试求当铁链的一半在桌面外时，铁链的速度。37. 有一个竖直放置的圆形轨道，半径为R，由左右两部分组成。如图所示，右半部分AEB是光滑的，左半部分BFA是粗糙的现在最低点A给一个质量为m的小球一个水平向右的初速度，使小球沿轨道恰好运动到最高点B，小球在B点又能沿BFA轨道回到点A，到达A点时对轨道的压力为4mgAV0EBFR在求小球在A点的速度V0时，甲同学的解法是：由于小球恰好到达B点，故在B点小球的速度为零， 所以：在求小球由BFA回到A点的速度时，乙同学的解法是：由于回到A点时对轨道的压力为4mg故： 所以： 你同意甲、乙两位同学的解法吗？如果同意请说明理由；若不同意，请指出他们的错误之处，并求出结果.根据题中所描绘的物理过程，求小球由B经F回到A的过程中克服摩擦力所做的功38. 一同学要研究轻弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系， 他的实验如下：在离地面高度为h的光滑水平桌面上，沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧，其左端固定，右端与质量为m的一小钢球接触当弹簧处于自然长度时，小钢球恰好在桌子边缘，如图所示，让钢球每次向左压缩弹簧一段相同的距离后由静止释放，使钢球沿水平方向射出桌面，小球在空中飞行后落到水平地面，水平距离为sX (cm)s(cm)2061391206018281241 (1)请你推导出弹簧的弹性势能EP与小钢球m、桌面离地高度h、水平距离s等物理量的关系 (2)弹簧长度的压缩量X与对应的钢球在空中飞行的水平距离从上面的实验数据，你可猜测弹簧的弹性势能EP与弹簧长度的压缩量X之间的关系?为什么?s的实验数据如右表所示： 附：参考答案一选择题1. 答案：AC2. 答案：D3. 答案：B解析：:F是变力4.答案：C解析：斜面上下滑时克服摩擦力做的功决定于斜面底边长5. 答案：B解析：:物体还会上滑，利用比例关系求解6. 答案：A7. 答案：A 解析：设物体抛出的初动能为EK1，上升H高度克服阻力的功为W1，上升h1高度时的动能EK2，克服阻力的功为W2，则mgH + W1=EK1，mg h1+ W2=EK1EK2，mg h1= EK2，且W2W1，由以上各式可解得 。同理，在物体由最高点下落到离地面高度为h2的动能EK，克服阻力的功W，则 mg(Hh2)W=EK，mgh2=EK，且W0，联立解得 。8. 答案：ABC 解析：由动能定理可得滑动摩擦力对工件做的功为，工件机械能的增加量为 。工件相对于传送带滑动时的对地位移为，经历时间 ，在时间t内传送带的对地位移为 ，所以工件相对于传送带滑动的路程为。传送带对工件做的功即滑动摩擦力对工件做的功，等于。9答案：ABC10答案：AD解析：其他外力对物体不做功，或其他外力的合力对物体做功为零，物体的机械能也11答案：B12答案：C，解析：得。13答案：BD解析：小球先作加速度减小、速度增大的变加速运动；后作加速度增大，速度减小的变减速运动，其动能先增大，后减小。14答案：B，解析：由得。 15答案：B解析：物体还会上滑，利用比例关系求解16. 答案：B:解析：弹性势能增加17. 答案：D解析：求势能变化时只考虑h高的液柱，但4h高的液柱都具有动能18答案：A解析：:经过曲面时弹力大小与物体运动速度大小有关，因而摩擦力也与物体运动速度有关二、填空题19答案：2525守恒20答案：12.5，25，不守恒21、答案：120J22、答案：，1:323、答案：24. 答案：。解析：对向上和向下两段运动列动能定理方程再相比25. 答案：2250W，l0s解析：:匀加速到最后其功率达到额定功率，但牵引力仍为匀加速运动时的牵引力26. 答案：解析：相当于水位高的圆筒中上面一块水移到水位较低的圆筒中的水面上三、实验题图5-3CAB27. （1）该同学需用刻度尺直接测量的物理量是：AB间的距离x1、AC间的距离s、弹簧竖直悬挂时伸长的长度x2。（2）在滑块由A到C的过程中对滑块应用功能原理有，滑块悬挂在弹簧上时有 mg=kx2， 由以上两式可得滑块与水平桌面间的动摩擦因数。四计算题28 (1)根据动能定理 ，又 P=Fvm=Ffvm=kmgvm，联列以上两式可得 ，代入数据得 vm260vm+900=0，解得火车行驶的最大速度 vm=30m/s。(2)火车的额定功率P=kmgvm=0.0510001031030W=1.5107W。(3)由 ，解得当火车的速度为10m/s时火车的加速度m/s2m/s2=1 m/s2。29.（1）这段时间人重心下降高度为10 m，空中动作可利用的时间t=s=s1.4 s。(2)运动员重心入水前下降高度 =h+h=11 m， 据动能定理 mg(+)=0， 整理并代入数据得 =5.4，即水对她的平均阻力约是她自身重力的5.4倍。30.解：只有重力做功，故机械能守恒，设地面为0势面，根据机械能守恒定律有：；=5m/s31.解：设BC=x。物体从B点滑到C点再从C点滑到D点的过程中EKB=EKD，即动能的增量为0。在这过程中，重力所做的功与路径无关，它等于mgsinl/2，摩擦力所做的功为-mgcos（l/2+2x），由动能定理W合=EK,得到：mgsinl/2-mgcos（l/2+2x）=0，x=l/8.32答案：（1）,mgRmgx，可得x0.2m，又mg（Lx）mgh0，得h00.16m（2）mgh1m02/2，得，sAv0（t+t）a（t+t）2/2，sBv0tat2/2，2mgRmg（1sA）+mg（1B），得t12.6s（不合），t20.2s.33. 解：（1）重力做功