高中物理 机械能及其守恒定律单元测试2 新人教版必修2

1 机械能及其守恒定律单元测试机械能及其守恒定律单元测试 2 2 YC 一 选择题 每题 3 分 共 36 分 1 质量为 m 的物体 由静止开始下落 由于阻力作用 下落的加速度为g 在物体下落 5 4 h 的过程中 下列说法中正确的是 A 物体的动能增加了mgh B 物体的机械能减少了mgh 5 4 5 4 C 物体克服阻力所做的功为mgh D 物体的重力势能减少了 mgh 5 1 2 如图 1 所示 两个质量相同的物体 A 和 B 在同一高度 处 A 物体自由落下 B 物体沿光滑斜面下滑 则它们 到达地面时 空气阻力不计 A 速率相同 动能相同 B B 物体的速率大 动能也大 C A B 两物体在运动过程中机械能都守恒 D B 物体重力所做的功比 A 物体重力所做的功多 3 如图 2 所示 小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上 在弹簧压缩到最短的整个过程中 下列关于能量的叙述中正确的是 A 重力势能和动能之和总保持不变 B 重力势能和弹性势能之和总保持不变 C 动能和弹性势能之和保持不变 D 重力势能 弹性势能和动能之和总保持不变 4 美国的 NBA 篮球赛非常精彩 吸引了众多观众 经常有这样的场面 在临终场 0 1s 的时 候 运动员把球投出且准确命中 获得比赛的胜利 如果运动员投篮过程中对篮球做功 为 W 出手高度为 h1 篮筐距地面高度为 h2 球的质量为 空气阻力不计 则篮球m 进筐时的动能为 A W B W 21 mghmgh 12 mghmgh C WD W 21 mghmgh 12 mghmgh 5 如图 3 所示 人用跨过光滑滑轮的细绳牵拉静止于光滑水平平台 上的质量为 m 的滑块 从绳竖直的位置到绳与水平方向夹角为 图 1 图 2 图 3 2 30 的过程中 人始终以速度 v0匀速走动 则在这个过程中人拉重物做的功为 A mv02 B mv02 8 3 2 1 C mv02 D mv02 4 3 8 1 6 在一种叫做 蹦极跳 的运动中 质量为 m 的游戏者身上系一根长为 L 弹性优良的轻 质柔软橡皮绳 从高处由静止开始下落 1 5L 时到达最低点 若在下落过程中不计空气 阻力 则以下说法正确的是 A 速度先增大后减小B 加速度先减小后增大 C 动能增加了 mgLD 重力势能减少了 mgL 7 2002 年 3 月 25 日 我国成功地发射了 神舟 3 号 载人试验飞船 经过 6 天多的太空飞行 试验飞船的回收舱于 4 月 1 日顺利地返回地面 已知 飞船在太空中运行的轨道是一个椭圆 椭圆的一个焦点是地球的球心 如图 4 所示 飞船在运行中是无动力飞行 只受到地球对它的万有引力 作用 在飞船从轨道的 A 点沿箭头方向运行到 B 点的过程中 飞船的速度逐渐减小 飞船的速度逐渐增大 飞船的机械能守恒 飞船的机械能逐渐增大 上述说法中正确的是 A B C D 8 质量为 m 的小球用长为 L 的轻绳悬于 O 点 如图 5 所示 小球在水平力 F 作用下由最低点 P 缓慢地移到 Q 点 在此过程中 F 做的功为 A FLsin B mgLcos C mgL 1 cos D FLtan 9 质量相同的两个小球 分别用长 l 和 2l 的细绳悬挂在天花板上 分别拉起小球 使细 绳伸直呈水平状态后轻轻释放 当小球到达最低位置时 A 它们的线速度相等B 它们的角速度相等 图 4 图 5 3 C 它们的向心加速度相等D 绳对球的拉力相等 10 质量为 m 的小球被系在轻绳一端 在竖直平面内做半径为 R 的圆周运动 运动过程 中小球受到空气阻力的作用 设某一时刻小球通过轨道的最低点 此时绳子的张力为 7mg 此后小球继续做圆周运动 经过半个圆周恰能通过最高点 则在此过程中小球 克服空气阻力所做的功为 A mgRB mgR C mgR 4 1 3 1 2 1 D mgR 11 如图 6 所示 质量为 m 的物体 由高 h 处无初速滑下 至平 面上 A 点静止 不考虑 B 点处能量转化 若施加平行于路径的 外力使物体由 A 点沿原路径返回 C 点 则外力至少做功为 A mghB 2mgh C 3mghD 条件不足 无法计算 12 在平直公路上 汽车由静止开始做匀加速运动 当速度达到 vm 后立即关闭发动机直到停止 v t 图象如图 7 所示 设汽车的牵 引力为 F 摩擦力为 Ff 全过程中牵引力做功 W1 克服摩擦力 做功 W2 则 A F Ff 1 3 B F Ff 4 1 C W1 W2 1 1 D W1 W2 1 3 二 填空题 每题 5 分 共 25 分 13 气球以 10 m s 的速度匀速上升 当它上升到离地 15 m 高 时 从气球里掉下一个物体 如果不计空气阻力 则物体落 地时的速度为 m s 14 一个物体从斜面上高 h 处由静止滑下并紧接着在水平面上滑 行一段距离后停止 量得停止处对开始运动处的水平距离为 s 如图 8 所示 不考虑物体滑至斜面底端的碰撞作用 并认为斜面与水平面对物体的 动摩擦因数相同 则动摩擦因数 为 图 6 图 7 图 8 图 9 4 15 如图 9 所示 在水平地面上有一辆质量为 2 kg 的玩具汽车沿 Ox 轴运动 已知其发动 机的输出功率恒定 它通过 A 点时速度为 2 m s 再经过 2 s 它通过 B 点 速度达 6 m s A 与 B 两点相距 10 m 它在途中受到的阻力保持为 1 N 则玩具汽车通过 B 点 时的加速度为 m s2 16 将物体以 60 J 的初动能竖直向上抛出 当它上升至某点 P 时 动能减为 10 J 机械能 损失 10 J 若空气阻力大小不变 那么物体落回抛出点的动能为 17 如图 10 所示 劲度系数为 k1的轻质弹簧两端分别与质量为 m1 m2的物块 1 2 拴 接 劲度系数为 k2的轻质弹簧上端与物块 2 拴接 下端压在桌面上 不拴接 整 个系统处于平衡状态 现施力将物块 1 缓慢地竖直上提 直到下面那个弹簧的下端 刚脱离桌面 在此过程中 物块 2 的重力势能增加了 物块 1 的重力势能 增加了 三 计算题 共 39 分 18 9 分 一个物体在恒力 F 作用下由静止开始运动 速度达到 v 然后换成一个方向 相反大小为 3F 的恒力作用 经过一段时间后 物体回到出发点 求物体回到原出发 点时的速度 19 10 分 质量为 m 的飞机以水平速度 v0飞离跑道后逐 渐上升 若飞机在此过程中水平速度保持不变 同时 受到重力和竖直向上的恒定升力 该升力由其它力的 合力提供 不含重力 今测得当飞机在水平方向的位 移为 l 时 它的上升高度为 h 如图 11 所示 求 飞机受到的升力大小 从起飞到上升至 h 高度的过程中升力所做的功及在高度 h 处飞机的动能 20 10 分 用一根细绳使其一端固定 另一端系一个质量为 m 的球 使该球在竖直的平 面内做圆周运动 试求小球通过最低点和最高点时细绳张力的差 T1 T2 y x l h o 图 11 5 21 10 分 一个圆柱形的竖直的井里存有一定量的水 井的侧面 和底部是密闭的 在井中固定地插着一根两端开口的薄壁圆管 管和 井共轴 管下端未触及井底 在圆管内有一不漏气的活塞 它可沿圆 管上下滑动 开始时 管内外水面相齐 且活塞恰好接触水面 如图 12 所示 现用卷扬机通过绳子对活塞施加一个向上的力 F 使活塞缓 慢向上移动 已知管筒半径 r 0 100 m 井的半径 R 2r 水的密度 1 00 103 kg m3 大气压 p0 1 00 105 Pa 求活塞上升 H 9 00 m 的过程中拉力 F 所做的功 井和管在水面以上及水面以下的部分都 足够长 不计活塞质量 不计摩擦 重力加速度 g 取 10 m s2 参参 考考 答答 案案 题号123456789101112 答案ACDACDAAAACCDCBBC 5 A 人做匀速运动 物体做加速运动 开始时物体的速度为零 当绳与水平方向成 30 角时 物 体的速度为 v v0cos30 v0 在这一过程中人对物体所做的功为 W mv2 mv02 2 3 2 1 8 3 7 飞船由 A B 克服地球的引力做功 引力势能增加动能减小 机械能不变 8 C 水平力做功使小球的重力势能增加 水平力对小球做多少功 小球的重力势能增加多少 所以 水平力对小球做的功为 W mgL 1 cos 13 物体离开气球后 以 10 m s 的初速度做竖直上抛运动 由机械能守恒定律得 mgh mv02 2 1 mvt2 物体落地时的速度为 vt m s 20 m s 2 1 ghv2 2 0 5102102 14 15 1 25 s h 16 36 J 物体上升到点 P 时 动能减为 10 J 即减少了 50 J 机械能损失 10 J 由能的转化与守恒知 物体的重力势能增加了 40 J 上升到最高点时 动能减少了 60 J 机械能损失 12 J 返回过程机械能又损失 12 J 故返回时物体的动能为 36 J 17 m2g2 m1 m1 m2 g2 2 21 k mm 21 11 kk 18 设物体在恒力 F 作用下发生的位移为 s 由动能定理得 Fs mv2 2 1 图 12 6 物体在 3F 恒力作用下 先做匀减速运动 速度减小到零后返回 到物体回到原出发点时 物体的位移大 小仍为 s 在 3F 恒力作用的过程中 由动能定理得 3Fs mvt2 mv2 由 得 vt 2v 即物 2 1 2 1 体回到原出发点时的速度为 2v 19 飞机水平速度不变 l v0t y 方向加速度恒定 h 消去 t 即得 a 由牛顿第二 2 2 1 at 2 2 0 2 gl hv 定律 F mg ma mg 1 2 2 0 2 gl hv 升力做功 W Fh mgh 1 在 h 处 vt at 故 2 2 0 2 gl hv l hv02 2 2 2 0 4 1 2 1 l h mvEK 20 根据圆运动的规律有 在最低点 得 1 Tmgm v R 1 1 2 Tm v R mg 1 1 2 在最高点 得 2 由 1 式减去 2 式得 Tmgm v R 2 2 2 Tm v R mg 2 2 2 3 选最低点为势能零点 对小球列TT mvmv R mg 12 1 2 2 2 2 方程 得 4 1 2 2 1 2 2 2 1 2 mvmgRmv mvmvmgR 2 2 1 2 4 将 4 式代入 3 式得 即 小球运动到最低点和最高TTmg 12 6 点时 绳上张力的差恰为 6mg 21 如图 13 所示 设活塞上升距离为 h1 管外液面下降距离为 h2 则有 h0 h1 h2 因液体体积不变 有 两式联立解得 h1 h0 10 m 7 5 m 3 1 22 2 1 2 rR r h h 4 3 4 3 由于 H 9 m h1 可以确定活塞再上最后 1 5 m 高度过程中 活塞与水 面之间出现真空 活塞移动距离从零到 h1的过程中 对于水和活塞这个整体 其机械能的增量应等于除重力外其他