人教版八年级物理下册《机械能守恒》综合练习题-带答案

第第页人教版八年级物理下册《机械能守恒》综合练习题-带答案一、填空题1．随着新农村建设的开展，很多居民住进了宽敞明亮的楼房。生活越来越舒适的同时，一种“高空抛物”现象时有发生。高空抛物现象曾被称为“悬在城市上空的痛”，这是一种不文明的行为，而且会带来很大的社会危害。一天下午，陈某出门忘记了带钥匙，其妻从6楼将一串钥匙抛下，不小心砸到陈某头部造成重伤。据报道：一个50g的鸡蛋从18楼抛下来其具有的能量就可以砸破行人的头骨，从25楼抛下可使人当场死亡。为了亲自验证高空抛物的危害，同学们在老师的指导下在一个山崖边进行了如图乙所示探究：将一个质量为100g的小球从20m高处由静止竖直抛下，观察它落到地面的现象。

（1）同学们观察到小球掉到地上时将地面砸了一个坑洞，小球自身也变形了，这个现象说明力能使物体发生；（2）高空抛物时是物体的重力势能转化为的过程，同学们通过查阅资料知道，物体重力势能的公式为mgh，如图乙所示，若不计空气阻力，这个100g的小球从20m高空由静止开始下落，请你从能量守恒的角度来判断它掉到地面的一瞬间的动能大约为J；（g取）（3）若这个小球从20m高空掉到地面这个过程中的平均速度为，则这个物体从20m掉到地面所需的时间约为s。二、实验题2．物理实验探究：（1）探究一：晓丽在研究动能E动与m、v关系的实验中，如甲图所示，质量为m的小球从A点由静止释放，在没有空气阻力的情况下，沿轨道运动（其中轨道AB段光滑，BC段水平）。已知重力势能为E势=mgh（h为小球离轨道BC的高度，当小球运动到B点时，h=0），动能为E动=（v为小球运动的速度）。①晓丽用小球去撞击木块，并通过木块被撞的距离的远近来反映动能的大小，这种比较动能大小的物理研究方法叫，小球在A点的机械能E=；（用题目所给物理量表示）②小球从A点静止释放到达B点时速度vB，则vB=，根据题目所给信息，推测vB与小球的质量m；（选填“有关”或“无关”）（2）探究二：如乙图所示，将两个相同的小车分别放在两个相同的管道中，然后让速度相等的风和水流分别通过这两个管道，小车分别被推动一段距离，实验记录如下：流体风水流小车被推动距离/cm0.379（3）在相同的时间内，相同的面积上，小车从两种不同的能源上获得的能量（选填“相同”或“不同”）；在单位时间内、单位面积上从某种能源中所能得到的能量叫做能流密度。这是评价能源优劣的重要指标之一。一般地说，水能的能流密度比风能的能流密度（选填“大”或“小”）；（4）若水的流速为v，密度是ρ，请你推导出水能的能流密度A的表达式。3．阅读以下材料，并回答相应的问题：材料一：研究发现，当只有重力做功的时候，物体的动能和重力势能可以相互转化，但机械能的总量保持不变。在物理学中把这个规律叫做机械能守恒定律。现有一小球在没有空气阻力的情况下，沿无摩擦轨道运动。（1）如图甲所示，小球从A点静止释放，在从A到C的运动过程中，动能大小的变化情况是，到达与A等高的C点时速度零（选填“大于”、“小于”或“等于”）；（2）若将轨道BC段改为水平，如图乙所示，小球仍从A点静止释放，小球经过M点时的机械能A点的机械能（选填“大于”、“小于”或“等于”）；材料二：进一步研究发现，动能的大小与物体质量m和速度v的具体关系为：；重力势能的大小与物体的质量m和相对高度h的关系为：。（3）如图甲所示，小球A在真空中自由下落，另一个完全相同的小球B在阻力很大的液体中匀速下落，它们都由高度为h1处下落到高度为h2处，在这两种情况下，小球（选填“A”或“B”）的机械能守恒；（4）如图乙所示，一个物体从高为h的光滑斜面顶端，由静止开始滑下，不计空气阻力，物体滑到斜面底端时的速度；（用字母表示）（5）把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个单摆，如图丙所示。若摆长为，将小球拉至离原竖直方向距离，静止释放，不计空气阻力，则当小球运动到最低处时的速度。4．如图所示，质量为m的小球从A点静止释放，在没有空气阻力的情况下，沿无摩擦轨道运动（其中BC段水平）。已知重力势能为E势=mgh（h为小球离轨道BC的高度，当小球运动到B点时，h=0），动能为E动=（v为小球运动的速度）(1)小球在A点的机械能E=（用题目所给物理量表示）(2)小球从A点静止释放到达B点时的速度vB①请根据题目所给信息，推导出vB=②根据vB=，推测vB与小球的质量m是否有关；(3)现有形状大小相同的小球，这些小球有的质量相等，有的质量不等，写出验证你的推测的实验步骤（若有需要，可补充器材）。三、综合题5．如图所示是工厂中常见的传送带装置。质量为m的物体从高度为H的光滑斜面Q点，下滑到长为L、摩擦系数为μ（与接触面粗糙程度有关，接触面越粗糙、μ越大）的静止传送带上，最终落在地面上的P点，空气阻力忽略不计。当传送带启动后，物体落地的位置是否会发生变化？这需要用到动能定理。动能定理是指，物体动能的变化量等于其受到的外力做功之和。如果外力对物体做功，则物体的动能增加；如果物体克服摩擦力做功，则物体的动能会减少。物体动能大小与其质量m、速度v有关，表达式为Ek=0.5mv2，物体势能大小和其质量m、高度h有关，表达式为Ep=mgh。滑动摩擦力Ff大小与摩擦系数μ、压力FN有关，可记为Ff=μ∙FN。请尝试完成下列题目：（1）物体到达传送带时的速度vM=；（2）物体离开传送带时的速度vN=；（3）当传送带逆时针转动时，物体（“可能”、“不可能”）回到Q点；（4）当传送带顺时针转动时，物体一定会落在P点的（“左”、“右”）边。6．体育课上，小明在同一位置用相同的力多次将足球踢出，发现足球斜向上飞出的角度越大，球运动得越高，但并不能运动得越远。小明查阅资料后知道：足球所做的运动叫做斜抛运动，其运动轨迹如图所示。足球起始运动方向与水平方向的夹角叫做推射角，抛出点到落地点的水平距离叫做射程，射程与抛出速度和抛射角的大小有关。若物体的动能大小EK=mv2，重力势能大小Ep=mgh不计空气阻力，g=10N/kg，则：（1）若将质量为0.4kg足球从地面踢出时，具有的动能是120J，踢出后能达至的最大高度是5m，则足球在最高点时具有的动能是；（2）若足球的射程x与抛出速度、抛射角之间满足公式，当足球以20m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出，足球的射程是；（3）足球运动的速度v可以分解成水平速度vx和竖直速度vy，三者可构成如图所示的矩形。足球在空中飞行时，水平速度保持不变，竖直速度先减小后增大。若足球在地面以10m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出，当足球的速度与水平方向夹角为30°角时，此时足球距地面的高度是m。（小数点后保留2位数字）7．演绎式探究——研究机械能守恒与平抛运动：（1）如图甲，质量为的小球从高度为的光滑斜面顶端由静止自由滑下，到达斜面底端的速度为.此过程机械能守恒，关系式成立，则一个物体从高0.2m的光滑斜面顶端自由下滑到斜面底端时的速度为m/s.（取10N/kg）如图乙，将物体以一定的初速度沿水平方向抛出（不计阻力），物体做平抛运动，在水平方向运动的距离，在竖直方向下落的高度，则与的关系可用丙图中的图线表示.（2）如图丁所示，小球沿长度为的光滑斜面由静止自由滑下，经过高度为的光滑桌面后做平拋运动，撞到前方挡板的点，桌边到挡板的距离为.，点到地面的高度为，请推理证明：.四、计算题8．小曾同学学习完动能和势能的知识以后，通过阅读高中教材必修二发现。①动能；②重力势能Ep=mgh；③弹性势能，x为弹簧形变量，劲度系数k为弹力与形变量的比值，单位为N/m；④在只有重力或弹簧弹力做功的系统内，动能和势能会发生相互转化，但总机械能保持不变。在如图所示的装置中，质量为1kg的小球沿光滑斜面无初速度滑下，到达B点后通过转角装置掉入竖直装置中，在C点开始压缩弹簧，D点速度达到最大，直至压缩到最低点E。已知A与B高度差为0.8m，B与C的高度差为0.75m，弹簧足够长，劲度系数k=20N/m。忽略转弯处的能量损失。（1）小球到达B点的速度大小为多少？（2）请定性描述从C到D和D到E的过程中，系统能量的转化。（3）小球的最大速度为多少？

9．已知物体的重力势能的表达式为Ep=mgh，动能的表达式为Ek=mv2，其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，g为常量，取10N/kg。如图所示是运动员投掷铅球的场景。运动员在距地面高h=1.5m处，将质量为4kg的铅球以6m/s的速度沿斜上方抛出，空气阻力忽略不计。求∶（1）铅球刚被抛出时的动能Ek1和重力势能Ep1；（2）铅球从抛出到落地的过程中，重力做的功W；（3）铅球落地前瞬间的动能Ek2五、科普阅读题10．阅读短文，回答问题。小华在观看台球比赛时发现：有时运动的白球去撞击一个静止的球后，白球会立即静止在碰撞时的位置，而被撞的球似乎接替了白球，以几乎相同的速度向前运动，称之为速度“交换”。小华想：白球碰撞后立即静止，被撞的球是以白球撞前相同大小的速度运动出去的吗？通过了解和初步实验，小华发现只有当体积和质量均相同的两球，而且球心在同一直线上相碰时，才可能出现上述现象。为进一步探究，她设计了下述实验方案：将一个两端翘起、中间水平的光滑轨道固定在水平桌面上，取两个相同的台球A、B，A球置于轨道左端斜面上某处，测出该点到水平桌面的高度h1，如图乙所示，释放A球，撞击后，B球向前运动并冲上轨道右端斜面能到达的最高点，测出该点的高度h2．通过比较h2与h1的大小关系即可作出判断。请回答以下问题：（g＝10N/kg）（1）A球从斜面滑下的过程中，能转化为动能；（2）B球由静止变为运动是因为B球在碰撞中获得了能；（3）能说明B球被撞后是以A球撞前的速度运动出去的实验现象是；A．h1＞h2B．h1＝h2C．h1＜h2D．碰撞后B球做匀速直线运动（4）已知物体的重力势能的计算公式为EP＝mgh，动能的计算公式为。若小球A从光滑斜面0.2m高的地方释放运动到光滑水平面上与B球碰撞，则碰撞前瞬间A球运动速度vA＝m/s；（5）在实验中，如果A、B两个球的体积相等，质量关系是mB＝4mA，A球从h1＝10cm高度的斜面静止释放后撞击水平面上的B球，B球向前运动并冲上轨道右端斜面能到达的最大高度h2的大小为。A．2.5cmB．5cmC．7.5cmD．40cm11．阅读短文小明想研究物体从高空抛下落地速度，则查阅资料：动能的大小和速度与质量有关，翻阅资料后得到动能大小与速度质量公式为，重力势能大小与质量与高度有关，重力势能与质量高度的公式为，机械能是动能与势能之和，在机械能守恒时，弹性势能不变的情况下，动能和重力势能的总和不变.例如一个质量为m小球在h的高度落下，落到地面上（忽略空气阻力），它的重力势能全部转化为动能，所以落地时就有，得落地时速度为：，所以高度越高落地时候的速度就越大.（1）小球的质量为2kg，速度为2m/s，求小车的动能.（2）小球落地时候的速度与质量有没有关系：（选填“有”/“没有”）（3）如图一个质量为m的小球在轨道上运动，从如图所示位置释放，此时距离地面高度为h,圆形轨道半径为r，若物体从释放可以运动到圆形轨道的最高点A点时，此过由于摩擦机械能损耗为W，请用以上条件来表示小球到达圆形轨道最高点A点的速度.（4）高空抛物是城市上空的痛，请为杜绝高空抛物写一句标语：.参考答案1．形变动能202【详解】（1）[1]同学们观察到小球掉到地上时将地面砸了一个坑洞，小球自身也变形了，地面和小球的形状发生了改变，这个现象说明力能使物体发生形变。（2）[2]高空抛物时是物体的质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，是重力势能转化为动能。[3]物体重力势能这个100g的小球从20m高空由静止开始下落，不计空气阻力，小球的机械能守恒，到达地面时，重力势能全部转化为动能，所以动能为20J。（3）[4]根据可知，这个物体从20m掉到地面所需的时间2．转换法mgh无关不同大【详解】（1）①[1]用小球去撞击木块，并通过木块被撞的距离的远近来反映动能的大小，这种比较动能大小的物理研究方法叫转换法。[2]小球在A点时，因为静止所以动能为零，机械能即为小球的重力势能，则机械能为②[3][4]轨道AB段光滑，不计空气阻力和摩擦，小球从A点静止释放到达B点机械能守恒，B点h=0，则B点重力势能为0，则小球从A点静止释放到达B点时重力势能全部转化为动能，则有解得。根据上述公式可知，的大小与小球的质量没有关系。（3）[5][6]由表中数据可知，在相同的时间内，相同的面积上，水流把小车推动的距离远，可以判断小车从水流上获得的能量多，所以，小车从两种不同的能源上获得的能量是不同的；由此可见，水能的能流密度比风能的能流密度大。（4）[7]根据题意可得，水流流过的距离为，则水流的体积为，所以水流的质量为则水流的动能为则水能的能流密度A为3．先变大后变小等于等于A2【详解】（1）[1][2]从A运动到B的过程中，小球的重力势能转化为动能，动能变大，从B运动到C的过程中，小球的动能转化为重力势能，动能变小，故在小球从A到C的过程中，动能先变大后变小；到达与A等高的C处时，动能最小，速度为零。（2）[3]小球在没有空气阻力的情况下，沿无摩擦轨道运动，运动过程中机械能守恒，故小球经过M点时的机械能等于A点的机械能。（3）[4]小球A在真空中自由下落，重力势能转化为动能，机械能守恒，另一个小球B在阻力很大的液体中匀速下落，速度大小不变，动能不变，重力势能转化为与液体摩擦的内能，机械能不守恒。（4）[5]由静止下滑，不计空气阻力，斜面是光滑的，整个过程中机械能守恒，减小的重力势能转化为动能，即可得。（5）[6]不计空气阻力，小球从原点运动到最低处时机械能守恒，这个过程中竖直方向移动的距离又因为代入数据可得4．mgh因为不计空气阻力与摩擦，机械能不变，所以B点的动能等于A点的机械能，即mv2/2=mgh，所以vB=无关取质量不同的小球，均从A点由静止释放，分别记录小球经过BC段所用时间，发现所用时间相同，证明各小球到达水平面的速度与小球质量无关。【详解】(1)[1]小球在A点时，速度为0，因此动能0，而重力势能，所以机械能(2)①[2]因为不计空气阻力与摩擦，机械能不变，所以B点的动能等于A点的机械能，即所以②[3]vB的表达式中，没有质量这一物理量，说明vB与小球的质量无关。(3)[4]选取质量不同的小球，均从A点由静止释放，分别记录小球经过BC段所用时间，发现所用时间相同，证明各小球到达水平面的速度与小球质量无关。5．不可能右【详解】（1）[1]斜面光滑，物体从斜面上下滑时，受到竖直向下的重力及垂直于斜面的支持力的作用，所以只有重力做功，机械能守恒，重力势能转化为动能，以传送带所在的位置为0势能点，在Q点时，物体的动能为0，重力势能为mgH，滑到传送带时，动能为0.5mvM2，重力势能为0。则有mgH=0.5mMv2解得，物体到达传送带时的速度（2）[2]物体在传送带上时，受到竖直方向的重力和支持力作用，这两个力不做功，此时的重力和支持力是一对平衡力，大小相等，而压力和支持力是相互作用力，所以重力等于压力。物体离开传送带时，需要克服水平方向的滑动摩擦力做功。滑动摩擦力Ff=��FN=��mg摩擦力所做的功W=FfL=��mgL即代入数据有mgH-0.5mvN2=μmgL解得。（3）[3]传送带逆时针转动时，需要克服摩擦做功，物体的机械能减小，所以不可能回到Q点。（4）[4]传送带顺时针转动时，不管传送带的速度大于、小于或等于物体的速度，物体离开传送带的速度都比传送带静止时，物体离开时的速度大，物体的动能增大，物体落在P点的右边。6．403.33【详解】（1）[1]不计空气阻力，那么机械能守恒，在最低处所具有的机械能为120J，在最高点处的机械能仍然为120J，则此时具有的重力势能为故最高点的动能为（2）[2]足球的射程是（3）[3]若足球在地面以10m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出，则水平速度为10m/s，当足球的速度与水平方向夹角为30°角时，水平面的速度仍为10m/s，则速度的大小为m/s，则此时的动能为在水平地面时，机械能为故此时的重力势能为此时足球距地面的高度是足球距地面的高度是。7．2b详见解析【详解】(1)[1]因为质量为m的小球从高度为h的光滑斜面顶端由静止自由滑下，到达斜面底端的速度为v，过程中机械能守恒，所以mgh=mv2将h=0.2m，g=10m/s2代入求解的v=2m/s；[2]将物体以一定的初速度v0沿水平方向抛出（不计阻力），物体做平抛运动，在水平方向运动的距离r=v0t∵运动时间为t=∴在竖直方向下落得高度y=因此，下落高度y与水平移动距离r的2次方成正比，由此可以判断曲线为b；(2)[3]如图丁所示，小球沿长度为l的光滑斜面AB由静止自由滑下，则过程中机械能守恒mgh=mv2mglsinθ=mvB2=mvC2vC2=2glsinθ又∵小球从C点开始做平抛运动∴s=vcth-d=d=h-=h-=h-=h-．8．（1）4m/s；（2）见解析；（3）6m/s【详解】解：（1）如果不考虑空气阻力，机械能守恒，即最高点的重力势能等于B点的动能则小球摆动到最低点时的速度大小（2）小球到达C点时开始受到弹力的作用，弹力小于重力，小球继续向下做加速运动；弹簧发生弹性形变，具有弹性势能，小球的机械能转化为弹性势能和小球的动能；到达D点时的速度最大，小球的动能最大；继续向下运动到E点，弹簧的弹性势能变大，是小球的机械能转化为弹簧的弹性势能。（3）弹簧足够长，劲度系数k=20N/m，当重力等于弹力时速度最大，则弹簧的伸长量为整个系统的机械能守恒，D点时代入数据得解得v=6m/s。答：（1）小球到达B点的速度大小为4m/s；（2）从C到D的过程中重力势能转化为动能和弹性势能；从D到E的过程中，机械能转化为弹性势能；（3）小球的最大速度为6m/s。9．（1）72J，60J；（2）60J；（3）132J【详解】（1）物体