高一物理必修二第七章机械能整章同步练习

高一物理必修二第七章机械能整章同步练习同学们，机械能这一章是高中物理力学部分的重要内容，它将我们之前学习的力与运动的关系进一步深化，从能量的角度为我们提供了分析和解决物理问题的新视角与有力工具。掌握好功、功率、动能、势能以及机械能守恒定律等核心概念和规律，对后续物理学习乃至整个理科思维的培养都至关重要。下面这份同步练习，旨在帮助大家巩固本章所学知识，查漏补缺，提升分析问题和解决问题的能力。请大家认真思考，独立完成。第一节：功核心概念回顾：功的定义、做功的两个必要因素、功的计算公式、正功与负功的意义、总功的计算。基础巩固1.关于功的概念，下列说法正确的是（）A.只要有力作用在物体上，力就对物体做了功B.物体通过的位移越大，力对物体做的功就一定越多C.力对物体做功的多少，只与力的大小和位移的大小有关D.力对物体做正功还是负功，取决于力和位移的夹角2.一个物体在水平恒力F的作用下，在光滑水平面上由静止开始移动了距离s，此过程中力F对物体做功为W1；若该物体在同样的水平恒力F作用下，在粗糙水平面上由静止开始也移动了距离s，此过程中力F对物体做功为W2。则W1与W2的大小关系是（）A.W1>W2B.W1=W2C.W1<W2D.无法确定3.质量为m的物体，在与水平方向成θ角的拉力F作用下，沿水平地面匀速前进了距离s。已知物体与地面间的动摩擦因数为μ，在此过程中，拉力F做的功为________，摩擦力做的功为________。能力提升4.一个质量为2kg的物体，在竖直向上的拉力作用下，从静止开始向上做匀加速直线运动，2s内上升了5m。求此过程中拉力对物体做的功。（g取10m/s²）5.如图所示，一个物体在大小为10N的恒力F作用下，沿半径为R的半圆形轨道从A点运动到B点，已知F的方向始终与物体的运动方向一致。求此过程中力F对物体做的功。第二节：功率核心概念回顾：功率的定义、平均功率与瞬时功率、功率的计算公式（P=W/t，P=Fv）、额定功率与实际功率。基础巩固1.关于功率，下列说法正确的是（）A.功率大的机械做功一定多B.功率小的机械做功一定慢C.做功时间越短，功率一定越大D.做功越多，功率一定越大2.某汽车发动机的额定功率为P，若汽车在平直公路上以额定功率行驶，当牵引力为F时，汽车的行驶速度v=________；若汽车以速度v匀速行驶时，其牵引力F=________。3.质量为5t的汽车，在平直公路上以额定功率行驶，速度由10m/s增加到最大速度20m/s，共用了50s。若汽车在运动过程中所受阻力恒定，且阻力大小为车重的0.1倍，求汽车发动机的额定功率。（g取10m/s²）能力提升4.一个质量为m的物体从静止开始自由下落，不计空气阻力。求：（1）下落t秒末重力的瞬时功率；（2）下落t秒内重力的平均功率。5.某人用一个定滑轮将一个质量为m的物体匀速提升h高度，所用时间为t。已知此人的最大输出功率为P，重力加速度为g。（1）求此过程中人对绳子的拉力做的功和平均功率；（2）若此人想在更短时间内将该物体提升同样高度，他的输出功率至少需要达到多少？第三节：动能和动能定理核心概念回顾：动能的定义及其表达式、动能定理的内容及其表达式、动能定理的应用。基础巩固1.关于动能，下列说法正确的是（）A.物体的速度越大，动能一定越大B.物体的质量越大，动能一定越大C.物体的动能变化，速度一定变化D.物体的速度变化，动能一定变化2.质量为2kg的物体，速度由3m/s增大到5m/s，它的动能增加了________J。3.一个物体在水平拉力F作用下，在粗糙水平面上滑行一段距离s后停止。已知物体的质量为m，初速度为v0，动摩擦因数为μ。试用动能定理求物体滑行的距离s。能力提升4.质量为1kg的小球，从离地面20m高处自由下落，与地面碰撞后反弹的高度为5m。若小球与地面碰撞的时间极短，重力加速度g取10m/s²，求：（1）小球下落过程中重力做的功和落地时的动能；（2）小球与地面碰撞过程中损失的机械能。5.一辆汽车质量为m，在平直公路上由静止开始以加速度a匀加速行驶，经过时间t后，汽车达到额定功率P，之后保持额定功率继续行驶，最终达到最大速度vm。已知汽车在行驶过程中所受阻力大小恒定。求：（1）汽车所受的阻力大小；（2）汽车匀加速行驶阶段的位移。第四节：重力势能核心概念回顾：重力势能的定义及其表达式、重力势能的相对性、重力做功与重力势能变化的关系、弹性势能（定性了解）。基础巩固1.关于重力势能，下列说法正确的是（）A.重力势能的大小与零势能参考平面的选取有关B.重力势能的变化量与零势能参考平面的选取无关C.物体在重力场中某点的重力势能一定为正值D.物体克服重力做功，其重力势能一定增加2.质量为5kg的物体，从离地面10m高处自由下落到地面，重力加速度g取10m/s²。以地面为零势能参考平面，物体下落前的重力势能为________J，下落过程中重力做的功为________J，物体落地时的重力势能为________J。3.一个质量为m的物体，在距地面高度为h处，以初速度v0水平抛出。不计空气阻力，以地面为零势能参考平面，求物体落地时的机械能（用m、h、v0、g表示）。能力提升4.质量为2kg的物体，从倾角为30°的光滑斜面顶端由静止开始下滑，斜面的长度为5m。重力加速度g取10m/s²。求：（1）物体滑到斜面底端时的速度大小；（2）物体下滑过程中重力势能的减少量。5.如图所示，轻质弹簧一端固定在天花板上，另一端系一质量为m的小球。当小球静止时，弹簧的伸长量为x0。现将小球向下拉一段距离后由静止释放，小球在竖直方向做简谐运动。不计空气阻力，以小球静止时的位置为零势能参考平面（重力势能和弹性势能均以此为参考）。试分析小球在振动过程中，其动能、重力势能和弹性势能如何相互转化，并说明在哪些位置动能达到最大或最小。第五节：机械能守恒定律核心概念回顾：机械能的定义、机械能守恒定律的内容、机械能守恒的条件、机械能守恒定律的应用。基础巩固1.关于机械能守恒定律，下列说法正确的是（）A.物体所受合外力为零时，机械能一定守恒B.物体只受重力作用时，机械能一定守恒C.物体除受重力外，还受其他力作用，但其他力不做功，机械能一定守恒D.物体的动能和重力势能之和保持不变，机械能一定守恒2.一个小球从光滑的斜面顶端由静止开始下滑，在下滑过程中，小球的________能转化为________能，机械能________（填“守恒”或“不守恒”）。3.质量为m的物体，从静止开始自由下落，下落高度h时，速度为v。若不计空气阻力，试用机械能守恒定律证明：v²=2gh。能力提升4.如图所示，一个质量为m的小球，用长为L的轻质细线悬挂于O点。现将小球拉至与O点等高的A点由静止释放，不计空气阻力。求小球运动到最低点B时的速度大小和细线对小球的拉力大小。5.质量为m的滑块，从高为h的光滑弧形轨道的顶端A由静止开始滑下，然后进入粗糙的水平轨道BC，在C点与一轻质弹簧相碰并将弹簧压缩到最短。已知水平轨道BC的长度为s，滑块与水平轨道间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。求：（1）滑块滑到B点时的速度大小；（2）弹簧被压缩到最短时，弹簧具有的弹性势能。第六节：能量守恒定律与能源核心概念回顾：能量守恒定律的内容、能量转化和转移的方向性、能源与可持续发展。基础巩固1.下列过程中，能量转化情况正确的是（）A.电动机工作时，电能转化为机械能B.汽油机做功冲程中，内能转化为机械能C.摩擦生热过程中，机械能转化为内能D.蓄电池充电过程中，化学能转化为电能2.能量守恒定律是自然界的基本规律之一，其内容是：能量既不会凭空________，也不会凭空________，它只会从一种形式________为其他形式，或者从一个物体________到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量________。能力提升3.某同学将一个质量为m的物体从地面竖直向上抛出，物体上升的最大高度为H，然后落回地面。若物体在上升和下落过程中所受空气阻力大小恒为f，且f<mg。求：（1）物体上升过程中，克服空气阻力做的功；（2）物体从抛出到落回地面的整个过程中，空气阻力做的总功；（3）物体落回地面时的速度大小（用m、g、H、f表示）。4.简述能源危机的含义，并谈谈你对节约能源和开发新能源的看法。综合应用与拓展1.如图所示，在光滑的水平面上，有一质量为M的长木板，木板上放一质量为m的小滑块，滑块与木板之间的动摩擦因数为μ。现给滑块一个水平向右的初速度v0，滑块在木板上滑行一段距离后与木板相对静止。求：（1）滑块与木板相对静止时的共同速度；（2）此过程中产生的热量。2.质量为m的小球，用不可伸长的轻绳系于O点，绳长为L。现将小球拉至使绳水平伸直的位置A，然后由静止释放。不计空气阻力，求小球运动到最低点B时对绳的拉力。若在O点正下方钉一个钉子C，OC=L/2，当小球摆到最低点B后继续向左摆动，绳子将绕钉子C转动，求小球能上升的最大高度。---参考答案与提示（此处为篇幅考虑，仅提供部分典型题目的提示或简要答案思路，完整详细答案建议由教师在课堂上讲解或提供配套详解。）第一节：功1.D2.B（提示：功的大小只与F、s、θ有关，与其他力无关）3.Fscosθ；-μ(mg-Fsinθ)s4.提示：先由运动学公式求出加速度a，再由牛顿第二定律求出拉力F，最后计算W=Fs。答案：145J。5.提示：F方向始终与速度方向一致，即与位移方向一致，可将曲线运动的路程视为位移大小。答案：10N×πR。第二节：功率1.B2.P/F；P/v3.提示：最大速度时牵引力等于阻力，f=0.1mg。由P=f·vm可求P。答案：100kW。4.（1）mg²t；（2）(1/2)mg²t5.（1）mgh，mgh/t；（2）mgh/t'（t'为更短的时间）第三节：动能和动能定理1.C2.32J3.提示：合外力做功等于动能变化，即-μmgs=0-(1/2)mv0²，解得s=v0²/(2μg)。4.（1）200J，200J；（2）150J5.提示：（1）达到最大速度时F=f，P=f·vm。匀加速阶段F-f=ma，v=at，P=Fv。联立可求f。（2）匀加速阶段位移可由运动学公式或动能定理求解。第四节：重力势能1.ABD2.500J，500J，0J3.(1/2)mv0²+mgh4.（1）5√2m/s；（2）50J5.提示：小球在平衡位置下方时，重力势能减小，弹性势能增加；在平衡位置上方时，重力势能增加，弹性势能减小。平衡位置动能最大，最高点动能最小。第五节：机械能守恒定律1.BC2.重力势，动，守恒3.提示：重力做功等于动能变化，mgh=(1/2)mv²-0，即得。4.提示：由机械能守恒得(1/2)mvB²=mgL，再由向心力公式T-mg=mvB²/L，解得T=3mg。5.（1）√(2gh)；（2）mgh-μmgs第六节：能量守恒定律与能源1.ABC2.产生，消失，转化，转移，保持不变3.（1）fH；（2）-2fH；（3）√[2(mgH-fH)/m