高一物理必修二第七章机械能守恒定律及答案

第七章机械能守恒定律

一、选择题

1．质量为m的小物块在倾角为α的斜面上处于静止状态，如图所示。若斜面体和小物块一起以速度v沿水平方向向右做匀速直线运动，通过一段位移x。斜面体对物块的摩擦力和支持力的做功情况是()

A．摩擦力做正功，支持力做正功

B．摩擦力做正功，支持力做负功

C．摩擦力做负功，支持力做正功

D．摩擦力做负功，支持力做负功

2．在粗糙水平面上运动着的物体，从A点开始在大小不变的水平拉力F作用下做直线运动到B点，物体经过A、B点时的速度大小相等。则在此过程中()

A．拉力的方向一定始终与滑动摩擦力方向相反

B．物体的运动一定不是匀速直线运动

C．拉力与滑动摩擦力做的总功一定为零

D．拉力与滑动摩擦力的合力一定始终为零

3．材料相同的A、B两块滑块质量m A＞m B，在同一个粗糙的水平面上以相同的初速度运动，则它们的滑行距离x A和x B的关系为()

A．x A＞x B B．x A= x B C．x A＜x B D．无法确定

4．某人在高h处抛出一个质量为m的物体，不计空气阻力，物体落地时速度为v，该人对物体所做的功为()

A．mgh B ．

22

v m

C．mgh

+

2

2

v

m

D．

2

2

v

m

－mgh

5．如图所示的四个选项中，木块均在固定的斜面上运动，其中图A、B、C中的斜面是光滑的，图D中的斜面是粗糙的，图A、B中的F为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图A、B、D 中的木块向下运动，图C中的木块向上运动，在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是

A B C D

6．在下面列举的各个实例中，哪些情况机械能是守恒的？()

A．汽车在水平面上匀速运动

B．抛出的手榴弹或标枪在空中的运动(不计空气阻力)

C．拉着物体沿光滑斜面匀速上升

D．如图所示，在光滑水平面上运动的小球碰到一个弹簧，把弹簧压缩后，又被弹回来

7．沿倾角不同、动摩擦因数 相同的斜面向上拉同一物体，若上升的高度相同，则() A．沿各斜面克服重力做的功相同B．沿倾角小的斜面克服摩擦做的功大些

C．沿倾角大的斜面拉力做的功小些D．条件不足，拉力做的功无法比较

8．重物m系在上端固定的轻弹簧下端，用手托起重物，使弹簧处于竖直方向，弹簧的长度等于原长时，突然松手，重物下落的过程中，对于重物、弹簧和地球组成的系统来说，下列说法正确的是()

A．重物的动能最大时，重力势能和弹性势能的总和最小

B．重物的重力势能最小时，动能最大C．弹簧的弹性势能最大时，重物的动能最小D．重物的重力势能最小时，弹簧的弹性势能最大

9．一个物体由静止开始，从A点出发分别经三个不同的光滑斜面下滑到同一水平面上的C1、C2、C3 处，如图所示，下面说法中那些是正确的()

A．在C1、C2、C3 处的动能相等

B．在C1、C2、C3 处的速度相同

C．物体在三个斜面上的运动都是匀加速运动，在AC1上下滑时加速度最小

D．物体在三个斜面上的运动都是匀加速运动，在AC3上下滑时所用时间最少

v

v

10．木块m 沿着倾角为θ 的光滑斜面从静止开始下滑，当下降的高度为h 时，重力的瞬时功率为

A ．mg gh 2

B ．mg cos θ gh 2

C ．mg sin θ 2

gh

D ．mg sin θ gh 2

11．玩具起重机上悬挂一个质量为500克的砝码，从静止开始以2 m/s 2的加速度提升砝码。2 s 内拉力所做的功为(g 取10 m/s 2)( )

A ．4 J

B ．20 J

C ．24 J

D ．32 J

二、填空题

12．用200 N 的拉力将地面上一个质量为10 kg 的物体提升10 m (重力加速度 g = 10 m/s 2，空气阻力忽略不计)。拉力对物体所做的功是_________J ；物体被提高后具有的重力势能是_________J (以地面为零势能参考面)；物体被提高后具有的动能是_________J 。

13．一个质量为0.5 kg 的小球，从距地面高5 m 处开始做自由落体运动，与地面碰撞后，竖直向上跳起的最大高度为4 m ，小球与地面碰撞过程中损失的机械能为_______J 。(取g = 10 m/s 2，空气阻力不计)

14．一个物体从光滑斜面的顶端，由静止开始下滑，取斜面底端为势能的零参考面，则当下滑到斜面的中点时，物体的动能与重力势能的比值为_______；当下滑的时间等于滑到底部的时间的一半时，物体的动能与势能的比值为_________。

15．如图所示，小滑块沿光滑曲面自高度为h 处由静止开始下滑，经过动摩擦因数恒定的水平面AB 后再滑上另一光滑曲面，C 是AB 的中点，如果滑块经过A 、C 两点的速率之比为4∶3，则滑块滑上另一曲面的最大高度是________。

三、计算题

16．在验证机械能守恒的实验中，所用电源的频率为50 Hz ，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时各计数点位置对应刻度尺上的读数如图所示(图中O 是打点计时器打的第一个点，A 、B 、C 、D 、E 分别是以每打两个点的时间作为计时单位取的计数点)。查得当地的重力加速度g = 9.80 m/s 2。根据纸带求：

(1)重锤下落的加速度。

(2) 若重锤质量为m ，则重锤从起始下落至B 时，减少的重力势能为多少？

(3)重锤下落到B 时，动能为多大？

(4)从(2)、(3)的数据可得什么结论？产生误差的主要原因是什么？

17．把一个质量为1 kg 的物体放在水平面上，用8 N 的水平拉力使物体从静止开始运动，物体与水平面的动摩擦因数为0.2，物体运动2 s 时撤掉拉力。(g 取10 m/s 2)

求：(1)2 s 末物块的动能。

(2)2 s 后物块在水平面上还能向前滑行的最大距离。

18．如图所示，一质量为m 的物体以某一速度冲上一个倾角为30° 的斜面，其运动的加速度

为

4

3g

。这个物体在斜面上上升的最大高度为h ，求在这个过程中： (1)物体的重力势能变化了多少？ (2)物体的动能变化了多少？

v

(3)物体的机械能变化了多少？

(4)滑动摩擦力为多大？物体克服滑动摩擦力做了多少功？

19．如图所示，物体从高AE = h 1 = 2 m 、倾角 α = 37? 的坡顶由静止开始下滑，到坡底后又经过BC = 20 m 一段水平距离，再沿另一倾角 β =30? 的斜坡向上滑动到D 处静止，DF = h 2 = 1.75 m 。设物体与各段表面的动摩擦因数都相同，且不计物体在转折点B 、C 处的能量损失，求动摩擦因数。

(取sin 37°＝53，cos 37°＝54)

20．风力发电是一种环保的电能获取方式。图为某风力发电站外观图。设计每台风力发电机的功率为40 kW 。实验测得风的动能转化为电能的效率约为20%，空气的密度是1.29 kg/m 3，当地水平风速约为10 m/s ，问风力发电机的叶片长度约为多少才能满足设计要求？

参考答案

一、选择题

1．B 解析：摩擦力方向与小物块的运动方向夹角小于90°，所以做正功；支持力方向与运动方向夹角大于90°，所以做负功。

2．C 3．B 解析：应用动能定理可知，滑行距离与物体质量没有关系。

4．D 解析：人对物体所做的功等于物体获得的动能，然后应用动能定理可求出人做的功。 5．C

解析：利用机械能守恒定律满足的条件处理。

6．ABD

7．ABD 8．ACD

解析：物体下降过程中，动能、重力势能、弹性势能之和保持不变。

9．ACD 10．D 解析：当力和速度的方向夹角不为零时，应乘上夹角的余弦。 11．C 解析：v = at = 4 m/s h =21at 2 = 4 m W F = mgh +2

1

mv 2 = 24 J 二、填空题

12．2 000；1 000；1 000 13．5

14．1∶1；1∶3

解析：注意零势能面的选择，应用动能定律或者机械能守恒求解。 15．

8

h

解析：应用动能定理求解，滑块从A 到C 动能损失167，所以到B 点时，动能为A 点时的81

。

三、计算题

16．解析：(1)由纸带可知：x 1=AB =70 mm

x 2= BC =85 mm x 3= CD =100.5 mm x 4= DE =116.5 mm

∴a =

2

34231223)

(×)

()()(T x x x x x x -+-+-≈9.69 m/s 2 (2)|ΔE p | = 1.89 mJ ； (3)E k = 1.88 mJ ；

(4)在实验误差允许的范围内，重锤重力势能的减少等于其动能的增加，机械能守恒。产生误差的主要原因是重锤下落过程中受到阻力的作用(空气阻力、纸带与限位孔间的摩擦阻力及打点时的阻力)。

17．(1)72 J ；(2)36 m

18．解析：(1)重力势能增加了mgh ； (2)动能减少了

2

3mgh

； (3) 机械能减少了2

mgh

； (4) F f =

4mg ，物体克服滑动摩擦力做功为2

mgh

19．0.01

解析：对全过程应用动能定理求解。 20．10 m

解析：在t 时间内风过叶片的体积 V = πR 2vt 这部分的风的动能为 E k =

21ρVv 2 =2

1

πρR 2v 3t 发电机的功率为 P =t

E k

η=2

π2032v R .ρ

解得 R 2 = 98 R = 10 m