2022—2023学年高一下学期物理人教版2019必修第二册第八章 机械能守恒定律 课后选练含答案
一、选择题。
1、沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面将同一物体分别从底端拉到顶端，下列说法正确的是( )
A.沿坡度小的斜面运动时物体克服重力做功多
B.沿坡度大、粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多
C.沿坡度小、粗糙程度大的斜面运动
D.不管沿怎样的斜面运动，物体克服重力做功相同，物体增加的重力势能也相同
如图所示在同一水平方向恒力F的作用下一物体分别沿着粗糙水平面和光滑水平面从静止开始运动相同位移x物体沿着粗糙水平地面运动位移x过程中力F做的功和做功的平均功率分别为W、P物体沿着光滑水平地面运动位移x过程中力F做的功和做功的平均功率分别为W、P则( )
A．W1>W2、P＝W、P、P＝W、P(多选)关于弹簧的弹性势能，下列说法正确的是( )
A．弹簧的弹性势能跟拉伸(或压缩)的长度有关
B．弹簧的弹性势能跟弹簧的劲度系数有关
C．同一弹簧，在弹性限度内，形变量越大，弹性势能越大
D．弹性势能的大小跟使弹簧发生形变的物体有关
质量一定的物体( )
A.速度发生变化时其动能一定变化
B.速度发生变化时其动能不一定变化
C.速度变化时其动能一定不变
D.动能不变时其速度一定不变
关于机械能，以下说法正确的是( )
A．质量大的物体，重力势能一定大
B．速度大的物体，动能一定大
C．做平抛运动的物体机械能时刻在变化
D．质量和速率都相同的物体，动能一定相同
物体在恒定阻力作用下，以某初速度在水平面上沿直线滑行直到停止。以a、Ek、x和t分别表示物体运动的加速度大小、动能、位移的大小和运动的时间。则以下各图像中，能正确反映这一过程的是( )
质量为m的汽车启动后沿平直路面行驶．已知发动机的功率恒为P且行驶过程中受到的阻力大小一定汽车能够达到的最大速度为v保持发动机的功率不变则当汽车的速度为时其瞬时加速度的大小为( ) B. C. D.
8、一个100 g的球从1.8 m的高处落到一个水平板上又弹回到1.25 m的高处，则整个过程中重力对球所做的功及球的重力势能的变化是(g取10 m/s2)( )
A．重力做功为1.8 J
B．重力做了0.55 J的负功
C．物体的重力势能一定减少0.55 J
D．物体的重力势能一定增加1.25 J
一质量为m的滑块，以速度v在光滑水平面上向左滑行，从某一时刻起，在滑块上作用一向右的水平力，经过一段时间后，滑块的速度变为－2v(方向与原来相反)，在整段时间内，水平力所做的功为( )
A.mv2 B.－mv2 C.mv2 D.－mv2
下列选项中物体m机械能守恒的是(均不计空气阻力)( )
从空中以40 的初速度平抛一重为10 的物体物体在空中运动3 落地不计空气阻力取g＝10 则物体落地前瞬间重力的瞬时功率为( )
A．300 W B．400 W C．500 W D．700 W
12、一棵树上有一个质量为0.3 kg的熟透了的苹果P，该苹果从树上A处先落到地面C最后滚入沟底D.A、B、C、D、E水平面之间竖直距离如图所示．以地面C为零势能面，g取10 m/s2，则该苹果从A落下到D的过程中重力势能的减少量和在D处的重力势能分别是( )
A．15.6 J和9 J B．9 J和－9 J
C．15.6 J和－9 J D．15.6 J和－15.6 J
如图所示，在短道速滑运动中，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑( )
A.甲对乙做正功，甲的动能增大B.甲对乙做正功，乙的动能增大
C.乙对甲做正功，甲的动能增大D.乙对甲做正功，乙的动能增大
如图所示，某人骑自行车下坡，坡长l＝500 m，坡高h＝8 m，人和车总质量为100 kg，下坡时初速度为4 m/s，人不踏车的情况下，到达坡底时车速为10 m/s，g取
10 m/s2，则下坡过程中阻力所做的功为( )
A.－4 000 J B.－3 800 J C.－5 000 J D.－4 200 J
如图所示，弹簧固定在地面上，一小球从它的正上方A处自由下落，到达B处开始与弹簧接触，到达C处速度为0，不计空气阻力，则在小球从B到C的过程中( )
A．弹簧的弹性势能不断增大
B．弹簧的弹性势能不断减小
C．小球和弹簧组成的系统机械能不断减小
D．小球和弹簧组成的系统机械能保持不变
利用如图甲所示装置验证机械能守恒定律：质量m＝0.20 kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点。O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出)。已知打点计时器每隔0.02 s打一次点，当地的重力加速度g＝10 m/s2。(计算结果均取3位有效数字)
(1)下列实验操作步骤中错误的是( )
A.把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接到低压交流电源上
B.将连有重物的纸带穿过限位孔，将纸带和重物提升到一定高度
C.先释放纸带，再接通电源
D.更换纸带，重复实验，根据记录处理数据
(2)根据图乙所得的数据，应取图中O点和________点来验证机械能守恒定律，那么打下该点时重物的瞬时速度大小为________ m/s。
(3)从O点到所取点，重物重力势能减少量ΔEp＝________ J，动能增加量ΔEp________ J，从而验证了在误差允许范围内机械能守恒。
甲
17、某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律，频闪仪每隔0.05 s闪光一次，如图所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表。(当地重力加速度取9.8 m/s2，小球质量m＝0.2 kg，结果保留3位有效数字)
时刻 t2 t3 t4 t5 速度/(m·s－1) 4.99 4.48 3.98
(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5＝________m/s；
(2)从t2到t5时间内，重力势能增量ΔEp＝________ J，动能减少量ΔEk＝________J；
(3)在误差允许的范围内，若ΔEp与ΔEk近似相等，即可验证了机械能守恒定律。由上述计算得ΔEp______Ek(选填“>”“<”或“＝”)，造成这种结果的主要原因是_______________________________________________________________。
质量为3 的物体放在高4 的平台上取10 求：(1)物体相对于平台表面的重力势能是多少？(2)物体相对于地面的重力势能是多少？(3)物体从平台落到地面上重力势能变化了多少？重力做的功是多少？如图所示，一质量为2 kg的铅球从离地面2 m高处自由下落，陷入沙坑2 cm深处，求沙子对铅球的平均阻力大小。(g取10 m/s2)
20、如图所示为一跳台的示意图．假设运动员从雪道的最高点A由静止开始滑下，不借助其他器械，沿光滑雪道到达跳台的B点时速度多大？当他落到离B点竖直高度为10 m的雪地C点时，速度又是多大？(设这一过程中运动员没有做其他动作，忽略摩擦和空气阻力，g取10 m/s2)
沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面将同一物体分别从底端拉到顶端，下列说法正确的是( )
A.沿坡度小的斜面运动时物体克服重力做功多
B.沿坡度大、粗糙程度大的斜面运动时物体克服重力做功多
C.沿坡度小、粗糙程度大的斜面运动
D.不管沿怎样的斜面运动，物体克服重力做功相同，物体增加的重力势能也相同
【答案】D如图所示在同一水平方向恒力F的作用下一物体分别沿着粗糙水平面和光滑水平面从静止开始运动相同位移x物体沿着粗糙水平地面运动位移x过程中力F做的功和做功的平均功率分别为W、P物体沿着光滑水平地面运动位移x过程中力F做的功和做功的平均功率分别为W、P则( )
A．W1>W2、P＝W、P、P＝W、P【答案】(多选)关于弹簧的弹性势能，下列说法正确的是( )
A．弹簧的弹性势能跟拉伸(或压缩)的长度有关
B．弹簧的弹性势能跟弹簧的劲度系数有关
C．同一弹簧，在弹性限度内，形变量越大，弹性势能越大
D．弹性势能的大小跟使弹簧发生形变的物体有关
ABC 质量一定的物体( )
A.速度发生变化时其动能一定变化
B.速度发生变化时其动能不一定变化
C.速度变化时其动能一定不变
D.动能不变时其速度一定不变
【答案】B关于机械能，以下说法正确的是( )
A．质量大的物体，重力势能一定大
B．速度大的物体，动能一定大
C．做平抛运动的物体机械能时刻在变化
D．质量和速率都相同的物体，动能一定相同
D
6、物体在恒定阻力作用下，以某初速度在水平面上沿直线滑行直到停止。以a、Ek、x和t分别表示物体运动的加速度大小、动能、位移的大小和运动的时间。则以下各图像中，能正确反映这一过程的是( )
【答案】C 质量为m的汽车启动后沿平直路面行驶．已知发动机的功率恒为P且行驶过程中受到的阻力大小一定汽车能够达到的最大速度为v保持发动机的功率不变则当汽车的速度为时其瞬时加速度的大小为( ) B. C. D.
【答案】一个100 g的球从1.8 m的高处落到一个水平板上又弹回到1.25 m的高处，则整个过程中重力对球所做的功及球的重力势能的变化是(g取10 m/s2)( )
A．重力做功为1.8 J
B．重力做了0.55 J的负功
C．物体的重力势能一定减少0.55 J
D．物体的重力势能一定增加1.25 J
C 一质量为m的滑块，以速度v在光滑水平面上向左滑行，从某一时刻起，在滑块上作用一向右的水平力，经过一段时间后，滑块的速度变为－2v(方向与原来相反)，在整段时间内，水平力所做的功为( )
A.mv2 B.－mv2 C.mv2 D.－mv2
【答案】A下列选项中物体m机械能守恒的是(均不计空气阻力)( )
CD 从空中以40 的初速度平抛一重为10 的物体物体在空中运动3 落地不计空气阻力取g＝10 则物体落地前瞬间重力的瞬时功率为( )
A．300 W B．400 W C．500 W D．700 W
【答案】一棵树上有一个质量为0.3 kg的熟透了的苹果P，该苹果从树上A处先落到地面C最后滚入沟底D.A、B、C、D、E水平面之间竖直距离如图所示．以地面C为零势能面，g取10 m/s2，则该苹果从A落下到D的过程中重力势能的减少量和在D处的重力势能分别是( )
A．15.6 J和9 J B．9 J和－9 J
C．15.6 J和－9 J D．15.6 J和－15.6 J
C 如图所示，在短道速滑运动中，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑( )
A.甲对乙做正功，甲的动能增大B.甲对乙做正功，乙的动能增大
C.乙对甲做正功，甲的动能增大D.乙对甲做正功，乙的动能增大
【答案】C如图所示，某人骑自行车下坡，坡长l＝500 m，坡高h＝8 m，人和车总质量为100 kg，下坡时初速度为4 m/s，人不踏车的情况下，到达坡底时车速为10 m/s，g取
10 m/s2，则下坡过程中阻力所做的功为( )
A.－4 000 J B.－3 800 J C.－5 000 J D.－4 200 J
【答案】B如图所示，弹簧固定在地面上，一小球从它的正上方A处自由下落，到达B处开始与弹簧接触，到达C处速度为0，不计空气阻力，则在小球从B到C的过程中( )
A．弹簧的弹性势能不断增大
B．弹簧的弹性势能不断减小
C．小球和弹簧组成的系统机械能不断减小
D．小球和弹簧组成的系统机械能保持不变
AD 利用如图甲所示装置验证机械能守恒定律：质量m＝0.20 kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点。O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出)。已知打点计时器每隔0.02 s打一次点，当地的重力加速度g＝10 m/s2。(计算结果均取3位有效数字)
(1)下列实验操作步骤中错误的是( )
A.把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接到低压交流电源上
B.将连有重物的纸带穿过限位孔，将纸带和重物提升到一定高度
C.先释放纸带，再接通电源
D.更换纸带，重复实验，根据记录处理数据
(2)根据图乙所得的数据，应取图中O点和________点来验证机械能守恒定律，那么打下该点时重物的瞬时速度大小为________ m/s。
(3)从O点到所取点，重物重力势能减少量ΔEp＝________ J，动能增加量ΔEp________ J，从而验证了在误差允许范围内机械能守恒。
甲
【答案】(1)C (2)B 1.92 (3)0.384 0.36917、某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律，频闪仪每隔0.05 s闪光一次，如图所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表。(当地重力加速度取9.8 m/s2，小球质量m＝0.2 kg，结果保留3位有效数字)
时刻 t2 t3 t4 t5 速度/(m·s－1) 4.99 4.48 3.98
(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5＝________m/s；
(2)从t2到t5时间内，重力势能增量ΔEp＝________ J，动能减少量ΔEk＝________J；
(3)在误差允许的范围内，若ΔEp与ΔEk近似相等，即可验证了机械能守恒定律。由上述计算得ΔEp______Ek(选填“>”“<”或“＝”)，造成这种结果的主要原因是_______________________________________________________________。
(1)3.48 (2)1.24 1.28 (3)< 存在空气阻力质量为3 的物体放在高4 的平台上取10 求：(1)物体相对于平台表面的重力势能是多少？(2)物体相对于地面的重力势能是多少？(3)物体从平台落到地面上重力势能变化了多少？重力做的功是多少？【答案】(1)0 (2)120 J (3)－120 J 120 J【解析】解法一：(1)相对于平台表面h＝0.＝mgh＝0.(2)相对于地面物体重力势能为E＝mgh＝3×10×4 ＝120 (3)物体从平台表面下落到地面上以平台为参考面Ep1＝0.＝mgh＝3×10×(－4) ＝－120 ＝E－E＝－120 重力势能减少了120 重力做的功为＝mgh＝120 或W＝E－E＝0－(－120) ＝120 解法二：(1)、(2)两问同上．在第(3)问中若取地面为零势能面．则：E＝mgh＝3×10×4 ＝120 ＝0＝E－E＝0－120 ＝－120 ＝E－E＝120 如图所示，一质量为2 kg的铅球从离地面2 m高处自由下落，陷入沙坑2 cm深处，求沙子对铅球的平均阻力大小。(g取10 m/s2)
【答案】2 020 N
【解法一应用牛顿第二定律与运动学公式求解。
设铅球做自由落体运动到沙面时的速度为v，则有
v2＝2gH。
在沙坑中的运动阶段，设铅球做匀减速运动的加速度大小为a，则有v2＝2ah。
联立以上两式解得a＝g。
设铅球在沙坑中运动时受到的平均阻力大小为Ff，由牛顿第二定律得Ff－mgma，所以Ff＝mg＋ma＝·mg＝×2×10 N＝2 020 N。
解法应用动能定理分段求解。
设铅球自由下落到沙面时的速度为v，由动能定理得mgH＝mv2－0，设铅球在沙中受到的平均阻力大小为Ff，由动能定理得mgh－Ffh＝0－mv2，联立以上两式得Ff＝mg＝2 020 N。
解法应用动能定理全程求解。
铅球下落全过程都受重力，只有进入沙中铅球才受阻力Ff，重力做功WG＝mg(H＋h)，阻力做功Wf＝－Ffh。由动能定理得mg(H＋h)－Ffh＝0－0，代入数据得Ff＝2 020 N。如图所示为一跳台的示意图．假设运动员从雪道的最高点A由静止开始滑下，不借助其他器械，沿光滑雪道到达跳台的B点时速度多大？当他落到离B点竖直高度为10 m的雪地C点时，速度又是多大？(设这一过程中运动员没有做其他动作，忽略摩擦和空气阻力，g取10 m/s2)
8.9 m/s 16.7 m/s运动员在滑雪过程中只有重力做功，故运动员在滑雪过程中机械能守恒．取B点所在水平面为参考平面．由题意知A点到B点的高度差h1＝4 m，B点到C点的高度差h2＝10 m，从A点到B点的过程由机械能守恒定律得mv＝mgh1故vB＝＝4 m/s≈8.9 m/s.从B点到C点的过程由机械能守恒定律得mv＝－mgh2＋mv故vC＝＝2 m/s≈16.7 m/s |
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