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 ．22v m
C ．mgh +22
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C 1、C 2、C 3 处，如图所示，下面说法中那些是正确的( )
\
A ．在 C 1、C 2、C 3 处的动能相等
v
v
B ．在
C 1、C 2、C 3 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AC 1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AC 3上下滑时所用时间最少 10．木块m 沿着倾角为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
gh 2 C ．mg sin
2
gh D ．mg sin
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，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。
v
》
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 (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 = 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
=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°＝5
4) .
、
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 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8
1。 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 = mm
x 4= DE = mm
∴a =
2
34231223)
(×)
()()(T x x x x x x -+-+-≈ m/s 2 (2)|ΔE p | = mJ ； (3)E k = 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．
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 = R 2vt 这部分的风的动能为 E k =2
1
Vv 2 =
2
1R 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