2019-2020年高中物理 第五章 机械能(A卷)练习.doc

2019-2020年高中物理 第五章 机械能(A卷)练习一、本题共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分.1.一质量为m的木块静止在光滑水平面上，从t=0开始将一个大小为F的水平拉力作用在该木块上，在t=t1时刻的功率是（）A. B. C. D.解析：设t1时刻木块速度为v，则由动量定理得Ft1=mv，v=t1，又P=Fv=Ft1=t1，故正确选项为B.答案：B2.如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上，若以地面为零势能参考平面且不计空气阻力，则下列说法中不正确的是（）A.物体到海平面时的势能为mghB.重力对物体做的功为mghC.物体在海平面上的动能为m+mghD.物体在海平面上的机械能为m解析：先规定地面为零势能面，物体在海平面的势能为-mgh，因此A选项错误；此过程重力做功为mgh，故B选项正确.由机械能守恒知，物体在海平面处的动能m+mgh，因而C选项正确.而势能为-mgh，故机械能为m.故D选项正确，错误说法为A.答案：A3.如图所示，质量相同的两个小球，分别用长为l和2l的细绳悬挂在天花板上，分别拉起小球使线伸直呈水平状态，然后轻轻释放，当小球到达最低位置时（）A.两球运动的线速度相等B.两球运动的角速度相等C.两球运动的加速度相等D.细绳对两球的拉力相等解析：设小球到达最低点的线速度为v，绳长为x，从水平运动到竖直过程中机械能守恒，应用机械能守恒定律有：mgx=mv2v=所以x不同、线速度不同，A错.又因为=，所以x不同，也不同，B也错误.a=2g.C选项正确T=mg+m=mg+m2g=3mgD选项正确.答案：CD4.行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流.下述不同现象中所包含的相同的物理过程是（）物体克服阻力做功物体的动能转化为其他形式的能量物体的势能转化为其他形式的能量物体的机械能转化为其他形式的能量A. B. C. D.解析：汽车制动受到摩擦阻力，动能转化为内能；流星在空中下坠受到空气阻力，动能和势能不断转化为内能；降落伞在空中匀速下降，受到空气阻力，势能转化为内能；条形磁铁在线圈中下落，在线圈中产生感应电流，该电流又阻碍磁铁下落（产生磁场），机械能转化为电能，最终又转化为内能.答案：C5.关于机械能，下列说法中正确的是（）做变速运动的物体，只要有摩擦力存在，其机械能一定减少如果物体所受合外力不为零，则物体的机械能一定发生变化具有一定初速率做抛体运动的某物体，不计空气阻力时机械能是守恒的，因而该物体在同一水平高度处，具有相同的速率在水平面上做变速运动的物体，它的机械能不一定变化A. B. C. D.解析：系统内只有重力（或弹簧的弹力）做功，系统的机械能守恒，如摩擦力做正功，机械能增加，则错；如物体在水平面内做匀速圆周运动，其机械能不变化；则错对；抛体运动只有重力做功；则对.答案：C6.如图所示，质量为m的a、b两球固定在轻杆的两端，杆可绕O点在竖直面内无摩擦转动，已知两物体距O点的距离L1L2，现由图示位置由静止释放，则在a下降过程中（）A.杆对a不做功 B.杆对b不做功C.杆对a做负功 D.杆对b做负功解析：杆可绕O点在竖直平面内无摩擦地转动，所以，整个系统没有机械能损失.当a球下降过程中，b球的重力势能和动能均增加，所以b球的机械能增加，a球的机械能减少，只有重力做功时机械能守恒，故只有杆对a做负功时，a的机械能才减少.答案：C7.一小球以初速度v0竖直上抛，它能到达的最大高度为H，那么下列几种情况中小球可能达到高度H的有（忽略空气阻力）（）A.图a,以初速度v0沿光滑斜面向上运动B.图b,以初速度v0沿光滑的抛物线轨道,从最低点向上运动C.图c,以初速度v0沿半径为R(HRH/2)的光滑圆轨道，从最低点向上运动D.图d，以初速度v0沿半径为R（RH）的光滑圆轨道，从最低点向上运动解析:依题意，将小球以初速度v0竖直上抛时对应的机械能守恒方程为m=mgH，即该小球在最高点速度为零.显然题中所给的四种情况中，选项A、B和D都能满足要求，但图c中由于HRH/2，小球在达到高度H之前就已经脱离圆形轨道做斜抛运动，斜抛运动的最高点具有水平速度，即该位置小球具有动能，对应的机械能方程应该是m=mgH+ mv2,所以最终的结果是HH.答案:ABD8.一个小物体从斜面底端冲上足够长的斜面后，返回斜面的底端.已知小物体的初动能为E，它返回斜面底端时速度大小为v，克服摩擦力做功为E/2.若小物体冲上斜面的初动能变为2E，则有（）A.返回斜面底端时的动能为EB.返回斜面底端时的动能为3E/2C.返回斜面底端时的速度大小为2vD.返回斜面底端时的速度大小为2v解析：由功能关系，以E初动能上滑时（F+mgsin）s=E2Fs=mv2以2E初动能上滑时（F+mgsin）s=2E2Fs=2E-EE= mv2由上述六个式子得E=E，v=v答案：AD9.在光滑水平地面上有两个相同的弹性小球A、B，质量都为m.现B球静止，A球向B球运动，发生正碰.已知碰撞过程中总机械能守恒，两球压缩最紧时的弹性势能为Ep，则碰前A球的速度等于（）A.B.C.D.解析：两球压缩最紧时速度相等，则mv0=2mvEP= m-122mv2由解得v0=2答案：C10.在有空气阻力的情况下，将一物体由地面竖直上抛，当它上升至距地面h1高度时，其动能与重力势能相等，当它下降至离地面h2高度时，其动能又恰与重力势能相等，已知抛出后上升的最大高度为H，则（）A.h1，h2 B.h1，h2C.h1，h2H2 D.h1，h2解析：考虑物体上升到高处时，由于它还会上升，又存在空气阻力，则此时的动能Ek大于后阶段增大的重力势能mgH，即此时的动能大于重力势能mgH，可见要继续上升，动能才会与重力势能相等.得h1.再考虑从H高处下落至H2高处，此时动能EkmgH，要继续下落，动能才能与重力势能相等，得h2，选A.答案：A二、本题共2小题共13分，把答案填写在题中的横线上或按要求作图.11.验证机械能守恒定律的实验中，有下述A至F六步骤：A.将打点计时器竖直固定在铁架台上B.接通电源，再松开纸带，让重物自由落下C.取下纸带，更换新纸带（或将纸带翻个面），重新做实验D.将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用手提纸带E.选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h1、h2、h3hn，计算出对应的瞬时速度F.分别计算出m和mghn，在误差范围内看是否相等（1）以上实验步骤按合理的操作步骤排列应是_.（2）m 总是mgh，原因是_.答案：（1）A、D、B、C、E、F（2）小于有摩擦力和空气阻力做负功12.在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所用电源频率为50 Hz当地重力加速度的值为9.80 m/s2，测得所用重物的质量为1.0 kg，甲、乙、丙三个学生分别用同一装置打出三条纸带，量出各纸带上的第1、2两点间的距离分别为0.18 cm、0.19 cm和0.25 cm，可看出其中肯定有一个学生在操作上有错误，错误操作是_.若按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三点A、B、C到第一个点的距离分别是15.55 cm、19.20 cm和23.23 cm，当打点计时器打B点时，重物的重力势能减少量为_J，重物的动能增加量是_J（保留三位有效数字）.解析：先放纸带后通电源，则物体在1、2两点运动不是从静止开始，不符合实验要求.若v0=0，则经过0.02 s的时间，位移h= gt2= 9.80.022m=1.9610-3m=0.196 cm，h不会超过2.0 mm.故丙同学操作错误.打B点时，Ep=mghB=1.09.819.210-2J=1.88 J对应B点速度vB=m/s=1.92 m/s动能增量Ek= m= 1.01.922 J=1.84 J答案：丙同学先放纸带后通电源1.881.84三、本题共5题，共67分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.13.如图所示，跨过同一高度处的光滑滑轮的细线连接着质量相同的物体A和B.A套在光滑水平杆上，定滑轮离水平杆高度为h=0.2 m.开始让连接A的细线与水平杆夹角=53，由静止释放，在以后的过程中A所能获得的最大速度为多少？（cos53=0.6sin53=0.8g=10 m/s2）解析：当与A连接的细线运动到竖直方向时，A的速度最大，此时B的速度为零，由机械能守恒得mg（）= mv2，代入数据得v=1m/s.答案：1m/s14.如图所示，一轻杆上有质量相等的小球a、b，轻杆可绕O点在竖直平面内自由转动，Oa=ab=L，先将杆拉成水平后，由静止开始释放，求轻杆转到竖直方向时，a、b两个小球的速度.解析：此题容易被认为a、b两小球在下摆过程中各自机械能守恒，而事实上重力和轻杆对a、b均做功使其机械能不守恒，但是a、b组成的系统与外界没有能量交换，系统机械能还是守恒的.设杆转到竖直方向时，a、b速度大小分别为va、vb，规定b球最低点所在水平面为零势能面，由E1=E2得2mg2L=m+ m+mgL且vb=2va由上述两式可求得va=；vb=.答案：va=；vb=.15.质量为500 t的汽车，以恒定功率沿平直轨道行驶，在3 min内行驶1.45 km，速度由18 km/h增加到最大速度54 km/h，求机车的功率（g=10 m/s2）.解析：由于整个过程中列车所受的牵引力不是恒力，因此加速度不是恒量，运动学中匀变速直线运动公式不能用.可以由动能定理得W牵+W阻= m - mv2其中W阻=-Fs，W牵是一个变力的功，但因该力的功率恒定，故可用W=Pt计算.这样式变为Pt-Fs= m-mv2又因达最大速度时F=F，故vm=联立解得P=600 kW.答案：600 kW16.如图所示，一条不可伸缩的轻绳长为L，一端用手握着，另一端系一个小球.今使手握的一端在水平桌面上做半径为r、角速度为的匀速圆周运动，且使绳始终与半径为r的圆相切，小球也将在同一水平面内做匀速圆周运动.若人手提供的功率恒为P，求：（1）小球做圆周运动的线速度的大小；（2）小球在运动过程中所受到的摩擦阻力的大小. 解析：（1）小球做匀速圆周运动的半径为R=小球做匀速圆周运动的角速度跟手转动的角速度相等，故球的线速度大小为v=R=.（2）因小球做匀速圆周运动，所以，人对球做功的功率等于小球克服摩擦力做功的功率，即P=FfvFf=.答案：（1）（2）17.如图所示,光滑坡道顶端距水平面高度为h,质量为m的小物块A从坡道顶端由静止滑下,进入水平面上的滑道,经过O点时无机械能损失,为使A制动,将轻弹簧的一端固定在竖直墙上的M点,另一端恰位于滑道的末端O点.已知在OM段,物块A与水平面间的动摩擦因数为,其余各处的摩擦不计,重力加速度为g,求:(1)小物块滑到O点时的速度大小;(2)弹簧为最大压缩量d时的弹性势能;(设弹簧处于原长时弹性势能为零)(3)若小物块A能够被弹回到坡道上,则它能够上升的最大高度是多少?解析:(1)由机械能守恒定律得:mgh=mv2解得v=(2)在水平滑道上物块A克服摩擦力所做的功为W=mgd由能量守恒定律得: mv2=Ep+mgd联立求解得Ep=mgh-mgd.(3)小物块A被弹回的过程中,克服摩擦力所做的功仍为W=mgd由能量守恒定律得mgh=Ep-mgd解得小物块A能够上升的最大高度为:h=h-2d答案：（1）v=(2)Ep=mhg-mgd(3)h=h-2d