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2020(春)人教物理新教材必修第二冊第8章機(jī)械能守恒定律含答案*新教材必修第二冊第8章機(jī)械能守恒定律*1、(多選)如圖所示,是汽車牽引力F和車速倒數(shù)eq\f(1,v)的關(guān)系圖象,若汽車質(zhì)量為2×103kg,由靜止開始沿平直公路行駛,阻力恒定,最大車速為30m/s,則以下說法正確的是()A.汽車的額定功率為6×104WB.汽車運(yùn)動過程中受到的阻力為6×103NC.汽車先做勻加速運(yùn)動,然后再做勻速直線運(yùn)動D.汽車做勻加速運(yùn)動的時間是5s2、(雙選)如圖所示,某商場的電動扶梯坡面與水平面成θ角,質(zhì)量為m的人站在電梯上,并始終隨電梯一起從靜止開始勻加速上升,達(dá)到規(guī)定的速度后勻速上升,最后勻減速上升直到停止。若用G表示人受到的重力,用FN表示人受到的支持力,用Ff表示人受到的摩擦力,則下列說法中正確的是()A.上升過程中,F(xiàn)f一直做負(fù)功B.上升過程中,G一直做負(fù)功C.上升過程中,F(xiàn)N一直做正功D.上升過程中,F(xiàn)f一直做正功解題關(guān)鍵:受力分析,確定力與物體位移的夾角大小。解析選項過程分析結(jié)論A向上加速時摩擦力水平向右,與位移夾角始終為銳角,此時摩擦力做正功×B因?yàn)槿说母叨壬撸手亓σ恢弊鲐?fù)功√C上升過程中支持力豎直向上,與位移的夾角始終為銳角,故支持力一直做正功√D減速上升過程中,人受到的摩擦力水平向左,與位移夾角為鈍角,故摩擦力做負(fù)功×3、關(guān)于運(yùn)動物體所受的合外力、合外力做的功及動能變化的關(guān)系,下列說法正確的是()A.合外力為零,則合外力做功一定為零B.合外力做功為零,則合外力一定為零C.合外力做功越多,則動能一定越大D.動能不變,則物體合外力一定為零【解析】由W=Flcosα可知,物體所受合外力為零,合外力做功一定為零,但合外力做功為零,可能是α=90°,故選項A正確,B錯誤;由動能定理W=ΔEk可知,合外力做功越多,動能變化量越大,但動能不一定越大。動能不變,合外力做功為零,但物體合外力不一定為零,選項C、D均錯誤。【答案】A4、人在距地面h高處拋出一個質(zhì)量為m的小球,落地時小球的速度為v,不計空氣阻力,人對小球做的功是()\f(1,2)mv2 B.mgh+eq\f(1,2)mv2C.mgh-eq\f(1,2)mv2 \f(1,2)mv2-mgh5、從地面豎直上拋兩個質(zhì)量不同的小球,設(shè)它們的初動能相同,當(dāng)上升到同一高度時(不計空氣阻力,選拋出點(diǎn)為參考面),則()A.所具有的重力勢能相等B.所具有的動能相等C.所具有的機(jī)械能不等 D.所具有的機(jī)械能相等6、(多選)以一定的初速度豎直向上拋出質(zhì)量為m的小球,它上升的最大高度為h,空氣阻力的大小恒為f.則從拋出點(diǎn)至回到原出發(fā)點(diǎn)的過程中,各力做功的情況正確的是()A.重力做的功為零B.空氣阻力做的功為-2fhC.空氣阻力做的功為2fhD.物體克服重力做的功為-mgh7、一個100g的球從m的高處落到一個水平板上又彈回到m的高處,則整個過程中重力對球所做的功及球的重力勢能的變化是(g取10m/s2)()A.重力做功為JB.重力做了J的負(fù)功C.物體的重力勢能一定減少JD.物體的重力勢能一定增加J8、如圖所示,物體沿曲面從A點(diǎn)無初速度滑下,滑至曲面的最低點(diǎn)B時,下滑的高度為5m,速度為6m/s,若物體的質(zhì)量為1kg.則下滑過程中物體克服阻力所做的功為(g取10m/s2)()A.50JB.18JC.32JD.0J9、一根輕彈簧下端固定,豎立在水平面上,其正上方A位置有一只小球.小球從靜止開始下落,在B位置接觸彈簧的上端,在C位置小球所受彈力大小等于重力,在D位置小球速度減小到零.小球下落階段下列說法中正確的是()A.在B位置小球動能最大B.從A→D位置的過程中小球機(jī)械能守恒C.從A→D位置小球重力勢能的減少大于彈簧彈性勢能的增加D.從A→C位置小球重力勢能的減少大于彈簧彈性勢能的增加10、圖示為修建高層建筑常用的塔式起重機(jī).在起重機(jī)將質(zhì)量m=5×103kg的重物豎直吊起的過程中,重物由靜止開始向上做勻加速直線運(yùn)動,加速度a=m/s2,當(dāng)起重機(jī)輸出功率達(dá)到其允許的最大值時,保持該功率直到重物做vm=m/s的勻速運(yùn)動.g取10m/s2,不計額外功.求:(1)起重機(jī)允許輸出的最大功率;(2)重物做勻加速運(yùn)動所經(jīng)歷的時間和起重機(jī)在第2秒末的輸出功率.11、如圖所示,粗糙水平軌道AB與半徑為R的光滑半圓形軌道BC相切于B點(diǎn),現(xiàn)有質(zhì)量為m的小球(可看成質(zhì)點(diǎn))以初速度v0=eq\r(6gR),從A點(diǎn)開始向右運(yùn)動,并進(jìn)入半圓形軌道,若小球恰好能到達(dá)半圓形軌道的最高點(diǎn)C,最終又落于水平軌道上的A處,重力加速度為g,求:(1)小球落到水平軌道上的A點(diǎn)時速度的大小vA;(2)水平軌道與小球間的動摩擦因數(shù)μ.12、如圖所示,有一條長為L.質(zhì)量為m的均勻金屬鏈條,一半長度在光滑斜面上,斜面傾角為θ,另一半長度沿豎直方向下垂在空中,當(dāng)從靜止開始釋放后鏈條滑動,以斜面最高點(diǎn)所在平面為重力勢能的參考平面,求:(1)開始時和鏈條剛好從右側(cè)全部滑出斜面時重力勢能各是多大?(2)此過程中重力勢能減少了多少?13、思考判斷(1)凡是發(fā)生了位移的物體,一定有力對物體做功。()(2)力是矢量,位移是矢量,所以功也是矢量。()(3)功有正、負(fù)之分,若某個力對物體做負(fù)功,表明這個力對該物體的運(yùn)動起阻礙作用。()(4)若某一個力對物體不做功,說明該物體一定沒有位移。()(5)力F1做功10J,F(xiàn)2做功-15J,力F1比F2做功少。()1、AD解析:由圖象可知.汽車先做牽引力恒定的勻加速運(yùn)動,再做功率恒定的變加速運(yùn)動,P額=F·v=2×103×30W=6×104W,故A正確,C錯誤;當(dāng)汽車速度最大時牽引力F=f=2×103N,故B錯誤;汽車勻加速運(yùn)動的加速度a=eq\f(F-f,m)=2m/s2,汽車剛達(dá)到額定功率時的速度v=eq\f(P額,F)=10m/s,所以汽車做勻加速運(yùn)動的時間t=eq\f(v,a)=5s,故D正確.2、BC3、A4、D[對全過程運(yùn)用動能定理得:mgh+W=eq\f(1,2)mv2-0,解得:W=eq\f(1,2)mv2-mgh,故D正確,A、B、C錯誤.故選D.]5、D[因兩小球質(zhì)量不等,由重力勢能表達(dá)式Ep=mgh可知,上升到同一高度時,所具有的重力勢能不相等,選項A錯誤;上升過程中只有重力做功,故小球機(jī)械能守恒,因初始動能相同,機(jī)械能相等,故上升到同一高度時機(jī)械能相等,從而動能不相等,選項B、C均錯誤,D正確.]6、AB[根據(jù)功的計算公式得:WG=0Wf=f·2h·cos180°=-2fh所以選項A、B正確.]7、C[整個過程中重力做功WG=mgΔh=×10×J=J,故重力勢能減少J,所以選項C正確.]8、C[由動能定理得mgh-Wf=eq\f(1,2)mv2,故Wf=mgh-eq\f(1,2)mv2=1×10×5J-eq\f(1,2)×1×62J=32J,C正確.]9、D[球從B至C過程,重力大于彈簧的彈力,合力向下,小球加速運(yùn)動;C到D過程,重力小于彈力,合力向上,小球減速運(yùn)動,故在C點(diǎn)動能最大,A錯誤.下落過程中小球受到的彈力做功,所以機(jī)械能不守恒,小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,即小球的重力勢能、動能和彈簧的彈性勢能總和保持不變,從A→D位置,動能變化量為零,根據(jù)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒知,小球重力勢能的減小等于彈性勢能的增加,從A→C位置小球減小的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為動能,一部分轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能,故從A→C位置小球重力勢能的減少大于彈簧彈性勢能的增加,D正確,B、C錯誤.]10、[解析](1)設(shè)起重機(jī)允許輸出的最大功率為P0,重物達(dá)到最大速度時,拉力F0等于重力.P0=F0vm ①P0=mgvm ②代入數(shù)據(jù),有:P0=×104W.③(2)勻加速運(yùn)動結(jié)束時,起重機(jī)達(dá)到允許輸出的最大功率,設(shè)此時重物受到的拉力為F,速度為v1,勻加速運(yùn)動經(jīng)歷時間為t1,有:P0=Fv1④F-mg=ma ⑤v1=at1 ⑥由③④⑤⑥,代入數(shù)據(jù),得:t1=5s⑦t=2s時,重物處于勻加速運(yùn)動階段,設(shè)此時速度為v2,輸出功率為P,則v2=at ⑧P=Fv2 ⑨由⑤⑧⑨,代入數(shù)據(jù),得:P=×104W.[答案](1)×104W(2)5s×104W11、[解析](1)mg=meq\f(v\o\al(2,C),R),得vC=eq\r(gR),從C到A由動能定理得:mg·2R=eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)-eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C),得vA=eq\r(5gR).(2)AB的距離為xAB=vCt=eq\r(gR)×eq\r(\f(2×2R,g))=2R 從A出發(fā)回到A由動能定理得:-μmgxAB=eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)-eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0),得μ=.[答案](1)eq\r(5gR)(2)12、解析:(1)以斜面最高點(diǎn)所在平面為重力勢能的參考平面,開始時鏈條重力勢能Ep1=-eq\f(1,2)mg·eq\f(L,4)sinθ-eq\f(1,2)mg·eq\f(L,4)=-eq\f(1,8)mgL(sinθ+1);鏈條剛好從右側(cè)全部滑出斜面時重力勢能Ep2=-mg·eq\f(L,2)=-eq\f(1,2)mgL.
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