【導(dǎo)學(xué)案】2021年高中物理人教版必修二教師用書-7.11-《機(jī)械能守恒定律》整合與評價(jià)-配套練習(xí)

一、單項(xiàng)選擇題(本大題共6小題,每小題4分,共24分。每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中只有一個(gè)選項(xiàng)正確)1.在同一高度將質(zhì)量相等的三個(gè)小球以大小相同的速度分別豎直上拋、豎直下拋、水平拋出,不計(jì)空氣阻力。從拋出到落地過程中,三球()。A.運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同B.落地時(shí)的速度相同C.落地時(shí)重力的功率相同 D.落地時(shí)的動(dòng)能相同【解析】盡管高度、加速度相同,但豎直方向的初速度大小不同,因此運(yùn)動(dòng)時(shí)間不同,A錯(cuò)。落地速度方向是不同的,B、C都錯(cuò)?！敬鸢浮緿2.關(guān)于摩擦力做的功,下列說法正確的是()。A.滑動(dòng)摩擦力阻礙物體的相對運(yùn)動(dòng),所以肯定做負(fù)功B.靜摩擦力雖然阻礙物體間的相對運(yùn)動(dòng),但不做功C.靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力不肯定都做負(fù)功D.一對相互作用力,若作用力做正功,則反作用力肯定做負(fù)功【解析】摩擦力可以是動(dòng)力,故摩擦力可以做正功;一對相互作用力,可以都做正功,也可以都做負(fù)功,或一個(gè)力做功,另一個(gè)力不做功?！敬鸢浮緾3.跳傘運(yùn)動(dòng)員在剛跳離飛機(jī),降落傘尚未打開的一段時(shí)間內(nèi):①空氣阻力做正功;②重力勢能增加;③動(dòng)能增加;④空氣阻力做負(fù)功。上述說法中正確的是()。A.①②B.③④C.②④D.①③【解析】跳傘運(yùn)動(dòng)員跳離飛機(jī),在尚未打開降落傘的這段時(shí)間內(nèi),運(yùn)動(dòng)員向下運(yùn)動(dòng),重力對運(yùn)動(dòng)員做正功,重力勢能削減;空氣阻力對運(yùn)動(dòng)員做負(fù)功。由于重力大于空氣阻力,運(yùn)動(dòng)員向下做加速運(yùn)動(dòng),其動(dòng)能增加,故①②錯(cuò),③④對?！敬鸢浮緽4.如圖所示,“U”型管內(nèi)裝有同種液體,右管管口用蓋板A密閉,兩液面的高度差為h,“U”型管中液體總長度為4h,“U”型管中橫截面處處相同。先拿去蓋板A,液體開頭流淌(不計(jì)一切摩擦),當(dāng)兩液面高度相平常,右側(cè)液體下降的速度為()。A. B. C. D.【解析】設(shè)“U”型管中液體單位長度的質(zhì)量為m0,由于不計(jì)一切摩擦,大氣壓力對液體做的總功為零,所以整個(gè)液柱在下降過程中機(jī)械能守恒。當(dāng)兩液面相平常,系統(tǒng)重力勢能的削減量等于系統(tǒng)動(dòng)能的增加量,即m0hg·=·4m0hv2,解得v=【答案】D5.一根質(zhì)量為m、長為L的均勻鏈條一半放在光滑的水平桌面上,另一半掛在桌邊,桌面足夠高,如圖甲所示。若在鏈條兩端各掛一個(gè)質(zhì)量為的小球,如圖乙所示;若在鏈條兩端和中心各掛一個(gè)質(zhì)量為的小球,如圖丙所示。由靜止釋放鏈條,當(dāng)鏈條剛離開桌面時(shí),圖甲中鏈條的速度為va,圖乙中鏈條的速度為vb,圖丙中鏈條的速度為vc(設(shè)鏈條滑動(dòng)過程中始終不離開桌面,擋板光滑)。下列推斷中正確的是()。A.va=vb=vc B.va<vb<vcC.va>vb>vc D.va>vc>vb【解析】以桌面作為零勢能參考面,分別以鏈條、小球組成的系統(tǒng)作為爭辯對象,系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,則有:對甲圖進(jìn)行分析:-mg×=-mg×+m對乙圖進(jìn)行分析:-mg×-mg×=-mg×-mg×L+(m+m)對丙圖進(jìn)行分析:-mg×-mg×=-mg×-mg×L-mg×+(m+m)解得:va=、vb=、vc=,比較三者的速度大小可知D正確?！敬鸢浮緿6.質(zhì)量為m的汽車在平直的大路上行駛,其運(yùn)動(dòng)過程中所受阻力恒定。當(dāng)汽車的加速度為a,速度為v時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為P1,則當(dāng)功率為P2時(shí),汽車行駛的最大速度為()。A. B.C. D.【解析】當(dāng)汽車速度為v時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)功率為P1,設(shè)這種狀況下牽引力為F,則F=,加速度a=,故汽車所受阻力Ff=-ma。當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率為P2時(shí),汽車行駛的最大速度為vmax==,故應(yīng)選B?！敬鸢浮緽二、多項(xiàng)選擇題(本大題共4小題,每小題6分,共24分。每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中至少有兩個(gè)選項(xiàng)正確,全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分)7.靜止在水平面上的物塊,在如圖甲所示的水平拉力作用下做直線運(yùn)動(dòng),其速度-時(shí)間圖象如圖乙所示。若物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相同,則()。A.F1+F3=2FB.F1+F3>2FC.全過程中拉力做的功等于物塊克服摩擦力做的功D.全過程拉力做的功等于零【解析】在1s~3s內(nèi)物塊做勻速運(yùn)動(dòng),可知摩擦力等于F2,在0~1s內(nèi)物塊做勻加速運(yùn)動(dòng),在3s~4s內(nèi)物體做勻減速運(yùn)動(dòng),兩段時(shí)間內(nèi)加速度大小相等,由牛頓其次定律得F1-F2=F2-F3,即F1+F3=2F2,選項(xiàng)A是正確的;對全過程應(yīng)用動(dòng)能定理,W拉-W摩=【答案】AC8.如圖所示,地面光滑,P為傾角為θ的光滑斜劈,其斜面上固定著一個(gè)擋板,擋板上連接著一個(gè)彈簧。物塊A靠在彈簧上,但與彈簧不相連,整個(gè)裝置原來保持靜止?，F(xiàn)在用一從零開頭緩慢增大的水平力F作用于P,在A離開斜面前()。A.力F較小時(shí)A相對于斜面靜止,F增加到某一值,A開頭相對于斜面對上滑行B.力F從零開頭增加時(shí),A相對斜面就開頭向上滑行C.力F較小時(shí)A和彈簧相連,F增加到某一值,A離開彈簧沿斜面對上滑行D.在物體離開彈簧前,彈簧和物體組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒【解析】斜劈向左加速運(yùn)動(dòng),由于物體與彈簧不拴接,斜面又光滑,所以物體相對斜面對上運(yùn)動(dòng),力F較小時(shí),彈簧從壓縮狀態(tài)漸漸恢復(fù)為原長,F增加到某一值,物體A連續(xù)向上運(yùn)動(dòng),直到離開斜面,A錯(cuò)誤,B、C正確;在物體離開彈簧前,支持力對物體做正功,彈簧和物體組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒,D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緽C9.如圖所示,質(zhì)量均為m的物體A、B通過一勁度系數(shù)為k的輕彈簧相連,開頭時(shí)B放在地面上,A、B都處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)用手通過細(xì)繩緩慢地將A向上提升距離L1,此時(shí)B剛要離開地面,此過程手做功W1、手做功的平均功率為P1;若將A加速向上拉起,A上升的距離為L2,此時(shí)B剛要離開地面,此過程手做功W2、手做功的平均功率為P2。假設(shè)彈簧始終在彈性限度范圍內(nèi),則()。A.L1=L2= B.L2>L1=C.W2>W1 D.P2>P1【解析】在沒有拉A之前,彈簧被壓縮,由mg=kx1知,彈簧被壓縮了x1=。從漸漸拉和加速拉都使得B剛要離開地面,由mg=kx2可知彈簧被拉長了x2=的長度。所以A上升的距離為兩者之和,即L1=L2=x1+x2=,A、B均錯(cuò)。漸漸拉A和加速拉A,兩種狀況下重力勢能和彈性勢能的變化都是相等的,但是動(dòng)能不同,漸漸拉A可以認(rèn)為動(dòng)能不變,加速拉A,動(dòng)能增加,從功能關(guān)系可知W2>W1;兩種狀況下時(shí)間關(guān)系為:t1>t2,由P=知P1<P2,正確答案為C、D。【答案】CD10.如圖所示,傾角θ=30°的粗糙斜面固定在地面上,長為l、質(zhì)量為m、粗細(xì)均勻、質(zhì)量分布均勻的軟繩置于斜面上,其上端與斜面頂端齊平。用細(xì)線將物塊與軟繩連接,物塊由靜止釋放后向下運(yùn)動(dòng),直到軟繩剛好全部離開斜面(此時(shí)物塊未到達(dá)地面),在此過程中()。A.物塊的機(jī)械能漸漸增加B.軟繩的重力勢能共削減了mglC.物塊重力勢能的削減量等于軟繩克服摩擦力所做的功D.軟繩重力勢能的削減量小于其動(dòng)能的增加量與克服摩擦力所做的功之和【解析】由于細(xì)線的拉力對物塊做負(fù)功,所以物塊的機(jī)械能削減,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。選斜面最高點(diǎn)為零勢能點(diǎn),則輕繩的重力勢能削減量ΔEp=(-mglsinθ)-(-mgl)=mgl,選項(xiàng)B正確。依據(jù)功和能的關(guān)系,細(xì)線對軟繩做的功與軟繩重力勢能的削減量之和等于其動(dòng)能增加量與克服摩擦所做的功之和,所以D正確,C錯(cuò)誤。【答案】BD三、填空與試驗(yàn)題(本大題共2小題,共16分)11.(6分)某學(xué)習(xí)小組在“探究功與速度變化關(guān)系”的試驗(yàn)中接受了如圖所示的試驗(yàn)裝置。(1)將氣墊導(dǎo)軌接通氣泵,通過調(diào)平螺絲調(diào)整氣墊導(dǎo)軌使之水平,檢查是否調(diào)平的方法是。(2)若測得遮光條的寬度Δd=0.550cm;試驗(yàn)時(shí),將橡皮條掛在滑塊的掛鉤上,向后拉伸肯定的距離,并做好標(biāo)記,以保證每次拉伸的距離相同?，F(xiàn)測得掛一根橡皮條時(shí),滑塊彈離橡皮條后,經(jīng)過光電門的時(shí)間為Δt,則滑塊最終勻速運(yùn)動(dòng)的速度表達(dá)式為(3)逐條增加橡皮條,記錄每次遮光條經(jīng)過光電門的時(shí)間,并計(jì)算出對應(yīng)的速度。畫出的W-v2圖象應(yīng)是?！窘馕觥坑伤俣榷x可知,滑塊最終勻速運(yùn)動(dòng)的速度表達(dá)式為v=;由動(dòng)能定理可知,W=mv2,畫出的W-v2圖象應(yīng)是過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條傾斜直線?！敬鸢浮?1)將滑塊輕置于氣墊導(dǎo)軌之上,看其是否滑動(dòng)(或?qū)⒒瑝K輕置于氣墊導(dǎo)軌之上,輕推滑塊看是否勻速運(yùn)動(dòng)),其他方法正確同樣得分(2)(3)過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條傾斜直線12.(10分)為進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的試驗(yàn),有下列器材可供選擇。A.鐵架臺(tái)B.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C.復(fù)寫紙D.紙帶E.低壓溝通電源F.天平G.秒表H.導(dǎo)線I.電鍵K.毫米刻度尺(1)上述器材不必要的是(只填字母代號),缺少的器材是。(2)試驗(yàn)中下列物理量中需要直接測量的量有,通過計(jì)算可得到的量有(填字母序號)。A.重錘質(zhì)量B.重力加速度C.重錘下落的高度D.與下落高度相對應(yīng)的重錘的瞬時(shí)速度(3)質(zhì)量m=1kg的重錘自由下落,在紙帶上打出一系列的點(diǎn)如圖所示,O為第一個(gè)點(diǎn),A、B、C為相鄰的點(diǎn),相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s,長度單位是cm,取g=9.8m/sa.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí),物體的速度vB=m/s(保留兩位有效數(shù)字);b.從點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過程中,物體重力勢能的削減量ΔEp=J,動(dòng)能的增加量ΔEk=J(保留兩位有效數(shù)字)?！窘馕觥?1)要驗(yàn)證mgh=mv2,即gh=v2,不需測量m,不需要用天平;h用刻度尺測量。不需要秒表,另外還缺少重錘。(2)能用器材直接測量的量有物體下落的高度h,再經(jīng)計(jì)算可測量得到對應(yīng)h的瞬時(shí)速度大小。(3)vB==0.97m/s,ΔEp=mghOB=0ΔEk=m=0.47J?！敬鸢浮?1)F、G重錘(2)CD(3)0.970.480.47四、計(jì)算題(本大題共3小題,共36分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟,只寫出最終答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必需明確寫出數(shù)值和單位)13.(10分)人從肯定高度落地簡潔造成骨折,一般成人脛骨的極限抗壓力強(qiáng)度約為1.5×108N/m2,脛骨的最小橫截面積一般為3.2cm2。若一質(zhì)量為50kg的人從肯定高度雙足落地,落地時(shí)下蹲其重心又下降15cm,試計(jì)算這個(gè)高度超過多大時(shí),就會(huì)導(dǎo)致脛骨骨折。(取g=10m/s【解析】依據(jù)題意,脛骨處所受沖擊力超過F=2pS=2×1.5×108×3.2×10-4N=9.6×104N時(shí)就會(huì)造成骨折設(shè)下落的平安高度為h1,觸地時(shí)重心又下降高度為h2,落地者質(zhì)量為m依據(jù)動(dòng)能定理,在人開頭下落到停止運(yùn)動(dòng)的全過程中有:mg(h1+h2)-Fh2=0所以h1=·h2-h2≈h2=28.【答案】2814.(12分)如圖所示,A、B、C質(zhì)量分別為mA=0.7kg,mB=0.2kg,mC=0.1kg,B為套在細(xì)繩上的圓環(huán),A與水平桌面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,另一圓環(huán)D固定在桌邊,離地面高h(yuǎn)2=0.3m,當(dāng)B、C從靜止下降h1=0.3m,C穿環(huán)而過,B(1)求物體C穿環(huán)瞬間的速度(結(jié)果可用根號表示)。(2)物體C能否到達(dá)地面?假如能到達(dá)地面,其速度多大?【解析】(1)由能量守恒定律得:(mB+mC)gh1=(mA+mB+mC)+μmAg·h1可求得:v1=m/s。(2)設(shè)物體C到達(dá)地面的速度為v2由能量守恒定律得:mCgh2+(mA+mC)=μmAgh2+(mA+mC)可求出:v2=m/s故物體C能達(dá)到地面,到地面的速度為m/s?！敬鸢浮?1)m/s(2)能到達(dá)地面m/s15.(14分)如圖所示,人騎摩托車做騰躍絕技表演,以1.0m/s的初速度沿曲面沖上高0.8m、頂部水平的高臺(tái)。若摩托車沖上高臺(tái)的過程中始終以額定功率1.8kW行駛,經(jīng)過1.2s到達(dá)平臺(tái)頂部,然后離開平臺(tái),落至地面時(shí),恰能無碰撞地沿圓弧切線從A點(diǎn)切入光滑豎直圓弧軌道,并沿軌道下滑。A、B為圓弧兩端點(diǎn),其連線水平。已知圓弧半徑為R=1.0m,人和車的總質(zhì)量為180kg,絕技表演的全過程中不計(jì)一切阻力,求:(計(jì)算中取g=10m/s2,sin53°=0(1)人和車到達(dá)頂部平臺(tái)的速度v。(2)從平臺(tái)飛出到A點(diǎn),人和車運(yùn)動(dòng)的水平距離x。(3)人和車運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道最低點(diǎn)O時(shí)對軌道的壓力。【解析】(1)摩托車沖上高臺(tái)的過程中,由動(dòng)能定理得Pt-mgh=mv2-m代入數(shù)據(jù)得v=3m/s。(2)摩托車離開平臺(tái)后平拋運(yùn)動(dòng)過程中,在豎直方向h=gt2,水平方向x=vt,所以x=1