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                物理機械能守恒定律 [作業物理機械能守恒定律測試題]

                時間:2019-07-23 08:38:59來源:佩佩美文網 本文已影響 佩佩美文網手機站
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                作業物理機械能守恒定律測試題

                1.下列說法正確的是

                ( )

                A.如果物體(或系統)所受到的合外力為零,則機械能一定守恒 B.如果合外力對物體(或系統)做功為零,則機械能一定守恒 C.物體沿光滑曲面自由下滑過程中,機械能一定守恒 D.做勻加速運動的物體,其機械能可能守恒

                2.如圖所示,木板OA水平放置,長為L,在A處放置一個質量為m的物體,現繞O點緩 慢抬高到A?端,直到當木板轉到與水平面成?角時停止轉動.這時物體受到一個微小的干 擾便開始緩慢勻速下滑,物體又回到O點,在整個過程中( )

                A.支持力對物體做的總功為mgLsin? B.摩擦力對物體做的總功為零 C.木板對物體做的總功為零 D.木板對物體做的總功為正功

                3.靜止在粗糙水平面上的物塊A受方向始終水平向右、大小先后為F1、F2、F3的拉力作用做直線運動,t=4s時停下,其速度—時間圖象如圖所示,已知物塊A與水平面間的動摩擦因數處處相同,下列判斷正確的是( )

                A.全過程中拉力做的功等于物塊克服摩擦力做的功 B.全過程拉力做的功等于零 C.一定有F1+F3=2F2 D.可能有F1+F3>2F2

                4.質量為m的物體,由靜止開始下落,由于空氣阻力,下落的加速度為

                4

                g,在物體下落5

                h

                的過程中,下列說法正確的是

                A.物體動能增加了

                ( )

                4

                mgh 5

                1

                mgh 5

                B.物體的機械能減少了

                4

                mgh 5

                C.物體克服阻力所做的功為

                D.物體的重力勢能減少了mgh

                5.如圖所示,木板質量為M,長度為L,小木塊的質量為m,水平地面光滑,一根不計質量的輕繩通過定滑輪分別與M和m連接,小木塊與木板間的動摩擦因數為μ.開始時木塊靜止在木板左端,現用水平向右的力將m拉至右端,拉力至少做功為

                ( )

                A.?mgL B.2?mgL D.?(M

                ?mgL

                C.

                2

                ?m)gL

                6.如圖所示,一輕彈簧左端固定在長木板m2的左端,右端與小木塊m1連接,且m1、m2及 開始時m1和m2均靜止,現同時對m1、m2與地面之間接觸面光滑,m2施加等大反向的 水平恒力F1和F2,從兩物體開始運動以后的整個過程中,對m1、m2和彈簧組成的系統(整個過程中彈簧形變不超過其彈性限度),正確的說法是( )

                A.由于F1、F2等大反向,故系統機械能守恒

                B.由于F1、F2分別對m1、m2做正功,故系統動能不斷增加 C.由于F1、F2分別對m1、m2做正功,故系統機械能不斷增加 D.當彈簧彈力大小與F1、F2大小相等時,m1、m2的動能最大

                7.如圖所示,滑雪者由靜止開始沿斜坡從A點自由滑下,然后在水平面上前進至B點停下.已知斜坡、水平面與滑雪板之間的動摩擦因數皆為?,滑雪者(包括滑雪板)的質量為

                m,A、B兩點間的水平距離為L.在滑雪者經過AB段的過程中,摩擦力所做的功( )

                A.大于?mgL C.等于?mgL

                B.小于?mgL D.以上三種情況都有可能

                8.用力將重物豎直提起,先是從靜止開始勻加速上升,緊接著勻速上升,如果前后兩過程 的時間相同,不計空氣阻力,則

                ( )

                A.加速過程中拉力的功一定比勻速過程中拉力的功大 B.勻速過程中拉力的功一定比加速過程中拉力的功大 C.兩過程中拉力的功一樣大 D.上述三種情況都有可能

                9.如圖所示,在不光滑的平面上,質量相等的兩個物體A、B間用一輕彈簧相連接,現用一

                水平拉力F作用在B上,從靜止開始經一段時間后,A、B一起做勻加速直線運動,當它 們的總動能為Ek時撤去水平力F,最后系統停止運動,從撤去拉力F到系統停止運動的 過程中,系統

                ( )

                A.克服阻力做的功等于系統的動能Ek B.克服阻力做的功大于系統的動能Ek C.克服阻力做的功可能小于系統的動能Ek D.克服阻力做的功一定等于系統機械能的減少量

                10.一物體懸掛在細繩下端,由靜止開始沿豎直方向向下運動,

                運動過程中,物體的機械能與位移的關系圖象如圖所示,其中0~s1過程的圖象為曲線,s1~s2過程的圖象為直線,根據該圖象,下列說法正確的是( )

                A. 0~s1過程中物體所受拉力一定是變力,且不斷減小

                B. s1~s2過程中物體可能在做勻變速直線運動 C. s1~s2過程中物體可能在做變加速直線運動 D. 0~s2過程中物體的動能可能在不斷增大

                11.(8分)一位同學要研究輕質彈簧的彈性勢能與彈簧

                長度改變量的關系,他的實驗如下:在離地面高度為h的光滑水平桌面上,沿著與桌子邊緣垂直的方向放置一輕質彈簧,其左端固定,右端與質量為m的一

                小鋼球接觸.當彈簧處于自然長度時,小鋼球恰好在桌子邊緣,如圖所示.讓小鋼球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放,使鋼球沿水平方向射出桌面,小球在空中飛行后落到水平地面上,水平距離為s.

                (1)請你推導出彈簧彈性勢能Ep與小鋼球質量m、桌面離地面高度h、水平距離s等物

                理量的關系式:__________.

                (2)彈簧的壓縮量x與對應的鋼球在空中飛行的水平距離s的實驗數據如下表所示:

                根據以上實驗數據,請你猜測彈簧的彈性勢能Ep與彈簧的壓縮量x之間的關系,并說明理由:

                _________________________________ 12.(12分)在用自由落體運動驗證機械能守恒定律時,某同學按照正確的操作選得紙帶如

                圖.其中O點是起始點,A、B、C是打點計時器連續打下的三個點,該同學用毫米刻度尺測量O點到A、B、C各點的距離,并記錄在圖中(單位cm).

                已知打點計時器電源頻率為50Hz,重錘質量為m,當地重力加速度g=9.80m/s2.

                (1)這三組數據中不符合有效數字讀數要求的是_______________.

                (2)該同學用重錘取OB段的運動來驗證機械能守恒定律,先計算出該段重錘重力勢能

                的減小量為_________,接著從打點計時器打下的第一個點O數起,數到圖中B點是打點計時器打下的第9個點,他用vB=gt計算跟B點對應的物體的瞬時速度,得到動能的增加量為___________(均保留三位有效數字).這樣他發現重力勢能的減小量__________(填“大于”或“小于”)動能的增加量,造成這一錯誤的原因是____________.

                13.(13分)一輛質量為m的汽車,以恒定的輸出功率P在傾角為θ的斜坡上沿坡勻速行

                駛,如圖所示,汽車受到的摩擦阻力恒為f(忽略空氣阻力).求: (1)汽車的牽引力F和速度v的表達式;

                (2)根據F與v的表達式,聯系汽車上、下坡的實際,你能得到什么啟發?

                14.(14分)如圖所示,質量分別為3m、2m、m

                的三個

                小球A、B、C用兩根長為L的輕繩相連,置于傾角為30°、高為L的固定光滑斜面上,A球恰能從斜面頂端外豎直落下,弧形擋板使小球只能豎直向下運動,小球落地后均不再反彈.由靜止開始釋放它們,不計所有摩擦,求: (1)A球剛要落地時的速度大小; (2)C球剛要落地時的速度大小.

                15.(14分)如圖所示,傾角為θ的直角斜面體固定在水平地面上,其頂端固定有一輕質定

                滑輪,輕質彈簧和輕質細繩相連,一端接質量為m2的物塊B,物塊B放在地面上且使滑輪和物塊間的細繩豎直,一端連接質量為m1的物塊A,物塊A放在光滑斜面上的P點保持靜止,彈簧和斜面平行,此時彈簧具有的彈性勢能為Ep.不計定滑輪、細繩、彈簧的質量,不計斜面、滑輪的摩擦,已知彈簧勁度系數為k,P點到斜面底端的距離為L.現將物塊A緩慢斜向上移動,直到彈簧剛恢復原長時的位置,并由靜止釋放物塊A,當物塊B剛要離開地面時,物塊A的速度即變為零,求: (1)當物塊B剛要離開地面時,物塊A的加速度; (2)在以后的運動過程中物塊A最大速度的大小.

                16.(16

                分)如圖所示,光滑弧形軌道下端與水平傳送帶吻接,

                軌道上的A點到傳送帶的豎

                直距離和傳送帶到地面的距離均為h=5m,把一物體放在A點由靜止釋放,若傳送帶不動,

                物體滑上傳送帶后,從右端B水平飛離,落在地面上的P點,B、P的水平距離OP為x=2m;若傳送帶順時針方向轉動,傳送帶速度大小為v=5m/s,則物體落在何處?這兩次傳送帶對物體所做的功之比為多大?

                17.(16分)如圖所示,A、B、C質量分別為mA=0.7kg,mB=0.2kg,mC=0.1kg,B為套在細

                繩上的圓環,A與水平桌面的動摩擦因數μ=0.2,另一圓環D固定在桌邊,離地面高h2=0.3m,當B、C從靜止下降h1=0.3m,C穿環而過,B被D擋住,不計繩子質量和滑輪的摩擦,取g=10m/s2,若開始時A離桌面足夠遠. (1)請判斷C能否落到地面. (2)A在桌面上滑行的距離是多少?

                18.(17分)質量為m的小物塊A,放在質量為M的木板B的左端,B在水平拉力的作用

                下沿水平地面勻速向右滑動,且A、B相對靜止.某時刻撤去水平拉力,經過一段時間,B在地面上滑行了一段距離x,A在B上相對于B向右滑行了一段距離L(設木板B足夠長)后A和B都停下.已知A、B間的動摩擦因數為?1,B與地面間的動摩擦因數為?2,且?2??1,求x的表達式

                .

                參考答案

                1.答案:CD如果物體受到的合外力為零,機械能不一定守恒,如在光滑水平面上物體做勻 速直線運動,其機械能守恒。在粗糙水平面上做勻速直線運動,其機械能就不守恒.所以 A錯誤;合外力做功為零,機械能不一定守恒.如在粗糙水平面上用繩拉著物體做勻速直 線運動,合外力做功為零,但其機械能就不守恒。所以B錯誤;物體沿光滑曲面自由下 滑過程中,只有重力做功,所以機械能守恒.所以C正確;做勻加速運動的物體,其機械 能可能守恒,如自由落體運動,所以D正確.但有時也不守恒,如在粗糙水平面上拉著一 個物體加速運動,此時就不守恒.

                2.答案:AC 物體從A點到A/的過程中,只有重力G和支持力N做功,由動能定理

                Li?n?0,在此過程中支持力做功為WN?mgLsin?,從A/回到O點的過程中支 WN?mgs

                持力的方向與路徑始終垂直,所以支持力不做功,A正確.重力做的總功為零,支持力做

                的總功WN對

                物體的作用力為支持力N和摩擦力F,由WG?WN?Wf?0得WN?Wf?0即木板對物體做 的功為零,C正確,D錯誤.

                3.答案:AC 根據動能定理知A正確,B錯誤.第1s內,F1??mg?ma,1s末到3s末, F2??mg?0,第4s內,?mg?F3?ma,所以F1+F3=2F2.

                4.答案:ACD 物體下落的加速度為4g,說明物體下落過程中受到的阻力大小為f?1mg,

                5

                ?mgLsin?

                ,由動能定理得WG?WN?Wf?0得Wf??mgLsin?,B不正確.木板

                5

                由動能定理,?Ek?mgh?1mgh?4mgh;其中阻力做功為?1mgh,即機械能減少量;又

                5

                5

                5

                重力做功總與重力勢能變化相對應,故ACD正確.

                5.答案:A 若使拉力F做功最少,可使拉力F恰勻速拉木塊,容易分析得出F?2?mg(此 時繩子上的拉力等于?mg),而位移為

                L

                2

                ,所以W?Fs?2?mg?

                L

                ??mgL. 2

                6.答案:D 本題可采用排除法.F1、F2大于彈力過程,m1向右加速運動,m2向左加速運

                動,F1、F2均做正功,故系統動能和彈性勢能增加,A錯誤;當F1、F2小于彈力,彈簧

                仍伸長,F1、F 2還是做正功,但動能不再增加而是減小,彈性勢能在增加,B錯;當m1、

                m2速度減為零,m1、m2反向運動,這時F1、F2又做負功,C錯誤.故只有D正確.

                7.答案:C 本題容易錯選,錯選的原因就是沒有根據功的定義去計算摩擦力的功,而直 接憑主觀臆斷去猜測答案,因此可設斜坡與水平面的夾角,然后根據摩擦力在斜坡上和 水平面上的功相加即可得到正確答案為C.

                8.答案:D 因重物在豎直方向上僅受兩個力作用:重力mg、拉力F,這兩個力的相互關 系決定了物體在豎直方向上的運動狀態.設勻加速提升重物時拉力為F1,加速度為a,由 牛頓第二定律F1?mg?ma,所以有F1?mg?ma,則拉力F1做功為

                W1?F1s1?m(g?a)?at2?m(g?a)at2勻速提升重物時,設拉力為F2,由平衡條件得F2=mg,

                22

                勻速直線運動的位移s2?vt?at,力F2所做的功W2?F2s2?mgat比較上述兩種情

                12

                12

                下拉力F1、F2分別對物體做功的表達式,可以發現,一切取決于加速度a與重力加速度

                1

                的關系.若a>g時,(g?a)?g,則W1>W2;若a=g時,(g?a)?g,則W1=W2;若a

                2

                12

                時,(g?a)?g,則W1

                10.答案:BD 選取物體開始運動的起點為重力零勢能點,物體下降位移s,則由動能定

                理得,mgs?Fs?

                121

                mv?0,則物體的機械能為E?mv?(?mgs)??Fs

                22

                1

                2

                ,在E—s圖象中,圖

                象斜率的大小反映拉力的大小,0~s1過程中,斜率變大,所以拉力一定變大,A錯;s1~s2過程的圖象為直線,拉力F不變,物體可能在做勻加速或勻減速直線運動,B對C錯;如果全過程都有mg?F,則D項就有可能. 11.答案:(1)Ep?

                mgs2

                4h

                (3分) (2)Ep與x的關系:Ep與x2成正比 (3分) 猜

                mgs2

                測的理由:由表中數據可知,在誤差范圍內,x∝s,從Ep?可猜測Ep與x2成正

                4h

                比(2分)

                2

                解析:由h?gt,s?vt,所以v?s

                12

                g2h

                ,根據機械能守恒定律:彈簧的彈性勢能與

                12mgs2

                小鋼球離開桌面的動能相等,因此Ep?mv?.

                24h

                12.答案:(1)OC (2分) (2)1.22m(3分) 1.23m (3分) 小于 (2分) 實

                際測得的高度比自由落體對應下落的高度小(2分)

                解析:(1)從有效數字的位數上不難選出OC不符合有效數字讀數要求;(2)重力勢能

                的減少量為1.22m,B點的瞬時速度是AC全程的平均速度,可以求出動能的增量為

                12

                mvB2

                =1.23m;實驗過程中由于存在阻力因素,實際上應是重力勢能的減少量略大于動能的

                增加量,之所以出現這種可能,可能是實際測得的高度比自由落體對應的高度小. 13.解析:(1)汽車上坡時沿斜面做勻速運動,則F1?f?mgsin?,(2分)

                P?F1v1(2分) 解得v?

                1

                P(1分) f?mgsin?

                (2)汽車下坡時,同理有f?F2?mgsin?,(2分) P?F2v2(2分) 解得v2?

                P

                (1分)

                f?mgsin?

                上述計算結果告訴我們,汽車在輸出功率一定的條件下,當F1>F2時,v1

                斜坡上行時,車速v1小,換取汽車較大的牽引力F1;當汽車沿斜坡下行時,車的牽引力F2較小,則車速v2較大. (3分)

                14.解析:(1)在A球未落地前,A、B、C組成的系統機械能守恒,設A球剛要落地時系

                12

                統的速度大小為v1,則 2(mA?mB?mC)v1?mAghA?mBghB1?mCghC1,(2分)

                1

                又hA?L,hB1?hC1?Lsin30??L(2分) 代入數據并解得,v1?

                2

                gL

                (1分) 2

                (2)在A球落地后,B球未落地前,B、C組成的系統機械能守恒,設B球剛要落地時

                22

                系統的速度大小為v2,則(mB?mC)v2?(mB?mC)v1?mBghB2?mCghC2,(2分)

                1

                212

                又hB2?L,hC2?Lsin30??

                1

                L(2分) 代入數據并解得,v2?3gL(1分) 22

                在B球落地后,C球未落地前,C球在下落過程中機械能守恒,設C球剛要落地時系

                統的速度大小為v3,則

                v3?

                gL2

                1212mCv3?mCv2?mCghC3,(2分) 又hC3?L,代入數據得,22

                .(2分)

                15.解析:(1)B剛要離開地面時,A的速度恰好為零,即以后B不會離開地面.

                當B剛要離開地面時,地面對B的支持力為零,設繩上拉力為F.

                B受力平衡,F=m2g①(2分) 對A,由牛頓第二定律,設沿斜面向上為正方向, m1gsinθ-F=m1a②(2分) 聯立①②解得,a=(sinθ-

                mm1

                )g③(2分)

                由最初A自由靜止在斜面上時,地面對B支持力不為零,推得m1gsinθ

                m2m1

                故A的加速度大小為(sinθ-

                m2m1

                )g,方向沿斜面向上(2分)

                (2)由題意,物塊A將以P為平衡位置振動,當物塊回到位置P時有最大速度, 設為vm.從A由靜止釋放,到A剛好到達P點過程,由系統能量守恒得, 12

                m1gx0sinθ=Ep+2m1vm④(2分)

                當A自由靜止在P點時,A受力平衡,m1gsinθ=kx0 ⑤(2分)

                m1g2sin2?Ep

                ?).(2分) 聯立④⑤式解得,vm?2(

                km1

                2

                16.解析:原來進入傳送帶:由mgh?mv1,解得v1=10m/s(2分)

                12

                離開B:由h?

                x12

                gt2,解得t2=1s,v2?t?2m/s(4分)

                22

                ?t2?5m(4分)因為v2?v?v1,所以物體先減速后勻速,由v2/?v?5m/s,解得x??v2

                122

                m(v2?v1)(2分) 21

                第二次傳送帶做的功:W2?m(v2?v12)(2分)

                2

                第一次傳送帶做的功:W1?

                Wv?v9632

                兩次做功之比1?122?(2分) ?2

                W2v1?v7525

                22

                17.解析:(1)設B、C一起下降h1時,A、B、C的共同速度為v,B被擋住后,C再下落h

                后,A、C兩者均靜止,分別對A、B、C一起運動h1和A、C一起再下降h應用動能定理得,

                (mB?mC)gh1??mAgh1?

                1

                (mA?mB?mC)v2①(2分) 2

                mCgh??mAgh?0?1(mA?mC)v2②(2分) 2聯立①②并代入已知數據解得,h=0.96m,(2分) 顯然h>h2,因此B被擋后C能落至地面. (2分)

                (2)設C落至地面時,對A、C應用能定理得,

                mCgh2??mAgh2?1(mA?mC)(v/2?v2)③(22分) 對A應用動能定理得,??mAgs?0?1mAv/2④(2分) 2聯立③④并代入數據解得, s=0.165m(2分) 所以A滑行的距離為sA?h1?h2?s=(0.3+0.3+0.165)=0.765m(2分)

                18.解析:設A、B相對靜止一起向右勻速運動時的速度為v.撤去外力后至停止的過程中,

                fA受到的滑動摩擦力為f1??1mg(2分) 其加速度大小a1???1g(2分) m

                ?(m?M)g??mga?此時B的加速度大小為2(2分) M由于?2??1,所以a2??2g??1g?a1(4分) 即木板B先停止后,A在木板上繼續做勻減速運動,且其加速度大小不變. 2對A應用動能定理得?f1(L?x)?0?mv(2分) 12對B應用動能定理得?1mgx??2(m?M)gx?0?Mv2(2分) 消去v解得,x??ML.(3分)(?2??1)(m?M)12

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