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带答案高中物理必修二第八章机械能守恒定律微公式版必须掌握的典型题.docx
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1、通用版带答案高中物理必修二第八章机械能守恒定律微公式版必须掌握的典型题1单选题1、在地球表面将甲小球从某一高度处由静止释放,在某行星表面将乙小球也从该高度处由静止释放,小球下落过程中动能Ek随时间平方t2的变化关系如图所示。已知乙球质量为甲球的2倍,该行星可视为半径为R的均匀球体,地球表面重力加速度为g,引力常量为G,则()A乙球质量为2bg2aB该行星表面的重力加速度为22gC该行星的质量为gR22GD该行星的第一宇宙速度为gR2答案:CA小球在地球表面下落过程中任一时刻的速度大小为v=gt小球的动能为Ek=12mg2t2由图可知ba=12mg2解得甲球质量为m=2bg2a则乙球质量为m乙=
2、4bg2a故A错误;B同理在行星表面有b2a=122mg2解得g=12g故B错误;C设该行星的质量为M,则有2mg=GM2mR2解得M=gR22G故C正确;D由mg=mv2R得v=gR可得该行星的第一宇宙速度为v=gR2故D错误。故选C。2、如图中a、b所示,是一辆质量m=6103kg的公共汽车在t=0和t=4s末两个时刻的两张照片。当t=0时,汽车刚启动(汽车的运动可看成匀加速直线运动)。图c是车内横杆上悬挂的拉手环经放大后的图像,测得=30,根据题中提供的信息,不可以估算出的物理量有()A汽车的长度B4s末汽车的速度C4s末汽车合外力的功率D4s内汽车牵引力所做的功答案:DA由图知,4s内
3、汽车的位移刚好等于汽车的长度,由x=12at2对拉手环进行受力分析如上图所示,得到mamg=tan30,a=gtan30联立得到x=12at2=1210334246m故A错误;B由v=at=10334m/s23m/s故B错误;C由F=ma=61031033N3.46104N所以4s末汽车的功率为P=Fv=3.4610423W=7.97105W故C错误;D因不知汽车的摩擦力,所以无法求汽车的牵引力,即不能估算4s内汽车牵引力所做的功,故D正确。故选D。3、将一乒乓球竖直向上抛出,乒乓球在运动过程中,它的动能随时间变化的关系的图线如图所示。已知乒乓球运动过程中,受到的空气阻力与速率平方成正比,重力
4、加速度为g。则乒乓球在整个运动过程中加速度的最小值、最大值为()A0,4gB0,5gCg,4gDg,5g答案:B乒乓球最终匀速运动时,加速度最小为0,而乒乓球刚向上抛出时,速度最大,阻力最大,加速度最大,设最大速度为v0,则mg+kv02=mam4E0=12mv02乒乓球最终匀速运动时,速度为v1,则mg=kv12此时的动能E0=12mv12联立上式可解得am=5g故选B。4、全运会小轮车泥地竞速赛赛道由半径为R的14圆弧组成,如图所示,选手从赛道顶端A由静止无动力出发冲到坡底B,设阻力大小不变恒为f,始终与速度方向相反,且满足f=mg,选手和车总质量为m,重力加速度为g,路程SBC=2SAC
5、。则选手通过C点的速度为()A-1gRB-22-3gRC33-13gRD23gR答案:D根据圆的弧长计算公式可知,从A到C,选手和车运动的路程为S=2R1413=R6根据力的做功公式可知,克服阻力做功为Wf=Fs=mgR6=mgR6选手从A到C受到重力与阻力做功,所以由动能定理可得mgRsin903-Wf=12mv2-0解得v=23gR故D正确,ABC错误。故选D。5、如图所示,轻质弹簧的一端与固定的竖直板P拴接,另一端与物体A相连,物体A置于光滑水平桌面上(桌面足够大),A右端连接一细线,细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连。开始时托住B,让A处于静止且细线恰好伸直,然后由静止释放B,直至B获得
6、最大速度。下列有关该过程的分析中正确的是()AB物体受到细线的拉力保持不变BB物体机械能的减少量大于弹簧弹性势能的增加量CA物体动能的增量等于B物体重力对B做的功与弹簧弹力对A做的功之和DA物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量等于B物体重力对B做的功答案:BA以A、B组成的系统为研究对象,根据牛顿第二定律可得mBgkx(mA+mB)a从开始到B速度达到最大的过程中,弹簧的伸长量x逐渐增加,则B加速度逐渐减小;对B根据牛顿第二定律可得mBgTmBa可知在此过程绳子上拉力逐渐增大,是变力。故A错误;B整个系统中,根据功能关系可知,B减小的机械能转化为A的机械能以及弹簧的弹性势能,故B物体机械能的减
7、少量大于弹簧弹性势能的增加量。故B正确;C根据动能定理可知,A物体动能的增量等于弹簧弹力和绳子上拉力对A所做功的代数和。故C错误;D根据机械能守恒定律可知,A物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量等于B物体机械能的减少量,也就是等于B物体克服细绳拉力做的功。故D错误。故选B。6、复兴号动车在世界上首次实现了速度350km/h自动驾驶功能,成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。已知一列质量为m的动车,以恒定功率P在平直轨道上行驶,当其达到最大速度vm时,其阻力f可表示为()Af=PvmBf=vmPCf=PvmDf=mvm22P答案:C当动车达到最大速度vm时,动车受力平衡,即F=fP=Fvm解
8、得f=Pvm故选C。7、如图,质量不同的A、B两小球分别用细线悬挂在等高的悬点O1、O2处。将两球拉至与悬点同一高度,使细线水平伸直,由静止释放。已知LALB,设悬点所在水平面为零势能面,不计空气阻力,则两球运动到最低点时()AA球动能大于B球动能BA球机械能与B球机械能不相等CA球加速度等于B球加速度DA球向心力等于B球向心力答案:CA根据机械能守恒有mgL12mv2但由于不能明确质量关系,故无法确定两球的动能大小关系。故A错误;BA、B两球在初始位置的动能重力与势能均为零,机械能相等都等于零,运动的过程中,只有重力做功,机械能守恒,故两球运动到最低点时机械能相等都等于零。故B错误;C根据机
9、械能守恒解得v=2gL而向心加速度a=v2L=2g故向心加速度与绳长无关,故两球的向心加速度相等。故C正确;D根据向心力公式F=mv2L可得,向心力F2mg因两球的质量不相等,故向心力不相等。故D错误。故选C。8、如图甲所示,光滑水平面与光滑竖直半圆轨道平滑衔接,其中圆弧DE部分可以拆卸,弧CD(C点与圆心等高)部分对应的圆心角为30,在D点安装有压力传感器并与计算机相连,在.A点固定弹簧枪,可以发射质量相同、速率不同的小球,通过计算机得到传感器读数与发射速率平方关系如图乙所示,重力加速度g取10m/s2,则下列说法正确的()A小球质量为0.2kgB圆弧轨道半径为0.5mC当传感器读数为3.5
10、N时,小球在E点对轨道压力大小为3ND若拆卸掉圆弧DE部分,小球发射速率平方v02=17.5时,小球上升到最高点时与水平面间距离为78m答案:BAB设小球在D点速度大小为vD,小球对传感器压力大小为F,由牛顿第二定律有F+mgsin30=mvD2R由机械能守恒有12mv02=mgR(1+sin30)+12mvD2整理得F=mRv02-72mg在F-v02图像中是一次函数,则72mg=3.5mR=3.517.5解得m=0.1kgR=0.5m选项A错误,B正确;C由图像可知,当传感器读数为3.5N时,v02=35,设最高点速度为v,则有12mv02=2mgR+12mv2对E点压力N,有N+mg=m
11、v2R联立各式解得N=2N选项C错误;D若圆弧DE部分拆卸掉,小球发射速率平方v02=17.5时,小球在D点做斜上抛运动,小球在D点速度大小vD=2.5m/s则小球上升到最高点与水平面间距离H=R(1+sin30)+(vDcos30)22g=2732m选项D错误。故选B。9、如图所示,一质量为1kg的物体以3m/s的速度从A点沿AB圆弧下滑,滑到B点时的速度仍为3m/s,则物体从A到B的过程中合外力做功为()A4.5JB0C9JD无法计算答案:B由动能定理可知,合外力做功为W=12mvB2-12mvA2=0故选B。10、如图所示,斜面倾角为37,物体1放在斜面紧靠挡板处,物体1和斜面间动摩擦因
12、数为0.5,一根很长的不可伸长的柔软轻绳跨过光滑轻质的小定滑轮,绳一端固定在物体1上,另一端固定在物体2上,斜面上方的轻绳与斜面平行。物体2下端固定一长度为h的轻绳,轻绳下端拴在小物体3上,物体1、2、3的质量之比为4:1:5,开始时用手托住小物体3,小物体3到地面的高度也为h,此时各段轻绳刚好拉紧。已知物体触地后立即停止运动、不再反弹,重力加速度为g10m/s2,小物体3从静止突然放手后物体1沿面上滑的最大距离为()A3hB73hC2hD43h答案:D设2的质量为m,从开始放手到3触地过程中,设触地时3的速度为v1;则对整体根据功能关系可知6mgh(4mgsin+4mgcos)h=12(10
13、m)v12此后3停止,设物体2继续向下运动距离s后速度减小为零,对1、2应用功能关系可知mgs(4mgsin+4mgcos)s0-12(5m)v12解得s=h3则1沿斜面上滑的最大距离为Lh+s=43h故D正确,ABC错误。故选D。11、在第24届北京冬季奥林匹克运动会上,我国18岁的小将谷爱凌以1620跳的高难度动作力压群芳,拿到了自由式滑雪女子大跳台金牌。下面相关叙述正确的是()A裁判在对谷爱凌1620跳的动作进行裁定时可以将她看成质点B教练员在分析谷爱凌起跳后能到达的最大高度时可以将她看成质点C该项目不受天气环境的影响,随时可以进行比赛D该项目在完成的过程中满足机械能守恒答案:BA裁判在
14、对谷爱凌的动作进行裁定时,谷爱凌的形状和大小不能忽略,不能看成质点,A错误;B教练员在分析谷爱凌起跳后能到达的最大高度时,谷爱凌的形状和大小可以忽略,B正确;C降雪带来的新增积雪,会使赛道表面松软,摩擦力增大,不利于选手发挥,C错误;D该项目在完成的过程中有摩擦力、空气阻力等其他力做功,机械能不守恒,D错误。故选B。12、如图所示,弹簧下面挂一质量为m的物体,物体在竖直方向上做振幅为A的简谐运动,当物体振动到最高点时,弹簧正好为原长,弹簧在弹性限度内,则物体在振动过程中()A弹簧的最大弹性势能等于2mgAB弹簧的弹性势能和物体动能总和不变C物体在最低点时的加速度大小应为2gD物体在最低点时的弹
15、力大小应为mg答案:AA因物体振动到最高点时,弹簧正好为原长,此时弹簧弹力等于零,物体的重力mg=F回=kA当物体在最低点时,弹簧的弹性势能最大等于2mgA,故A正确;B由能量守恒知,弹簧的弹性势能和物体的动能、重力势能三者的总和不变,故B错误;C在最低点,由F回=mg=ma故C错误;D在最低点,由F弹mg=F回得F弹=2mg故D错误。故选A。13、下列有关力对物体做功的说法正确的是()A静摩擦力一定不做功B如果外力对物体做功为零,则物体一定处于静止状态C物体受到的外力越大则外力对物体所做的功越大D物体在运动过程中,若受力的方向总是垂直于速度的方向,则此力不做功答案:DA静摩擦力也可以做功,如
16、物体随倾斜传送带向上运动,物体受到静摩擦力做功,故A错误;B如匀速下落的小球,外力对物体做功为零,物体不是处于静止状态,故B错误;C物体受到的外力对物体所做功的大小和力、位移和力位移夹角有关,故C错误;D物体在运动过程中,若受力的方向总是垂直于速度的方向,则此力不做功,故D正确。故选D。14、短道速滑接力赛是冰上运动竞争最为激烈的项目之一。比赛规定,前(甲)、后(乙)队员必须通过身体接触完成交接,交接时两队员间距离先缩短到很近,如图(a),然后乙队员用手大力推送甲队员到手臂尽量伸直状态,两人分离,如图(b)。相互作用前后的系统(由两队员组成)的总动能分别为Ek1、Ek2,总动能变化量Ek|Ek
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