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2023人教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经典大题例题.docx
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1、2023人教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经典大题例题1单选题1、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=121033
2、4246m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。2、如图所示,在光滑地面上,水平外力F拉动小车和木块一起做无相对滑动的加速运动。小车质量是M,木块质量是m,力的大小是F,加速度大小是a,木块和小车之间动摩擦因数是,则在木块运动L的过程中,木块受到的摩擦力对木块做的功是()mgLmaLmFM+mLA只有对B只有对C只有对D都对答案:D对M、m组成整体
3、分析F(Mm)aaFM+m木块受到的静摩擦力fmamFM+m摩擦力对木块做的功WfLmaLmFLM+m故选D。3、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。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
4、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。4、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、
5、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。
6、故选B。5、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解得f=Pvm故选C。6、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
7、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。7、关于机械能和机械能守恒,下列说法正确的是()A物体质
8、量越大,其机械能越大B机械能是标量,但可能取负值C机械能守恒时,物体一定处于平衡状态D重力对物体做正功时,物体机械能增加答案:BA物体质量越大,物体的动能和重力势能不一定越大,则机械能不一定越大,A错误;B机械能是标量,但可能取负值,B正确;C机械能守恒时,物体不一定处于平衡状态,比如自由落体运动的物体,机械能守恒,C错误;D重力对物体做正功时,物体机械能不一定增加,比如自由落体运动的物体,机械能守恒,D错误。故选B。8、质量为50g的小石头从一水井口自由下落至距离井口5m以下的水面时,其重力的功率为(重力加速度g取10m/s2)()A5WB50WC500WD2500W答案:Av2=2gh代入
9、数据,解得v=10m/s此时重力的功率为P=Fv=mgv=0.051010W=5W故选A。9、一质量为m的驾驶员以速度v0驾车在水平路面上匀速行驶。在某一时刻发现险情后立即刹车,从发现险情到汽车停止,汽车运动的vt(速度时间)图像如图所示。则在此过程中汽车对驾驶员所做的功为()A12mv02B12mv02C12mv02(t2+t1t2-t1)D12mv02(t2+t1t2-t1)答案:B刹车过程中,驾驶员的初速度为v0,末速度为零,则对刹车过程由动能定理可得Wf012mv02解得汽车对驾驶员所做的功为Wf12mv02与所用时间无关。故B正确;ACD错误。故选B。10、如图所示,固定的倾斜光滑杆
10、上套有一个质量为m的圆环,圆环与一弹性橡皮绳相连,橡皮绳的另一端固定在地面上的A点,橡皮绳竖直时处于原长h。让圆环沿杆滑下,滑到杆的底端时速度为零。则在圆环下滑过程中(整个过程中橡皮绳始终处于弹性限度内)()A橡皮绳的弹性势能一直增大B圆环的机械能先不变后增大C橡皮绳的弹性势能增加了mghD橡皮绳再次到达原长时圆环动能最大答案:CA橡皮绳开始处于原长,弹性势能为零,圆环刚开始下滑到橡皮绳再次伸直达到原长过程中,弹性势能始终为零,A错误;B圆环在下落的过程中,橡皮绳的弹性势能先不变后不断增大,根据机械能守恒定律可知,圆环的机械能先不变,后减小,B错误;C从圆环开始下滑到滑至最低点过程中,圆环的重
11、力势能转化为橡皮绳的弹性势能,C正确;D橡皮绳达到原长时,圆环受合外力方向沿杆方向向下,对环做正功,动能仍增大,D错误。故选C。11、2020年12月6日,嫦娥五号返回器与上升器分离,进入环月圆轨道等待阶段,准备择机返回地球。之后返回窗口打开后,返回器逐渐抬升离月高度,进入月地转移轨道(如图),于12月17日,嫦娥五号返回器携带月球样品着陆地球。下列说法正确的是()A嫦娥五号返回器在环月圆轨道运行时,还受地球的引力作用B若嫦娥五号返回器等待阶段的环月圆轨道半径越大,则环绕速度越大C嫦娥五号返回器在月地转移轨道上运动时,月球样品处于超重状态D嫦娥五号返回器在月地转移轨道上运动时,与地球距离变小,
12、机械能变小答案:AA虽然距离地球较远,但地球质量很大,地球对引力作用比较明显,故嫦娥五号返回器在环月圆轨道运行时,还受地球的引力作用,A正确;B若只考虑月球的引力,根据GMmr2=mv2r解得v=GMr可知距离月球球心r越大,环绕速度越小,B错误;C嫦娥五号返回器在月地转移轨道上运动时,由万有引力(即重力)提供向心力,样品处于完全失重状态,C错误;D嫦娥五号返回器在月地转移轨道上运动时,与地球距离变小,在转移轨道上万有引力做正功,引力势能减小,动能增大,机械能守恒,D错误。故选A。12、在下列几种情况中,甲、乙两物体的动能相等的是()A甲的速度是乙的2倍,甲的质量是乙的12B甲的质量是乙的2倍
13、,甲的速度是乙的12C甲的质量是乙的4倍,甲的速度是乙的14D甲、乙质量相等,速度大小也相等,但甲向东运动,乙向西运动答案:D由动能公式Ek=12mv2及题意可得A若甲的速度是乙的2倍,甲的质量是乙的12时,有E甲=12m甲v甲2E乙=12m乙v乙2=122m甲v甲22=14m甲v甲2故A错误;B若甲的质量是乙的2倍,甲的速度是乙的12时,有E甲=12m甲v甲2E乙=12m乙v乙2=12m甲22v甲2=m甲v甲2故B错误;C甲的质量是乙的4倍,甲的速度是乙的14时,有E甲=12m甲v甲2E乙=12m乙v乙2=12m甲44v甲2=2m甲v甲2故C错误;D由上述分析可知,动能与速度方向无关,只与质
14、量和速度大小有关,故甲、乙质量相等,速度大小也相等时,甲向东运动,乙向西运动的动能相等,故D正确。故选D。13、如图,高台跳水项目中要求运动员从距离水面H的高台上跳下,在完成空中动作后进入水中。若某运动员起跳瞬间重心离高台台面的高度为h1,斜向上跳离高台瞬间速度的大小为v0,跳至最高点时重心离台面的高度为h2,入水(手刚触及水面)时重心离水面的高度为h1。图中虚线为运动员重心的运动轨迹。已知运动员的质量为m,不计空气阻力,则运动员跳至最高点时速度及入水(手刚触及水面)时速度的大小分别是()A0,v02+2gHB0,2g(H+h2-h1)Cv02+2g(h1-h2),v02+2gHDv02+2g
15、(h1-h2),v02+2g(H-h1)答案:C从跳离高台瞬间到最高点,据动能定理得-mg(h2-h1)=12mv2-12mv02解得最高点的速度v=v02+2g(h1-h2)从跳离高台瞬间到入水过程,据动能定理得mgH=12mv2-12mv02解得入水时的速度v=v02+2gH故选C。14、如图所示,长直轻杆两端分别固定小球A和B,两球质量均为m,两球半径忽略不计,杆的长度为L。先将杆AB竖直靠放在竖直墙上,轻轻拨动小球B,使小球B在水平面上由静止开始向右滑动,当小球A沿墙下滑距离为L2时,下列说法正确的是(不计一切摩擦,重力加速度为g)()A杆对小球A做功为14mgLB小球A、B的速度都为
16、12gLC小球A、B的速度分别为123gL和12gLD杆与小球A、B组成的系统机械能减少了12mgL答案:CBCD对A、B组成的系统,整个过程中,只有重力做功,机械能守恒,由机械能守恒定律得mgL212mvA2+12mvB2又有vAcos60vBcos30解得vA123gLvB12gL故C正确,BD错误;A对A,由动能定理得mgL2W12mvA2解得杆对小球A做的功W12mvA2mgL218mgL故A错误。故选C。15、关于“探究功与速度变化的关系”的实验,下列叙述正确的是()A每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值B每次实验中,橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致C放小车的长木板应该尽量
17、使其水平D先接通电源,再让小车在橡皮筋的作用下弹出答案:DA橡皮筋完全相同,通过增加橡皮筋的条数来使功倍增,因此不需要每次计算橡皮筋对小车做功的具体数值,故A错误;B通过增加橡皮筋的条数来使功倍增,则橡皮筋拉伸的长度必须保持一致,故B错误;C小车和木板之间存在摩擦力,需平衡摩擦力,则要用小木块垫高长木板的一端,故C错误;D先接通电源,打点稳定后再让小车在橡皮筋的作用下弹出,故D正确。故选D。多选题16、如图所示,位于竖直平面内的固定光滑圆环轨道与水平面相切于M点,与竖直墙相切于A点,竖直墙上另一点B与M的连线和水平面的夹角为60,C是圆环轨道的圆心,已知在同一时刻,甲、乙两球分别由A、B两点从
18、静止开始沿光滑倾斜直轨道AM、BM运动到M点,丙球由C点自由下落到M点,有关下列说法正确的是()A甲球下滑的加速度大于乙球下滑的加速度B丙球最先到达M点C甲、乙、丙球同时到达M点D甲、丙两球到达M点时的速率相等答案:BDA设光滑倾斜轨道与水平面的夹角为,根据牛顿第二定律可得加速度a=mgsinm=gsin可知乙球的加速度大于甲球的加速度。故A错误。BC对于AM段,位移x1=2R加速度a1=gsin45=22g则根据x=12at2得t1=2x1a1=4Rg对于BM段,位移x2=2R加速度a2=gsin60=32gt2=2x2a2=8R3g对于CM段,位移x3=R加速度a3=g则t3=2Rg知t3
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