《機(jī)械能守恒》檢測(cè)題

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1、《機(jī)械能及其守恒定律》達(dá)標(biāo)測(cè)試題 一、選擇題（每題6分，共48分） 1. 一質(zhì)量為m的木塊靜止在光滑的水平地面上，從t=0開始，將一個(gè)大小為F的水平恒力作用在該木塊上，在t=t1時(shí)刻力F的功率是（ ） A. B. C. D. 2. 質(zhì)量為m的物體，在距地面h高處以的加速度由靜止豎直下落到地面。下列說法中正確的是（ ） A.物體的重力勢(shì)能減少mgh B.物體的動(dòng)能增加mgh C.物體的機(jī)械能減少mgh D.重力做功mgh 3. 自由下落的小球，從接觸豎直放置的輕彈簧開始，到壓縮彈簧

2、有最大形變的過程中，以下說法中正確的是（ ） A. 小球的動(dòng)能逐漸減少 B. 小球的重力勢(shì)能逐漸減少 C. 小球的機(jī)械能不守恒 D. 小球的加速度逐漸增大 圖5—86 4. 如圖5—86所示，用同種材料制成的一個(gè)軌道ABC，AB段為四分之一圓弧，半徑為R，水平放置的BC段長(zhǎng)為R。一個(gè)物塊質(zhì)量為m，與軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，它由軌道頂端A從靜止開始下滑，恰好運(yùn)動(dòng)到C端停止，物塊在AB段克服摩擦力做功為（ ） A. μmgR B. (1－μ)mgR C. πμmgR/2 D. mgR

3、 5. 人造衛(wèi)星繞地球沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星在近地點(diǎn)處的動(dòng)能Ek1、引力勢(shì)能Ep1和機(jī)械能E1與遠(yuǎn)地點(diǎn)處的動(dòng)能Ek2、引力勢(shì)能Ep2和機(jī)械能E2的關(guān)系是（ ） A. Ek1＞Ek2，Ep1＞Ep2，E1＞E2 B. Ek1＞Ek2，Ep1＜Ep2，E1=E2 C. Ek1＜Ek2，Ep1＞Ep2，E1=E2 D. 因衛(wèi)星所受引力是變力，故無法比較 圖5—87 v v0 O t t 2t A B 6. A、B兩物體的質(zhì)量之比mA︰mB=2︰1，它們以相同的初速度v0在水平面上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，直到停止，其速度圖象如圖5—87所示。那么

4、，A、B兩物體所受摩擦阻力之比FA︰FB與A、B兩物體克服摩擦阻力做的功之比WA︰WB分別為（ ） A. 4︰1，2︰1 B.2︰1，4︰1 C. 1︰4，1︰2 D. 1︰2，1︰4 7. 在有空氣阻力的情況下，將一物體由地面豎直上拋，當(dāng)它上升至距離地面h1高度時(shí)，其動(dòng)能與重力勢(shì)能相等，當(dāng)它下降至離地面h2高度時(shí)，其動(dòng)能又恰好與重力勢(shì)能相等，已知拋出后上升的最大高度為H，則（ ） A. B. C. D.

5、 8. 水平傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)，速度大小為v，現(xiàn)將一小工件放到傳送帶上。設(shè)工件的初速度為0，當(dāng)它在傳送帶上滑動(dòng)一段距離后速度達(dá)到v而與傳送帶保持相對(duì)靜止。設(shè)工件質(zhì)量為m，它與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，則在工件相對(duì)傳送帶滑動(dòng)的過程中（ ） A. 滑動(dòng)摩擦力對(duì)工件做的功為 B. 工件機(jī)械能的增加量為 C. 工件相對(duì)于傳送帶滑動(dòng)的路程為 D. 傳送帶對(duì)工件做的功為0 二、實(shí)驗(yàn)題（共10分） 9.（10分）為了只用一根彈簧和一把刻度尺測(cè)定某滑塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ（設(shè)μ為定值），某同學(xué)經(jīng)查閱資料知：一勁度系數(shù)為k的輕彈簧由伸長(zhǎng)量為x至恢復(fù)到原長(zhǎng)過程中，彈力所做的功為。于是他設(shè)

6、計(jì)了下述實(shí)驗(yàn)： 圖5—88 C A B 第一步，如圖5—88所示，將彈簧的一端固定在豎直墻上，彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)另一端坐在位置B，使滑塊緊靠彈簧將其壓縮至位置A，松手后滑塊在水平桌面上運(yùn)動(dòng)一段距離，到達(dá)位置C時(shí)停止。 第二步，將滑塊掛在豎直放置的彈簧下，彈簧伸長(zhǎng)后保持靜止?fàn)顟B(tài)。 請(qǐng)回答下列問題： （1）你認(rèn)為，該同學(xué)需用刻度尺直接測(cè)量的物理量是（寫出名稱并用符號(hào)表示） 。 （2）用測(cè)得的物理量表示滑塊與水平桌

7、面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ的計(jì)算式：μ= 。 三、計(jì)算題（共42分） 10.（10分）一列火車質(zhì)量是1 000t，由靜止開始以額定功率沿平直軌道向某一方向運(yùn)動(dòng)，經(jīng)1min前進(jìn)900m時(shí)達(dá)到最大速度。設(shè)火車所受阻力恒定為車重的0.05倍，g取10m/s2，求： (1) 火車行駛的最大速度； (2) 火車的額定功率； (3) 當(dāng)火車的速度為10m/s時(shí)火車的加速度。 圖5—89 11.（10分）如圖5—89所示是我國某優(yōu)秀跳水運(yùn)動(dòng)員在跳臺(tái)上騰空而起的英姿。跳臺(tái)距水面高度為10 m，此時(shí)她恰好到達(dá)最高位置，估計(jì)此時(shí)她的重心離跳臺(tái)臺(tái)面的高度為1

8、m。當(dāng)她下降到手觸及水面時(shí)要伸直雙臂做一個(gè)翻掌壓水花的動(dòng)作，這時(shí)她的重心離水面也是1 m.，g取10 m/s2，求： (1)從最高點(diǎn)到手觸及水面的過程中，其重心的運(yùn)動(dòng)可以看作是自由落體運(yùn)動(dòng)，她在空中完成一系列動(dòng)作可利用的時(shí)間為多長(zhǎng)? (2)忽略運(yùn)動(dòng)員進(jìn)入水面過程中受力的變化，入水之后，她的重心能下沉到離水面約2.5 m處，試估算水對(duì)她的平均阻力約是她自身重力的幾倍? 12.（10分）太陽與地球的距離為1.51011m，太陽光以平行光入射到地面。地球表面的面積被水覆蓋，太陽在一年中輻射到地球表面水面部分的總能量E約為1.871024J，太陽輻射可將水面的水蒸發(fā)（設(shè)在常溫、常壓下蒸發(fā)1kg水

9、需要2.2106J的能量），而后凝結(jié)成雨滴降落到地面。 (1)估算整個(gè)地球表面的年平均降雨量（以毫米表示，地球的半徑為6.37106m）。 (2)太陽輻射到地球的能量中只有約50%到達(dá)地面，E只是其中的一部分。太陽輻射到地球的能量沒能全部到達(dá)地面，這是為什么？請(qǐng)說出理由。 圖5—90 F 13.（12分）在一個(gè)圓柱形的、豎直的井里存有一定量的水，井的側(cè)面和底面都是密閉的，在井中固定地插著一根兩端開口的薄壁圓管，管和井共軸，管下端未觸及井底。在圓柱內(nèi)有一不漏氣的活塞，它可沿圓管上下滑動(dòng)。開始時(shí)，管內(nèi)外水面相齊，且活塞恰好接觸水面，如圖5—90所示，現(xiàn)有卷揚(yáng)機(jī)通過繩子對(duì)活塞施加一個(gè)向上的

10、力F，使活塞緩慢向上移動(dòng)。已知管筒半徑r=0.100m，井的半徑R=2r，水的密度ρ=1.00103kg/m3，大氣壓p0=1.00105Pa，求活塞上升H=9.00m的過程中拉力F所做的功。（井和管在水面以上及水面以下的部分都足夠長(zhǎng)，不計(jì)活塞質(zhì)量，不計(jì)摩擦，重力加速度g取10m/s2） 參考答案： 1. C 2. B 3. BC 4. B 5. B 6. A 由速度圖象可得 aA︰aB=2︰1， 由牛頓第二定律 F=ma， 可得 FA︰FB4︰1。

11、由動(dòng)能定理可得 ， 可得 WA︰WB= mA︰mB=2︰1。 7. A 設(shè)物體拋出的初動(dòng)能為EK1，上升H高度克服阻力的功為W1，上升h1高度時(shí)的動(dòng)能EK2，克服阻力的功為W2，則 mgH + W1=EK1，mg h1+ W2=EK1－EK2，mg h1= EK2， 且W2＜W1，由以上各式可解得 。 同理，在物體由最高點(diǎn)下落到離地面高度為h2的動(dòng)能EK，克服阻力的功W，則 mg(H－h(huán)2)－W=EK，mgh2=EK， 且W＞0，聯(lián)立解得

12、 。 8. ABC 由動(dòng)能定理可得滑動(dòng)摩擦力對(duì)工件做的功為 ， 工件機(jī)械能的增加量為 。 工件相對(duì)于傳送帶滑動(dòng)時(shí)的對(duì)地位移為 ， 經(jīng)歷時(shí)間 ， 在時(shí)間t內(nèi)傳送帶的對(duì)地位移為 ， 所以工件相對(duì)于傳送帶滑動(dòng)的路程為 。 傳送帶對(duì)工件做的功即滑動(dòng)摩擦力對(duì)工件做的功，等于。 9.（1）該同學(xué)需用刻度尺直接測(cè)量的物理量是：AB間的距離x1、AC間的距離s、彈簧豎直懸掛時(shí)伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度x2。 （2）在滑塊由A到C的過程中對(duì)滑塊應(yīng)用功能原理有 ， 滑塊懸掛在彈簧上時(shí)有

13、 mg=kx2， 由以上兩式可得滑塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 。 10. (1)根據(jù)動(dòng)能定理 ， 又 P=Fvm=Ffvm=kmgvm， 聯(lián)列以上兩式可得 ， 代入數(shù)據(jù)得 vm2－60vm+900=0， 解得火車行駛的最大速度 vm=30m/s。 (2)火車的額定功率 P=kmgvm=0.0510001031030W=1.5107W。 (3)由 ， 解得當(dāng)火車的速度為1

14、0m/s時(shí)火車的加速度 m/s2m/s2=1 m/s2。 11.（1）這段時(shí)間人重心下降高度為10 m ，空中動(dòng)作可利用的時(shí)間 t=s=s≈1.4 s。 (2)運(yùn)動(dòng)員重心入水前下降高度 =h+Δh=11 m， 據(jù)動(dòng)能定理 mg(+)=0， 整理并代入數(shù)據(jù)得 =5.4， 即水對(duì)她的平均阻力約是她自身重力的5.4倍。 12. (1)一年中降落到地殼表面的雨水的質(zhì)量為 kg=5.661017kg， 故整個(gè)地球表面的年平均降雨量為 m≈1m=1000mm。 (2)太陽輻射到地球的能量要經(jīng)過大氣層才能到達(dá)地面，而大氣層對(duì)太陽

15、光有吸收、散射、反射、云層遮擋等，所以太陽輻射到地球的能量沒有全部到達(dá)地面。 13. 題中未明確F是恒力還是變力，故首先要判斷清楚。若活塞和水面之間出現(xiàn)真空，則F是恒力。 從開始提升到活塞升至內(nèi)外水面高度差為 m=10m 的過程中，活塞始終與管內(nèi)的水接觸。設(shè)活塞上升距離為h1，管外水面下降距離為h2，則 h0=h1+h2， 因水的體積不變，有， 由以上兩式得 m=7.5m。 題給H=9m＞h1，由此可知確實(shí)有活塞下面是真空的一段過程。活塞移動(dòng)距離從0到h1的過程中，對(duì)于水和活塞這個(gè)整體，其機(jī)械能的增加量應(yīng)等于除重力外其他力所做的功。因?yàn)槭冀K無動(dòng)能，所

16、以機(jī)械能的增加量也就等于重力勢(shì)能的增加量，即 。 其他力有管內(nèi)、外的大氣壓力和拉力F，因?yàn)樗豢蓧嚎s，所以管內(nèi)、外大氣壓力做的總功為 p0π(R2－r2)h2－p0πr2 h1=0， 故外力做的功就只是拉力F做的功，由功能關(guān)系知 W1= J≈1.18104J。 活塞移動(dòng)距離從h到H的過程中，水面不變，F(xiàn)是恒力， F=πr2p0， 拉力F做功 W2=F(H－h(huán))= πr2p0(H－h(huán)1) = π0.10021.0105(9.00－7.5)J≈4.71103J。 所以，拉力F所做的總功為 W=W1+W2=1.18104J+4.71103J≈1.65104J。 7