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机械能守恒定律经典同步练习题及答案


机械能守恒定律同步习题
1、一质量为 1kg 的物体被人用手由静止向上提升 1m,这时物体的速度为 2 m/s,则下列说法正确的是 A. 手对物体做功 12J B. 合外力对物体做功 12J C. 合外力对物体做功 2J D. 物体克服重力做功 10 J 2、在下列情况下机械能不守恒的有: A.在空气中匀速下落的降落伞 B.物体沿光滑圆弧面下滑 C.在空中做斜抛运动的铅球(不计空气阻力) D.沿斜面匀速下滑的物体 3、航天员进行素质训练时,抓住秋千杆由水平状态向下摆,到达竖直状 态的过程如图所示,航天员所受重力的瞬时 功率变化情况是 A.一直增大 B。一直减小 C.先增大后减小 D。先减小后增大 4、如图 2 所示,某力 F=10N 作用于半径 R=1m 的转盘的边缘上,力 F 的 大小保持不变,但方向始终保持与作用点的切线方向一致,则 转动一 周这个力 F 做的总功应为: A、 0J B、20π J C 、10J D、20J. 5、关于力对物体做功以及产生的效果,下列说法正确的是 A.滑动摩擦力对物体一定做正功 B.静摩擦力对物体一定不做功 C.物体克服某个力做功时,这个力对物体来说是动力 D.某个力对物体做正功时,这个力对物体来说是动力 6、物体沿直线运动的 v-t 关系如图所示,已知在第 1 秒内合外力对物体做的功为 W,则 (A)从第 1 秒末到第 3 秒末合外力做功为 4W。 (B)从第 3 秒末到第 5 秒末合外力做功为-2W。 (C)从第 5 秒末到第 7 秒末合外力做功为 W。 (D)从第 3 秒末到第 4 秒末合外力做功为-0.75W。 7、如图,卷扬机的绳索通过定滑轮用力F拉位于粗糙面上的木箱,使之沿斜面加速向上 移动。在移动过程中,下列说法正确的是 A.F对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力 所做的功之和 B.F对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和 C.木箱克服重力所做的功等于木箱增加的重力势能 D.F对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力做的功之和 8、如图所示,静止在水平桌面的纸带上有一质量为 0. 1kg 的小铁块,它离纸带的右端距 离为 0. 5 m,铁块与纸带间动摩擦因数为 0.1.现用力向左以 2 m/s2 的加速度将纸带从铁 块下抽出,求: (不计铁块大小,铁块不滚动) (1)将纸带从铁块下抽出需要多长时间? (2)纸带对铁块做多少功?
0 1 2 3 4 5 6 7 t/s v /ms -1

1

9、一种氢气燃料的汽车,质量为 m =2.0×10 kg,发动机的额定输出功率为 80kW,行驶在平直公路上时所受阻力恒为 车重的 0.1 倍。若汽车从静止开始先匀加速启动,加速度的大小为 a =1.0m/s2。达到额定输出功率后,汽车保持功率 不变又加速行驶了 800m,直到获得最大速度后才匀速行驶。试求: (1)汽车的最大行驶速度; (2)汽车匀加速启动阶段结束时的速度; (3)当速度为 5m/s 时,汽车牵引力的瞬时功率; (4)当汽车的速度为 32m/s 时的加速度; (5)汽车从静止到获得最大行驶速度所用的总时间。
3

10、杂技演员在进行“顶杆”表演时,用的是一根质量可忽略不计的长竹 竿,质量为 30 kg 的演员自杆顶由静止开 始下滑,滑到杆底时速度正好为零.已知竹竿底部与下面顶杆人肩部之间有一传感器,传感器显 示顶杆人肩部的受力情况如图所示,取 g= 10 m/s2. 求:(1)杆上的人下滑过程中的最大速度; (2)竹竿的长度.

11、如图所示,斜面倾角为? ,质量为 m 的滑块距挡板 P 为 s,以初速度 v 沿斜面上滑,滑块与斜面间的动摩擦因数 为? ,滑块所受摩擦力小于滑块重力沿斜面的分力,若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失,求滑块经过的路程有多 大?

12、如图中两物体质量分别为 m 和 2m,滑轮的质量和摩擦都不计,开始时用手托住 2m 的物体,释放后,当 2m 的物 体从静止开始下降 h 后的速度是多少?

2

参考答案: 1、 ACD 2 、AD 3、C 4、B 5、 D 8、 解:(1)设纸带的加速度为 a1,铁块的加速度为 a2.则

6 、CD

7 、CD

a1 ? 2m / s 2 , a 2 ? ?g ? 1m / s 2 , L ?
(2) s铁块 ?

1 2 1 a1t ? a 2 t 2 ,得 t=1s。 2 2

v铁块

1 a 2 t 2 , W ? fs ? ?mgs 铁块 ? 0.05 J , 2 1 2 ? a 2 t ? 1m / s, W ? ?E K ? mv 铁块 ? 0.05 J . 2
4 2

9、 40m/s 20m/s 2×10 W 0.25m/s 55s 10、 解:(1)以人为研究对象,人加速下滑过程中受重力 mg 和杆对人的作用力 F1,由题图可知,人加速下滑过程 中杆对人的作用力 F1 为 180 N.由牛顿第二定律得 mg 一 F1 =ma,则 a=4 m/s2. 1s 末人的速度达到最大,则 v= at1=4 m/s. (2)加速下降时位移为: s1 ?

1 2 at 1 =2 m. 2 1 mv 2 , 2

减速下降时,由动能定理得 (mg ? F2 ) s 2 ? 0 ? 代入数据解得 s2 ? 4m, s ? s1 ? s2 ? 6m .

11、解析:由于滑块重力沿斜面向下的分力大于滑块所受摩擦力,所以可断定滑块最终将停靠在挡板处.从以 v 向上 滑动至最终停下,设滑块经过的路程为 l,则重力做正功,摩擦力做负功. 解法一:此过程重力对滑块做功 WG=mgssin? , 摩擦力做功 Wf=-? mglcos? 对滑块由动能定理,有: mgssin? -? mglcos? =0-

1 2 mv 2

解得 l=

gs sin? ? v 2 / 2 ?g cos ?

解法二:由能量转化与守恒求解,此过程滑块机械能的减少Δ E1=mgssin? + Δ E2=? mgcos? ·l,由能量守恒定律有Δ E1=Δ E2 即 mgssin? +

1 2 mv ,克服摩擦力做功转化的内能 2

1 2 mv =? mglcos? 2
答案:

同样可解出 l.

2 gs ? sin ? ? v 2 2?g ? cos?

12、解析:细绳的拉力分别对物 m 和物 2m 做正功和负功,所以物 m 和物 2m 各自的机械能都不守恒,但物 m 和物 2m 构成的系统机械能守恒,故以系统为研究对象. 此过程中系统减少的势能为 2mgh-mgh=mgh 系统增加的动能为

1 (3m)v2 2 1 (3m)v2,v= 2gh / 3 答案: 2gh / 3 2

根据机械能守恒定律,有 mgh=

3


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