新课标人教版高中物理必修2第7章《机械能守恒定律》同步练习cgg.docx
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第七章机械能及其守恒定律
§7.1追寻守恒量
要点回顾
1.伽利略的斜面实验中,发现了具有启发性的事实,无论斜面陡些还是缓些小球最后总会在斜面上的某点速度达到,这点距离斜面底端的竖直高度与它出发时的高度,这一事实我们把它说成“有某一量是守恒的”,这个量叫做或。
2.当伽利略把小球从桌面提高到起始高度时,他赋予小球一种形式的能量,我们称这种相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫。
3.动能:
。
4.伽利略的斜面实验中,如果空气阻力和摩擦阻力小到可以忽略,小球必将准确地终止于同它开始点相同的,说明能量在这过程中是不变的,能与能发生相互转化。
基础巩固
1.荡秋千是一种常见的娱乐活动.如果不受动力,在摆动过程中,秋千会渐渐停下来,这是因为受到作用,若忽略空气阻力和秋千各部分的摩擦,秋千会不停地摆动下去,这说明。
2.竖直向上抛出一个物体,上升的过程中它的势能变,动能变,运动过程忽略空气阻力和摩擦,能和能相互转化但总量不变。
3.人蹬自行车前进过程中,能量是如何转化的?
停止蹬车慢慢停下来的过程能量又是如何转化的?
4.太阳能电池能量是如何转化的?
§7.2功
要点回顾
1.做功两个必不可少的因素是和。
2.功的公式W=。
式中的各字母的意义F:
;l:
;θ:
。
功是量,只有没有。
功的国际单位是,符号为。
3.功的公式
,只适用于恒力做功。
如图A所示,
可理解为分解;如图B所示,
也可理解为分解。
功的公式
讨论:
⑴若θ=0°,
=,W=,W0,做功。
⑵若0°<θ<90°,
0,W0,做功。
⑶若θ=90°,
=,W=,力F将功。
⑷若90°<θ<180°,
0,W0,做功。
⑸若θ=90°,
=0,W=0,做功。
4.功的正负的意义:
。
力对物体做负功也可等效说成是。
5.总功:
。
公式:
W总=或。
基础巩固
1.在下面哪些情况下,人对书本的作用力F对书本做功()
A.F竖直向上,书本保持静止B.F竖直向上,人与书本沿水平方向匀速运动
C.F沿水平方向,书本保持静止D.F竖直向上,人与书竖直向上做匀速运动
2.一个力对运动物体做了负功,则说明()
A.这个力一定是阻碍物体运动的B.这个力不一定阻碍物体的运动
C.这个力与物体运动方向的夹角θ>90°D.这个力与物体运动方向的夹角θ<90°
3.下列关于功的说法中,正确的是()
A.力对物体做的功多,说明物体的位移一定大
B.力对物体不做功,说明物体一定没发生位移
C.力对物体做负功,也可以说物体克服阻力做了功
D.外力对物体做功的代数和等于物体所受外力的合力的功
4.质量分别为m、M(m A.两次所做的功一样多B.在光滑水平面上所做的功较多() C.在粗糙水平面上所做的功较多D.做功多少与物体通过这段位移的时间有关 5.如图所示,A、B两物体叠放在一起,A被不可伸长的水平细绳系于左墙上,B在水平拉力F作用向右匀速运动,在此过程中,A、B间的摩擦力对其做功的情况是() A.对A、B都做负功B.对A不做功,对B做负功 C.对A做正功,对B做负功D.对A、B都不做功 6.有人用绳子提着一质量为m的物体,使物体以加速度a(a A. B. C.0D. 7.一物体在光滑水平面上受到两个互相垂直的水平力F1和F2作用。 运动一段时间t,F1对物体所做的功为W1,F2对物体所做的功为W2,则在时间t内,F1和F2的合力对物体所做的功为() A.W1+W2B. C.W1D.W2 8.如图所示,甲、乙两物体的质量相等,水平地面与两物体间的动摩擦因数相同,甲物体受拉力F1作用,乙物体受推力F2作用.如果两物体都做匀速运动,且位移相等,F1、F2对两物体所做功W1、W2的关系为() A.W1=W2B.W1>W2C.W1 9.如图所示,与水平面成θ角的皮带传送装置中,放在传送带上的工件随皮带一起匀速向上运动的过程中,下列说法中正确的有() A.皮带对工件的摩擦力做正功B.工件对皮带的摩擦力没有做 C.工件所受合力没有做功D.工件所受重力做负功 10.如图所示,在质量为m的物体从倾角为θ、高为h的斜面顶端匀速下滑到斜面底端的过程中,重力对物体所做的功为,摩擦力对物体所做的功为,斜面支持力对物体所做的功为,合外力对物体所做的功为。 11.如图所示,质量分别为m、M的A、B两木块叠放在光滑的水平桌面上,A与B的动摩擦因数为μ,用一水平拉力F作用于B,使A和B保持相对静止向右运动的位移为l,则这个过程中F做的功为,摩擦力对A做的功为。 12.一个物体在两个互相垂直的力3.0N和4.0N的作用下,沿它们合力方向移动15m,求: (1)各个力对物体所做的功; (2)合力对物体所做的功。 13.如图所示,质量为m的物体沿倾角为α的固定的粗糙斜面依靠惯性向上运动的位移为s,该物体与斜面问的动摩擦因数为μ。 试求物体所受各力对它所做的功。 §7.3功率 要点回顾 1.功率: 叫这段时间内的功率。 2.功率定义式P=,表示时间t内的平均功率,功率是描述的物理量,功率是量,国际单位为,符号。 3.额定功率和实际功率 额定功率是指,实际功率是指。 额定功率与实际功率大小关系。 4.由功率公式 若速度v取平均值,则P表示功率。 若速度v取瞬时值,则P表示功率。 5.机车起动的两种情况 (1)当机车以恒定功率P起动时,随着速度v增大,由P=Fv知: 牵引力F。 由公式 知: 加速度a将,速度,最后当FFf时,即加速度a=时,速度达到。 (2)当机车以恒定加速度a起动时,随着速度v增大,实际功率P=Fv将,此过程中牵引力F,加速度a;当实际功率P额定功率P0时,匀加速段结束。 随着速度v继续增大,由P0=Fv知,牵引力F将,加速度a,速度v,最后速度达到。 基础巩固 1.关于功率,下列各种说法中正确的是() A.功率大说明物体做的功多 B.功率小说明物体做的功慢 C.由P=W/t可知机器做功越多,其功率越大 D.单位时间内机器做功越多,其功率越大 2.功率大的机器和功率小的机器比较,有() A.做功较多的机器功率较大 B.功率小的机器做功的时间较短 C.功率大的机器在相同的时间内所能做的功较多 D.功率大的汽车比功率小的汽车行走的距离大 3.一质量为m的木块静止在光滑的水平面上,从t=0开始,将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上,在t=t1时刻力F的功率是() A. B. C. D. 4.设汽车行驶时所受的阻力和汽车的速率成正比,如果汽车以速率v匀速行驶时发动机的功率为P,那么当它以2v的速率匀速行驶时,它的功率是() A.PB.2PC.3PD.4P 5.对公式P=F·v的理解,下列说法中正确的是() A.F一定是物体所受的合力B.P一定是合力的功率 C.此公式中F与v必须同方向D.此公式中F与v可以成任意夹角 6.质量为m的物体从倾角为α、高度为h的光滑斜面顶端由静止滑下,滑到斜面底端时重力的瞬时功率为() A. B. C. D. 7.质量是5t的汽车在水平路面上以加速度2m/s2起动,所受阻力是1.0×103N,汽车起动后第1s末牵引力的瞬时功率是() A.20kWB.22kWC.30kWD.40kW 8.已知质量为m的物体从高处自由下落,经时间t的过程,重力对物体做功的平均功率为,此时重力对物体做功的瞬时功率为。 9.汽车以速度v沿倾角为θ的斜坡匀速向上行驶.如果保持功率不变,它能以3v大小的速度在这个斜坡上匀速向下行驶,汽车和斜面间的动摩擦因数为。 10.将20kg的物体从静止开始以2m/s2的加速度竖直提升4m,拉力做功的平均功率为多少? 到达4m末时拉力的瞬时功率为多少? (g取10m/s2) 11.质量2×103kg的汽车,发动机输出功率为30×103W,在水平公路上能达到的最大速度为15m/s,当汽车的速度为l0m/s时,其加速度为多大? 12.汽车质量为2000kg,汽车发动机的额定功率为80kW,在平直路上行驶的最大速度可达20m/s,现在汽车在该公路上,由静止开始以2m/s2的加速度做匀加速直线运动,若汽车所受的运动阻力是恒定的,问: (1)汽车所受阻力是多大? (2)这个匀加速过程可以维持多长时间? (3)开始运动后的第3s末,汽车的瞬时功率为多大? §7.4重力势能 要点回顾 1.重力对物体做功的特点: 。 2.重力势能定义: 。 重力势能大小等于。 3.重力势能公式Ep=,重力势能也是一种能量,是量,单位,符号。 4.当物体向上运动时,重力是力,做功,物体重力势能,当物体向下运动时,重力是力,做功,物体重力势能。 重力做功与过程中重力势能变化关系可表示为。 5.重力势能的相对性和系统性 (1)重力势能具有相对性,必须先选择面,在该面之上,重力势能Ep为值,在该面之下,重力势能Ep为值,重力势能是标量,正负表示。 经过一个过程,重力势能的变化是,与零参考面选择关。 (2)重力势能不是地球上的物体单独具有的,重力势能是地球与物体所组成的所共有的。 基础巩固 1.关于重力势能的说法,正确的有() A.重力势能只由物重决定B.重力势能不能有负值 C.重力势能的大小是相对的D.物体克服重力做的功等于重力势能的增加 2.下列关于重力势能的说法中正确的是() A.重力势能是物体和地球所共有的 B.重力势能的变化,只跟重力做功有关系,和其他力做功多少无关 C.重力势能是矢量,在地球表面以上为正,在地重力势能球表面以下为负 D.在曲线运动中重力势能的减少量就不等于重力对物体做的功 3.离地面高度(不为零)相同的两物体甲和乙,已知m甲>m乙,则(以地面为参考平面)() A.甲物体的势能大B.乙物体的势能大 C.甲、乙两物体势能相等D.不能判断 4.质量为m的物体,沿倾角为α的光滑斜面由静止下滑,下滑ts重力势能减少量为() A. B. C. D. 5.质量为2kg的物体,自30m高处自由下落第2s时,物体的重力势能为(g取l0m/s2,取地面为零势面)() A.200JB.400JC.600JD.800.1i 6.一物体在距离地面高H处从静止开始自由下落时,在最初三个连续相等的时间内,重力势能减少量之比为() A.1∶3∶5B.1∶2∶3C.12∶32∶52D.12∶22∶32 7.A、B两物体质量均为m,分别放在桌面和水平地面上,桌面高h,如图所示,关于两物体的重力势能,下面说法中正确的是(地面为零势面)() A.A物体有重力势能,B物体没有重力势能 B.A物体重力势能为 ,B物体重力势能为零 C.A物体重力势能为零,B物体重力势能为- D.A、B两物体都有重力势能 8.质量为m的物体从地面上方H高处无初速释放,落在地面后出现一个深度为h的坑,如图中所示,在此过程中() A.重力对物体做功为 B.物体的重力势能减少了 C.重力做功为 D.物体的重力势能减少了 9.一根长为2m,重力为200N的均匀木杆放在水平地面上,现将它的一端从地面提高0.5m,另一端仍搁在地面上,则所需做的功为(g取10m/s2)() A.400JB.200JC.100JD.50J 10.质量为m的小球,从离桌H高处由静止下落,桌面离地面高度为h,如图所示,若以桌面为参考平面,那么小球落地时的重力势能及整个下落过程中重力势能的变化分别是() A. ,减少 B. ,增加 C. ,增加 D. ,减少 11.如图所示,将质量为2kg的物体放在高1m的平台上的位置A时,物体具有的重力势能是;放在地面上的位置B时,它具有的重力势能是;放在深1.5m的沟底的位置C时,它具有的重力势能是;你做出以上答案的依据是。 (取g=10m/s2) 12.一质量m=0.2kg的物体从楼上落下,经过某一住户的窗口,若物体刚到达窗口时的速度为6m/s,离开窗口时的速度为8m/s,这段时间内物体重力势能减少了多少? 13.在力F作用下,把质量为m的物体沿粗糙的曲面拉到h高处(如图),求此过程中物体的重力所做的功及物体重力势能的变化。 §7.5探究弹性势能的表达式 要点回顾 1.弹性势能: 发生弹性形变的物体的各部分之间,由于叫弹性势能。 2.重力势能的大小与有关,猜想弹性势能可能与有关。 因为同一弹簧伸长长度不同,弹性势能,对于不同的弹簧拉伸相同的长度,弹性势能。 3.弹性势能与弹力所做的功的关系 弹力做正功,弹性势能;弹力做负功,弹性势能。 弹力做了多少功,就有多少能发生了转化。 4.若规定弹簧处于原长时,弹性势能为零,弹力与形变量成正比,是变力,弹力做功可做力一位移图象,图象的代表了弹力做的功,代表了弹性势能大小。 基础巩固 1.在探究弹簧的弹性势能的表达式时,下面猜想有一定道理的是() ①重力势能与物体被举起的高度h有关,所以弹性势能很可能与弹簧的长度有关 ②重力势能与物体被举起的高度h有关,所以弹性势能很可能与弹簧拉伸的长度有关 ③重力势能与物体所受重力mg大小有关,所以弹性势能很可能与弹簧拉伸(或压缩)长度有关 ④重力势能与物体的质量有关,所以弹性势能很可能与弹簧的质量大小有关 A.①②B.③④C.②③D.①④ 2.关于弹力做功与弹性势能的关系,我们在进行猜想时,可以参考重力做功与重力势能的关系的讨论,则下面的猜想有道理的是() ①弹力做功将引起弹性势能的变化,当弹力做正功时,弹性势能将增加探究弹性势能的表达式 ②弹力做功将引起弹性势能的变化,当弹力做正功时,弹性势能将减少 ③弹力做功将引起弹性势能的变化,当弹力做负功时,弹性势能将增加 ④弹力做功将引起弹性势能的变化,当弹力做负功时,弹性势能将减少 A.①④B.②③C.①③D.②④ 3.在匀变速直线运动中,平均速度可以用初、末速度的平均值来表示: ,如果初速度 ,则 =;对弹簧的弹力而言,由于 是,,所以从原长开始伸长 后的平均作用力为: =,此过程中克服弹簧弹力做功为: =。 4.在粗糙斜面顶端系一弹簧,弹簧的下端挂一物体,物体在A点时处于平衡状态,如图所示.现用平行于斜面向下的拉力作用于物体,第一次直接将物体拉到B点,第二次先将物体拉到C点然后再回到B点,则在两次拉物体的过程中() A.弹力对物体所做的功相等B.弹力对物体所做的功不相等 C.重力对物体所做的功相等D.重力对物体所做的功不相等 5.如图所示,在光滑水平面上有一物体,它的左端连一弹簧,弹簧的另一端固定在墙上,在力F作用下物体处于静止状态,当撤去F后,物体将向右运动,在物体向右运动的过程中,下列说法正确的是() A.弹簧的弹性势能逐渐减小B.弹簧的弹性势能逐渐增大 C.弹簧的弹性势能先增大再减小D.弹簧的弹性势能先减小再增大 §7.6探究功与速度变化的关系 要点回顾 1.动能表达式为Ek=,动能与速度的有关,力是物体运动状态改变的原因,说明力做功与动能大小有关。 2.探究思路: 不必测出做功具体多少焦耳,只要测出每次做功的关系,速度测量方法: 用打点计时器在,然后做W—v的图象得出功与速度的定量关系。 3.小车运动中会受到阻力,可以使木板适当,原因是;当时即可判断。 4.打点计时器打出的纸带上的点不均匀,应选择纸带上部分确定小车的速度,这样选是因为。 基础巩固 1.如图所示,探究力对物体做功与速度的关系的装置图,在实验中每次橡皮筋的拉伸长度都保持不变,这样每次皮筋() A.做的功一样B.产生的弹性势能相同 C.产生的动能相同D.产生的重力势能相同 2.在实验中作出的W—v曲线如图所示,应为() 3.在探究功与物体速度变化的关系的实验中,关于力所做的功下列说法正确的有() A.用同样的力对小车做功,让小车通过的距离依次为s、2s、3s…·进行第1次、第2次、 第3次……实验时,力对小车做的功就是W、2W、3W…… B.让小车通过相同的距离,第1次力为F,第2次力为2F、第3次力为3F……实验时, 力对小车做的功就是W、2W、3W…… C.选用同样的橡皮筋,在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致,当用1条、2条、3条…… 同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次……实验时,橡皮筋对小车做的功就是W、 2W、3W…… D.利用弹簧称测量对小车的拉力F,利用直尺测量小车在力作用下移动的距离s,便可以 求出每次实验中力对小车做的功,可控制为W、2W、3W…… 4.在本实验中,小车在运动中会受到阻力作用,这样,在小车沿木板滑行的过程中,除橡皮筋对其做功以外,还有阻力做功,这样便会给实验带来误差,我们在实验中想到的办法,使木板略微倾斜,对于木板的倾斜程度,下面说法中正确的是() A.木板只要稍微倾斜一下即可,没有什么严格的要求 B.木板的倾斜角度在理论上应满足下面条件: 即重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车 受到的阻力 C.如果小车在滑行的木板上能做匀速运动,则木板的倾斜程度是符合要求的 D.其实木板不倾斜,问题也不大,因为实验总是存在误差的 §7.7动能与动能定理 要点回顾 1.叫动能。 动能是量,其单位为,符号。 2.动能的公式Ek=,动能对应某一状态,某一瞬时,是个描述状态的量。 3.动能定理 (1)内容: 。 (2)表达式: 。 各个物理量的意义: W总: ; Ek1: ;Ek2: 。 (3)动能定理既适用于恒力做功,也适用于;既适用于直线运动,又适用于。 (4)动能定理应用时应注意分清受力,确定力做功的正负,求总功W总==。 基础巩固 1.关于物体的动能,下列说法正确的是() A.物体的速度变化时,动能一定变化B.物体的动能变化时,速度一定变化 C.物体速度的变化量越大,动能变化越多D.物体的动能大小可以为负值 2.放在光滑水平面上的某物体,在水平恒力F的作用下,由静止开始运动,在其速度由零增加到v和由v增加到2v的两个阶段中,F对物体所做的功之比为() A.1∶1B.1∶2C.1∶3D.1∶4 3.质点所受的力F随时间变化的规律如图所示,力的方向始终在一直线上,已知t=0时质点的速度为零,在图示的t1、t2、t3和t4各时刻中,哪一时刻质点的动能最大? () A.t1B.t2C.t3D.t4 4.子弹射人钢板时的动能为Ek,速度为v0.若穿过钢板后子弹的动能减少了1/3,则() A.子弹穿过钢板时,克服阻力做功是 B.子弹穿过钢板时,克服阻力做功是 C.子弹穿过钢板后的速度是 D.子弹穿过钢板后的速度是 5.质量为m的物体静止在粗糙的水平地面上,若物体受水平力F的作用从静止起通过位移l时的动能为Ek1,当物体受水平力2F作用,从静止开始通过相同位移l,它的动能为Ek2,则() A.Ek2=Ek1B.Ek2=2Ek1C.Ek2>2Ek1D.Ek1 6.关于功和动能的变化,下列说法中正确的是() A.物体在力的方向上发生了位移,该力一定对物体做了功 B.只要有力对物体做功,该物体的动能一定变化 C.物体的动能不变,则它所受的合外力一定为零 D.如果物体所受的合外力为恒力,物体的位移增大到n倍时,它的动能增量也增大到n倍 7.假设汽车紧急制动后所受到的阻力的大小与汽车所受重力的大小差不多,当汽车以20m/s的速度行驶时,突然制动,它还能继续滑行的距离约为() A.40mB.20mC.10mD.5m 8.子弹的初速度为v0时,打穿一块木板后速度为0,设木板对子弹的阻力是恒定的,那么当子弹射入木板的深度等于木板厚度一半时子弹的速度是。 9.质量为50kg的人,用2000N的力蹬地后,向上跳起0.8m。 在这个过程中人做的功至少J. 10.雨滴从空中同一高度下落;它们所受的空气阻力与速率成正比,雨滴落近地时,均已做匀速直线运动,现有质量分别为2g和3g的两滴雨,落地时,两者动能之比为。 11.从高为h处水平地抛出一个质量为m的小球,落地时速度是v,求抛球时人对球所做的功。 12.如图所示,用拉力F使一质量为m的木箱由静止开始在水平冰道上移动了x,拉力F跟木箱前进方向的夹角为α,木箱与冰道间的动摩擦因数为μ,求木箱获得的速度为多少? 13.如图所示,长为l总质量为m的匀质链条,放在光滑水平面上,现用竖直向上的恒力F作用在链条的一端,当链条全部离开桌面的瞬时,其竖直向上的速率为v0。 (1)求力F做的功; (2)求力F的大小. §7.8机械能守恒定律 要点回顾 1.物体自由下落或沿光滑的斜面滑下时,重力对物体做功,重力势能,动能,说明;竖直上抛的物体,重力做功,重力势能,动能,说明;被弹簧压缩的物体在被弹开的过程中,弹力做功,弹性势能,动能,说明。 2.推导机械能守恒,对自由落体运动由动能定理 : 。 (1)机械能守恒定律的内容: 。 (2)机械能守恒条件: 。 (3)守恒的理解是任意时刻,任何过程都守恒。 (4)重力势能有相对性,所以必须先。 (5)机械能守恒也可理解为 即: 减少(或增加)的能转化成能的增加(或减少)。 基础巩固 1.物体机械能守恒的条件是“只有重力对物体做功”,对这句话的正确理解是() A.物体只能受重力作用,而不能受其他力作用 B.物体除了受重力外,还可以受其他力作用,但其他
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