内容正文:
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《机械能守恒定律》核心素养单元测评
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参考答案见专号高一物理人教(必修第二册)第40~44期
数理报
答案详解
2024~2025学年高一物理人教(必修第二册)第40~44期(2025年4月)
《机械能守恒定律》同步核心素养测评(三)
据动能定理以=之”=P,故B正确:小物块相对地面的
A组
1.A:2.D;3.D:4.C:5.A;6.B:7.B.
位移为L+x,则克服摩擦力做的功为=F,(L+x),故CD错误.
提示:
8.(1)V2gR:(2)3mg;(3)R
1.合力做正功时,物体的动能增加,增加量等于合力所做
9.(1)15m(2)1500J
的功,故A正确:合力做负功时,物体的动能减小,减小量等于
解析:(1)根据题意,到达B点时速度最大,由B到C过程
合力做功的绝对值,故B错误:只要合力做功,物体的动能就一
0='g-al城
定会发生改变,故CD错误.
2,对人从距水平轨道7.2m高的水滑梯的顶端滑下到水
a=mgsin 0 umgcos 0=10m/s
m
平轨道的末端这一过程,由动能定理有mgh一了mx=0,解得
联立解得:"=10m/8
x=5h=36m,即水平轨道的长度至少为36m.故D正确.
斜面的长度L=受(a+a)=15m
3.战士从铁杆顶端从静止开始下滑,则受到沿杆向上的滑
(2)根据动能定理有W-mgcos0·L-mgLsin0=0-0
动摩擦力作用,故B错误:由动能定理mgh+厚=了m2,解
解得电动机对货物做的功W=1500J.
得摩擦力做功围,=m2-mgh,故C错误,D正确,
10.(1)√2m/s:(2)0.5m;(3)2m
解析:(1)滑块恰好能通过圆轨道最高点,则有mg=m
4,根据题意,设该过程中小球克服摩擦阻力做功为W,从
R
释放到最高点,由动能定理有mgh-了=m,在最高点,由
解得:n=2/s,方向水平向左
(2)滑块从A运动至D过程,根据动能定理有
牛顿第二定律有mg=m尺联立解得W=015J,故C正确
mgh-g*2R=品
5.在水平雪面和倾斜雪面上应用动能定理有-ngx,=
联立解得:h=0.5m
(3)根据动能定理有mgh一umgx=0
又兰:袋联立解得=放A正确
解得:x=2m.
B组
6.物块与地面间的摩擦力大小F,=mg=IN,由题图可
1.BC:2.BD:3.ABD.
知,0~4s内物块的加速度大小a==1m/',0~4s内物
提示:
△t
1,竖直拾升过程中汽车只受重力和支持力,初、末状态汽
1
块的位移大小x=2=8m,由牛顿第二定律有F-F,=
车均静止,动能不变,根据动能定理可知,支持力做功等于克服
ma,解得F=1.5N,0~4s内恒力F做的功W,=Fx=12J,
重力做功,故A错误,B正确:水平右移的过程中,汽车只受摩
设物块运动的整个过程中,克服摩擦力做的功为W,由动能定
擦力,汽车先由静止加速,最后减速到0,所以摩擦力先做正
理W,-W,=0,解得W=12J,故B正确
功,后做负功,由于整个过程动能变化量为0,所以摩擦力对车
7.小物块水平方向受到拉力F和摩擦力F,的作用,根据动
做的总功为0,故C正确,D错误。
能定理=m-0=(F-F)(L+),放A错误:小车相
2.重力做的功为W。=mgh=20×10×4J=800J,故A
对地面的位移为x,水平方向仅受小物块对小车的摩擦力,根
错讽:下滑过程根据动能定理可得。一”g=方,解得克
1
高一物理人教(必修第二册)
第40~44期
服阻力做的功为W=440J,故B正确;经过Q点时向心加速
《机械能守恒定律》同步核心素养测评(四)
度大小为a=会-?=9m:,故C错误经过Q点时。
A组
1.C;2.A;3.B:4.C;5.C;6.D;7.A:
根据牛顿第二定律可得F-mg=m,解得货物受到的支持力
提示:
大小为F=380N,根据牛顿第三定律可知,货物对轨道的压力
1,排球从击出到落地的过程中,只有重力做功,机械能守
大小为380N,故D正确。
恒.故C正确。
3.由图乙可知,小物块上滑的最大距离为L=sn37=
h
2.若在人处于悬浮状态时减小部分风力,则体验者在加速
下降过程中,加速度向下,处于失重状态:人加速向下运动由于
3
6m=5m,故A正确:由图乙,全程根据动能定理得-F·L×2
风力对人做负功,故人的机械能减少.故A正确。
=20」-40J,解得小物块所受的摩擦力大小为F=2N,故B
3.从A到B过程只有重力做功,机械能守恒,故A错误;从
正确:小物块上滑过程中根据动能定理得一mgh一F,·L=
B到C过程,有摩擦力做功,机械能不守恒,故B正确:从C到D
过程只有重力做功,机械能守恒,故C错误:从A到D过程,有
0-40J,解得小物块质量为m=1kg,故C错误:根据F=
摩擦力做功,机械能不守恒,故D错误。
mgeos37°=2N,解得动摩擦因数4=0.25,故D正确。
4,由于以出手时的高度为参考平面,因此刚出手时重力势
40加速:(2始((3)号
能为0,进入篮筐时重力势能为mg(H-h),故AB错误;整个过
解析:(1)将货物无初速置于A处,货物受到的摩擦力与
程中机械能守恒,在任何位置的机械能均为£=mg(H-h)+
传送带速度方向一致,所以在货物速度达到。之前,做加速
2mr,刚出手时重力势能为零,因此动能为E。=mg(H-h)
运动.
(2)若需让货物在最短时间内由B处刚好冲上C处,即到
+2mm,经过途中P点时的动能比刚出手时的动能小,故D错
达C处速度恰好为0,且到达B处的速度是最大速度,则由动
误,C正确
能定理有-mgh=0-之m,则货物由B处刚好神上C处有
5.不考虑空气阻力,抛出后的铅球机械能守恒,故A错误:
铅球的重力势能为E,=mgh,故B错误,C正确:设抛出时铅球
h2g
的动能为E,,距地面的高度为h。,根据机械能守恒得可得E。+
mgh,=E+mgh,可得E,=Eo+mgh。-mgh,故D错误
(3)在满足第(2)问的情况下,只要刚好到达B处恰好与
6.该无人机在距地面高2时,其重力势能E。=mgh2,由
传送带共速,则A与B之间的距离最短,由于货物在传送带上
获得的加速度为a=mg=4m/2,则由r-后=2ax,可得A
。-4周像知其动能么==宁m2·学4:=m空
m
与B之间的距离最短为x=8
故其机械能E=R,+民=m(学+g),故D正确
7.小球和轻弹簧组成的系统机械能守恒,动能和势能相互
5.(1)0.5:(2)14m/s:(3)0.4m
转化,所以当小球动能最小时,系统势能最大,当弹簧刚接触到
解析:(1)从A到D过程由动能定理有
斜面底端挡板时小球速度不为零,当小球运动到最低点时速度
mgh-ngr-mgh=0-乞md
为零,所以E=E>Ea,小球在最低点时系统势能最大,故
解得:4=0.5
A正确,BD错误;在压缩弹簧过程中,根据牛顿第二定律,刚开
(2)物体第3次经过B点时由动能定理有
始重力沿斜面向下的分力大于弹簧向上的弹力,后重力沿斜面
向下的分力小于弹簧向上的弹力,所以小球先加速后诚速,当
mgll-2umgxmm
加速度为零时,小球速度最大,因此系统势能最小,故C错误。
解得:=14m/8
8.不相同1:1
(3)最终停止时由动能定理有
解析:在不计空气阻力的情况下,足球两次被以相同的速
msh-ngs=0-子
度踢出后分别到达同一高度的4、b两点,则根据能量守恒可
知,上升的高度相同,则由动能转化的重力势能相同,则可知足
解得:s=21.6m.
球到达a,b两点时的动能相同,即动能之比为1:1,但由于Oa
所以物体最后停止时距离B点0.4m
连线和Ob连线的方向不同,即足球在到达a,b两点时的速度
高一物理人教(必修第二册)第40~44期
方向不同,而速度是矢量,因此足球在到达a、,b两点时的速度
(2)小球从A点到B点的过程中,机械能守恒.由机械能守
不同.
恒定律可得aR=之
9.(1)16J:(2)4m/s
解析:(1)物体在A点所具有的重力势能
可得小球在B点时速度的大小为=√2gR
E。=mgh=16J.
(3)设小球在CD上克服摩擦力做功为W,对A到D过程,
根据动能定理可得
(2)由A到B,根据机械能守恒mgh=子m
mg(R-h)-W:=0
解得:r=4m/s
可得克服摩擦力所做的功为W,=mg(R-h)
10.(1)L.6J:(2)4m/s:(3)0.8J
《机械能守恒定律》同步核心素养测评(五)
解析:(1)小球在A点时的重力势能E,=mgh=1.6J.
A组
(2)设小球运动到C点时的速度为:,由机械能守恒定律
L.(1)BD;(2)C;(3)0.50:0.48
方md=me,解得:=4m6
解析:(1)要验证重物下落过程中符合机械能守恒定律,
(3)小球从D运动到E的过程中重力做的功
需要满足人m
2m=mgh:根据打点计时器打出的纸带,求速度。
Wc 2mgR 0.8 J.
不用秒表,而打点计时器需要用到低压交流电源,故A错误,D
B组
正确:需要用刻度尺测量物体下落的高度,故B正确;等号两边
1.ACD;2.AD;3.BC.
的质量可约去,不用天平,故C错误。
提示:
(2)根据机被能守恒定律有5h=子,则有号=6动,
1.货车的惯性仅与质量有关,车质量不变,惯性不变,故A
因此图像应为正比例函数.故C正确。
错误:由于有摩擦力作用,机械能不守恒,故B正确:根据能量
(3)根据功能关系可得,当打点计时器打在B点时,重物
守恒定律,货车的动能转化为重力势能和内能(摩擦生热),故
的重力势能减少量为△E,=mgha=L.0×10×5.01×0.01J
C错误;避险车道对货车的支持力等于重力在垂直斜面方向上
=0.50」,匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的
的分力,故D错误,本题选错误的,故选ACD.
平均造度导-79品
×0.01m/g=0.98m/8
2动能的增加量为△出=方m2-0=81,故A正确:重
1
力做功W=mgh=1×10×2J=20J,故重力势能减小20J,
动能变化量为△E,=7m=0.481
故B错误:重力势能的减小量大于动能的增加量,说明机械能
2.(1)天平;(2)0.98:
不守恒,故C错误;机械能的减小量为△E=20J-8」=12J,
(3)0.49;0.48;重力势能减小量略大于动能的增加
故D正确.
量,在误差允许范围内,重物下落过程机械能守恒.
3.从A到B过程中,由于处于大气层外,返回器只受万有
(4)重力加速度g
引力作用机械能不变,根据R:,从4到B过程中,由
解析:(1)本实验验证机械能守恒定律,即重物重力势能
的减少量等于动能的增加量,需要通过打点计时器打出的纸带
于返回器离地心距离增大,所以返回器所受万有引力减少,故
来确定重物的速度,重物下落的高度,所以需要铁架台、打点计
A错误,B正确;从B到C过程中,由于处于大气层外,返回器只
时器、复写纸、重物、纸带、导线、开关等,但由于等式两边的质
受万有引力作用,机械能不变,故C正确:从C到D过程中,处
量可以约掉,所以不需要天平测量重物的质量,所以不必要的
于大气层内,返回器受到的阻力对其做负功,返回器的机械能
器材是天平
减少,故D错误,
(2)e点速度大小为
4.守恒10252√/10
=票=79a4×106=08g
2×0.02
5.(1)小球从A点运动到C点的过程中,机械能守恒:从C
(3)从起点O到打下e点的过程中,重物的重力势能减少
点运动到D点的过程中机械能不守恒:
量为
(2)√2gR;(3)mg(R-h)
4E。=mg·0e=1×9.8×5.01×102J=0.49J
解析:(1)小球从A点运动到C点的过程中,只有重力做
功,机械能守恒:从C点运动到D点的过程中,CD为粗箍轨道,
动能增加量为4品=2md=子×1x0.9gJ=0,48]
1
有摩擦力做功,机械能不守恒,
由计算结果可知,重力势能减小量略大于动能的增加量,
高一物理人教(必修第二册)第40~44期
在误差允许范围内,重物下落过程机械能守恒.
(3)根据(1-m)h=(M+m)(4),可得片
(4)根据机械能守恒定律可得mm2=mgh,即)
2
21-m)g,可知若图像是过原点的一条倾斜直线,且直线的
®h,若以号为纵轴,以么为横辅建立坐标系得到的图像是一条
(M+m)
斜率为k=2(M-m)g,则A,B组成的系统机械能守恒
通过原点的直线,该直线的斜率为k=g,即图线的斜率为当地
(M+m)d
的重力加速度g
B组
3(1)B:(2)mg:(3);(4)gh=于;
1.(1)远:
23
(5)减小空气阻力对实验的影响
(2)兰票g宁:名4W+m)胃
解析:(1)光电门具有计时功能,故不需要秒表,实验需使
解析:(1)为减小实验误差,遮光条的宽度应适当窄一些,
用刻度尺测量B、A的竖直高度差,验证机械能守恒的表达式
滑块释放点到光电门的距离应适当远一些,有利于减小读数误差
中,小球的质量可以约去,故不需要使用天平(含砝码).故B正确
(2)滑块通过光电门的速度。=
d
(2)小球从B点至A点过程中,重力势能减少量为△E,。=
mgh
因为钩码通过动滑轮与滑块连接,钩码速度为滑块速度的
(3)根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度,小球通过
子因此0=号
最低点的速度大小为:=号
当滑块运动L距离时,钩码下降,因此系统重力势能减
(4)小球从静止释放到最低点的过程中,若小球机械能守
恒则有=之,整理得=号
少AE,=mgx=2mgl
(5)实验时应选用密度较大的重物,这样做能减小误差的
系统动能增加量为△=之m+r=号
主要原因是减小空气阻力对实验的影啊.
4)不需要:(2)兰:(3)品:小于
名号=名4w+)
解析:(1)为了验证机械能守恒,则
2.c(2)mgh=2(2M+m)
(3)AB
解析:(1)由于本实验验证机械能守恒定律,即系统重力
势能的减少量应等于动能的增加量,所以需要光电门测量速
,小球的质量可以约掉,所以不需要测
度,用刻度尺测量出挡光片中心到光电门中心的竖直距离
量质量
故选C
(2)小球经过光电门的速度大小为”=4
(2)如果系统机械能守恒,则(M+m)h-Meh=(2M
(3)由以上分析可知g=2示,考虑到小球下落过程中受
+m)m2,D=
品所以mh=(2M+m)
到阻力的影响,由于阻力做负功,小球下落过程中动能的增加
(3)细绳、滑轮并非轻质而有一定质量,系统重力势能减
量小于重力势能的减小量,
少量等于重物A,B物块C、细绳、滑轮组成的系统动能的增加
5(1)4(2(-m)gh=(M+m)():
量与滑轮与细绳之间产生滑动摩擦生成的热量之和,则系统重
力势能减少量大于重物A、B、物块C动能的增加量,故A正确:
(3)2M-m)g
挡光片宽度越大,则所测挡光片经过光电门的速度越小于真实
(M+m)
值,所以系统重力势能减少量大于重物A、B、物块C动能的增
解析:(1)测出挡光片挡光的时间1,则左右两侧物体的速
加量,故B正确:挂物块C时不慎使B具有向下的初速度,重物
度加的大小表达式为”=4
A运动到光电门时挡光片挡光时间变小,则系统重力势能减少
(2)根据系统机械能守恒可得Meh-mgh=子(M+
量小于重物A、B物块C动能的增加量,故C错误,
m)π,如果系统的机械能守恒,应满足的关系式为(M-m)gh
3.(1)平行
(P-mg)(u+2)
=(+m)()
(2)mg(1c)(F-mg)
高一物理人教(必修第二册)第40~44期
(3)3mg-2mg
后的一段时间内,重力大于弹力,加速度向下,游客的速度会继
解析:(1)悬线与量角器表面平行:在最低点,根据牛顿第
续增大,直到弹力等于重力时加速度为零,此时游客的速度最
二定律有
大,故B错误;下落到最低点的过程中弹性势能的增大量等于
F-mg m
重力势能的减小量,故C错误:下落过程中只有重力和蹦极绳
u+
的弹力做功,则游客的机械能和蹦极绳的弹性势能之和不变,
解得小球在最低点的动能
故D正确.
2.从初始状态到细绳全部离开平台瞬间,细绳重力势能的
&=2mr2=2(F-me)u+2
减少量为△E。=mgh=0.3×0×0.5」=1.5J,根据机械能
(2)如果表达式mg(1-cm0)L+号)=(F-mg)(L
守恒定律可知,此时细绳的动能为E=△E。=1.5J,故B正确.
3.设A球的重心在斜面上上升的高度为h.两球的初速度
大小为,对AB整体,根据机械能守恒定律得了·2m=mgh
即mg1-s)=(F-mg)成立,则小球下摆过程中
+mg(h+2Rsin),对小球B,设A球对B球所做的功为W,由
机械能守恒。
动能定理有0-m=W-mg(h+2sin).解得W:
(3)根据mg1-os0)=(F-mg),得到F=3mg
mgRsin0,故B正确.
2 ngcos0,由此可知,当图像与纵轴的截距等于3mg,图像的斜
4.由于轨道光滑,小球从最低点运动到最高点的过程,根
率等于-2mg时,则机械能守恒定律得到验证.
据机被能守恒定律,有g·2R=之m-之m…,得小球通过
4.(2)1:2(3)不需要
最高点时的速度大小为,=1/s,故A错误:小球运动过程中
(4)2gL=(4)2+(4)
弹簧的长度不变,因此弹力大小不变,故B错误:小球刚好能通
(5)C
过轨道的最高点,说明小球通过最高点时对轨道的压力为零,
解析:(2)根据题意,由公式:=可得,由于转动过程中
根银牛领第二定律有g一求=m亮解得米黄的常力大小为下
角速度相等,则有n:0=2:1,又有,:=4:4,解得
Ip to
=5N,故C错误:小球在轨道最低点时根据牛顿第二定律有F
ln:9g=1:2
m令,解得P=60八,根据牛顿第三定律可知对轨
mg F m-
(3)本实验验证机械能守恒定律时,由于钢球PQ的质量
相等,则验证机械能表达式中质量可以约掉,所以不需要测量
道的压力大小为60N,故D正确.
钢球的质量。
5.物块B沿细线方向的分速度大小与小球A的速度大小
(4)当系统转动过程中满足机械能守恒定律,有
始终相等,故A错误;当物块B运动到滑轮2的正下方时,小球
1
1
的速度为零,因此小球A向下先加速后减速到速度为零,因此
2mgL-mg4=2m()+2m(2)月
to
小球A先失重后超重,故B错误;小球A的动能先增大后减小,
即2g4=(4)2+(4)
根据动能定理可知,小球A的合力先做正功后做负功,故C正
确:细线对小球A的拉力一直做负功,因此小球A的机械能一
(5)阻力会影响机械能守恒,但是因为两个球是同轴转
直减少,故D错误。
动,并不影响它们的速度关系,进而不影响测量的时间关系,纸
6.A、B组成的系统只发生动能和重力势能之间的转化,A、
杆的质量同理也一样,造成误差的主要原因可能是钢球半径对
B组成的系统机械能守恒;A到达最右端时,A的速度为零,B的
线速度计算的影响,从而导致速度不再是严格的二倍关系,影
速度大小为P,此时A、B的连线和倾斜直杆垂直,由机械能守
响时间的测量.故C正确。
《机械能守恒定律》同步核心素养测评(六)
恒定体可得m2-2m=mgl(1-cos0),解得n=
A组
√gL(1-cos0),故B正确.
1.D:2.B:3.B:4.D:5.C:6.B:7C
7.篮球下落过程中机械能守恒,篮球下落到地面第一次碰
提示:
撞前的动能为E=mgH,篮球与地面碰撞过程损失的能量总
1.下落过程中蹦极绳拉紧之前机械能守恒,拉紧之后弹性
绳对人做负功,则游客机械能减小,故A错误:蹦极绳刚被拉直
为碰撞前动能的},可知篮球下落到地面第一次碰撞后的动
5
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第40~44期
能为B,=(1-宁)£=了mgH,设篮球第一次碰撞后能达到
mgH=mg(L+x)+E
解得E。=80J
的最大高度为九,由机械能守恒定律有mgh,=2mgH,解得
B组
1.AC;2.BD;3.BD.
h4,=
H,同理可得篮球第二次碰撞后能达到的最大高度:
2
提示:
=H,篮球第n次碰撞后能达到的最大高度人,=(分)H,篮
1,从A点运动到B点的过程中,弹性轻绳减少的弹性势能
等于人和装备增加的动能与重力势能之和,故A正确,B错误:
球停止运动前运动的.总路程为x=H+2(h,+h2+h+…+
在B点时速度最大,人和装备与弹性轻绳的弹力大小相等,则
h.)=H+2×2
1-(2)
=3H,故C正确.
mg=x,固定在地面时传感器示数为F,=800N,设此时弹性
1
12
轻绳的弹力为F,由平衡条件得F=F,+mg=I6O0N,由胡克
8.(1)d
定律可得F=(x+x),解得弹性轻绳的劲度系数k=
(2)D(3)
400N/m,故C正确,D错误.
解析:(1)滑块通过B点的速度大小为。=4
2.小球从0点第一次运动到P点的过程中,小球的速度先
增大后减小,即小球先加速后减速,当加速度为零时,速度达到
(2②)由能量守恒定律可得nek=了m-之(
最大,则可知小球的加速度方向先向下后向上,由于小球受到
从C到A由能量守恒可知,由于弹簧压缩量不变,则滑块
重力和弹簧弹力的合力先减小后增大,根据牛顿第二定律知其
到达4点的动能不变,则一亭兴结合数学知识可知,
加速度大小变化为先减小后增大,故A错误,B正确:由于小球
d
在从O点第一次运动到P点的过程中,弹簧弹力的合力对小球
故选D:
一直做负功,所以小球的机械能一直减小,故C错误,D正确。
(3)由数学知识可得华=k,得滑块与滑板间的动摩擦
3.小球从b点运动到c点,根据机械能守恒定律有mgR(1
因数为4=2g
kd
-sin30)=之m-0,在c点时,由牛顿第二定律有F-mg=
9.(1)0.8J:(2)0.5m:(3)2m
数据解得=3m6,F=20N,据牛
解析:(I)根据机械能守恒定律得mgH=Em
球在c点时对轨道的压力大小为20N,故A错误:小球从c点运
解得EB=0.8J
1
(2)根据动能定理得
动d点做平运动有an30.2矿
1解得1=尽。
5s,又由平
-mgxsin37°-4 ngxeos37°=0-E
解得x=0.5m
抛运动规律可知水平位移x=1=3×m
5m,竖直位
(3)因为mgsin37°>umgcos37°,故小滑块能从斜面上滑
下,所以根据动能定理得
移y=
×10×(2)m=0.6m,故BD正确,C错误
mgH-umgsee0s37°=0
解得s=2m.
4.x√绿(2)岳(3)h
无影响
10.(1)10m/s:(2)100N:(3)80J
解析:(1)小滑块离开桌面后做平抛运动,设小滑块离开
解析:(1)物块从A滑到B时由机械能守恒定律可得
桌面时的速度大小为:,竖直方向有A=方,水平方向有x:
mgll m
解得B点的速度大小"m=I0m/s
H,联立解得=x√2
(2)从A点到C点由机械能守恒定律可得
(2)设弹簧压缩s时的弹性势能为E。,滑块与桌面间的动
1
mgH=之m吃+mg·2R
摩擦因数为,根据能量守恒可得E,=m+wmg,又=
在C点时mg+F、=mR
√乐,联立可得品+,可知品-图像的斜率
E。
解得F、-100N
(3)当弹簧被压缩最短时由能量关系
为k=4正,解得弹簧压缩s时的弹性势能为B,=示
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(3)根据品一品+管可得管=6,解得滑块与桌面
功的瞬时功率为P=F=12W,故B正确.
5.弹簧A和B两端的拉力大小相等,由胡克定律可知kx
间的动摩擦因数为从=。,桌面有摩擦,不影响片-子图像
b
=k,解得x4:x=3:2,
的斜率,所以桌面有摩擦对计算弹簧的弹性势能结果无影响,
弹簧A和弹簧B的弹性势能分别为E=,,u=
5.(1)4m/s;(2)1N;(3)0.7m
解析:(1)根据运动学公式可得小球到达B点时的速度大
3E,故A正确
2
小为
6.因为神舟十八号在地表附近匀减速下降,根据牛顿第二
"g=at=2×2m/s=4m/s
定律f-mg=ma,
(2)根据牛顿第二定律可得拉力F的大小为
可知神舟十八号下降过程中阻力不变,故克服阻力做功为
F=ma=0.5×2N=1N
(3)小球运动到CD段的某点P(图中未画出)时脱离轨
道,设此时OP与水平方向的夹角为0,根据牛顿第二定律可得
故W-x图像是一条过原点的倾斜直线,W-1图像是开口
向下的抛物线,故A正确,B错误;重力势能的变化量为△E
mgsin 0 =mR
=-。=-mgx=-mg(-),可得E,=mgh-mg
从B点到P点,根据机械能守恒定律可得
之d=mi+ngek1+sino)
=mgh-mg(-ar)=mg(h+2-w)所以E,
x图像是一条倾斜直线,E,-1图像是开口向上的抛物线,故CD
联立解得:sin0=0.4
错误。
则P,B两点间的高度差为H=R(1+sin0)=0.7m.
7.在小球从A轨道的最高点运动到B轨道的最高点的过
《机械能守恒定律》核心素养单元测评
1.C:2.D:3.C:4.B:5.A:6.A:7.D.
程中,根据动能定理有g·2R-?=-之,小球酒
提示:
1,打开降落伞后,返回舱减速下降时,加速度方向向上,处
过A轨道的最高点时有mg=m,小球通过B轨道的最商点
于超重状态,故A错误:匀速下降阶段,返回舱的动能不变,重
时有mg=m
联立解得取=子mgR,放D正确
R
力势能减小,因此机械能减小,故B错误:匀速下降阶段,返回
8.AD:9.AC:10.ABC.
舱机械能的减少量等于飞船克服阻力做功的大小,而重力与阻
力的大小相同,所以返回舱机械能的减少量等于返回舱重力所
提示:
做的功,故C正确:减速下降阶段,由动能定理可知,返回舱动
8.由题图可知,前4s内汽车做匀加速直线运动,根据:-t
能的减少量等于返回舱所受合力做功的大小,故D错误。
图像可知此加速度为a=碧m?=25m,对汽车进行受
2.根据牛顿第二定律F-∫=ma,携带弹药越多,质量越
大,故加速度越小,故AB错误,D正确:携带燃油越多,质量越
力分析有F-/=ma,已知∫=10mg,联立解得F=5.6×
大,根据动能定理:-丘=m,速度越小,故C错误
10N,礼车在前4:内位移为名=受=号×4m=20m,汽
3.春米锤向上抬起过程,先向上加速运动后减速运动,竖
车在前4s内的牵引力做的功为W=Fx=1.12×10J,故A正
直方向的加速度先竖直向上后竖直向下,所以春米锤先超重后
确,B错误;根据汽车恒定加速度启动规律可知,当匀加速直线
失重,故A错误:春米锤向上拾起过程,人对春米锤做正功,春
运动阶段结束时汽车达到额定功率,此时有P=F,=5.6×
米锤的机械能增加,故B错误:春米锤向上拾起过程,春米锤的
10W,故C错误:汽车的加速度为零时其速度达到最大,即此
重力做负功mgh,所以重力势能增加mgh,故C正确:春米锤向
时牵引力等于阻力,有P额=m,解得w=35m/s,故D
下运动过程,竖直方向的速度逐渐增大,所以春米锤重力的功
正确.
率增大,故D错误
9.水平飞出时的重力势能为E。=mgh=20×103×10×
4.根据图像可知物块运动到x=8m处,F做的总功为W,
4」=0.8J,故A正确;落地时竖直方向的速度为,=√2gh=
=3×2J+2×6J=18J,该过程根据动能定理得W,=2m0,
4,5ms,所以落地时的机械能为E=尽=子m(化+)
解得物块运动到x=8m处时的速度为”=6m/s,故此时F做0.96J,故B错误:整个过程机械能守恒,在离地高1m处的重力
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势能为公=ea,=20×10×10×1J=021=5,故C
()-()
(3)根据小问(1)可知h,-h,
正确:落地时水平位移为=,=入√产,所以x=D8m
<5m,由此可知,不可能击中离敲打点水平距离为5m的工
2g(4,)-(4,)
人,故D错误。
在误差允许的范围内,满足该等式成立可认为滑块下滑过
程中机械能守恒
1O.两个小球组成的系统只有重力做功,所以系统的机械
13.(1)1.8J:(2)2.25J
能守恒,故有mgR+mg(2R)=子·2m,解得e=V3gR,即
解析:(1)篮球第一次下落到地面,有mgh,=E,
a,b球滑到水平轨道上时速度大小均为=√3gR,故C错误:
篮球反弹后向上运动过程,有E2=mgh,
b球在滑落过程中,设杆对6球做功为W,根据动能定理可得W
篮球从1.5m高处自由下落情况下撞击地面时损失的能
+g·2R=之,联立解得W=一了gR,对a球由动能定
量△E=E-E2=1.8J
(2)第二次向下拍球,下将过程有W+mgh,=E
理可得P+mgR=之m,解得杆对a球做功为即=之mgR,
第二次向下拍球,篮球上升过程有E=mgh,
故D正确:结合D项分析可知,杆对a球做正功,对b球做负功,
因为篮球每次和地面撞击的前后动能的比值不变,有
故下滑过程中α球机械能增大,b球机械能减小,即对单个球来
说,机械能均不守恒,故AB错误.本题选错误的,故选ABC.
=
E
B:(2)27,-
解得W=2.25J.
14.(1)2N:(2)7.5J.
(3)系统误差减小空气阻力和摩擦阻力
解析:(1)货物在倾斜滑轨上滑行时,对货物进行分析有
解析:(1)打点计时器需要用到交变电流:验证动能的增
FN1=mgeos24o,Fr=μF
加量和重力势能的减小量是否相等,两端都有质量,可以约去,
解得F,=2N.
不需要天平测量质量:测量点迹间的距离要用刻度尺:故B
(2)若货物到达货箱时的速度为1m/s,货物从静止释放
正确.
到货箱过程,根据动能定理可得
(2)重物下落过程做匀加速直线运动,由匀变速直线运动
的推论可知,打B点时的速度为g=2T
hc -h
mglain 24-ungcos2.W
代入数据解得货物在水平轨道上克服阻力做功为W意=
若从打0点到打B点的过程中,机械能守恒,应满足的关
7.51.
系式为mg,=之m
15.(1)E=16J;(2)o=2m/8:
(3)0.3m≤8≤0.8m
即满足gha=
(hc -h)2
8T
解析:(1)以杠杆臂所在水平面为参考平面,小石块从篮
(3)此实验因空气阻力以及摩擦力的存在,总会使减小的
子中水平飞出时的重力势能E。=mgr,=16J
重力势能略大于增加的动能,这属于系统误差,是不可避免的,
(2)根据机械能守恒定律
但想要实验结果更加准确,可以通过减小空气阻力和摩擦阻力
Mg-mgn,=城+md
来域小该误差
12.(1)不需要:(2)
4,
由于转动过程中角速度相等,则有=上
o「
(3)h-=2)(aJ
r「
联立解得:。=2/8
(3)若能击中城墙顶部内侧,根据平抛运动可知
解析:(1)为了验证滑块沿光滑的斜面下滑过程机械能守
1
恒,减少的重力势能转化为动能,根据已知条件有mg(h,-,)
h+n-H=2i,5+d=
解得:s1=0.3m
若能击中城墙底部,根据平抛运动可知
整理化简得-,)=(品)广-(品)
1
h+n=2g5两=65,
所以不需要测量滑块与遮光条的总质量m
解得:s2=0.8m
(2)根据题意通过光电门I的瞬时速度为”,=
d
故投石机的转轴O距城墙的距离s的范围为0.3m≤s≤
:0.8m
8