人教版高中物理必修2第七章 机械能守恒定律10. 能量守恒定律与能源 习题

高中物理人教版《必修2》《第七章机械能守恒定律》《第 十节能量守恒定律与能源》精品专题课后练习【2】(含答案 考点及解析) 班级 姓名: 分数: 1.一质量为5000g的汽车,以额定功率由静止启动,它在水平面上运动时所受的阻力为车重 的01倍,发动机额定功率为50kW。则汽车在此路面上行驶的最大速度为: A.5m/ B. 7m/s C. 8m/s D. 10m/s 【答案】D 【考点】高中物理知识点》功和机械能》功和功率 【解析】 试题分析:当汽车以额定功率行驶时,做加速度减小的加速运动,当加速度减到零时,逮度最大, 此时牵引力等于阻力,即F=f=kmg=0.1×5000×10N=5000N;此时的最大速度为: m/s=10mn/s,选项D正确 考点:功率。 2如图所示,半径为r的圆形区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场,圆心O1在x轴上,且 0o,等于圆的半径。虚线MN平行于x轴且与圆相切,在MN的上方存在匀强电场和匀强磁 场,电场强度的大小为E。,方向沿x轴的负方向,磁感应强度的大小为B,方向垂直纸面向 外。两个质量为m、电荷量为q的正粒子a、b,以相同大小的初速度从原点O射入磁场 速度的方向与x轴夹角均为30°。两个粒子射出圆形磁场后,垂直MN进入MN上方场区中 恰好都做匀速直线运动。不计粒子的重力,求 (1)粒子初速度v的大小。 (2)圆形区域内磁场的磁感应强度B的大小。 (3)只撤去虚线MN上方的磁场Ba、b两个粒子到达y轴的时间差△t 【答案】(1y=20 BE 【考点】高中物理知识点》电磁学》电场》电荷在电场中的偏转 【解析】

高中物理人教版《必修 2》《第七章 机械能守恒定律》《第 十节 能量守恒定律与能源》精品专题课后练习【2】(含答案 考点及解析) 班级:___________ 姓名：___________ 分数：___________ 1.一质量为 5000kg 的汽车，以额定功率由静止启动，它在水平面上运动时所受的阻力为车重 的 0.1 倍，发动机额定功率为 50kW。则汽车在此路面上行驶的最大速度为： A．5m/s B．7m/s C．8m/s D．10m/s 【答案】D 【考点】高中物理知识点》功和机械能》功和功率 【解析】 试题分析：当汽车以额定功率行驶时，做加速度减小的加速运动，当加速度减到零时，速度最大， 此时牵引力等于阻力，即 F=f=kmg=0.1×5000×10N=5000N；此时的最大速度为： ，选项 D 正确。 考点：功率。 2.如图所示，半径为 r 的圆形区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，圆心 O1在 x 轴上，且 OO1等于圆的半径。虚线 MN 平行于 x 轴且与圆相切，在 MN 的上方存在匀强电场和匀强磁 场，电场强度的大小为 E0，方向沿 x 轴的负方向，磁感应强度的大小为 B0，方向垂直纸面向 外。两个质量为 m、电荷量为 q 的正粒子 a、b，以相同大小的初速度从原点 O 射入磁场， 速度的方向与 x 轴夹角均为 30˚。两个粒子射出圆形磁场后，垂直 MN 进入 MN 上方场区中 恰好都做匀速直线运动。不计粒子的重力，求： （1）粒子初速度 v 的大小。 （2）圆形区域内磁场的磁感应强度 B 的大小。 （3）只撤去虚线 MN 上方的磁场 B0，a、b 两个粒子到达 y 轴的时间差△t 。 【答案】(1) (2) (3) 【考点】高中物理知识点》电磁学》电场》电荷在电场中的偏转 【解析】

试题分析:(1)粒子进入MN上方后恰好做匀速直线运动,则qvB=qE 粒子的初速度大小=B (2)如图,由几何关系得粒子作圆周运动的半径R=r 由动力学知识可得:q1B=m2,得 mEo B (3粒子在圆形磁场中作圆周运动的周期 ab两粒子在磁场中运动的时间差1=T-2T 由几何关系:xb=7;xa-2 Ab两粒子在电场中做类平抛运动的时间差2=tatb 由几何知识得,两粒子高开圆形磁场区域到进入水平匀强磁场之前做匀速直线运动,两者所用的 时间相同。所以=1+ 各式联立可得;4=2+(5-1,m 考点:带电粒子在电场中的类平抛运动及在磁场中的圆周运动 3我国于2013年12月2日凌晨成功发射了“嫦娥三号”月球探测器,12月10日21时20分, 嫦娥三号"在环月轨道成功实施变轨控制,从100kmx100km的环月圆轨道,降低到近月点 15km、远月点100km的椭圆轨道,进入预定的月面着陆准备轨道,并于12月14日21时11 分实现卫星携带探测器在月球的软着陆。下列说法正确的是 A.如果不考虑地球大气层的阻力,则“嫦娥三号"的发射速度可以小于79km/s B.若已知“嫦娥三号”在100km的环月圆轨道上飞行的周期及万有引力常量,则可求出月球 的平均密度 C.若已知“嫦娥三号”、“嫦娥一号″各自绕月球做匀速圆周运动的高度(高度不同)、周期和 万有引力常量,则可求出月球的质量、半径 D.“嫦娥三号”为着陆准备而实施变轨控制时,需要通过发动机使其加速

试题分析：（1）粒子进入 MN 上方后恰好做匀速直线运动，则 qvB0=qE0 粒子的初速度大小 (2)如图，由几何关系得粒子作圆周运动的半径 R=r 由动力学知识可得： ，得 (3)粒子在圆形磁场中作圆周运动的周期 ab 两粒子在磁场中运动的时间差 由几何关系： ； ； ； ； Ab 两粒子在电场中做类平抛运动的时间差 由几何知识得，两粒子离开圆形磁场区域到进入水平匀强磁场之前做匀速直线运动，两者所用的 时间相同。所以 各式联立可得： 考点：带电粒子在电场中的类平抛运动及在磁场中的圆周运动. 3.我国于 2013 年 12 月 2 日凌晨成功发射了“嫦娥三号”月球探测器，12 月 10 日 21 时 20 分， “嫦娥三号”在环月轨道成功实施变轨控制，从 100km×100km 的环月圆轨道，降低到近月点 15km、远月点 100km 的椭圆轨道，进入预定的月面着陆准备轨道，并于 12 月 14 日 21 时 11 分实现卫星携带探测器在月球的软着陆。下列说法正确的是 A．如果不考虑地球大气层的阻力，则“嫦娥三号”的发射速度可以小于 7.9km/s B．若已知“嫦娥三号”在 100km 的环月圆轨道上飞行的周期及万有引力常量，则可求出月球 的平均密度 C．若已知“嫦娥三号”、“嫦娥一号”各自绕月球做匀速圆周运动的高度（高度不同）、周期和 万有引力常量，则可求出月球的质量、半径 D．“嫦娥三号”为着陆准备而实施变轨控制时，需要通过发动机使其加速

【谷案】c 【考点】高中物理知识点》曲线运动》天体运动》万有引力定律 【解析】 试题分析:由卫星的反射知,在地球上发射一颗卫星的最小的速度是7km/s,所以A选项错误; 若已知a、,由产,解得月球的质重(“#,但由于不知旗月球的书径散 不能求出月球的平均密度,故B选项错误;若已知不同卫星绕月球做匀速圆周运动周期和万有引 力常量,可列出Gm=m+(+A,G 4丌(R+h2) 由上述两方程联立,可解出 月球的质量、半径,选项c正确;做着陆准备,需需要通过发动机使“嫦娥三号”减速,此时万有 引力大于所需要的向心力,卫星变轨,故D选项错误 考点:万有引力定律卫星变轨 4某人用5N的水平推力将自行车沿力的方向推行5m,在此过程中,推力所做的功为() B.25 C.10J 【谷案】B 【考点】高中物理知识点》功和机械能》功和功率》恒力做功 【解析 试题分析:由功的定义式知W= Flcosa=5×5=25,故选项B正确,其余选项错误 考点:功的计算 5.如图所示,离水平地面一定高处水平固定一内壁光滑的圆筒,筒内固定一轻质弹簧,弹簧 处于自然长度。现将一小球从地面以某一初速度斜向上抛出,刚好能水平进入圆筒中,不计 空气阻力。下列说法中正确的是() A.小球从抛出点P运动到圆筒口的时间与小球抛出时的初速度方向无关 B.小球从抛出点P运动到圆筒口的时间与小球抛出时的初速度方向有关 C.弹簧获得的最大弹性势能E。与小球抛出点位置P无关 D.弹簧获得的最大弹性势能E。与小球抛出点位置P有关 【答案】 【考点】高中物理知识点》功和机械能》功能关系 【解析】 试题分析:由题意知,小球的逆运动为平抛运动,在竖直方向上=gt,所以运动的时间由高 度h决定与小球抛出时的初速度方向无关,故A正确;B错误;由题意知,弹簧获得的最大弹性 势能E=m,若小球抛出的位置不同,则水平分速度ν不同弹簧获得的最大弹性势能不同, 即弹簧获得的最大弹性势能E与小球抛出点位置P有关,所以c错误;D正确

【答案】C 【考点】高中物理知识点》曲线运动》天体运动》万有引力定律 【解析】 试题分析：由卫星的反射知，在地球上发射一颗卫星的最小的速度是 7.9km/s，所以 A 选项错误； 若已知 T、G、r，由 ，解得月球的质量 ，但由于不知道月球的半径 R，故 不能求出月球的平均密度，故 B 选项错误；若已知不同卫星绕月球做匀速圆周运动周期和万有引 力常量，可列出 ， ，由上述两方程联立，可解出 月球的质量、半径，选项 C 正确；做着陆准备，需需要通过发动机使“嫦娥三号”减速，此时万有 引力大于所需要的向心力，卫星变轨，故 D 选项错误。 考点：万有引力定律 卫星变轨 4.某人用 5N 的水平推力将自行车沿力的方向推行 5m，在此过程中，推力所做的功为（ ） A．50J B．25J C．10J D．5J 【答案】B 【考点】高中物理知识点》功和机械能》功和功率》恒力做功 【解析】 试题分析：由功的定义式知 W=Flcosα=5×5=25J，故选项 B 正确，其余选项错误。 考点：功的计算 5.如图所示，离水平地面一定高处水平固定一内壁光滑的圆筒，筒内固定一轻质弹簧，弹簧 处于自然长度。现将一小球从地面以某一初速度斜向上抛出，刚好能水平进入圆筒中，不计 空气阻力。下列说法中正确的是（ ） A．小球从抛出点 P 运动到圆筒口的时间与小球抛出时的初速度方向无关 B．小球从抛出点 P 运动到圆筒口的时间与小球抛出时的初速度方向有关 C．弹簧获得的最大弹性势能 Ep与小球抛出点位置 P 无关 D．弹簧获得的最大弹性势能 Ep与小球抛出点位置 P 有关 【答案】AD 【考点】高中物理知识点》功和机械能》功能关系 【解析】 试题分析：由题意知，小球的逆运动为平抛运动，在竖直方向上 ，所以运动的时间由高 度 h 决定与小球抛出时的初速度方向无关，故 A 正确；B 错误；由题意知，弹簧获得的最大弹性 势能 ，若小球抛出的位置不同，则水平分速度 vx 不同，弹簧获得的最大弹性势能不同， 即弹簧获得的最大弹性势能 Ep与小球抛出点位置 P 有关，所以 C 错误；D 正确

考点:本题考查抛体运动、功能关系 6某人把质量为0.1kg的一块小石头从距地面为5m的高处以60°角斜向上抛出,抛出时的 初速度大小为10m/s,则当石头着地时,其速度大小约为()(g取10m/s2) A.14m B. 12m/s C. 28m/s D. 20m/s 【谷案】A 【考点】高中物理知识点》功和机械能》动能定理 【解析】 试题分析:由动能定理,在整个运动过程中只有重力做功,则gh=m2-mx102yv=14m/5, 故选A 考点:考查动能定理的应用 点评:难度较小,注意动能是标量,与速度方向无关,重力做功与路径无关 7如图中a、b所示,是一辆质量m=6×10kg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θ=30.根据题中提供的信息,不可以估算出的物理量有() 南京路 南京路 图 图 A.汽车的长度 B.4s末汽车的速度 C.4s末汽车合外力的功率 D.4s内汽车牵引力所做的功 【谷案】D 【考点】高中物理知识点》功和机械能》功和功率》恒力做功 【解析】 试题分析:由图知,4内汽车的位移刚好管于汽车的长度,由=2a,对拉手环进行受力分析 如上图所示,得到=m30,a=gm30°,联立得到x=5a2=-、3x46m,A错:由 =at=10x2x4m523ms,B错;由F=ma=6×103×10xxN≈3.46×10N,所以4s末汽车的功 率为:p=Fv=346×104×23=797×10W,c错;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,D对 考点:本题考查受力分析,牛顿第二定律,功率的公式,速度公式,位移公式 点评:本题学生会根据对拉手环的受力分析,求出汽车的加速度,再用相应的公式去解题 8在利用打点计时器验证自由下落物体机械能守恒的实验中,设物体在打O点时释放,打点 计时器打A点时物体速度为v,如图所示

考点：本题考查抛体运动、功能关系 6.某人把质量为 0．1kg 的一块小石头从距地面为 5m 的高处以 60°角斜向上抛出，抛出时的 初速度大小为 10m/s，则当石头着地时，其速度大小约为 （ ） （g 取 10m/s2） A．14m/s B．12m/s C．28m/s D．20m/s 【答案】A 【考点】高中物理知识点》功和机械能》动能定理 【解析】 试题分析：由动能定理，在整个运动过程中只有重力做功，则 ， 故选 A 考点：考查动能定理的应用 点评：难度较小，注意动能是标量，与速度方向无关，重力做功与路径无关 7.如图中 a、b 所示，是一辆质量 m=6×103 kg 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 θ=300．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 B．4s 末汽车的速度 C．4s 末汽车合外力的功率 D．4s 内汽车牵引力所做的功 【答案】D 【考点】高中物理知识点》功和机械能》功和功率》恒力做功 【解析】 试题分析：由图知，4s 内汽车的位移刚好等于汽车的长度，由 ，对拉手环进行受力分析 如上图所示，得到 ， ，联立得到 ，A 错；由 ，B 错；由 ，所以 4s 末汽车的功 率为： ，C 错；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，D 对。 考点：本题考查受力分析，牛顿第二定律，功率的公式，速度公式，位移公式 点评：本题学生会根据对拉手环的受力分析，求出汽车的加速度，再用相应的公式去解题。 8.在利用打点计时器验证自由下落物体机械能守恒的实验中，设物体在打 O 点时释放，打点 计时器打 A 点时物体速度为 v，如图所示

同学在实验报告中填写如下: v=236m/h=28.76cm,=2.785m2/s2,gh=2718m2/s2由以上数据说明在误差范围内相等, 故机械能守恒 老师批阅:“数据非实验所得! 老师作此批阅的理由是什么 【答案】在本实验中,由于空气阻力和摩擦力不可进免,所以重力势能的减少量大于动能的增加 量,或者说物体下落的实际加速度ar,则下列说法中正确的是() A.大轮边缘的角速度等于小轮边缘的角速度 B.大轮边缘的角速度小于小轮边缘的角速度 C.大轮边缘的线速度等于小轮边缘的线速度 D.大轮边缘的线速度小于小轮边缘的线速度 【谷案】BC

一同学在实验报告中填写如下： v＝2.36m/s.h＝28.76cm， ＝2.785m2 /s2，gh＝2.718m2 /s2 .由以上数据说明在误差范围内相等， 故机械能守恒． 老师批阅：“数据非实验所得！” 老师作此批阅的理由是什么？ 【答案】在本实验中，由于空气阻力和摩擦力不可避免，所以重力势能的减少量大于动能的增加 量，或者说物体下落的实际加速度 a＜g.所以实验所测数据的实际结果应是 v 2＜gh.而不是这位 同学的 v 2＞gh. 【考点】高中物理人教版》必修 2》第七章机械能守恒定律》第九节 实验：验证机械能守恒定律 【解析】略 9.质量为 m 的物体，由静止开始下落，由于阻力作用，下落的加速度为 4g/5，在物体下落 h 的过程中，下列说法中正确的是：（ ） A．物体的动能增加了 4mgh/5 B．物体的机械能减少了 4mgh/5 C．物体克服阻力所做的功为 mgh/5 D．物体的重力势能减少了 mgh 【答案】ACD 【考点】高中物理知识点》功和机械能》动能定理 【解析】物体的合外力为 ，下降了 h，所以根据动能定理得物体的动能增加了 4mgh/5，物 体的重力势能减小了 mgh，克服阻力做功 ，机械能减小了 ，所以 ACD 正确。 10.如图为皮带传动示意图，假设皮带没有打滑，R > r，则下列说法中正确的是( ) A．大轮边缘的角速度等于小轮边缘的角速度 B．大轮边缘的角速度小于小轮边缘的角速度 C．大轮边缘的线速度等于小轮边缘的线速度 D．大轮边缘的线速度小于小轮边缘的线速度 【答案】BC

【考点】高中物理知识点》曲线运动》圆周运动 【解析】因为两齿轮是由一条皮带连着,所以大轮和小轮的线速度是相等的,C正确D错误。 由公式a=得在速度相等的轻况下,半径越大角速度越小,所欲大轮的角速度小于小轮的角速 度,B正确A错误。 11.在同一轨道平面上绕地球做匀速圆周运动的卫星A、B、C,某时刻恰好在同一过地心的直 线上,如图所示,当卫星B经过一个周期时 地球 A.A超前于B,C落后于B BA超前于B,C超前于B C.A、C都落后于B D.各卫星角速度相等,因而三颗卫星仍在同一直线上 【谷案】A 【考点】高中物理知识点》曲线运动》圆周运动 【解析】由—=k,A的周期较小,C的周期较大,因而B经过一个周期时,A超前于B,C落后 于B,A正确。 12.下列关于向心加速度说法中,正确的是() A.向心加速度方向可能与线速度方向不垂直 B.向心加速度方向可能不变 C.向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量 D.向心加速度是描述角速度方向变化快慢的物理量 【答案】c 【考点】高中物理知识点》曲线运动》圆周运动 【解析】向心加速度方向总是与速度方向垂直,A错;向心加速度方向总是指向圆心,方向时刻 改变,B错:a=可知向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量,C对D错 13当某物体动能不变时,下列说法正确的是() A.速度一定不变 B.机械能可能改变 C.加速度可能不为零且不变 D.物体所受的每一个力做功都是零 【答案】B 【考点】高中物理知识点》功和机械能》动能定理 【解析】动能与速度的平方成正比,所以速度变化可能是方向变化,动能可能会不变,A错

【考点】高中物理知识点》曲线运动》圆周运动 【解析】因为两齿轮是由一条皮带连着，所以大轮和小轮的线速度是相等的，C 正确 D 错误。 由公式 得在速度相等的轻况下，半径越大角速度越小，所欲大轮的角速度小于小轮的角速 度，B 正确 A 错误。 11.在同一轨道平面上绕地球做匀速圆周运动的卫星 A、B、C，某时刻恰好在同一过地心的直 线上，如图所示，当卫星 B 经过一个周期时 A．A 超前于 B，C 落后于 B B. A 超前于 B，C 超前于 B C．A、C 都落后于 B D. 各卫星角速度相等，因而三颗卫星仍在同一直线上 【答案】A 【考点】高中物理知识点》曲线运动》圆周运动 【解析】由 ，A 的周期较小，C 的周期较大，因而 B 经过一个周期时，A 超前于 B，C 落后 于 B，A 正确。 12.下列关于向心加速度说法中，正确的是（ ） A．向心加速度方向可能与线速度方向不垂直 B．向心加速度方向可能不变 C．向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量 D．向心加速度是描述角速度方向变化快慢的物理量 【答案】C 【考点】高中物理知识点》曲线运动》圆周运动 【解析】向心加速度方向总是与速度方向垂直，Ａ错；向心加速度方向总是指向圆心，方向时刻 改变，B 错； 可知向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量，C 对 D 错； 13.当某物体动能不变时 ，下列说法正确的是 （ ） A．速度一定不变 B．机械能可能改变 C．加速度可能不为零且不变 D．物体所受的每一个力做功都是零 【答案】B 【考点】高中物理知识点》功和机械能》动能定理 【解析】动能与速度的平方成正比，所以速度变化可能是方向变化，动能可能会不变，A 错；

机被能等于动能与力势能之和,动能不变不一定机被能不变,所以B对; 加速度若不为零且不变说明物体受恒力作用,动能会变化,所以c错; 物体可能受力但总功为零就可以,不必每一个力做功都为零,所以D错;故答案选B. 14弹性小球质量m,在离地高H的a点由静止释放,反弹上升到离地高h的b点,设小球 动中空气阻力大小不变,与地面碰撞无机械能损失,那么在a点以 的初动能竖直下抛刚好能使小球反弹上升到a点 【谷案】 2HmgH-/2) 【考点】高中物理知识点》功和机械能》动能定理 【解析】略 15.一根内壁光滑的细圆管,形状如图所示,放在竖直平面内,一个球自A口的正上方高h处 自由下落.第一次小球恰能抵达B点:第二次落入A口后,自B口射出,恰能再进入A口 则两次小球下的高度之比h:h2=_。 【答案】4:5 【考点】高中物理知识点》曲线运动》圆周运动 解析】略

机械能等于动能与重力势能之和，动能不变不一定机械能不变，所以 B 对； 加速度若不为零且不变说明物体受恒力作用，动能会变化，所以 C 错； 物体可能受力但总功为零就可以，不必每一个力做功都为零，所以 D 错；故答案选 B. 14.弹性小球质量 m，在离地高 H 的 a 点由静止释放，反弹上升到离地高 h 的 b 点，设小球 运动中空气阻力大小不变，与地面碰撞无机械能损失，那么在 a 点以 的初动能竖直下抛刚好能使小球反弹上升到 a 点。 【答案】 【考点】高中物理知识点》功和机械能》动能定理 【解析】略 15.一根内壁光滑的细圆管，形状如图所示，放在竖直平面内，一个球自 A 口的正上方高 h 处 自由下落．第一次小球恰能抵达 B 点；第二次落入 A 口后，自 B 口射出，恰能再进入 A 口， 则两次小球下的高度之比 hl∶h2 = 。 【答案】4：5 【考点】高中物理知识点》曲线运动》圆周运动 【解析】略