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》精品专题课后练习【3】 (含答案考点及解析) 班级 姓名: 分数: 1.玻尔认为,围绕氢原子核做圆周运动的核外电子,轨道半径只能取某些特殊的数值,这种 现象叫做轨道的量子化。若离核最近的第一条可能的轨道半径为r1’则第n条可能的轨道半 径为r=nn(n=1,2,3,……),其中n叫量子数。设氢原子的核外电子绕核近似做匀速圆 周运动形成的等效电流,在n=3状态时其强度为1,则在n=2状态时等效电流强度为 【谷案】c 【考点】高中物理知识点》曲线运动》圆周运动》圆周运动实例分析 【解析】 试题分析:核外电子绕核运动,库伦力提供向心力即望=m4,电子做圆周运动形成的环形 电流于m在3状态时电流({m0则在n2状态时等流要度 -+羞理可得“V2。即造项c对 考点:电流圆周运动库仑定律 2有一水平放置的圆盘,上面放一劲度系数为k的弹簧,如图所示.弹簧的一端固定于轴o 上,另一端挂一质量为m的物体A,物体与盘面间的动摩擦因数为μ开始时弹簧未发生形变, 长度为R求: (1)盘的转速n多大时,物体A开始滑动? (2)当转速达到2n2时,弹簧的伸长量△x是多少? 【答案】(1) 3umgR 记24-mg 【考点】高中物理知识点》曲线运动》圆周运动》圆周运动实例分析 【解析】(1)圆盘开始转动时,A所受静摩擦力提供向心力 则ψ mgmr o① 又因为叫=2n②
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》精品专题课后练习【3】 (含答案考点及解析) 班级:___________ 姓名：___________ 分数：___________ 1.玻尔认为，围绕氢原子核做圆周运动的核外电子，轨道半径只能取某些特殊的数值，这种 现象叫做轨道的量子化。若离核最近的第一条可能的轨道半径为 r 1，则第 n 条可能的轨道半 径为 （n=1，2，3，……），其中 n 叫量子数。设氢原子的核外电子绕核近似做匀速圆 周运动形成的等效电流，在 n=3 状态时其强度为 I，则在 n=2 状态时等效电流强度为 A． B． C． D． 【答案】C 【考点】高中物理知识点》曲线运动》圆周运动》圆周运动实例分析 【解析】 试题分析：核外电子绕核运动，库伦力提供向心力即 ，电子做圆周运动形成的环形 电流 ,在 状态时电流 ,则在 n=2 状态时等效电流强度 ,整理可得 ,即 选项 C 对。 考点：电流 圆周运动 库仑定律 2.有一水平放置的圆盘，上面放一劲度系数为 k 的弹簧，如图所示．弹簧的一端固定于轴 O 上，另一端挂一质量为 m 的物体 A，物体与盘面间的动摩擦因数为 μ.开始时弹簧未发生形变， 长度为 R.求： (1)盘的转速 n0多大时，物体 A 开始滑动？ (2)当转速达到 2n0时，弹簧的伸长量 Δx 是多少？ 【答案】(1) (2) 【考点】高中物理知识点》曲线运动》圆周运动》圆周运动实例分析 【解析】(1)圆盘开始转动时，A 所受静摩擦力提供向心力． 则 μmg≥mRω ① 又因为 ω0＝2πn0②
由①②得n2z x,唧当正要时物体A开始滑动 (2)转速增加到2n时,有png+k△x=mm③ u2=2r2n④ r=R+△x 由⊙解得:△X=4-四 3.(12分)额定功率为P80kw的汽车,在某平直的公路上行驶,经过时间t=15s速度达到 最大为v=20m/s,汽车的质量m=2×103kg。如果汽车从静止开始做匀加速直线运动,加速度 大小为a=2m/s2,运动过程中阻力不变。 求:(1)汽车所受的恒定阻力f (2)匀加速运动的时间t; (3)35末汽车的瞬时功率P3 (4)在15s内汽车运动的总路S。 【答案】(1)4000N(2)5(3)48k(4)150m 【考点】高中物理知识点》功和机被能》功和功率》功率 【解析】 试题分析:(1)=点80000N(2分) (2)F-f=m→F=f+m=4000+2000×2=8000N(2分) P80000 =10m/s(1分) 8000 10 2=5s(1分) (3)v=a2=2×3=6m/s(1分) 0×6=48k(2分) (4)匀加速的位移=ar2=25m(1分) 变加速的位移P(-4)-=m一m时==12m(2分 总路程x=x+x=150m(1分) 考点:功率、牛顿第二定律、动能定理 4某机器内有两个围绕各自固定轴匀速转动的铝盘A、B,A盘上固定一个信号发射装置P, 能持续沿半径向外发射红外线,P到圆心的距离为28cm。B盘上固定一个带窗口的红外线信 号接收装置Q,Q到圆心的距离为16cm。P、Q转动的线速度均为4mm/s。当P、Q正对时
由①②得 n0≤ ，即当 n0＝ 时物体 A 开始滑动． (2)转速增加到 2n0时，有 μmg＋kΔx＝mrω③ ω1＝2π·2n0 ④ r＝R＋Δx ⑤ 由③④⑤解得：Δx＝ . 3.（12 分）额定功率为 P=80kw 的汽车，在某平直的公路上行驶，经过时间 t=15s 速度达到 最大为 vm =20m/s，汽车的质量 m=2×103 kg。如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度 大小为 a=2m/s2，运动过程中阻力不变。 求：（1）汽车所受的恒定阻力 f； （2）匀加速运动的时间 t 1； （3）3s 末汽车的瞬时功率 P3； （4）在 15s 内汽车运动的总路 S。 【答案】（1）4000N （2）5s（3）48kw （4）150m 【考点】高中物理知识点》功和机械能》功和功率》功率 【解析】 试题分析：（1） N （2 分） （2） =8000N （2 分） m/s （1 分） s （1 分） （3） m/s （1 分） kw （2 分） （4）匀加速的位移 （1 分） 变加速的位移 （2 分） 总路程 （1 分） 考点：功率、牛顿第二定律、动能定理 4.某机器内有两个围绕各自固定轴匀速转动的铝盘 A、B，A 盘上固定一个信号发射装置 P， 能持续沿半径向外发射红外线，P 到圆心的距离为 28cm。B 盘上固定一个带窗口的红外线信 号接收装置 Q，Q 到圆心的距离为 16cm。P、Q 转动的线速度均为 4π m/s。当 P、Q 正对时
P发出的红外线恰好进入Q的接收窗口,如图所示,则Q每隔一定时间就能接收到红外线信 号,这个时间的最小值为() A.0.42sB.0.56C.0.70sD.0.84s 【答案】B 【考点】高中物理知识点》曲线运动》圆周运动 【解析】 试题分析:p转一圈需要=2A=014,Q转一圈需要=22=008,p过056刚好转过4 圈,q正好转过7圈,再次相遇,0.56便为周期,故选B, 考点:考查了圆周运动, 点评:做此类型的题目需要清楚再次相遇时的条件,然后根据圆周运动规律求解 5雨滴由静止开始下落遇到水平方向吹来的风下述说法中正确的是() A.风速越大雨滴下落时间越长 B.风速越大雨滴着地时速度越大 C.雨滴下落时间与风速无关 D.雨滴着地速度与风速无关 【谷案】BC 【考点】高中物理知识点》曲线运动》抛体运动的规律 【解析】因为雨滴下落时间只和竖直方向的力有关所以水平方向的风对下落时间没有影响C正确; 雨滴落地的速度是水平速度和竖直速度的矢量和所以D错B正确 6两物体质量比为1:4,速度比为4:1,则两物体的动能比是 4 C.2:1 D.4:1 【答案】D 【考点】高中物理知识点》功和机被能》动能定理 【解析】由动能公式Ex=mv可知D对; 7做匀速圆周运动的物体,下列哪些量是不变的() A.线速度 B.周期 C.向心加速度 D.向心力 【谷案】B 【考点】高中物理知识点》曲线运动》圆周运动
P 发出的红外线恰好进入 Q 的接收窗口，如图所示，则 Q 每隔一定时间就能接收到红外线信 号，这个时间的最小值为（ ） A.0.42s B.0.56s C.0.70s D.0.84s 【答案】B 【考点】高中物理知识点》曲线运动》圆周运动 【解析】 试题分析：p 转一圈需要 ，Q 转一圈需要 ，p 过 0.56s 刚好转过 4 圈，q 正好转过 7 圈，再次相遇，0.56 便为周期，故选 B， 考点：考查了圆周运动， 点评：做此类型的题目需要清楚再次相遇时的条件，然后根据圆周运动规律求解 5.雨滴由静止开始下落遇到水平方向吹来的风,下述说法中正确的是( ) A．风速越大,雨滴下落时间越长 B．风速越大,雨滴着地时速度越大 C．雨滴下落时间与风速无关 D．雨滴着地速度与风速无关 【答案】BC 【考点】高中物理知识点》曲线运动》抛体运动的规律 【解析】因为雨滴下落时间只和竖直方向的力有关,所以水平方向的风对下落时间没有影响.C 正确; 雨滴落地的速度是水平速度和竖直速度的矢量和,所以 D 错 B 正确. 6.两物体质量比为 1∶4，速度比为 4∶1，则两物体的动能比是 A．1∶1 B．1∶4 C．2∶1 D．4∶1 【答案】D 【考点】高中物理知识点》功和机械能》动能定理 【解析】由动能公式 可知 D 对； 7.做匀速圆周运动的物体，下列哪些量是不变的（ ） A．线速度 B．周期 C．向心加速度 D．向心力 【答案】B 【考点】高中物理知识点》曲线运动》圆周运动
【解析】匀速圆周运动的“匀速”,不是真正的匀速,而是指速度的大小不变在匀速圆周运动 中.连接运动质点和圆心的半径转过△的角度跟所用时间△t的比值,就是质点运动的角速 度.匀速圆周运动的角速度是不变的。匀速圆周运动所受的向心力(向心加速度)大小不变,方 向时刻改变,且指向圆心。所以B正确。 8.某实验小组利用无线力传感器和光电门传感器探究“动能定理〃。将无线力传感器和档光片 固定在小车上,用不可伸长的细线通过一个定滑轮与重物G相连,无线力传感器记录小车受 到拉力的大小。在水平轨道上A、B两点各固定一个光电门传感器,用于测量小车的速度v 和v2,如图所示。在小车上放置砝码来改变小车质量,用不同的重物G来改变拉力的大小 (1)实验主要步骤如下: A丁F/ 0.500 0.190|0400.20 65 0.5024 A1.22 ①测量小车和拉力传感器的总质量M2。正确连接所需电路。调节导轨两端的旋钮改变导轨 的倾斜度,用以平衡小车的摩擦力。将小车放置在导轨上,轻推小车,使之运动。可以通 判断小车正好做匀速运动。 ②把细线的一端固定在力传感器上,另一端通过定滑轮与重物G相连;将小车停在点C,由 静止开始释放小车,小车在细线拉动下运动,除了光电门传感器测量速度和力传感器测量拉 力的数据以外,还应该记录的物理量为 ③改变小车的质量或重物的质量,重复②的操作 (2)表格中M是M1与小车中砝码质量之和,DE为动能变化量,F是拉力传感器的拉力,W 是F在A、B间所做的功。表中的DE3 」(结果保留三位有效 数字)。 【答案】(1)①小车经过两光电门的时间是否相等(3分) 2两光电门间的距高(3分) (2)0600(2分)0.610(2分) 【考点】高中物理知识点》功和机械能》动能定理 【解析】(1)①小车做匀速运动,经过相同时间的位移相同2两光电门间的距离(2)由动能 公式△Ex=5(M+m)-可知从次数1到次数2,|v2-v2变化量与DE的变化量成正比,可 知DE30.600,同理可求出W3 9.一质量为m的物体,沿半径为R的向下凹的圆形轨道滑行,如图所示,经过最低点的速度 为,物体与轨道之间的动摩檫因数为μ,则它在最低点时受到的摩檫力为()
【解析】匀速圆周运动的“匀速”，不是真正的匀速，而是指速度的大小不变, 在匀速圆周运动 中．连接运动质点和圆心的半径转过△θ 的角度跟所用时间△t 的比值，就是质点运动的角速 度．匀速圆周运动的角速度是不变的。匀速圆周运动所受的向心力（向心加速度）大小不变，方 向时刻改变，且指向圆心。所以 B 正确。 8.某实验小组利用无线力传感器和光电门传感器探究“动能定理”。将无线力传感器和档光片 固定在小车上，用不可伸长的细线通过一个定滑轮与重物 G 相连，无线力传感器记录小车受 到拉力的大小。在水平轨道上 A、B 两点各固定一个光电门传感器，用于测量小车的速度 v1 和 v2，如图所示。在小车上放置砝码来改变小车质量，用不同的重物 G 来改变拉力的大小。 （1） 实验主要步骤如下： （2） ①测量小车和拉力传感器的总质量 M1。正确连接所需电路。调节导轨两端的旋钮改变导轨 的倾斜度，用以平衡小车的摩擦力。将小车放置在导轨上，轻推小车，使之运动。可以通 过 判断小车正好做匀速运动。 ②把细线的一端固定在力传感器上，另一端通过定滑轮与重物 G 相连；将小车停在点 C，由 静止开始释放小车，小车在细线拉动下运动，除了光电门传感器测量速度和力传感器测量拉 力的数据以外，还应该记录的物理量为_________； ③改变小车的质量或重物的质量，重复②的操作。 （2）表格中 M 是 M1与小车中砝码质量之和，DE 为动能变化量，F 是拉力传感器的拉力，W 是 F 在 A、B 间所做的功。表中的 DE3＝__________J，W3＝_________J（结果保留三位有效 数字）。 【答案】（1）①小车经过两光电门的时间是否相等（3 分） 2 两光电门间的距离（3 分） （2）0.600（2 分） 0.610（2 分） 【考点】高中物理知识点》功和机械能》动能定理 【解析】（1）①小车做匀速运动，经过相同时间的位移相同 2 两光电门间的距离（2）由动能 公式 可知从次数 1 到次数 2，|v2 2－v1 2|变化量与 DE 的变化量成正比，可 知 DE3=0.600，同理可求出 W3 9.一质量为 m 的物体，沿半径为 R 的向下凹的圆形轨道滑行，如图所示，经过最低点的速度 为 v，物体与轨道之间的动摩檫因数为 μ，则它在最低点时受到的摩檫力为（ ）
A. umg /R C. um(g+v/R) D.μmlgV/R) 【答案】c 【考点】高中物理知识点》曲线运动》圆周运动》向心力公式 【解析】在最低点时F-mg=mR"+m,廖擦力fuF= um(g+v/,对 10在匀速圆周运动中,保持不变的物理量是 A.线速度 B.角速度 C.向心加速度 D.向心力 【谷案】B 【考点】高中物理知识点》曲线运动》圆周运动 【解析】匀速圆周运动中,角速度不变,线速度大小不变,方向沿切线方向,向心加速度、向心 力大小不变,方向指向圆心,B正确 11.在光滑水平玻璃板上有一长为l的绝缘细线,一端固定在O点,另一端系一带电量为+g、 质量为m的小球,当沿细线方向加上场强为E的匀强电场后,小球处于平衡状态,如图所示, 如果给小球一垂直于细线的初速度υ,要使小球围绕O点做圆周运动,U2最小为 egl 【谷案】c 【考点】高中物理知识点》曲线运动》圆周运动 【解析】只要细线能通过圆周的最左侧,就可以做匀速圆周运动,恰能通过最左侧时受力分析根 据牛顿第二定律:E=m2,从最右端向最左端的过程根据动能定理:-E2=12my2-2m,联 立解得:2=/2,c对。 12两块小木块A和B中间夹着一轻质弹簧,用细线捆在一起,放在光滑的水平台面上,将细 线烧断,木块A、B被弹簧弹出,最后落在水平地面上,落地点与平台边缘的水平距离分别 为k="m,b="2"m,如图所示,则下列说法正确的是() A.木块A、B离开弹簧时的速度大小之比v:v=1:2
A．μmg B．μmv 2 /R C．μm(g+v2 /R) D．μm(g-v 2 /R) 【答案】C 【考点】高中物理知识点》曲线运动》圆周运动》向心力公式 【解析】在最低点时 ，摩擦力 f=μF=μm(g+v2/R) ,C 对； 10.在匀速圆周运动中，保持不变的物理量是 A．线速度 B．角速度 C．向心加速度 D．向心力 【答案】B 【考点】高中物理知识点》曲线运动》圆周运动 【解析】匀速圆周运动中，角速度不变，线速度大小不变，方向沿切线方向，向心加速度、向心 力大小不变，方向指向圆心，B 正确。 11.在光滑水平玻璃板上有一长为 的绝缘细线，一端固定在 O 点，另一端系一带电量为 、 质量为 的小球，当沿细线方向加上场强为 E 的匀强电场后，小球处于平衡状态，如图所示， 如果给小球一垂直于细线的初速度 ，要使小球围绕 O 点做圆周运动， 最小为（ ） A． B． C． D． 【答案】C 【考点】高中物理知识点》曲线运动》圆周运动 【解析】只要细线能通过圆周的最左侧，就可以做匀速圆周运动，恰能通过最左侧时受力分析根 据牛顿第二定律： ，从最右端向最左端的过程根据动能定理： ，联 立解得： = ，C 对。 12.两块小木块 A 和 B 中间夹着一轻质弹簧，用细线捆在一起，放在光滑的水平台面上，将细 线烧断，木块 A、B 被弹簧弹出，最后落在水平地面上，落地点与平台边缘的水平距离分别 为 l A ="1" m，l B ="2" m，如图所示，则下列说法正确的是 （ ） A．木块 A、B 离开弹簧时的速度大小之比 vA∶vB =1∶2
B.木块A、B的质量之比mm2=2:1 C.木块A、B离开弹簧时的动能之比EA:E=1:2 D.弹簧对木块A、B的冲量大小之比1:l=1:2 【答案】ABC 【考点】高中物理知识点》曲线运动》抛体运动的规律 【解析】根据平抛运动知识:据公式=1=,可知 12=2=2,两物体被弹出过程中满足动量 守恒定律。田=田即=.由动能-四可知C正确.冲量大小之比等于动 量的变化量之比。 13如图,两绳系一个质量为m=01千克达到小球,两绳的另两端分别固定于轴上的A、B两处 上绳AC长L=2米两绳都拉直时与轴夹角分别是30和45°求小球的角速度在什么范围内取值, 两绳始终张紧? 【答案】两绳张紧时,小球受的力如图所示,当ω由0遝渐增大时,可能出现两个临界值 BC恰好拉直,但F2仍然为零,设此时的角速度为1,则有 FX="F1sin30mLsn30°"①2分 Fy="F1cos30°mg=0 分 代入已知解①②得1="240"rad/s 分 (2)AC由拉紧转为恰好拉直,但F1已为零,设此时的角速度为2,则有 Fx="F2sin45°=m2lsin30°"③2分 Fy="F2cos45°mg=0 2分 代入已知解③④得2="3.16"rad/s1分 可见,要使两绳始终张紧,山必须满足 2.40 rad/s<w<3.16 rad/s 分
B．木块 A、B 的质量之比 mA∶mB =2∶1 C．木块 A、B 离开弹簧时的动能之比 EA∶EB =1∶2 D．弹簧对木块 A、B 的冲量大小之比 I A∶I B =1∶2 【答案】ABC 【考点】高中物理知识点》曲线运动》抛体运动的规律 【解析】根据平抛运动知识：据公式 ，可知 = 。两物体被弹出过程中满足动量 守恒定律： ,即： 。由动能 可知 C 正确。冲量大小之比等于动 量的变化量之比。 13.如图, 两绳系一个质量为 m=0.1 千克达到小球, 两绳的另两端分别固定于轴上的 A、B 两处, 上绳 AC 长 L=2 米, 两绳都拉直时与轴夹角分别是 30°和 45°,求小球的角速度在什么范围内取值, 两绳始终张紧? 【答案】两绳张紧时，小球受的力如图所示，当 ω 由 0 逐渐增大时，ω 可能出现两个临界值. BC 恰好拉直，但 F2 仍然为零，设此时的角速度为 ω1，则有 Fx="F1sin30°=mω12Lsin30° " ① 2 分 Fy="F1cos30°-mg=0 " ② 2 分 代入已知解①②得 ω1="2.40" rad/s 1 分 （2）AC 由拉紧转为恰好拉直，但 F1 已为零，设此时的角速度为 ω2，则有 Fx="F2sin45°=mω22Lsin30° " ③ 2 分 Fy="F2cos45°-mg=0 " ④ 2 分 代入已知解③④得 ω2="3.16" rad/s 1 分 可见，要使两绳始终张紧，ω 必须满足 2.40 rad/s＜ω＜3.16 rad/s. 2 分
谷案:240rad/s<ω<3.16rad/s 【考点】高中物理知识点》曲线运动》圆周运动 【解析】略 14.一位质量m=50kg的滑雪运动员从高度h=30m的斜坡自由滑下(初速度为零)。斜坡的倾 角θ=37°,滑雪板与雪面滑动摩擦因素“=0.1。则运动员滑至坡底的过程中有: (1)所受几个力所做的功各是多少?(5分) (2)合力做了多少功?(2分) (3)到达坡底时摩擦力的功率是多少?(3分)(不计空气阻力) 30m 【答案】(1)W=15000gW=0;W=2000(5分) 3000J(2分) 【考点】高中物理知识点》功和机械能》功和功率》功率 【解析】略 15如图所示,一固定斜面倾角为30°,一质量为m的小物块自斜面底端以一定的初速度沿斜 面向上做匀减速运动,加速度大小等于重力加速度的大小g。物块上升的最大高度为H,则 此过程中,物块的() A.动能损失了 B.动能损失了 C.机械能损失了mgH D.机械能损失了;mgH 【答案】 【考点】高中物理知识点》功和机械能》动能定理》动能定理的综合应用 【解析】分析小物块沿斜面上滑,根据题述可知,物块所受滑动摩擦力为f0.5mg,由动能定理, 动能损失了fH/sin30°+mgH="2mgH",选项A正确B错误。由功能关系,机械能损失 fH/sin30°=mgH,选项c正确D错误
答案：2.40 rad/s＜ω＜3.16 rad/s 【考点】高中物理知识点》曲线运动》圆周运动 【解析】略 14.一位质量 m=50kg 的滑雪运动员从高度 h=30m 的斜坡自由滑下（初速度为零）。斜坡的倾 角 θ=37°，滑雪板与雪面滑动摩擦因素 =0.1。则运动员滑至坡底的过程中有： （1）所受几个力所做的功各是多少？（5 分） （2）合力做了多少功？（2 分） （3）到达坡底时摩擦力的功率是多少？（3 分）（不计空气阻力） 【答案】（1）WG=15000J；WN=0；Wf=2000J（5 分） （2）W 合 =13000J（2 分） （3）Pf=912W（3 分） 【考点】高中物理知识点》功和机械能》功和功率》功率 【解析】略 15.如图所示，一固定斜面倾角为 30°，一质量为 m 的小物块自斜面底端以一定的初速度沿斜 面向上做匀减速运动，加速度大小等于重力加速度的大小 g。物块上升的最大高度为 H，则 此过程中，物块的（ ） A．动能损失了 2mgH B．动能损失了 mgH C．机械能损失了 mgH D．机械能损失了 【答案】AC 【考点】高中物理知识点》功和机械能》动能定理》动能定理的综合应用 【解析】分析小物块沿斜面上滑，根据题述可知，物块所受滑动摩擦力为 f=0.5mg，由动能定理， 动能损失了 fH/sin30°+mgH="2mgH" ，选项 A 正确 B 错误。由功能关系，机械能损失 fH/sin30°=mgH，选项 C 正确 D 错误
【考点定位】考查动能定理及其相关知识
【考点定位】考查动能定理及其相关知识