功和能动能动能定理及机械能守恒练习题及答案.docx
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功和能动能动能定理及机械能守恒练习题及答案
功单位:
J
力学:
W=Fscos(适用于恒力功的计算)
理解正功、零功、负功
功是能量转化的量度
动能:
EK=
重力势能Ep=mgh(凡是势能与零势能面的选择有关)
动能定理:
外力对物体所做的总功等于物体动能的变化(增量)
公式:
W合=W合=W1+W2+…+Wn=Ek=Ek2一Ek1=
W合为外力所做功的代数和.(W可以不同的性质力做功)
外力既可以有几个外力同时作用,也可以是各外力先后作用或在不同过程中作用:
既为物体所受合外力的功。
功是能量转化的量度(最易忽视)主要形式有:
惯穿整个高中物理的主线
“功是能量转化的量度”这一基本概念含义理解。
重力的功------量度------重力势能的变化
物体重力势能的增量由重力做的功来量度:
WG=-ΔEP,这就是势能定理。
与势能相关的力做功特点:
如重力,弹力,分子力,电场力它们做功与路径无关,只与始末位置有关.
除重力和弹簧弹力做功外,其它力做功改变机械能;这就是机械能定理。
只有重力做功时系统的机械能守恒。
功能关系:
功是能量转化的量度。
有两层含义:
(1)做功的过程就是能量转化的过程,
(2)做功的多少决定了能转化的数量,即:
功是能量转化的量度
强调:
功是一种过程量,它和一段位移(一段时间)相对应;而能是一种状态量,它与一个时刻相对应。
两者的单位是相同的(都是J),但不能说功就是能,也不能说“功变成了能”。
做功的过程是物体能量的转化过程,做了多少功,就有多少能量发生了变化,功是能量转化的量度.
(1)动能定理
合外力对物体做的总功=物体动能的增量.即
(2)与势能相关力做功
导致与之相关的
重力
重力对物体所做的功=物体重力势能增量的负值.即WG=EP1—EP2=—ΔEP
重力做正功,重力势能减少;重力做负功,重力势能增加.
弹簧弹力
弹力对物体所做的功=物体弹性势能增量的负值.即W弹力=EP1—EP2=—ΔEP
弹力做正功,弹性势能减少;弹力做负功,弹性势能增加.
(3)机械能变化原因
除重力(弹簧弹力)以外的的其它力对物体所做的功=物体机械能的增量即WF=E2—E1=ΔE
当除重力(或弹簧弹力)以外的力对物体所做的功为零时,即机械能守恒
(4)机械能守恒定律
在只有重力和弹簧的弹力做功的物体系内,动能和势能可以互相转化,但机械能的总量保持不变.即EK2+EP2=EK1+EP1,
或ΔEK=—ΔEP
(5)静摩擦力做功的特点
(1)静摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功;
(2)在静摩擦力做功的过程中,只有机械能的互相转移,而没有机械能与其他形式的能的转化,静摩擦力只起着传递机械能的作用;
(3)相互摩擦的系统内,一对静摩擦力对系统所做功的和总是等于零.
(6)滑动摩擦力做功特点“摩擦所产生的热”
(1)滑动摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功;
=滑动摩擦力跟物体间相对路程的乘积,即一对滑动摩擦力所做的功
(2)相互摩擦的系统内,一对滑动摩擦力对系统所做功的和总表现为负功,
其大小为:
W=—fS相对=Q对系统做功的过程中,系统的机械能转化为其他形式的能,
(S相对为相互摩擦的物体间的相对位移;若相对运动有往复性,则S相对为相对运动的路程)
(7)一对作用力与反作用力做功的特点
(1)作用力做正功时,反作用力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功;
作用力做负功、不做功时,反作用力亦同样如此.
(2)一对作用力与反作用力对系统所做功的总和可以是正功,也可以是负功,还可以零.
一、选择题(每小题中至少有一个选项是正确的)
1.关于功和能的下列说法正确的是()
A.功就是能B.做功的过程就是能量转化的过程
C.功有正功、负功,所以功是矢量D.功是能量转化的量度
2.一个运动物体它的速度是v时,其动能为E。
那么当这个物体的速度增加到3v时,其动能应该是:
()
A.EB.3EC.6ED.9E
3.一个质量为m的物体,分别做下列运动,其动能在运动过程中一定发生变化的是:
()
A.匀速直线运动B.匀变速直线运动
C.平抛运动D.匀速圆周运动
4.对于动能定理表达式W=EK2-EK1的理解,正确的是:
()
A.物体具有动能是由于力对物体做了功
B.力对物体做功是由于该物体具有动能
C.力做功是由于物体的动能发生变化
D.物体的动能发生变化是由于力对物体做了功
5.某物体做变速直线运动,在t1时刻速率为v,在t2时刻速率为nv,则在t2时刻的动能是t1时刻的()
A、n倍B、n/2倍C、n2倍D、n2/4倍
6.打桩机的重锤质量是250kg,把它提升到离地面15m高处,然后让它自由下落,当重锤刚要接触地面时其动能为(取g=10m/s2):
()
A.1.25×104JB.2.5×104JC.3.75×104JD.4.0×104J
7.质量为m=2kg的物体,在水平面上以v1=6m/s的速度匀速向西运动,若有一个F=8N、方向向北的恒定力作用于物体,在t=2s内物体的动能增加了()
A.28JB.64JC.32JD.36J
8.下列关于运动物体所受的合外力、外力做功和动能变化的关系中正确的是:
()
A.如果物体受的合外力为零,那么合外力对物体做的功一定为零
B.如果合外力对物体所做的功为零,则合外力一定为零
C.物体在合外力作用下做变速运动,动能一定变化
D.物体的动能不变,所受的合外力一定为零
*9.一物体在水平方向的两个水平恒力作用下沿水平面做匀速直线运动。
若撤去其中一个水平力,下面说法正确的是()
A.物体的动能可能减少B.物体的动能可能不变
C.物体的动能可能增加D.余下的一个力一定对物体做正功。
*10.如图所示,一个铁球从竖立在地面上的轻弹簧正上方某处自由下落,在A点接触弹簧后将弹簧压缩,到B点物体的速度为零,然后被弹回,下列说法中正确的是:
()
A.物体从A下落到B的过程中,动能不断减小
B.物体从B上升到A的过程中,动能不断增大
C.物体从A下落到B以及从B上升到A的过程中,动能都是先变大后变小
D.物体在B点的动能为零,是平衡位置
二、填空题
11.质量为1kg的足球以2m/s的速度飞来,它的动能是J。
运动员又以5m/s的速度将它踢飞,运动员对它做的功是J。
12.木块受水平力F作用在水平面上由静止开始运动,前进S米后撤去F,木块又沿原方向前进3S停止,则摩擦力f=。
木块最大动能为。
三、计算题
13.一个物体自由下落1m和4m的动能之比是多少,下落1s和4s时的动能之比是多少?
14.质量是一千克的物体做平抛运动,初速度为6m/s,抛出时物体的动能是多少?
某时刻物体的水平速度为6m/s,竖直速度为8m/s,此刻物体的动能是多少?
参考答案
1、BD2、D3、C4、D5、C6、C7、B
8、A9、10、C14、F/4,3/4FS
一、不定项选择题(每小题至少有一个选项)
1.下列关于运动物体所受合外力做功和动能变化的关系,下列说法中正确的是()
A.如果物体所受合外力为零,则合外力对物体所的功一定为零;
B.如果合外力对物体所做的功为零,则合外力一定为零;
C.物体在合外力作用下做变速运动,动能一定发生变化;
D.物体的动能不变,所受合力一定为零。
2.下列说法正确的是()
A.某过程中外力的总功等于各力做功的代数之和;
B.外力对物体做的总功等于物体动能的变化;
C.在物体动能不变的过程中,动能定理不适用;
D.动能定理只适用于物体受恒力作用而做加速运动的过程。
3.在光滑的地板上,用水平拉力分别使两个物体由静止获得相同的动能,那么可以肯定()
A.水平拉力相等B.两物块质量相等
C.两物块速度变化相等D.水平拉力对两物块做功相等
4.质点在恒力作用下从静止开始做直线运动,则此质点任一时刻的动能()
A.与它通过的位移s成正比
B.与它通过的位移s的平方成正比
C.与它运动的时间t成正比
D.与它运动的时间的平方成正比
5.一子弹以水平速度v射入一树干中,射入深度为s,设子弹在树中运动所受的摩擦阻力是恒定的,那么子弹以v/2的速度射入此树干中,射入深度为()
A.sB.s/2C.
D.s/4
6.两个物体A、B的质量之比mA∶mB=2∶1,二者动能相同,它们和水平桌面的动摩擦因数相同,则二者在桌面上滑行到停止所经过的距离之比为()
A.sA∶sB=2∶1B.sA∶sB=1∶2C.sA∶sB=4∶1D.sA∶sB=1∶4
7.质量为m的金属块,当初速度为v0时,在水平桌面上滑行的最大距离为L,如果将金属块的质量增加到2m,初速度增大到2v0,在同一水平面上该金属块最多能滑行的距离为()
A.LB.2LC.4LD.0.5L
8.一个人站在阳台上,从阳台边缘以相同的速率v0,分别把三个质量相同的球竖直上抛、竖直下抛、水平抛出,不计空气阻力,则比较三球落地时的动能()
A.上抛球最大B.下抛球最大C.平抛球最大D.三球一样大
9.在离地面高为h处竖直上抛一质量为m的物块,抛出时的速度为v0,当它落到地面时速度为v,用g表示重力加速度,则此过程中物块克服空气阻力所做的功等于()
A.
B.
C.
D.
10.水平抛出一物体,物体落地时速度的方向与水平面的夹角为θ,取地面为参考平面,则物体刚被抛出时,其重力势能与动能之比为()
A.sin2θB.cos2θC.tan2θD.cot2θ
11.将质量为1kg的物体以20m/s的速度竖直向上抛出。
当物体落回原处的速率为16m/s。
在此过程中物体克服阻力所做的功大小为()
A.200JB.128JC.72JD.0J
12.一质量为1kg的物体被人用手由静止向上提升1m,这时物体的速度为2m/s,则下列说法中正确的是()
A.手对物体做功12JB.合外力对物体做功12J
C.合外力对物体做功2JD.物体克服重力做功10J
13.物体A和B叠放在光滑水平面上mA=1kg,mB=2kg,B上作用一个3N
的水平拉力后,A和B一起前进了4m,如图1所示。
在这个过程中B对A做
的功等于()
A.4JB.12JC.0D.-4J
14.一个学生用100N的力,将静止在操场上的质量为0.6kg的足球,以15m/s的速度踢出20m远。
则整个过程中学生对足球做的功为()
A.67.5JB.2000JC.1000JD.0J
15.一个质量为m的小球,用长为L的轻绳悬挂在O点,小球在水平拉力F作用下,
从平衡位置P点很缓慢地拉到Q点,如图2所示,则拉力F做的功为()
A.mgLcosθB.mgL(1-cosθ)C.FLsinθD.FLcosθ
二、填空题
16.如图3所示,地面水平光滑,质量为m的物体在水平恒力F的作用下,由静止从A处移动到了B处;此过程中力F对物体做正功,使得物体的速度(增大、减少、不变)。
如果其它条件不变,只将物体的质量增大为2m,在物体仍由静止从A运动到B的过程中,恒力F对物体做的功(增大、减少、不变);物体到达B点时的速度比原来要(大、少、不变)。
如果让一个具有初速度的物体在粗糙水平地面上滑行时,物体的速度会不断减少,这个过程中伴随有力做功(正、负、零)。
可见做功能使物体的速度发生改变。
17.一高炮竖直将一质量为M的炮弹以速度V射出,炮弹上升的最大高度为H,则炮弹上升的过程中克服空气阻力所做的功为,发射时火药对炮弹做功为。
(忽略炮筒的长度)
18.质量为m的物体静止在水平桌面上,物体与桌面间的动摩擦因数为μ,今用一水平力推物体,使物体加速运动一段时间,撤去此力,物体再滑行一段时间后静止,已知物体运动的总路程为s,则此推力对物体做功。
三、计算题
20.一个质量为m=2kg的铅球从离地面H=2m高处自由落下,落入沙坑中h=5cm深处,如图所示,求沙子对铅球的平均阻力。
(g取10m/s2)
21.质量为m的物体由半圆形轨道顶端从静止开始释放,如图4所示,A为轨道最低点,A与圆心0在同一竖直线上,已知圆弧轨道半径为R,运动到A点时,物体对轨道的压力大小为2.5mg,求此过程中物体克服摩擦力做的功。
一、选择题
1.A2.AB3.D4.AD5.D6.B7.C8.D9.C10.C11.C12.ACD
13.A14.A15.B
二、填空题
16.增大;不变;小;滑动摩擦;负;17.
;
18.μmgs
三、计算题
19.∵全过程中有重力做功,进入沙中阻力做负功
∴W总=mg(H+h)—fh由动能定理得:
mg(H+h)—fh=0—0
得
带入数据得f=820N
20.物体在B点:
∴mvB2=(N-mg)R=1.5mgR
∴
由动能定理得:
即物体克服摩擦力做功为
1.在只有重力做功的情况下,_________________________,这个结论叫作机械能守恒定律.
答案:
物体的动能和势能发生转化,但机械能的总量保持不变
2.下列情况中,运动物体机械能一定守恒的是().
(A)物体所受的合外力为零(B)物体不受摩擦力
(C)物体受到重力和摩擦力(D)物体只受重力
答案:
D
3.关于机械能是否守恒,下列叙述中正确的是().
(A)作匀速直线运动的物体的机械能一定守恒(B)作匀变速运动的物体机械能可能守恒
(C)外力对物体做功为零时,机械能一定守恒(D)只有重力对物体做功,物体机械能一定守恒
答案:
BD
4.下列说法中正确的是().
(A)一个物体所受的合外力为零,它的机械能一定守恒
(B)一个物体所受的合外力恒定不变,它的机械能可能守恒
(C)一个物体作匀速直线运动,它的机械能一定守恒
(D)一个物体作匀加速直线运动,它的机械能可能守恒答案:
BD
5.a、b、c三球自同一高度以相同速率抛出,a球竖直上抛,b球水平抛出,c球竖直下抛.设三球落地的迷率分别为va、vb,vc则().
(A)va>vb>vc(B)va=vb>vc(C)va>vb=vc(D)va=vb=vc答案:
D
6.质量为m的物体,以初速度v0由固定的光滑斜面的底端沿斜面向上滑动,在滑动过程中,当高度为h时,该物体具有的机械能为().
(A)
(B)
(C)mgh(D)
答案:
A
7.如图所示,质量相同的两个小球,分别用长l和2l的细绳悬挂在天花板上,分别拉起小球使线伸直呈水平状态,然后轻轻释放.当小球到达最低位置时().
(A)两球运动的线速度相等(B)两球运动的角速度相等
(C)两球的向心加速度相等(D)细绳对两球的拉力相等答案:
CD
8.当重力对物体做正功时,物体的().
(A)重力势能一定增加,动能一定减少(B)重力势能一定减少,动能一定增加
(C)重力势能一定减少,动能不一定增加(D)重力势能不一定减少,动能一定增加答案:
C
9.以下运动中机械能守恒的是().
(A)物体沿斜面匀速下滑
(B)物体从高处以g/3的加速度竖直下落
(C)不计阻力,细绳一端拴一小球,使小球在竖直平面内作圆周运动
(D)物体沿光滑的曲面滑下答案:
CD
10.图中的四个选项,木块均在固定的斜面上运动,其中图(A)(B)(C)中的斜面是光滑的,图(A)(B)中的F为木块所受的外力,方向如图中箭头所示,图(A)(B)(D)中的木块向下运动,图(C)中的木块向上运动.在这四个图所示的运动过程中,机械能守恒的是图().
答案:
C
11.跳伞运动员在刚跳离飞机、其降落伞尚未打开的一段时间内,下列说法中正确的是().
(A)空气阻力做正功(B)重力势能增加(C)动能增加(D)空气阻力做负功
答案:
CD
12.如图所示,一艘快艇发动机的冷却水箱离水面的高度为0.8m,现用导管与船底连通到水中,要使水能流进水箱(不考虑导管对水的阻力),快艇的航行速度至少应达到().
(A)2.0m/s(B)4.0m/s(C)6.0m/s(D)8.0m/s
答案:
B
13.枪竖直向上以初速度v0发射子弹,忽略空气阻力,当子弹离枪口距离为____时,子弹的动能是其重力势能的一半.
答案:
14.在验证机械能守恒定律的实验中,要验证的是重锤重力势能的减少等于它动能的增加,以下步骤中仅是实验中的一部分,在这些步骤中多余的或错误的有______(填代号).
(A)用天平称出重锤的质量.
(B)把打点计时器固定在铁架台上,并用导线把它和低压交流电源连接起来.
(C)把纸带的一端固定在重锤上,另一端穿过打点计时器的限位孔,把重锤提升到一定的高度.
(D)接通电源,释放纸带.(E)用秒表测出重锤下落的时间.
答案:
AE
16.如图所示,一根长l的细线,一端固定在顶板上,另一端拴一个质量为m的小球.现使细线偏离竖直方向α=60Δ°角后,从A点处无初速地释放小球.试问:
(1)小球摆到最低点O时的速度多大?
(2)小球摆到左方最高点的高度(相对最低点)多高?
(3)若在悬点正下方处有一钉子,O′P=l/3,不计悬线与钉碰撞时的能量损失,则小球碰钉后向左摆动过程中能达到的最大高度有何变化?
答案:
(1)
(2)l/2(3)仍与A点等高
17.如图所示,一小球从倾角为30°的固定斜面上的A点水平抛出,初动能为6J,问球落到斜面上的B点时动能有多大?
答案:
14J
18.如图所示,通过定滑轮悬拌两个质量为m1、m2的物体(m1>m2),不计绳子质量、绳子与滑轮问的摩擦,在m1向下运动一段距离的过程中,下列说法中正确的是().
(A)m1势能的减少量等于m2动能的增加量
(B)m1势能的减少量等于m2势能的增加量
(C)m1机械能的减少量等于m2机械能的增加量
(D)m1机械能的减少量大于m2机械能的增加量
答案:
C
19.一物体静止在升降机的地板上,在升降机加速上升的过程中,地板对物体的支持力所做的功等于().(1999年全国高考试题)
(A)物体势能的增加量
(B)物体动能的增加量
(C)物体动能的增加量加上物体势能的增加量
(D)物体动能的增加量加上克服重力所做的功
答案:
CD
20.如图所示,一轻质弹簧竖直放置,下端固定在水平面上,上端处于a位置,当一重球放在弹簧上端静止时,弹簧上端被压缩到b位置.现将重球(视为质点)从高于a位置的c位置沿弹簧中轴线自由下落,弹簧被重球压缩到最低位置d.以下关于重球运动过程的正确说法应是().
(A)重球下落压缩弹簧由a至d的过程中,重球作减速运动
(B)重球下落至b处获得最大速度
(C)由a至d过程中重球克服弹簧弹力做的功等于小球由c下落至d处时重力势能减少量
(D)重球在b位置处具有的动能等于小球由c下落到b处减少的重力势能
答案:
BC
21_如图所示,长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架,在A处固定质量为2m的小球,B处固定质量为m的小球,支架悬挂在O点,可绕过O点并与支架所在平面相垂直的同定轴转动.开始时OB与地面相垂直,放手后支架开始运动,在不计任何阻力的情况下,下列说法中正确的是().
(A)A球到达最低点时速度为零
(B)A球机械能减少量等于B球机械能增加量
(C)B球向左摆动所能达到的最高位置应高于A球开始运动时的高度
(D)当支架从左向右返回摆动时,A球一定能回到起始高度
答案:
BCD
22.如图所示,一个粗细均匀的U形管内装有同种液体,在管口右端盖板A密闭,两液面的高度差为h,U形管内液柱的总长度为4h.现拿去盖板,液体开始运动,当两液面高度相等时,右侧液面下降的速度为().
(A)
(B)
(C)
(D)
答案:
D
23.如图所示,粗细均匀、全长为h的铁链,对称地挂在轻小光滑的定滑轮上.受到微小扰动后,铁链从静止开始运动,当铁链脱离滑轮的瞬间,其速度大小为().
(A)
(B)
(C)
(D)
答案:
C
24.长l的线的一端系住质量为,的小球,另一端固定,使小球在竖直平面内以绳的固定点为圆心恰能作完整的圆周运动,卜列说法中正确的是().
(A)小球、地球组成的系统机械能守恒
(B)小球作匀速圆周运动
(C)小球对绳拉力的最大值与最小值相差6mg
(D)以最低点为参考平面,小球机械能的最小值为2mgl
答案:
AC
25.质量m=5㎏的小球系于弹簧的一端,套在光滑竖直圆环上,弹簧的另一端固定在环上的A点,环半径R=0.5m,弹簧原长l0=R=0.5m.当球从图中位置C滑至最低点B时,测得vA=3m/s,则在B点时弹簧的弹性势能EP=____J.
答案:
15
26.如图所示,小球质量为m,用长为l的细绳悬挂在一枚细钉上,用一大小为F的水平恒力拉球,至细绳偏转角度为θ(θ<90°)时撤去F,如在运动中绳子始终处于伸直状态.求:
(1)小球能上升的最大高度.
(2)小球又回到最低点时,细绳上张力的大小.
答案:
(1)当
时,
;当
时,h=2l
(2)mg+2Fsinθ
一、选择题(每题2分,共20分)
1.某同学将掉落在地面的物理课本捡起来放在课桌上,他对课本所做的功最接近于( )
A.0.02J B.
0.2J C.2J D.20J
2.小阳打排球,排球离开手后向上运动到一定高度又落回地面。
不计空气阻力,关于排球离开手后的运动过程,下列说法中不正确的是( )
A.排球在上升过程中,小阳对排球做功
B.排球在下落过程中,排球的重力势能变小
C.排球在上升过程中,排球受到的力的方向竖直向下
D.排球在下落过程中,排球所受的重力做功越来越快
3.关于能的概念,下列说法正确的是( )
A.用线悬挂着的物体,它没有做功,它不具有机械能
B.在空中飞行的子弹,因为它能做功,所以它具有机械能
C.甲物体的运动速度比乙物体的大,则甲物体的动能一定比乙物体的大
D.甲物体的高度比乙物体的高度大,则甲物体的势能一定比乙物体的大
4.某同学家住高层住宅,当他乘坐电梯从一层匀速上升至十五层的过程中,他的( )
A.动能不变,重力势能增大 B.动能和重力势能都增大
C.动能减小,重力势能增大 D.动能和重力势能都减小
5.山区的公路多修成环绕山坡的盘山公路,这样车辆向上行驶时可以( )
A.提高功率 B.提高机械效率
C.减小所必需的牵引力 D.减小所做的功
6.用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组把重150N的物体匀速提升1m,不计摩擦和绳重,滑轮组的机械效率为60%。
则下列选项错误的是( )
A.拉力大小一定是125N B.有用功一定是150J
C.总功一定是250J D.动滑轮重一定是100N
7.如图所示,先用绳子把一个铁锁悬挂起来,然后把铁锁拿近自己的鼻子,稳定后松手,头不动,铁锁向前摆去又摆回来。
下列说法正确的是( )
A.铁锁摆回后能碰到鼻子
B.铁锁下降