第八章 复习与提高——高一物理人教版(2019)必修第二册洞悉课后习题(含解析)

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第八章 复习与提高——高一物理人教版(2019)必修第二册洞悉课后习题(含解析)

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第八章 复习与提高——高一物理人教版(2019)必修第二册洞悉课后习题
【教材课后习题】
1.一个弹性很好的橡胶球被竖直抛下,落到坚硬的水平地面上被弹回,如果回跳的高度比抛出点高2 m,那么在抛出点必须以多大的速度将球向下抛出?不计空气阻力和球与地面碰撞时的能量损失。
2.一台起重机匀加速地将质量为的货物从静止开始竖直吊起,在2 s末货物的速度为4.0 m/s,不计空气阻力,g取。
(1)求起重机在这2 s内的输出功率。
(2)求起重机在2 s末的输出功率。
3.沿倾角为θ的斜面向上推一个质量为m的木箱,推力F与斜面平行,木箱移动的距离为x,木箱与斜面间的动摩擦因数为μ,重力加速度大小为g,请完成下述要求。
(1)画出题中物理情境的示意图,并画出木箱所受的各个力,用字母标明力的名称。
(2)写出各力做功的表达式。
(3)写出各力做功的代数和,即总功的表达式。
(4)写出合力的表达式。
(5)写出合力做功的表达式,并与总功的表达式加以比较。
4.质量为m的汽车,启动后沿平直路面行驶,如果发动机的输出功率恒为P,且行驶过程中受到的阻力大小一定,汽车能够达到的最大速度为v。
(1)求行驶过程中汽车受到的阻力大小。
(2)当汽车的车速为时,求汽车的瞬时加速度的大小。
5.从地面以的速度竖直向上抛出一物体,不计空气阻力,重力加速度为g,以地面为重力势能的零势能面。
(1)求物体上升的最大高度h。
(2)物体的重力势能为动能的一半时,求物体离地面的高度。
(3)物体的重力势能和动能相等时,求物体离地面的高度。
(4)物体的动能是重力势能的一半时,求物体离地面的高度。
(5)物体的速率为时,求物体离地面的高度。
拓展:当物体的重力势能为动能一半时,求物体的速率v。
6.如图所示,光滑水平面AB与竖直面内的粗糙半圆形导轨在B点相接,导轨半径为R。一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放,在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧,它经过B点的速度为,之后沿半圆形导轨运动,到达C点的速度为。重力加速度为g。
(1)求弹簧压缩至A点时的弹性势能。
(2)求物体沿半圆形导轨运动过程中阻力所做的功。
7.如图所示,一质量为m的小球,用长为l的轻绳悬挂于O点的正下方P点。已知重力加速度为g。
(1)小球在水平拉力的作用下,从P点缓慢地移动到Q点,求水平拉力F做的功。
(2)小球在水平恒力的作用下,从P点运动到Q点,求小球在Q点的速度大小。
8.两物体的质量之比,它们以相同的初速度在水平面上做匀减速直线运动,直到停止,其图像如图所示。此过程中,两物体受到的摩擦力做的功之比是多少?两物体受到的摩擦力之比是多少?
9.某地有一风力发电机(如图),它的叶片转动时可形成半径为20 m的圆面。某时间内该地区的风速是6.0 m/s,风向恰好跟叶片转动的圆面垂直,已知空气的密度为,假如这个风力发电机能将此圆内10%的空气动能转化为电能。
(1)求单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的体积。
(2)求单位时间内冲击风力发电机叶片圆面的气流的动能。
(3)求此风力发电机发电的功率。
10.如图所示,某一斜面的顶端到正下方水平面O点的高度为h,斜面与水平面平滑连接。一小木块从斜面的顶端由静止开始滑下,滑到水平面上的A点停下。已知小木块与斜面、水平面间的动摩擦因数均为μ,求木块在水平面上停止点A的位置到O点的距离x,并讨论:x与斜面倾角θ的大小是否有关?
11.如图所示,竖直轻弹簧固定在水平地面上,弹簧的劲度系数为k,原长为l。质量为m的铁球由弹簧的正上方h高处自由下落,与弹簧接触后压缩弹簧,当弹簧的压缩量为x时,铁球下落到最低点。不计空气阻力,重力加速度为g。
(1)铁球下落到距地面多高时动能最大?
(2)以上过程中弹簧弹性势能的最大值是多少?
12.如图所示,轻质动滑轮下方悬挂重物A、轻质定滑轮下方悬挂重物B,悬挂滑轮的轻质细线竖直。开始时,重物处于静止状态,释放后开始运动。已知的质量相等,假设摩擦阻力和空气阻力均忽略不计,重力加速度为g,当A的位移为h时,A的速度有多大?
13.某海湾水面面积约为(如图),现利用这个海湾修建一座水坝。若涨潮后关上水坝的闸门,可使水位保持在20 m不变。退潮时,坝外水位降至18 m。假如利用此水坝建水力发电站,且重力势能转化为电能的效率是50%,试估算该电站一次退潮能发多少电能?
答案以及解析
1.答案:
解析:解:设球抛出的速度为,
由题意知,球到达最高点速度为0,
根据动能定理:
得。
2.答案:(1)
(2)
解析:解:(1)设2 s内起重机对货物的拉力为F,加速度为a,上升的高度为h,则①


前2 s内起重机做的功④
代入数据解①②③④式得,
故2 s内起重机的输出功率。
(2)2 s末的输出功率。
3.答案:见解析
解析:解:(1)如图所示
(2)木箱受推力F、重力mg、斜面支持力和摩擦力4个力作用,各个力做功分别为:

(3)。
(4)。
(5),则。
4.答案:(1)
(2)
解析:解:(1)当时,汽车有最大速度,即,得。
(2)时,①
又②
由①②式得。
5.答案:(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
拓展:
解析:解:(1)由题意知物体在运动过程中机械能守恒,由机械能守恒定律有:,得。
(2)以地面为零势能面,物体机械能,且运动过程中不变,当时,,
得,得。
(3)当时,得。
(4)当时,得。
(5)当时,,得。
拓展:解:,
又,则,得。
6.答案:(1)
(2)
解析:解:(1)物体在水平面上运动时,物体与弹簧系统机械能守恒,。
(2)从B点到C点,由动能定理得
得。
7.答案:(1)
(2)
解析:解:(1)小球从P点慢慢移动到Q点过程中,动能不变,
由动能定理:
得。
(2)小球在从P点到Q点过程中,受重力、拉力及绳弹力作用,绳弹力不做功,其中拉力做功,重力做功
由动能定理得
则。
8.答案:2:1;4:1
解析:解:(1)两物体在运动过程中,只有摩擦力做功,由动能定理,又两物体初速度相同
则。
(2)由图像知两物体前进位移,
又,得,故。
9.答案:(1)
(2)
(3)
解析:解:(1)单位时间内长度的气柱吹到发电机叶片上,则单位时间内吹到发电机叶片的气流体积。
(2),其中
则。
(3)。
10.答案:见解析
解析:解:如图所示,设斜面倾角为θ,斜面水平部分长度为,则斜面末端到A点的距离
木块在斜面上摩擦力做功
木块在水平面上摩擦力做功
对木块从斜面顶端到A点的运动过程利用动能定理有,

则,即x与斜面倾角θ无关。
11.答案:(1)
(2)
解析:解:(1)当铁球所受弹簧的弹力大小等于铁球重力时,铁球速度最大,动能最大,此时弹簧压缩量设为。
则,铁球离地面高度。
(2)当铁球速度变为0时,弹簧弹性势能最大,
弹性势能最大有。
12.答案:
解析:解:由题意知,系统机械能守恒,当A上升h时,B下降,设A的速度为v,则B的速度为。

得。
13.答案:
解析:解:设为退潮时水减少的深度,S为海湾水面面积。利用潮汐发电,就是水的重力势能转化为电能,水的重力势能转化为电能的效率是50%,一次涨潮后水坝内水的重力势能增加:
该电站一次退潮能发电
该电站一天能发电能。

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