2019高中物理 第四章 机械能和能源 机械能守恒定律练习（基础篇）教科版必修2.doc

1机械能守恒定律机械能守恒定律( (基础篇基础篇) )一、选择题： 1质量为 m 的物体从距地面 h 高处的某点自由落下，在这过程中不计空气阻力，下列说法正确的是（ ） A重力对物体做功为 mgh B重力势能减少 mgh C动能增加 mgh D机械能增加 mgh 2关于机械能是否守恒的叙述，正确的是（ ） A作匀速直线运动的物体的机械能一定守恒 B作匀速直线运动的物体机械能可能守恒 C合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 3在不计空气阻力的条件下，下列几种运动中机械能不守恒的是（ ） A氢气球匀速上升 B从高处向任意方向抛出的小球 C物体沿光滑曲面下滑 D一小球用一细绳拴着在摆动的过程中 4汽车上坡时，如果牵引力的大小等于摩擦力，不计空气阻力，那么，下列说法中哪一个是正确的（ ） A汽车匀速上坡 B汽车在上坡过程中机械能减小 C汽车在上坡过程中机械能增大 D汽车在上坡过程中，动能减小，势能增大，总的机械能不变 5物体静止在某一高处时具有 60J 的势能。当它从该处自由下落至另一位置时所具的势能为动能的一半， 那么，物体所减少的势能是下列中的哪一个（ ） A20J B30J C40J D60J 6质量为 m 的物体从距地面高为 H 的平台边缘以初速度 v0竖直向下抛出。若不计空气阻力，则物体下落 到距地面高为 h 时的动能为（ ）Amgh+2 021mv BmgH-mghCmgH+2 021mv-mghDmgH+2 021mv+ mgh7如图所示，m1m2，滑轮光滑且质量不计，在 m1下降一段距离 d 的过程中（不计空气阻力） ，下列说 法正确的是（ ） Am1的机械能增加 Bm2的机械能增加 Cm1和 m2的总机械能减少 Dm1和 m2的总机械能不变8质量为m 的物体以初速度v0从地面竖直上抛，不计空气阻力，当它抛到离地面h高处时，它的动能恰好为重力势能的 3 倍（地面为重力势能参考面） ，则这个高度为h为（ ）A2 0 4v gB2 03 4v gC2 03 8v gD 2 0 8v g29如图所示，细线上吊着小球，用水平恒力F将它从竖直位置 A 拉到位置 B，小球在 B 点受到的沿圆弧切线方向的合力恰好为零，此时线与竖直方向的夹角为，则有（ ）A恒力F做的功大于小球重力势能的增量B小球将静止在 B 点C细线对小球做的功为零D若在 B 点将力F撤去，小球来回摆动的角度将大于 10如图所示，半径为 R 的竖直光滑圆轨道内侧底部静止着一个光滑小球，现给小球一个冲击使其在瞬 间得到一个水平初速 v0，若 v0大小不同，则小球能够上升到的最大高度（距离底部）也不同下列说法 中正确的是（ ）A如果 v0=，则小球能够上升的最大高度为B如果 v0=，则小球能够上升的最大高度为 RC如果 v0=，则小球能够上升的最大高度为D如果 v0=，则小球能够上升的最大高度为 2R 二、解答题： 1某同学为验证机械能守恒定律编排了如下实验步骤： A. 用天平称出重物的质量； B. 把纸带固定到重物上，并把纸带穿过打点计时器，提升到一定高度； C. 拆掉导线，整理仪器； D. 断开电源，调整纸带，重做两次； E. 用秒表测出重物下落的时间； F. 用毫米刻度尺测出计数点与起点的距离，记录数据，并计算出结果，得出结论； G. 把打点计时器接到低压交流电源上； H. 接通电源，释放纸带； I. 把打点计时器接到低压直流电源上； J. 把打点计时器固定到桌边的铁架台上。 上述实验步骤中错误的是_，可有可无的是 _，其余正确且必要的步骤按实验操作顺序排列 是 _。 （均只需填步骤的代号）2为进行验证机械能守恒定律的实验，有下列器材可供选用：铁架台、打点计时器、复写纸、纸带、 秒表、低压直流电流、导线、电键、天平，其中不必要的器材是_，缺少的器材是_3在验证机械能守恒定律的实验中，质量为1kg的重锤自由下落，通过打点计时器在纸带上记录运动过程，打点计时器所接电源的频率为 50Hz，如图所示，纸带上 0 点为重锤自由下落时纸带打点起点， 选取的计数点 A、B、C、D 依次间隔为一个点，各计数点与 O 点距离如图示，单位为 mm，g=98ms2， 则： (1)打点计时器记录 B 点时，重锤速度为=_，重锤的动能为 EkB=_。 (2)从 O 点下落算起，打点计时器记录 B 点时，重锤重力势能减少为_。3(3)以 B 点为例，说明你怎样判断重锤下落过程中机械能是否守恒?4如图所示，一匀质直杆 AB 长为2r，从图示位置由静止沿光滑面 ABD 滑动，AB 是半径为r的四分之一圆弧，BD 为水平面，求直杆全部滑到 BD 时的速度大小。5将质量为m的物体以初速度smv/100竖直向上抛出，忽略空气阻力，取2/10smg ，则：（1）物体上升的最大高度是多少？ （2）上升过程中何处重力势能与动能相等？6如图所示，在光滑的水平桌面上，放一根长为l的链条，链条沿桌边挂在桌外的长度为 a，链条由静 止开始释放，求链条全部离开桌面时的速度。7如图，AB 是高 h1=0.6m、倾角 =370的斜面，放置在水平桌面上，斜面下端是与桌面相切的一段圆弧， 且紧靠桌子边缘。桌面距地面的高度 h2=1.8m。一个质量 m=1.0kg 的小滑块从斜面顶端 A 由静止开始沿轨 道下滑，运动到斜面底端 B 时沿水平方向离开斜面，落到水平地面上的 C 点。滑块与斜面间的动摩擦因 数 =0.5。不计空气阻力， g=10m/s2。求： （1）小滑块经过 B 点时的速度； （2）小滑块落地点 C 距桌面的水平距离； （3）小滑块落地时的速度大小。【答案与解析】 一、选择题： 1ABC 解析：物体自由下落，只有重力做功，机械能守恒，选项错误；物体下落重力对物体做功为 mgh，重 力势能减少 mgh，动能增加 mgh，故 ABC 正确。CABh1h242BD 解析：判断机械能是否守恒，依据是重力以外的力是否做了功，不管物体是做匀速还是变速运动，也不 管物体是直线运动还是曲线运动，只要重力以外的力不做功或做功之和为零，机械能就守恒。合外力做 功为零，并不意味着重力以外的力做功之和为零，故机械能不一定守恒，故 BD 选项正确。 3A 解析：A 选项中氢气球匀速上升受浮力和重力，且浮力做功，故不守恒，其他选项只有重力做功，故守恒， D 选项绳子拉力方向始终与速度方向垂直，故不做功，也守恒。 4D 解析：因为汽车牵引力的大小等于摩擦力，故合外力为重力，在上坡过程中只有重力做负功，动能减小， 势能增大，总的机械能不变，故 D 选项正确。 5C 解析：物体自由下落机械能守恒，设初状态的势能为 Ep，此时的势能为 Ep1，则动能为 2Ep1， 根据机械能守恒可知：111112320ppkpppppEEEEEEEEJ减少的势能为1602040ppEEJ，故 C 选项正确。6C 解析：根据机械能守恒可知：2 02 01 2 1 2KKmvmgHmghEEmvmgHmgh故 C 选项正确。 7BD解析：对于系统机械能守恒，故 D 选项正确；但对于单个物体机械能不守恒，绳子拉力对1m做负功，其机械能减少，绳子拉力对2m做正功，其机械能增加，故 B 选项正确。8、D解析：由机械能守恒定律：2 01342mvmghmghmgh，解得：2 0 8vhg9、ACD 解析：由 A 到 B 的过程中恒力 F 做功，使得小球的动能和重力势能均增加，因此恒力 F 做的功大于小球 重力势能的增量，故 A 正确；由题意知，小球在 B 点受到的沿圆弧切线方向的合力恰好为零，即拉力 F 与重力沿圆弧切线方向的分力大小相等，方向相反，则小球到达 B 点之前，小球在 B 点受到圆弧切线方 向的合力大于零，方向与速度方向相同，故从 A 到 B 小球做加速运动，故小球不可能静止在 B 点故 B 错误；细线的拉力始终与速度方向垂直，所以不做功故 C 正确；若在 B 点将力 F 撤去时，由于存在速 度，所以小球来回摆动时偏离竖直方向的最大角度大于 ，故 D 正确。 10、AB5解析：A、如果 v0=，根据机械能守恒定律得：=mgh，解得：h= ，即小球能够上升的最大高度为 ，故 A 正确；B、设小球恰好能运动到与圆心等高处时在最低点的速度为 v，则根据机械能守恒定律得：mgR=，解得，v= 故如果 v0=，则小球能够上升的最大高度为 R，故 B 正确 C、D 设小球恰好运动到圆轨道最高点时在最低点的速度为 v1，在最高点的速度为 v2则在最高点，有 mg=m；从最低点到最高点的过程中，根据机械能守恒定律得：2mgR=；联立以上两式得：v=； 所以如果 v0=和 v0=，小球不能到达圆轨道的最高点，即上升的高度小于 2R如果 v0=，根据机械能守恒定律得：=mgh，解得：h=，当根据竖直平面内的圆周运动知识可知小球在上升到处之前就做斜抛运动了，故 C、D 错误；故选：AB 二、解答题： 1.解析：实验步骤中错误的是 E 和 I，因为实验中不需要测定时间，打点计时器应使用低压交流电源。可 有可无的实验步骤是 A。其余正确且必要的步骤按实验操作顺序排列是：J、G、B、H、D、C、F。 2不必要的器材：秒表、低压直流电源和天平；缺少的器材：低压交流电源、刻度尺、重锤 3解析：（1）1175ms，696×10-1J；0.04Ts3125.431.410/1.175/22 0.04AC Bsvm sm sT，2116.90 102KEmvJ（2）692×10一 1J；311 9.8 70.6 106.92 10mghJJ （3）EkB=696×101J，Ekp=692×101J在误差允许范围内，二者相等，可认为机械能守恒4vgr解析：物体沿光滑轨道运动，仅有重力做功，机械能守恒，根据机械能守恒定律，有221 2 1 22mghmvrmgmvvgr5 5m；2.5m 解析：(1)根据机械能守恒可知：621 2 5mvmghhm （2）重力势能与动能相等即：21222 2.5pkpkpEEmvEEEmghhm 622lagvl解析：选择桌面上和挂出部分的链条作为研究对象，从图中位置到全部移开桌面过程中，系统重力势能的减小等整个链子动能增加，由机械能守恒得（设链子单位长度质量为m）则：21()()22lam la gm a g lam l v 22lagvl7 2.0m/s ；1.2m；6.4m/s 解析:(1)滑块在斜面上受力图如图所示：垂直于斜面方向:N - mgcos= 0 沿斜面方向:mgsin-N = ma 求出 a=2.0m/s2 由 vB2=2as 求出 vB=2.0m/s (2)设滑块从 B 到 C 所用时间为 t由2 221gth ，tvxB求出 x=1.2m (3)从 B 到 C，取地面为零势能面，由机械能守恒定律有：2 22 21 21CBmvmghmv求出smsmvC/4 . 6/102fNmg