高中物理沪科版 (2019)必修 第二册1.5 机械能守恒定律练习题

1.5机械能守恒定律基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）必修第二册

一、选择题（共15题）

1．在距离地面h高处，以初速度v0沿水平方向抛出，若忽略空气阻力，它运动的轨迹如下图所示，那么：

A．物体在c点的机械能比a点的机械能大

B．物体在a点的机械能比c点的机械能大

C．物体在a、 b、c三点的机械能相等

D．物体在a、 b、c三点的动能相等

2．下列实例中，机械能守恒的是（　　）

A．电梯加速上升的过程 B．雨滴在空中匀速下落的过程

C．物体以一定初速度竖直下抛的过程 D．跳伞运动员在空中减速下落

3．如图所示，一质量为m的滑块以初速度从固定于地面的斜面底端A开始冲上斜面，到达某一高度后返回A，斜面与滑块之间有摩擦，代表动能，E代表机械能，代表势能，a代表加速度，x代表路程，t代表时间，下图中能正确反映物理量之间关系的图像是（　　）

A． B． C． D．

4．如图所示，板长为L，板的B端静止放有质量为m的小物块，物体与板的动摩擦因数为μ．开始时板水平，将木板逆时针缓慢转过一个小角度α的过程中，小物块始终保持与板相对静止，在这个过程中，下列说法正确的

A．小物块所受的摩擦力减小

B．小物块所受的摩擦力增大

C．木板对物块做功mgLcosα

D．以上说法都不对

5．在下列几种运动中，机械能守恒的是（　　）

A．火箭加速升空

B．汽车在平直的水平公路上减速前进

C．跳伞运动员在降落伞打开后匀速下落

D．物体沿光滑斜面下滑

6．下列用电器或设备在工作过程中，将电能转化为机械能的是（ ）

A．电热水壶 B．电动机 C．电熨斗 D．日光灯

7．下列几种运动中（忽略空气阻力的影响），物体的机械能守恒的是（       ）

A．在空中匀速下降的物体 B．沿固定光滑斜面下滑的物体

C．竖直平面内做匀速圆周运动的物体 D．被起重机匀加速吊起的物体

8．如图所示为运动员投掷铅球时铅球的运动轨迹，B点为铅球运动过程中的最高点，铅球落地时重力势能为零，不计空气阻力，下列说法中正确的是（　　）

A．铅球从运动员手上离开后不受力的作用

B．铅球从运动员手上离开后至落地前，其加速度与速度所成的夹角先变大后变小

C．投掷过程中，运动员对铅球做的功等于铅球在B点时的重力势能

D．铅球从B点至F点所用时间，决定于BF之间的高度差大小

9．如图所示为篮球运动员起跳投篮时的情形，运动员先由站立状态曲腿下蹲再竖直向上跃起达最大高度后将球抛出，不计空气阻力，运动员（　　）

A．由站立状态曲腿下蹲，一直处于失重状态

B．离开地面上升的过程中，一直处于超重状态

C．在最高点处于平衡状态

D．下落回地面着地前的过程中，机械能不变

10．下列说法中正确的是（　　）

A．能就是功，功就是能

B．做功越多，物体的能量就越大

C．外力对物体不做功，这个物体就没有能量

D．能量转化的多少可以用做功来量度

11．如图所示，在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球，将小球从弹簧原长位置由静止释放，小球下降到最低位置过程中说法错误的是（　　）

A．小球的重力势能减小

B．小球的机械能减小

C．小球的动能先增大后减小

D．小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和先增大后减小

12．如图所示，一根轻质弹簧的一端固定在O点，另一端连接一个质量为m的小球，当小球静止时，球心到O点的距离为l，图中的实线是以O为圆心，l为半径的圆弧，用水平力F拉球，使球缓慢上升，则（　　）

A．小球可能沿弧线a向上运动

B．弹簧弹力的大小可能不变

C．水平拉力F先增大后减小

D．水平拉力做的功大于小球重力势能的增加

13．质量为m的物体以竖直向下的3g的加速度加速运动，在它向下运动h的过程中（　　）

A．物体的重力势能减少3mgh

B．物体的动能增加mgh

C．物体的机械能增加2mgh

D．合外力物对物体做功2mgh

14．小李将质量为的背包由静止竖直向上提升时背包的速度是，不计一切阻力，，对于提起背包这个过程，下列说法中错误的是（　　）

A．合力对小背包做功 B．手对小背包做功

C．小背包重力势能增加了 D．小背包机械能增加了

15．3月1日，“高空抛物罪”正式入刑，以法律的名义维护了我们头顶上的安全！2月14日，石家庄市某小区内，一棵大白菜突然从天而降，与一位回家的女子擦肩而过，所幸未造成人员伤亡。经调查，白菜是从9层、27m高处掉落的。设白菜的质量为2.0kg，受到的空气阻力恒为其重力的0.1倍，取，则（　　）

A．下落过程中，白菜的机械能守恒

B．下落过程中，合力对白菜做负功

C．落地前的瞬间，白菜的动能为540J

D．落地前的瞬间，重力对白菜做功的功率为

二、填空题（共4题）

16．重力势能与动能的转化

只有重力做功时，若重力对物体做正功，则物体的重力势能_____，动能_____，物体的_____转化为_____；若重力对物体做负功，则物体的重力势能_____，动能_____，物体的_____转化为_____。

17．以的速度将质量为的物体竖直向上抛出，若空气阻力忽略。则物体上升的最大高度是__________；当物体上升至高度为__________时，重力势能和动能相等。

18．有报道说：我国一家厂商制作了一种特殊的手机，在电池电能耗尽时，摇晃手机，即可产生电能维持通话，摇晃过程是将________能转化为电能；如果将该手机摇晃一次，相当于将100g的重物举高20cm，每秒摇两次，则摇晃手机的平均功率为________W。

19．在验证机械能守恒的实验中，所用电源的频率为50Hz，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时各计数点位置对应刻度尺上的读数如图所示（图中O是打点计时器打的第一个点，A、B、C分别是以每打两个点的时间作为计时单位取的计数点）。纸带过B时速度为______。查得当地的重力加速度g=9.80m/s2。根据纸带求：若重锤质量为mkg，则重锤从起始下落至B时减少的重力势能为______；动能为______；从以上数据可得的结论是______；产生误差的主要原因是______（结果保留3位有效数字）

三、综合题（共4题）

20．如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形轨道在B点衔接，导轨半径为R，一个质量为m的静止物块在A处压缩弹簧，在弹力的作用下获某一向右速度，当它经过B点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的7倍，之后向上运动恰能完成半圆周运动到达C点，求：

（1）开始时弹簧储存的弹性势能；

（2）物块从B到C克服阻力做的功；

（3）物块离开C点后落回水平面时的水平距离及动能的大小．

21．如图所示，半径为R=0.8m的光滑圆弧轨道BC固定在竖直平面内，轨道的上端点B和圆心O的连线与水平方向的夹角，下端点C为轨道的最低点且与粗糙水平面相切，一根轻质弹簧右端固定在竖直挡板上，质量m=0.2kg的小物块（可视为质点）从空中A点以v空=1m/s的速度被水平抛出，恰好从B点沿轨道切线方向进入轨道，经过C点后沿水平面向右运动到D点时，弹簧被压缩至最短，C、D两点间的水平距离L=1m，小物块与水平面间的动摩擦因数，g=10m/s2，求∶

（1）小物块经过圆弧轨道上B点时速度vB的大小；

（2）小物块经过圆弧轨道上C点时对轨道的压力大小；

（3）弹簧的弹性势能的最大值Emax。

22．如图所示，水平桌面A上直线MN将桌面分成两部分，左侧桌面光滑，右侧桌面粗糙。在A上放长L＝0.1m的均匀方木板，木板左端刚好与MN对齐，通过细绳绕过光滑的定滑轮(定滑轮未画出)与正上方的一水平圆盘B上的小球(可看成质点)相连，小球质量与木板质量相等，小球套在沿圆盘半径方向的光滑细杆上，细杆固定在圆盘上，细线刚好绷直。木板右端与一劲度系数k＝40N/m的轻弹簧相连，轻弹簧另一端固定在挡板上，此时弹簧对木板的弹力为2N，方向向左。现用力F沿杆方向拉动小球，通过细线使木板缓慢向左运动，当木板刚好离开粗糙面时，此过程拉力做功W＝0.3J。(木板受到的摩擦力会随位移均匀变小)

(1)求当木板刚好离开粗糙面时，弹簧对木板的弹力大小；上述过程中，因摩擦而产生的热量是多少？

(2)写出上述过程中F随小球运动位移x的关系式，并画出F－x图象；

(3)若将“力F拉小球”改为“使B绕轴OO′转动”，仍实现上述过程，则杆对小球至少需要做多少功？已知开始时小球离圆盘中心的距离r＝0.1m。

23．如图所示，水平台面AB距地面的高度。质量为0.2 kg的滑块以v0=6.0m/s的初速度从A点开始滑动，滑块与平台间的动摩擦因数。滑块滑到平台边缘的B点后水平飞出。已知AB间距离s1=2.2m。滑块可视为质点，不计空气阻力。（g取10m/s2）求：

(1)滑块从B点飞出时的速度大小；

(2)滑块落地点到平台边缘的水平距离s2。

(3)滑块自A点到落地点的过程中滑块的动能、势能和机械能的变化量各是多少。

参考答案：

1．C

2．C

3．D

4．B

5．D

6．B

7．B

8．D

9．D

10．D

11．D

12．D

13．C

14．B

15．D

16．     减少     增加     重力势能     动能     增加     减少     动能     重力势能

17．     5     2.5

18．     机械     0.4

19．     1.94     1.91mJ     1.88mJ     在实验误差允许的范围内，重锤重力势能的减少等于其动能的增加，机械能守恒     产生误差的主要原因是重锤下落过程中受到阻力的作用（空气阻力、纸带与限位孔间的摩擦阻力及打点时的阻力）

20．（1）（2）（3）；

21．（1）2m/s；（2）9N；（3）2J

22．

(1)木板离开过程中，弹簧的压缩量和伸长量刚好相等

F＝2N

弹性势能不变，摩擦产生的热量

Q＝W＝0.3J

(2)木板克服摩擦力做功为

μmgL＝Q

得

μmg＝6N

B盘中小球受力

F＝T

桌面上木板受力

T＝μmg－k(L－x)　　0≤x≤L

代入数据得

F＝4－20x(N)　　0≤x≤0.1m

图象如图所示

(3)木板刚好离开粗糙面时，绳子拉力T＝2N，小球圆周运动的半径R＝r＋L

设此时小球随圆盘转动的线速度为v，

小球受力

T＝

小球此时的动能为

Ek＝mv2

对小球和木板B由能量守恒定律

杆对小球做功

W＝Q＋Ek

代入数据解得

W＝0.5J

23．(1)5.0m/s；(2)2.0m；(3)动能增加0.5J、势能减小1.6J、机械能减小1.1J