物理必修28.机械能守恒定律测试题

这是一份物理必修28.机械能守恒定律测试题，共8页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
课时提能演练(十七)┃课后巩固作业(十七)
(40分钟 50分)
一、选择题(本题包括5小题，每小题5分，共25分。每小题至少一个选项正确)
1.物体在平衡力作用下运动的过程中，下列说法正确的是( )
A.机械能一定不变
B.物体的动能保持不变，而势能一定变化
C.若物体的势能变化，则机械能一定变化
D.若物体的势能变化，则机械能不一定有变化
2.如图所示，斜面置于光滑水平地面，其光滑斜面上有一物体由静止沿斜面下滑，在物体下滑过程中，下列说法正确的是( )
A.物体的重力势能减少，动能增加
B.斜面的机械能不变
C.斜面对物体的作用力垂直于接触面，不对物体做功
D.物体和斜面组成的系统机械能守恒
3.(2012·衡水高一检测)如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体， 抛出后物体落到比地面低h的海平面。若以地面为参考平面且不计空气阻力，则( )
A.物体落到海平面时的重力势能为mgh
B.重力对物体做的功为mgh
C.物体在海平面上的动能为＋mgh
D.物体在海平面上的机械能为
4.(2012·福建高考)如图,表面光滑的固定斜面顶端安装一定滑轮,小物块A、B用轻绳连接并跨过滑轮(不计滑轮的质量和摩擦)。初始时刻,A、B处于同一高度并恰好处于静止状态。剪断轻绳后,A下落、B沿斜面下滑,则从剪断轻绳到物块着地,两物块( )
A.速率的变化量不同
B.机械能的变化量不同
C.重力势能的变化量相同
D.重力做功的平均功率相同
5.(2012·石家庄高一检测)如图所示，小球沿水平面通过O点进入半径为R的半圆弧轨道后恰能通过最高点P，然后落回水平面，不计一切阻力。下列说法正确的是( )
A.小球落地点离O点的水平距离为2R
B.小球落地时的动能为
C.小球运动到半圆弧最高点P时向心力恰好为零
D.若将半圆弧轨道上部的圆弧截去，其他条件不变，则小球能达到的最大高度比P点高0.5R
二、非选择题(本题包括3小题，共25分，要有必要的文字叙述)
6.(8分)如图所示，质量不计的轻杆一端安装在水平轴O上，杆的中央和另一端分别固定一个质量均为m的小球A和B(可以当做质点)，杆长为l，将轻杆从静止开始释放，不计空气阻力。当轻杆通过竖直位置时，求：小球A、B的速度各是多少？
7.(8分)长为L的均匀链条放在光滑的水平桌面上，且使其长度的垂在桌边，如图所示，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为多少？
8.(9分)滑板运动是一项惊险刺激的运动，深受青少年的喜爱。如图所示是滑板运动的轨道，AB和CD是一段圆弧形轨道，BC是一段长7 m的水平轨道。一运动员从AB轨道上的P点以6 m/s的速度下滑，经BC轨道后冲上CD轨道，到Q点时速度减为零。已知运动员的质量为50 kg，h=1.4 m，H=1.8 m，不计圆弧轨道上的摩擦。(g=10 m/s2)求：
(1)运动员第一次经过B点、C点时的速度各是多少？
(2)运动员与BC轨道的动摩擦因数。
答案解析
1.【解析】选C。由于物体在平衡力的作用下做匀速直线运动，所以物体的动能不变，而势能可能不变，也可能变化，当物体的势能变化时，机械能一定变化，当物体的势能不变时，机械能一定不变，故C正确，A、B、D错误。
【总结提升】机械能守恒的判断
(1)对单个物体判断机械能守恒时，看是否只有重力做功，若并非只受重力，看其他力是否做功或做功的代数和是否为零。
(2)对两个或几个物体组成的系统，判断机械能是否守恒时，①看是否只有重力做功，若有其他外力或内力做功(如内部有摩擦力等，系统内弹力除外)，则系统机械能不守恒。②看是否只有动能和势能之间的转化。
2.【解析】选A、D。物体由静止开始下滑的过程其重力势能减少，动能增加，A正确。物体在下滑过程中，斜面做加速运动，其机械能增加，B错误。物体沿斜面下滑时，既沿斜面向下运动，又随斜面向右运动，其合速度方向与弹力方向不垂直，弹力方向垂直于接触面，但与速度方向之间的夹角大于90°，所以斜面对物体的作用力对物体做负功，C错误。对物体与斜面组成的系统，只有物体的重力和物体与斜面间的弹力做功，机械能守恒，D正确。【变式备选】游乐场中的一种滑梯如图所示。小朋友从轨道顶端由静止开始下滑，沿水平轨道滑动了一段距离后停下来，则( )
A.下滑过程中支持力对小朋友做功
B.下滑过程中小朋友的重力势能增加
C.整个运动过程中小朋友的机械能守恒
D.在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功
【解析】选D。支持力始终与速度垂直，不做功，A错。下滑过程中重力做正功，重力势能减小，B错。在滑动过程中摩擦力做负功，机械能减小，C错，D对。
3.【解析】选B、C、D。物体抛出后运动的全过程机械能守恒，以地面为参考平面，物体的机械能表示为，也等于全过程中任意位置的机械能，D正确；由动能定理知：mgh＝-，所以在海平面上的动能为mgh＋，C正确；重力做的功WG＝mgh，所以B正确；到达海平面时的重力势能Ep＝-mgh，A错误。所以正确答案为B、C、D。
4.【解题指南】解答本题时应明确以下三点：
(1)矢量和标量的描述不同。
(2)平均功率的计算公式的理解。
(3)据平衡状态得两物块的质量关系。
【解析】选D。设A、B离地高度为h,由于斜面表面光滑，A、B在运动过程中机械能守恒，故mgh=，物块着地时速率相等,均为，因此速率变化量相等，A、B错。由于初始时刻A、B处于同一高度并处于静止状态，因此有mAg=
mBgsinθ，又由于下落高度相同，所以重力势能变化量不相等，C错。从剪断轻绳到两物块着地过程的平均速度大小为 故选项D正确。
5.【解题指南】求解本题应注意以下问题：
(1)小球恰能通过最高点，表明它在最高点的向心力等于其重力。
(2)运动过程的各个阶段，小球的机械能不变。
【解析】选A、B、D。由题意知mg=,故小球经P点时的速度大小v=，C错。由2R=、x=vt得小球落地点离O点的水平距离为2R，A对。根据动能定理2mgR=Ek-得小球落地时的动能Ek=2mgR+=mgR，B对。由mgh=mgR得小球能达到的最大高度h=2.5R,比P点高0.5R ，D对。
6.【解析】对A、B(包括轻杆)组成的系统，由机械能守恒定律
ΔEp减=ΔEk增，得 ①
又因A、B两球的角速度ω相等，则 ②
vB=ωl ③
联立①②③式，代入数据解得
答案：
7.【解析】链条下滑时，因桌面光滑，没有摩擦力做功。整根链条总的机械能守恒，可用机械能守恒定律求解。设整根链条质量为m，则单位长度质量(质量线密度)为m/L，设桌面重力势能为零，由机械能守恒定律得：
答案：
8.【解析】以水平轨道为零势能面
(1)从P点到B点，根据机械能守恒定律有
解得vB=8 m/s
从C点到Q点，根据机械能守恒定律有
=mgH解得vC=6 m/s。
(2)从B到C由动能定理，
解得μ=0.2。
答案:(1)8 m/s 6 m/s (2)0.2
【总结提升】应用机械能守恒定律解题的优越性
机械能守恒定律不涉及运动过程中的加速度和时间，用它来处理问题要比牛顿定律方便。应用机械能守恒定律解决问题，只需考虑运动的始末状态，不必考虑两个状态之间过程的细节。如果直接用牛顿运动定律解决问题，往往要分析过程中各个力的作用，而这些力往往又是变化的，因此一些难以用牛顿运动定律解决的问题，应用机械能守恒定律则易于解决。