高中物理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）

1．2021年5月15日，我国自主研发的天文一号成功着陆火星表面。如图，当它接近火星表面时，可打开反冲发动机减速下降。探测器减速下降过程中，它在火星表面的重力势能、动能和机械能的变化情况是（　　）

A．动能增加、重力势能减小

B．动能减小、重力势能增加

C．动能减小、机械能减小

D．重力势能增加、机械能增加

2．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的海平面上．若以地面为零势能面，而且不计空气阻力，则下列说法中不正确的是(　　)

A．重力对物体做的功为mgh

B．物体在海平面上的势能为-mgh

C．物体在海平面上的动能为m－mgh

D．物体在海平面上的机械能为m

3．2021年2月10日晚，“天问一号”火星探测器在历经202天、跨越近5亿公里后成功抵达火星，进入了近火点高度约400公里、周期约10个地球日的环绕火星大椭圆轨道。之后的几个月，“天问一号”将逐渐调整轨道成环绕火星的近圆轨道。我们把这一过程简化，如图所示，“天问一号”在椭圆轨道I绕火星运行，在近火点P变轨后进入轨道2做匀速圆周运动。下列说法正确的是（　　）

A．“天问一号”在轨道1运行的机械能比在轨道2上运行的机械能小

B．“大问一号”在轨道1运行的周期比在轨道2上运行的周期短

C．“天问一号”分别沿轨道1和轨道2运行时，经过P点的加速度大小相等

D．“天问一号”分别沿轨道1和轨道2运行时，经过P点的速度大小相等

4．如图所示，倾角为30°的斜面上，质量为m的物块在恒定拉力作用下沿斜面以加速度（g为重力加速度）向上加速运动距离x的过程中，下列说法正确的是

A．重力做功为-mgx B．拉力做功为

C．动能增加 D．机械能增加mgx

5．如图所示，摩天轮悬挂透明座舱，乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列叙述正确的是（　　）

A．摩天轮转动一周的过程中，乘客重力的做功为零

B．摩天轮转动过程中，乘客的机械能保持不变

C．摩天轮转动过程中，乘客重力的瞬时功率保持不变

D．通过最低点时，乘客的重力等于座椅对他的支持力

6．如图所示，在水平台面上的A点，一个质量为m的物体以初速度v0抛出．不计空气阻力，当它达到B点时物体的动能为（　　）

A． B．

C． D．

7．半球形的碗倒扣在地面上，里面有只蚂蚁从边缘沿着竖直圆面匀速率爬到顶点，此过程对于蚂蚁（　　）

A．所受合力始终为零 B．所受摩擦力大小始终不变

C．合外力做功始终不变 D．机械能始终不变

8．以下说法中正确的是（　　）

A．物体在平衡力作用下的运动过程中，机械能一定守恒

B．物体克服重力做功时，机械能一定不守恒

C．物体在水平拉力F的作用下在粗糙的水平面上做匀加速直线运动，机械能一定守恒

D．当物体以5的加速度加速运动时，机械能可能守恒

9．如图所示，一条轻绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球A和B，B球的质量大于A球的质量，用手托住B球，当轻绳刚好被拉紧时，B球离地面的高度是h，A球静止于地面，不计一切阻力，则从释放B球至B球落地的过程中，下列说法正确的是（      ）

A．A球重力势能的增加量等于B球重力势能的减小量

B．A球动能的增加量大于B球动能的增加量

C．B球重力势能的减小量等于B球动能的增加量

D．A球重力势能的增加量大于A球动能的增加量

10．如图所示，竖直平面内有一“T”字形轻杆，轻杆的臂长为，臂长为R，臂垂直臂于中点O，轻杆的三个端点分别固定小球A、B、C，，。开始时，在外力作用下臂水平且整个装置处于静止状态。现撤去外力，杆将以O为转轴在竖直面内无摩擦地转动起来，重力加速度为g。则杆转动的过程中（　　）

A．小球A的机械能守恒 B．小球B的机械能一直减小

C．小球B的末速度为 D．轻杆对小球C先做正功后做负功

11．根据机械能守恒条件，下列说法正确的是：（        ）

A．火箭升空的过程中，若匀速升空则机械能守恒，若加速升空则机械能不守恒

B．力F拉物体沿着斜面匀速向上运动，机械能守恒

C．小球在水平而内做匀速圆周运动，机械能守恒

D．光滑水平面上A、B两小车在轻弹簧的作用下被弹开，两小车组成的系统不包括弹簧机械能守恒

12．从地面竖直向上抛出一物体，其机械能等于动能与重力势能之和。取地面为重力势能零势能面，该物体的和随它离开地面的高度的变化如图所示。重力加速度取由图中数据可得（　　）

A．物体的质量为 B．时，物体的速率为

C．时，物体的动能为 D．从地面至时，物体的动能减少了

13．如图所示，某人以力F将物体沿斜面向下拉，拉力大小等于摩擦力，则下列说法正确的是（　　）

A．物体做匀速运动 B．合力对物体做功等于零

C．物体的机械能保持不变 D．物体机械能减小

14．如图甲所示，足够长的传送带与水平面夹角为，传送带匀速转动，在传送带上某位置轻轻放置一滑块，滑块质量为m，滑块与传送带间的动摩擦因数为，滑块速度随时间变化的关系如图乙所示，、已知，则（　　）

A．传送带一定顺时针转动

B．的值可能为

C．传送带的速度大于

D．时刻因摩擦产生的热量为

15．质量为m的物体以加速度匀加速下降距离h的过程中正确的是　　

A．物体的动能增加了mgh

B．物体的重力势能减少了

C．物体所受合力为

D．物体的机械能减少了

二、填空题（共4题）

16．伽利略曾研究过小球在斜面上的运动，如图所示

将小球由斜面A上某位置由静止释放，如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，小球在斜面B上速度变为0（即到达最高点）时的高度与它出发时的高度_____，不会更高一点，也不会更低一点，这说明某种“东西”在小球运动的过程中是_____的。

17．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_____。

18．如图所示，桌面高为，在桌面上方处有一个质量为的小球，以桌面为零势能面，小球的重力势能为______，若小球从桌面上方处自由下落，则落地时的机械能为______。

19．某同学设计出如图所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”，有一直径为d，质量为m的小球由A处静止释放，下落过程中能通过A点正下方、固定于B点的光电门。测得A、B间的距离为H(H>>d)，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g。

(1)本实验中，小球应选择______；

A．木球     B．钢球     C．塑料球

(2)小球通过光电门时的瞬时速度v=______ （用题中所给的物理量表示）；

(3)调整AB之间距离H，多次重复上述过程，作出随H的变化图象如图所示，当小球下落过程中机械能守恒时，该直线斜率k0=______ （用题中所给的物理量表示）；

(4)在实验中根据数据实际绘出－H图象的直线斜率为k（k<k0），则实验过程中所受的平均阻力f与小球重力mg的比值＝______ （用k、t表示）。

三、综合题（共4题）

20．如图所示，轻质弹簧竖直放置在水平地面上，它的正上方有一质量为1kg的金属块从距弹簧顶端0.9m高处自由下落，当弹簧被压缩了10cm到达M点时，物体速度达到最大值，此时弹性势能为EpM=5J，后来又下降20cm达到最低点N处，才又反弹上去．不计金属块与弹簧碰撞的能量损失，不考虑空气阻力．（g取10m/s2）

(1)试求当物体落到N点时，弹簧的弹性势能EpN为多大?

(2)物体到达M点时动能多大？

21．如图，竖直平面内固定一半径为R的半圆形圆柱截面，用轻质不可伸长且足够的细线连接A、B两球，质量分别为M、m，且M=2m．现将球从圆柱边缘处由静止释放，已知A球始终不离开球面且不计一切摩擦．求：

（1）A球沿圆柱面滑到最低点时的速度大小？

（2）A球沿圆柱面运动的最大位移的大小？

22．如图所示，质量为1kg的小物体沿倾角为θ=37°的足够长固定斜面向上经过A点时速度大小为8m/s，加速度大小为8m/s2，物体与斜面间的动摩擦因数不变。求：（取g=10 m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）

（1）物体与斜面间的动摩擦因数和物体沿斜面下滑时的加速度大小；

（2）物体从离开A点到最高点损失的机械能；

（3）物体回到A点时重力的瞬时功率。

23．玻璃滑道游戏中，一漂流艇（可视为质点）从长为64m、高为6m的玻璃直滑道的斜面顶端由静止匀加速滑下，依次经过斜面上的A、B、C三点，已知AB=6m，BC=8m，漂流艇通过这两段位移的时间都是2s，g取10m/s2。求：

（1）漂流艇在B点的速度大小；

（2）漂流艇加速度大小；

（3）若漂流艇和人的总质量为120kg，则漂流艇从滑道顶端到底端的过程中，机械能的损失量。

参考答案

1．C

2．C

3．C

4．D

5．A

6．B

7．C

8．D

9．D

10．B

11．C

12．B

13．C

14．B

15．D

16．相同    不变   

17．减少    增加    重力势能    动能    增加    减少    动能    重力势能   

18．       

19．B               

20．(1) 12J(2) 5J

21．(1) （2）

22．（1）0.25，4m/s2 ；（2）8J；（3）

23．（1）；（2）；（3）