沪科版 (2019)必修 第二册1.5 机械能守恒定律同步训练题

这是一份沪科版 (2019)必修 第二册1.5 机械能守恒定律同步训练题，共11页。试卷主要包含了重力势能与动能的转化，___________，如图，可视为质点的小球A等内容，欢迎下载使用。
【优质】1.5机械能守恒定律-1课堂练习一．填空题1．如图长为L的轻杆可绕另一端O在竖直平面内光滑转动，另一端固定一个小球处于静止状态。现在最低点给小球水平初速度v，要使小球能在竖直平面内做完整的圆周运动，则v大小应满足_________；如果把轻杆改为轻绳，要使小球运动过程中轻绳始终不松弛，v大小应满足____________。 2．质量为 2kg 的钢球，从 50m 高处自由下落，下落 2s 时，钢球具有的动能为___________J，重力势能为___________J，此时钢球的机械能是___________J；钢球下落___________m时，钢球的动能和重力势能相等。（不计空气阻力，取地面为参考平面，g 取 10m/s2）3．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_____。 4．如图所示，杆中点有一转轴O，两端分别固定质量为2m和m的小球a和b，当杆从水平位置转到竖直位置时，小球a和b构成的系统的重力势能如何变化，变化了多少？5．均匀铁链全长为L，质量为m，其中一半平放在光滑水平桌面上，其余悬垂于桌边，如图所示，此时链条的重力势能为______，如果由图示位置无初速释放铁链，直到当铁链刚挂直，此时速度大小为______（重力加速度为g，桌面高度大于链条长度，取桌面所在平面为零势能面）6．如图所示，一小球自A点由静止自由下落，到B点时与弹簧接触，到C点时弹簧被压缩到最短．若不计弹簧质量和空气阻力，则：在A→B的过程中小球的机械能　  　，B→C的过程中小球的机械能　  　．（填“守恒”或“增加”或“减少”） 7．___________．___________和弹性势能统称机械能，在重力或弹力做功时，不同形式的机械能可以发生相互转化。8．如图，可视为质点的小球A．B用不可伸长的细软轻线连接，跨过固定在地面上半径为R有光滑圆柱，A的质量为B的3倍，当B位于地面时，A恰与圆柱轴心等高，将A由静止释放，B上升的最大高度是___________ 9．如图所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高H处自由落下，不计空气阻力，假设物体在桌面处的重力势能为0，则小球落地时的重力势能为______，整个下落过程中机械能的改变量为________。10．将一质量为m的物体由地面竖直上抛，不计空气阻力，物体能够达到的最大高度为H．当物体上升到某一位置时，它的动能是重力势能的2倍，则物体经过这一位置时的动能为　     　，此位置距地面的高度为　      　．  11．如图，一质量为m小球系于细绳的一端，细绳的另端悬于O点，绳长为L现将小球拉至细绳水平的位置，并由静止释放，则摆动到细绳与水平方向的夹角θ=___________时，小球的动能等于势能，此时重力做功的功率为___________。（以小球摆动的最低点为零势能点）
 12．质量为m的小球（可视为质点）从地面上方H高处无初速释放，落在地面后出现一个深为h的坑，如图所示，在此过程中，物体重力势能减少　        　，合力对物体做的总功为　      　． 13．质量均为m的物体A和B分别系在一根不计质量的细绳两端，绳子跨过固定在倾角为的光滑斜面顶端的定滑轮上，斜面固定在水平地面上。开始时把物体B拉到斜面底端，这时物体A离地面的高度为0.8m，如图所示。若摩擦力均不计，从静止开始放手让它们运动，取。求：（1）物体A着地时的速度为________m/s。（2）物体A着地后物体B沿斜面上滑的最大距离为________m。14．判断下列说法的正误。（1）通过重力做功，动能和重力势能可以相互转化。（____）（2）机械能守恒时，物体一定只受重力和弹力作用。（____）（3）合力做功为零，物体的机械能一定保持不变。（____）（4）只有重力做功时，物体的机械能一定守恒。（____） 15．如图所示，某同学利用电子秤．轻质材料做成的凹形轨道，研究小球通过凹形轨道的运动，由于小球质量远大于凹形轨道的质量，下面计算中可以忽略凹形轨道的质量，已知凹形轨道最下方为半径为R的圆弧轨道，重力加速度为g，（1）把凹形轨道放在电子秤上，小球放在轨道最低点，电子秤读数为m1．（2）让小球从离轨道最低点H处由静止释放，当小球通过轨道最低点时，用手机抓拍出电子秤读数为m2．（3）根据电子秤两次读数可知，小球通过轨道最低点时的速度为　    　，这说明小球通过凹形轨道最低点时处于　  　（填“超重”“失重”或“平衡”）状态．（4）小球从离轨道最低点高H处由静止释放到通过最低点的过程中克服摩擦力做功为　             　． 16．在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以　                　，而总的机械能　                　． 17．名词解释（请在答题卡上用中文作答）(1)动能定理：______；(2)机械能守恒定律：______。18．如图所示，将小球甲．乙（都可视为质点）分别从A．B两点由静止同时释放，甲．乙两物体的质量之比为2∶1，最后都到达竖直面内圆弧的最低点D，其中甲是从圆心A开始做自由落体运动，乙沿光滑弦轨道从与圆心等高的B到达D，当甲运动到D点前瞬间，甲．乙的速度大小之比为________，机械能之比为_______（以D点所在平面为零势能面）
参考答案与试题解析1．【答案】    或    【解析】[1]对轻杆，到达最高点的最小速度为零，则由最低点到最高点由机械能守恒定律可知解得即v大小应满足[2]如果把轻杆改为轻绳，要使小球运动过程中轻绳始终不松弛，则若恰能经过最高点，则由机械能守恒定律可知解得若恰能到达与O点等高的位置，则由机械能守恒定律可知解得则要使小球运动过程中轻绳始终不松弛，速度v需满足或2．【答案】400    600    1000    25    【解析】[1]2s时的速度为则此时钢球具有的动能为[2]2s下落的高度为则此时钢球具有的重力势能为[3]此时钢球的机械能为[4]设钢球的动能和重力势能相等时，钢球下落的高度为h，速度为v，则有根据机械能的组成，可得联立解得3．【答案】减少    增加    重力势能    动能    增加    减少    动能    重力势能    【解析】略4．【答案】mgL【解析】重力对小球a做的功为W1＝2mgL重力对小球b做的功为W2＝－mgL则重力对由a．b组成的系统所做的总功为：WG＝W1＋W2＝2mgL＋(－mgL)＝mgL因为WG>0，所以系统的重力势能减少，且减少了mgL.点睛：根据重力做功与重力势能变化的关系，分别求出两小球受到的重力做的功，然后求出两重力做的总功，确定重力势能的变化。 5．【答案】        【解析】【来源】福建省三明市第一中学2020-2021学年高一（下）第一次月考物理试题 [1]平放在光滑水平桌面上的一半铁链的重力势能为0，悬挂在桌下面的一半铁链的重心距离桌面的距离为，其重力势能为所以此时链条的重力势能为。[2]从无初速释放铁链，到铁链刚挂直，整个过程机械能守恒。铁链刚挂直时，其重力势能为根据机械能守恒解得6．【答案】守恒，减少【解析】【考点】机械能守恒定律【分析】对于单个物体，机械能守恒的条件是只有重力做功，分析小球的受力情况，判断有无除重力以外的力对它做功，来判断其机械能是否守恒．【解答】解：在A→B的过程中，小球只受重力，机械能守恒．B→C的过程中，弹簧的弹力对小球做负功，由功能关系可知，小球的机械能减少．故答案为：守恒，减少．【点评】解决本题的关键要掌握机械能守恒的条件和功能原理．在小球压缩弹簧时，不能简单的认为只有重力和弹力做功，小球的机械能守恒，那是指小球和弹簧组成的系统机械能守恒，而小球的机械能并不守恒，要明确研究对象． 7．【答案】重力势能    动能    【解析】【来源】河北省唐山市第十一中学2020-2021学年高一（下）期中物理试题 [1][2]动能．重力势能和弹性势能统称机械能，在重力或弹力做功时，不同形式的机械能可以发生相互转化。8．【答案】【解析】试题分析：设B的质量为m，则A的质量为3m，A球落地前，A．B组成的系统机械能守恒，有：，解得：，对B运用动能定理得：，解得：，则B上升的最大高度为：考点：考查了机械能守恒定律的应用【名师点睛】解决本题的关键理清AB组成的系统在什么过程中机械能守恒，求出A球落地时B球的速度大小是解决本题的关键 9．【答案】    0    【解析】【来源】上海师范大学附属中学2019-2020学年高一(下)期中考试物理试题 【分析】【详解】[1]根据题意可知以桌面为零势能参考平面，那么小球落地时的重力势能为[2]整个过程中只有小球重力做功，机械能守恒，所以整个下落过程中机械能的改变量0。10．【答案】mgH，．【解析】考点： 机械能守恒定律；竖直上抛运动．专题： 机械能守恒定律应用专题．分析： 不计空气阻力说明机械能守恒，利用初速度条件与某一高度时重力势能与动能关系求解．解答： 解：物体总的机械能为mgH，当高度为h时，动能是重力势能的2倍，即动能EK=2mgh，由机械能守恒定律可得：mgh+2mgh=mgH，则h=；此时动能Ek=2mgh=故答案为：mgH，．点评： 此题是针对机械能守恒的专项训练，要善于利用和挖掘条件． 11．【答案】        【解析】【来源】2021届上海市交通大学附属中学高三（下）综合测试物理试题（四） [1]以小球摆动的最低点为零势能点，下落过程中，根据机械能守恒可得设距地面的高度为h联立解得故[2]根据动能定理可得重力的瞬时功率为联立解得12．【答案】mg（H+h），零．【解析】考点： 机械能守恒定律．专题： 机械能守恒定律应用专题．分析： 重力做的功等于重力势能的减小量；合力做功是动能增加量的量度．解答： 解：小球共下降了（H+h）高度，故重力势能一定减小了mg（H+h）；下降的整个过程动能的增加量为零，故整个过程中合力做功一定为零；故答案为：mg（H+h），零．点评： 功是能量转化的量度有一些具体形式：重力做功是重力势能的变化的量度；合力做功是动能变化的量度．13．【答案】2    0.4    【解析】【来源】第二部分单元卷第五章：机械能基础测试卷 【详解】[1]物体A着地时速度大小为v，运动过程中AB系统机械能守恒：将h＝0.8m代入上式解得：[2]A着地后，物体B沿斜面上滑的最大距离为L，据机械能守恒得：解得：14．【答案】正确    错误    错误    正确    【解析】略15．【答案】（3），超重；（4）． 【解析】【考点】 动能定理的应用；3E：牛顿运动定律的应用﹣超重和失重．【分析】（3）以小球为研究对象，根据牛顿第二定律和向心力公式列式，可求得小球通过轨道最低点时的速度．根据小球的加速度方向分析其状态．（4）小球从离轨道最低点高H处由静止释放到通过最低点的过程中，重力做正功，摩擦力做负功，由功能原理求克服摩擦力做功．【解答】解：（3）以小球为研究对象，根据牛顿第二定得：FN﹣m1g=m1据题有：FN=m2g．联立可得：v=小球通过凹形轨道最低点时有向上的加速度，处于超重状态．（4）小球从离轨道最低点高H处由静止释放到通过最低点的过程中，由功能原理知，小球克服摩擦力做功等于小球机械能的减少，为：Wf=m1gH﹣=．故答案为：（3），超重；（4）．　 16．【答案】相互转化，保持不变 【解析】【考点】机械能守恒定律．【分析】本题考查机械能守恒的条件，根据机械能守恒定律的内容和条件解答即可．【解答】解：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，但总的机械能保持不变．故答案为：相互转化，保持不变　 17．【答案】力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化    在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以互相转化，而总的机械能保持不变    【解析】【来源】福建省厦门市集美中学2020-2021学年高一（下）4月物理试题 (1)[1]动能定理的的内容为：力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。(2)[2]机械能守恒定律的内容为：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。18．【答案】        【解析】[1]两物体释放后均做初速度为0的匀加速运动，甲的加速度为乙的加速度为两物体运动相同的时间，由得甲．乙的速度大小之比为。[2]两物体的初始高度相同，初速度均为0，且两物体运动过程中机械能守恒，因可得则机械能之比为2:1.