沪科版 (2019)必修 第二册1.5 机械能守恒定律同步测试题

这是一份沪科版 (2019)必修 第二册1.5 机械能守恒定律同步测试题，共12页。试卷主要包含了如图所示，某同学利用电子秤等内容，欢迎下载使用。
【精挑】1.5机械能守恒定律-1随堂练习一．填空题1．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？2．某同学在离地面高为10m的地方奋力抛出一个小石块，已知石块落地时的速度为20m/s，则该同学抛出石块时的速度为v0＝______m/s。3．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________。4．如图所示，质量为的足球在地面1的位置被踢出后落到地面3的位置，在空中达到的最高点2的高度为．足球从1位置到2位置重力势能__________(填“增加”或“减少”)，若以地面为参考平面，那么足球在2位置的重力势能为__________．5．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____________。 6．质量为2kg的光滑半球形碗，放在粗糙水平面上，一质量为0.5kg的物体从碗边静止释放，如图所示，物体在碗内运动的过程中，碗始终静止不动，则碗对地面的最大压力为_________N。(g=10m/s2)7．如图所示，一个小女孩从滑梯上加速下滑（摩擦阻力不能忽略），在这个过程中，她的动能将　    　，重力势能将　   　，机械能将    　．（填“增加”“不变”或“减少”） 8．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　             　． 9．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。10．如图所示，一根弹簧一固定在墙上，另一端与物体接触但不连接，物体与地面间的动摩擦因素为μ，物体的质量为m．现用力推物体m使之压缩弹簧，放手后物体在弹力作用下沿地面运动距离x而停止（物体已与弹簧分离），弹簧被压缩后具有的弹性势能为________。11．把质量是0.2kg的小球放在竖直弹簧上，并把小球往下按至A位置（图甲），迅速松手后，弹簧把球弹起，球升至最高位置C（图丙），途中经位置B时弹簧正好处于自由状态（图乙）．已知B．A的高度差为0.1m，CB的高度差0.2m，弹簧的质量和空气的阻力均可忽略．则由甲状态至乙状态，能量转化情况是　                            　；状态乙小球的动能是　        　J（取g=10m/s2）． 12．如图所示，一根原长为L的轻质弹簧，下端固定在水平桌面上，上端固定一个质量为m的物体A，A静止时弹簧的压缩量为ΔL1，在A上再放一个质量也是m的物体B，待A．B静止后，在B上施加一竖直向下的力F，使弹簧再缩短ΔL2，这时弹簧的弹性势能为EP。突然撤去力F，则B脱离A向上飞出的瞬间弹簧的长度应为____________。这时B的速度是_____________。13．将一个质量为1kg的物体从地面向上举高2m，若以地面为参考平面，则此时物体的重力势能EP=___________J；该过程重力做功___________J，该过程机械能___________（填“守恒”或“不守恒”）。14．机械能守恒条件是：(1)______ 功或______ 做功，(2)______ 与______ 的相互转化15．如图所示是竖直固定的光滑管形圆轨道半径为R（管径远小于R），小球a质量为m，其直径略小于管径，能在管中无摩擦运动，某时刻小球a以的速度通过轨道最低点，那么在最低点小球对轨道的压力大小为___________，在最高点小球的速度为___________。16．以10m/s的速度将质量为m的物体竖直向上抛出，若空气阻力忽略，g=10m/s2，则物体上升的最大高度是　    　m，当物体上升至高度为　     　m时重力势能和动能相等． 17．一条长为1．质量为m的均匀链条放在光滑水平桌面上，其中有三分之一悬在桌边，如图所示，在链条的另一端用水平力缓慢地拉动链条，当把链条全部拉倒桌面上时，需要做功为　      ． 18．如图甲，质量为m的小木块左端与轻弹簧相连，弹簧的另一端与固定在足够大的光滑水平桌面上的挡板相连，木块的右端与一轻细线连接，细线绕过光滑的质量不计的轻滑轮，木块处于静止状态。在下列情况中弹簧均处于弹性限度内，不计空气阻力及线的形变，重力加速度为g。(1)图甲中，在线的另一端施加一竖直向下的大小为F的恒力，木块离开初始位置O由静止开始向右运动，弹簧开始发生伸长形变，已知木块过P点时，速度大小为v，O．P两点间距离为s。求木块拉至P点时弹簧的弹性势能为________________  (2)如果在线的另一端不是施加恒力，而是悬挂一个质量为M的物块，如图乙所示，木块也从初始位置O由静止开始向右运动，求当木块通过P点时的速度大小为 ___________
参考答案与试题解析1．【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。 2．【答案】10【解析】【来源】吉林省吉林市江城中学2020-2021学年高一（下）期中物理试题（理） 选地面处为重力势能的零势能参考平面，根据机械能守恒有解得v0＝10m/s3．【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。4．【答案】    (1). 增加    (2). 【解析】足球从1到2，足球的高度上升了h，此过程重力做负功（-mgh），重力势能增加了mgh．若以地面为参考平面，那么足球在2位置的重力势能为；EP=mgh．【点睛】本题要掌握重力做功与路径无关，与零势能面的选取无关，只与物体的始末位置有关．重力做正功，重力势能减少；重力做负功（或表述为克服重力做功），重力势能增加．但要注意，重力势能的大小与零势能面的选取有关． 5．【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6．【答案】35【解析】【详解】分析可知，物块滑到碗的最低点时，碗底受到物体的压力最大当物体滑到碗底时，物体受竖直向上的碗的支持力和重力，合力充当向心力则：小球从顶端滑到碗底的过程中，根据动能定理可知联立解得：，即在最低点时，物体对碗底的压力以碗为研究对象可知，，其中M为碗的质量，为地面对碗的支持力解得则碗对地面的压力为35N。故本题的答案为：35N。7．【答案】增加，减少，减少． 【解析】【考点】 机械能守恒定律．【分析】解决此题要知道动能的大小与物体的质量和速度有关，质量越大．速度越大，动能就越大；重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量越大．高度越高，重力势能就越大；机械能包括动能和重力势能．除了重力以外的力做功，机械能会改变．【解答】解：小女孩从滑梯上加速下滑时，速度增大，高度减小，所她的动能增加，重力势能减少；因为滑梯摩擦力对她做负功，使内能增加，因此会有一部分机械能转化为内能，因此机械能会减少；故答案为：增加，减少，减少． 8．【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）．　 9．【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：10．【答案】μmgx【解析】【分析】弹簧释放的过程，最终弹簧的弹性势能转化为内能，根据能量守恒列式求解；【详解】从释放弹簧到物体运动距离x停止运动的过程，根据物体和弹簧组成的系统能量守恒，即弹性势能全部转化为内能，则弹簧被压缩后具有的弹性势能为：。【点睛】由于弹簧压缩的长度x和劲度系数k未知，不能根据求解弹性势能。11．【答案】弹性势能转化为动能和重力势能；0.4【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： 小球从A上升到B位置的过程中，动能先增大后减小，平衡位置速度最大，动能增大；小球上升和下落过程与弹簧组成的系统机械能守恒．解答： 解：由甲状态至乙状态，小球先加速上升后减速上升，能量转化情况是弹性势能转化为动能和重力势能．根据机械能定律得 状态乙小球的动能是 Ek=mghCB=0.2×10×0.2J=0.4J   故答案为：弹性势能转化为动能和重力势能；0.4点评： 解决本题的关键掌握机械能守恒的条件，在只有重力或弹簧弹力做功的情形下，系统机械能守恒．在解题时要注意，单独对小球来说，小球和弹簧接触过程中机械能不守恒．12．【答案】L， 【解析】【详解】分离瞬间加速度相同，相互作用力为零，而此时B物体只受重力，加速度为重力加速度，故A物体加速度也为重力加速度，弹簧长度为原长L．
从撤除力到A．B分离，系统机械能守恒，则有：Ep=2mg（2△L1+△L2）+？2mv2
解得：v=【点睛】本题主要考查了机械能守恒定律的应用，知道在分离的瞬间，AB加速度相同，速度相同，两物体之间的作用力为零．13．【答案】20    -20    不守恒    【解析】【来源】陕西省渭南市尚德中学2020-2021学年高一（下）第二次质量检测物理试题 [1]以地面为参考平面，此时物体的重力势能EP=mgh=20J[2]该过程重力做功[3]由于该过程有除重力外的其他力做功，故机械能不守恒。14．【答案】重力；弹力；动能；势能【解析】【详解】机械能守恒条件是：(1)只有做重力做功或弹力做功，(2)只发生动能和势能的相互转化．【点睛】解决本题的关键要掌握机械能守恒的条件，有两种说法：一种从功的角度，另一种从能的角度，两种说法都要记牢． 15．【答案】6mg        【解析】[1]在最低点，根据牛顿第二定律可得解得FN=6mg[2]由最低点到最高点由机械能守恒定律解得16．【答案】5，2.5【解析】【考点】重力势能；机械能守恒定律．【分析】（1）上升的最大高度时速度为零，根据机械能守恒定律即可求解；（2）小球做竖直上抛运动时，只有重力做功，机械能守恒，总机械能不变，根据机械能守恒定律列式即可求解．【解答】解析：（1）以地面为参考面，设物体上升高度为h，由机械能守恒定律得：=mgh，所以上升的最大高度为：h=m（2）在地面：E1=，在高h1处Ek=Ep，E2=mgh1+=2mgh1由机械能守恒定律得：E1=E2，即： =2mgh1解得：h1=m．故答案为：5，2.5 17．【答案】当把链条全部拉到桌面上时，需要做mgl的功．【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： 以挂在桌边部分长为总链长的链条为研究对象，在提起链条的过程中人与重力对链条做功，由动能定理可以求出人做的功．解答： 解：悬在桌边的l长的链条重心在其中点处，离桌面的高度为：h=l．它的质量是m′=m，当把它拉到桌面时，增加的重力势能就是外力需要做的功，故有W=△Ep=mg×l=mgl．答：当把链条全部拉到桌面上时，需要做mgl的功．点评： 该题可以选择全部的链条为研究的对象，也可以选择挂在桌边部分长为总链长的为研究的对象，知道均匀项链的重心在其几何重心．应用动能定理求解变力做功．18．【答案】    【解析】(1)用力F拉木块至P点时，设此时弹簧的弹性势能为EP，根据功能关系有;代入数据可解得：.(2)悬挂钩码M时，当木块运动到P点时，弹簧的弹性势能仍为Ep，设木块的速度为v′，由机械能守恒定律得：,联立解得.【点睛】正确受力分析，明确各种功能关系，是解答这类问题的关键，这类问题对于提高学生的分析综合能力起着很重要的作用．