2021-2022学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册 4.5机械能守恒定律 课时练 (Word版含答案)

4.5机械能守恒定律 课时练（解析版）
一、选择题
1．在下列各物体的运动过程中，满足机械能守恒条件的是（　　）
A．跳伞运动员在空中匀速下降 B．用绳拉着一个物体匀速上升
C．小球在竖直平面内做匀速圆周运动 D．物体以某一初速度沿光滑曲面下滑
2．“蹦极”是一项非常刺激的体育运动，某人身系弹性绳自高空P点自由下落，图中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止悬吊着时的平衡位置，人在从P点下落到最低点c点的过程中（　　）
A．人在段做自由落体运动，处于完全失重状态
B．在段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态
C．在段绳的拉力大于人的重力，人处于超重状态
D．在c点，人的速度为零，处于平衡状态
3．下列说法正确的是（　　）
A．曲线运动其加速度方向一定改变
B．两个互成角度的匀变速直线运动的合运动不可能是直线运动
C．合外力对物体做功为零，机械能一定守恒
D．地球卫星的运行速率不可能大于
4．如图所示，质量为m的物体沿斜上方以速度v0抛出后，能达到的最大高度为h0，当它将要落到离地面高度为h的平台上时（不计空气阻力，取地面为参考平面），下列判断正确的是（　　）
A．它的机械能大于 B．它的机械能为mgh0
C．它的动能为mg（h0－h） D．它的动能为－mgh
5．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。若以地面为参考平面，且不计空气阻力，则下列选项正确的是（　　）
A．物体落到海平面时的势能为mgh
B．重力对物体做的功为mgh
C．物体在海平面上的动能为
D．物体在海平面上的机械能为
6．2021年5月，“天问一号”探测器成功在火星软着陆，我国成为世界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”三项任务的国家。“天问一号”在火星停泊轨道运行时，近火点距离火星表面2.8102 km、远火点距离火星表面5.9105 km，则“天问一号” （　　）
A．在近火点的加速度比远火点的小
B．在近火点的运行速度比远火点的小
C．在近火点的机械能比远火点的小
D．在近火点通过减速可实现绕火星做圆周运动
7．如图所示，AB、AC 是两个表面光滑的斜面，将两个可看成质点的质量相等的小物块同时从 A 点释放，分别沿斜面 AB、AC 由静止下滑到斜面底端，下列说法正确的是（　　）
A．下滑过程中，重力势能减少量不一样多
B．物体沿斜面 AB 运动的时间短
C．物体沿斜面 AB 下滑到底端的速度大
D．下滑过程中，重力做功的平均功率一样大
8．如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是（　　）
A．甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，A机械能守恒
B．乙图中，A置于光滑水平面上，物体B沿光滑斜面下滑，物体B机械能守恒
C．丙图中，不计任何阻力和定滑轮质量时A加速下落，B加速上升过程中，A机械能增加，B机械能减少，A和B系统机械能守恒。
D．丁图中，小球在竖直平面内来回摆动（不计空气阻力），小球的机械能守恒
9．下列物体运动过程中，可视为机械能守恒的是（　　）
A．气球加速上升
B．汽车沿斜坡匀速向下行驶
C．离开桌面正在空中下落的钢珠
D．小球在竖直平面内做匀速圆周运动
10．一同学将一可视为质点、质量为m的小球从离地高为H的桌面边缘以初速度水平弹出，重力加速度为g，不计空气阻力，以桌面为零势能面，则（　　）
A．初速度v越大，小球在空中的运动时间越短
B．小球落地时的重力势能为
C．小球落地前瞬间的机械能为
D．小球落地时的速度方向只与下落的高度H的大小有关
11．一足够长的粗糙斜面固定在水平地面上，可视为质点的物块从斜面底端以某一初速度冲上斜面。取地面为重力势能零势能面，不计空气阻力。图中可能反映物块从向上滑动到返回底端的过程中，其动能 、机械能E随物块滑动路程x变化关系的是（　　）
A．B．C．D．
12．如图所示，运动员跳伞经历（打开伞前）加速下降和（打开伞后）减速下降两个过程，空气阻力不可忽略。下列说法中正确的是（　　）
A．加速下降过程中，重力的大小大于阻力的大小
B．加速下降过程中，重力的大小小于阻力的大小
C．加速下降过程中，重力势能的减少量小于机械能的减少量
D．加速下降过程中，重力势能的减少量大于机械能的减少量
13．用拉力F将一个重为50N的物体匀速升高3m，则下列说法正确的有（　　）
A．物体克服重力做的功是0 B．合力对物体做的功是0J
C．物体的机械能增加了150J D．拉力F对物体做的功是150J
14．如图所示，斜面固定于水平面上，，，将一小物块从斜面顶端无初速度释放，分别沿和斜面下滑到和点，对应的时间。已知物块与两斜面间的动摩擦因数均相同，，。下列说法正确的是（　　）
A．物块在斜面和上下滑时的加速度大小之比为
B．物块与斜面间的动摩擦因数为
C．物块分别滑到A端和端时损失的机械能之比为
D．物块下滑的过程，物块和斜面组成的系统处于超重状态
二、解答题
15．荡秋千是深受大家喜爱的一项娱乐活动。随着科学技术的发展，将来我们也许会在其他星球上享受荡秋千的乐趣。假设你所在星球的质量是M、半径为R，可将人视为质点，秋千质量不计，摆长不变，摆角小于90°，引力常量为G。
(1)求该星球表面附近的重力加速度g星；
(2)若你在荡秋千中能上升的最大高度为H，则经过最低点时速度为多大
16．如图所示，质量为m的物体沿光滑曲面滑下的过程中，下落到高度为h1的A处时速度为v1，下落到高度为h2的B处时速度为v2，重力加速度为g，不计空气阻力，选择地面为参考平面。
(1)求从A至B的过程中重力做的功；
(2)求物体在A、B处的机械能EA、EB；
(3)比较物体在A、B处的机械能的大小。
参考答案
1．D
【详解】
A．跳伞运动员在空中匀速下降时，动能不变，重力势能减小，则机械能减小，选项A错误；
B．用绳拉着一个物体匀速上升时，动能不变，重力势能增加，则机械能增加，选项B错误；
C．小球在竖直平面内做匀速圆周运动时，动能不变，重力势能不断变化，则机械能不断变化，选项C错误；
D．物体以某一初速度沿光滑曲面下滑时，只有动能和重力势能之间的转化，没有其他能量产生，故机械能守恒，选项D正确。
故选D。
2．ABC
【详解】
A．在段人只受重力作用，做自由落体运动，处于完全失重状态，A正确；
B．由于b为平衡位置，所以在ab段绳的拉力小于人的重力，合力向下，人有向下的加速度，处于失重状态，B正确；
C．在bc段绳的拉力大于人的重力，合力向上，人有向上的加速度，处于超重状态，C正确；D．人落到最低点c时速度为零，此时绳的拉力大于人的重力，合力向上，有向上的加速度，D错误。
故选ABC。
3．D
【详解】
A．做曲线运动的物体，其速度一定变化，但加速度不一定变化，如平抛运动，故A错误；
B．当两个互成角度的匀变速直线运动的合力方向与和速度方向在同一直线上时，合运动是直线运动；合力方向与和速度方向不在同一直线上时，合运动就是曲线运动，故B错误；
C．根据机械能守恒的条件可知，合外力做功虽然为零，但若除重力外其它外力做功不为零，则物体的机械能不守恒，故C错误；
D．是地球近地卫星的环绕速度，所有卫星环绕的最大速度，所以地球卫星的运行速率不可能大于，故D正确。
故选D。
4．D
【详解】
AB．整个过程中，只有重力对小球做功，故小球的机械能守恒，且以地面为参考平面，物体刚抛出时物体的重力势能为0，它的总机械能为
而在最高点，它的重力势能为mgh0，此时它还有动能，故它的机械能大于mgh0，故AB错误；
CD．小球从抛出到平台机械能守恒，有
故
物体的总的机械能大于mgh0，则到平台的动能不等于mg（h0－h），故C错误，D正确。
故选D。
5．B
【详解】
A．以地面为零势能面，海平面低于地面h，所以物体在海平面上时的重力势能为，故A错误；
B．抛出点与海平面的高度差为h，重力做正功，所以整个过程重力对物体做功为mgh，故B正确；
C．由动能定理得物体在海平面上的动能
故C错误；
D．整个过程机械能守恒，即初末状态的机械能相等，以地面为零势能面，抛出时的机械能为，所以物体在海平面时的机械能也为，故D错误。
故选B。
6．D
【详解】
A．根据牛顿第二定律有
解得
故在近火点的加速度比远火点的大，故A错误；
B．根据开普勒第二定律，可知在近火点的运行速度比远火点的大，故B错误；
C．“天问一号”在同一轨道，只有引力做功，则机械能守恒，故C错误；
D．“天问一号”在近火点做的是离心运动，若要变为绕火星的圆轨道，需要减速，故D正确。
故选D。
7．B
【详解】
A. 下滑过程中，重力做功相同，则重力势能减少量一样多，选项A错误；
B. 根据
解得
可知，物体沿斜面 AB 运动的时间短，选项B正确；
C. 根据
可知，物体下滑到底端的速度大小一样大，选项C错误；
D. 根据
可知，沿AB下滑的过程中，重力做功的平均功率大，选项D错误。
故选B。
8．D
【详解】
A．甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，弹簧弹力对A做负功，A机械能不守恒，故A错误；
B．乙图中，由于A不固定，物体B沿光滑斜面下滑时A将向右运动，则A对B的支持力方向与v的方向将不垂直，将对B做负功，所以物体B机械能不守恒，故B错误；
C．丙图中，不计任何阻力和定滑轮质量时A加速下落，B加速上升过程中，绳的拉力对A做负功，对B做正功，所以A机械能减少，B机械能增加，A和B系统机械能守恒，故C错误；
D．丁图中，小球在竖直平面内来回摆动（不计空气阻力），绳的拉力对小球不做功，小球的机械能守恒，故D正确。
故选D。
9．C
【详解】
A．气球加速上升，动能增加，重力势能增加，机械能增加，故A错误；
B．汽车沿斜坡匀速向下行驶时，动能不变，重力势能减小，机械能减小，故B错误；
C．离开桌面正在空中下落的钢珠只受重力作用，机械能守恒，故C正确；
D．小球在竖直平面内做匀速圆周运动，动能不变，重力势能变化，机械能不一定守恒，故D错误。
故选C。
10．C
【详解】
A．小球在竖直方向做自由落体运动，运动的时间只与竖直高度有关，与初速度无关，故A错误；
B．以桌面为零势能面，则小球落地时的重力势能为，故B错误；
C．小球在桌面的机械能为，由机械能守恒得球落地前瞬间的机械能为，故C正确；
D．小球落地时速度与水平方向的夹角的正切值为
可知小球落地时的速度方向与下落的高度H的大小和初速度的大小都有关，故D错误。
故选C。
11．A
【详解】
AB．在上升过程中，根据动能定理可得
解得
下滑过程
解得
由于
故上滑阶段斜率大于下滑阶段斜率， B错误，A正确；
CD．在上滑和下滑过程中，物块受到的摩擦力大小相等，都做负功，为
故机械能为
故上滑和下滑的斜率相同，C D错误。
故选A。
12．AD
【详解】
AB．加速下降过程中，加速度向下，重力大于阻力，B错误A正确；
CD．加速下降过程中，重力的大小大于阻力的大小，下降相同的位移，重力做的功大于阻力做的功，阻力做负功机械能减少，重力做正功重力势能减少，即加速下降过程中，重力势能的减少量大于机械能的减少量，C错误D正确。
故选AD。
13．BCD
【详解】
A．物体克服重力做的功
故A错误；
B．物体匀速上升，动能没发生改变，所以合外力做功为0，故B正确；
C．物体的动能没变，重力势能增加了150J，所以机械能增加了150J，故C正确；
D．由题意知，力F的大小与重力大小相等，所以拉力F对物体做的功
故D正确。
故选BCD。
14．ABC
【详解】
A．物块在斜面上做匀加速直线运动，由集合关系得斜面与长度之比
由
可知物块在斜面和上下滑时的加速度之比为
选项A正确；
B．对斜面上运动的物块受力分析可得
对斜面上运动的物块受力分析可得
解得
选项B正确；
C．物体由A滑到克服摩擦力做功
物体由A滑到克服摩擦力做功
物块分别滑到A端和端时损失的机械能之比等于克服摩擦力做功之比，选项C正确；
D．物块下滑的过程，物块和斜面组成的系统有向下的分加速度，系统处于失重状态，选项D错误。
故选ABC。
15．（1）；（2）
【详解】
（1）据在星球表面附近的重力等于万有引力，有
解得
（2）经过最低位置向上的过程中，重力势能减小，动能增大，由机械能守恒定律得
解得经过最低点时速度
16．(1)mgh1-mgh2；(2)mgh1＋mv12，mgh2＋mv22；(3)EB=EA
【详解】
(1) 求从A至B的过程中重力做的功
W=mgΔh=mg（h1-h2)=mgh1-mgh2
(2) 物体在A、B处的机械能
EA=mgh1＋mv12
EB=mgh2＋mv22
(3)由动能定理
W=mv22-mv12
W= mgh1-mgh2
得
mv22＋mgh2=mv12＋mgh1
即
EB=EA