2021-2022学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册-4.7生产和生活中的机械能守恒 同步练习(Word版含答案)

4.7生产和生活中的机械能守恒 同步练习（解析版）
一、选择题
1．下列物理过程中，不是利用弹性势能工作的是（　　）
A．弯曲的弓把箭射出去 B．运动的子弹打穿一块木板
C．上紧的“发条”带动机械表针运动 D．弯曲的杆将撑杆跳跳运动员弹到高处
2．如图所示，光滑斜面AB与光滑圆弧轨道BCD相切于B点，一小物块（可看作质点）由斜面某处静止释放。已知圆轨道的半径为R，CD为竖直直径，斜面的倾角，要使物块在运动中能不脱离ABCD轨道，则释放点距离B的竖直高度可以是（　　）
A．从处释放 B．从处释放
C．从处释放 D．不能低于释放
3．将一个物体竖直向上抛出，考虑空气阻力的作用，物体的速度变化快慢与物体只受重力时不同。在一次实验中，测得物体的v-t图像如下图，根据图像中所给出的信息，以下说法中不正确的是（　　）
A．上升阶段的加速度比下落阶段的加速度大
B．上升的最大高度为0.96m
C．物体从最高点落回抛出点时间比从抛出点上升到最高点的时间短
D．物体落回抛出点的速度比抛出时的初速度小
4．某足球运动员罚点球直接射门，球恰好从横梁下边缘A点踢进，球经过A点时的速度为，A点离地面的高度为，球的质量为，运动员对球做的功为，球从踢飞到A点过程中克服空气阻力做的功为，选地面为零势能面，下列说法正确的是（　　）
A．运动员对球做的功
B．从球静止到A点的过程中，球的机械能变化量为
C．球刚离开运动员脚面的瞬间，球的动能为
D．从球刚离开运动员脚面的瞬间到A点的过程中，球的动能变化量为
5．美国太空探索技术公司SpaceX计划在2021年底或2022年初，将最多4名普通游客送入太空，进行环绕地球的旅行。如图所示，旅客乘坐的载人飞船只在万有引力作用下围绕地球沿椭圆轨道运行，A、B为运动的近地点和远地点，则载人飞船（　　）
A．在A点的角速度小于B点的角速度
B．在A点的加速度大于B点的加速度
C．由A运动到B的过程中动能增大
D．由A运动到B的过程中万有引力做负功
6．如图所示是某卫星绕地球飞行的三条轨道，轨道1是近地圆形轨道，2和3是变轨后的椭圆轨道。A点是2轨道的近地点，B点是2轨道的远地点，卫星在圆轨道1上的运行速率为7.8km/s，则下列说法中正确的是（　　）
A．卫星在2轨道经过A点时的速率一定小于7.8km/s
B．卫星分别在1、2轨道经过A点时的加速度相同
C．卫星在2轨道上的机械能大于在3轨道上的机械能
D．卫星在3轨道经过A点时的速度小于在2轨道经过A点时的速度
7．如图所示，一轻质弹簧竖直固定在水平地面上，O点为弹簧原长时上端的位置，一个质量为m的物体从O点正上方的A点由静止释放落到弹簧上，物体压缩弹簧到最低点B后向上运动，不计空气阻力，不计物体碰撞弹簧动能损失，弹簧一直在弹性限度范围内，重力加速度为g，则以下说法正确的是（　　）
A．物体落到O点后，立即做减速运动
B．物体从O点运动到B点，物体机械能守恒
C．在整个过程中，物体与弹簧组成的系统机械能开始不守恒后来守恒
D．从O点运动到B点的过程中，物体的重力势能与弹簧的弹性势能之和先减小后增大
8．如图所所示，固定的光滑竖直杆上套有一质量为m的圆环，圆环与水平轻弹簧一端相连，弹簧另一端固定在墙壁上的A点，图中弹簧水平时恰好处于原长，圆环距地面高度为h。现让圆环从图示位置由静止沿杆滑下，滑到杆的底端B时速度恰好为零。重力加速度为g，则在圆环下滑至底端的过程中（　　）
A．圆环的机械能守恒
B．弹簧的弹力对圆环做的功为mgh
C．圆环所受外力的合力对圆环做的功为mgh
D．圆环到达B时，弹簧的弹性势能为mgh
9．如图所示，一个小孩从粗糙的滑梯上加速滑下，在下滑过程中（　　）
A．小孩重力势能减小，动能不变，机械能减小
B．小孩重力势能减小，动能增加，机械能减小
C．小孩重力势能减小，动能增加，机械能增加
D．小孩重力势能减小，动能增加，机械能不变
10．如图所示，一根跨越光滑定滑轮的轻绳，两端连有一大人甲、小孩乙（可视为质点），甲质量站于地面，乙质量，站在梯子上处于静止状态。现将梯子撤去，乙从图示的位置由静止开始荡秋千，运动过程中绳始终处于伸直状态，以下说法正确的是（　　）
A．小孩乙刚开始下落时，大人甲对地面压力为3 mg
B．小孩乙落到最低点时刻，大人甲对地面压力与绳的长短有关
C．小孩乙在落到最低点之前，小孩乙重力的功率先增大后减小
D．在梯子撤去的瞬间，小孩乙的加速度为
11．一物块在高3.0m、长5.0m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中两直线所示，重力加速度取10m/s2，则（　　）
A．物块下滑过程中机械能守恒
B．物块与斜面间的摩擦力为4N
C．物块下滑时加速度的大小为6.0m/s2
D．当物块下滑3.0m时机械能损失了18J
12．北京时间2020年12月17日1时59分，探月工程嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆，标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。如图所示是嫦娥五号卫星绕月球运行的三条轨道，轨道1是近月圆轨道，轨道2和3是变轨后的椭圆轨道。轨道1上的A点也是轨道2、3的近月点，B点是轨道2的远月点，C点是轨道3的远月点。则下列说法中不正确的是（　　）
A．卫星在轨道2的周期大于在轨道3的周期
B．卫星在轨道2经过B点时的速率小于在轨道1经过A点时的速率
C．卫星在轨道2经过A点时的加速度等于在轨道3经过A点时的加速度
D．卫星在轨道2上B点所具有的机械能小于在轨道3上A点所具有的机械能
13．如图所示为低空跳伞极限运动表演，运动员从离地350m高的桥面一跃而下，实现了自然奇观与极限运动的完美结合。假设质量为m的跳伞运动员，由静止开始下落，在打开伞之前受恒定阻力作用，下落的加速度，在运动员下落h的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．物体的重力势能减少了
B．物体的动能增加了
C．阻力对物体做的功为
D．物体的机械能减少了
14．有一竖直放置的“T”形架，表面光滑，滑块A、B分别套在水平杆与竖直杆上。A、B用一不可伸长的轻细绳相连，A、B质量相等，且可看做质点，如图所示。开始时细绳水平伸直，A、B静止。由静止释放B后。已知当细绳与竖直方向的夹角为60°时，滑块B沿着竖直杆下滑的速度为，则（　　）
A．此时A的速度为
B．此时A的速度为
C．连接A、B的绳长为
D．连接A、B的绳长为
15．把质量是0.2 kg的小球放在竖立的弹簧上，并把球往下按至A的位置，如图甲所示。迅速松手后，弹簧把球弹起，球升至最高位置C（图丙），途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态（图乙）。已知B、A的高度差为0.1 m，C、B的高度差为0.2 m，弹簧的质量和空气的阻力均可忽略。则状态甲中弹簧的弹性势能与状态乙中小球的动能分别为（g=10 m/s2）（　　）
A．Ep=0.6 J B．Ep=6 J C． Ek=0.4 J D．Ek=4 J
二、解答题
16．两个相同的物体位于同一高度处，其中一个水平抛出，另一个沿光滑斜面从静止自由下滑，哪一个物体先到达地面？到达地面时，两者速率是否相等？
参考答案
1．B
【详解】
A．弯曲的弓把箭射出去是弹性势能转化为动能，选项A不符合题意；
B．运动的子弹打穿一块木板是动能和内能之间的转化，选项B符合题意；
C．上紧的“发条”带动机械表针运动是弹性势能转化为动能，选项C不符合题意；
D．弯曲的杆将撑杆跳跳运动员弹到高处是弹性势能转化为重力势能，选项D不符合题意；
故选B。
2．A
【详解】
要使物块在运动中能不脱离ABCD轨道，分两种情况讨论
若物块能通过最高，当物块在D点仅由重力完全提供向心力时，则有
解得
从释放点到最高点D，机械能守恒可得
解得
若物块过不了最高点，最多只能到达右端与圆心等于高处，根据机械能守恒定律，有
解得
综上分析，可知要使物块在运动中能不脱离ABCD轨道，则或
故选A。
3．C
【详解】
A．根据v-t图像的斜率等于加速度，斜率越大，加速度越大，可知上升阶段的加速度比下落阶段的加速度大，故A正确，不符合题意；
B．物体在0~0.4s内上升，由图像与时间轴所围的面积表示位移，可得最大高度为
故B正确，不符合题意；
C．物体从最高点落回抛出点时的位移与从抛出点上升到最高点的位移大小相等，由v-t图像面积表示位移得出物体从最高点落回抛出点时比从抛出点上升到最高点的时间长，故C错误，符合题意；
D．由于空气阻力做负功，物体的机械能减小，则物体落回抛出点的速度比抛出时的初速度小，故D正确，不符合题意。
故选C。
4．A
【详解】
AC．由能量关系可知，运动员对球做的功
球刚离开运动员脚面的瞬间，球的动能为
选项A正确，C错误；
B．从球静止到A点的过程中，球的机械能变化量为
选项B错误；
D．从球刚离开运动员脚面的瞬间到A点的过程中，球的动能变化量等于合外力的功，即
选项D错误。
故选A。
5．BD
【详解】
A．由开普勒第二定律可知载人飞船在A点的线速度大于B点的线速度，相同时间内在A点转动的角度大，说明在A点的角速度大于B点的角速度，A错误；
B．由牛顿第二定律可得
因A点到地心的距离小，说明A点的加速度大于B点的加速度，B正确；
CD．由A运动到B的过程中万有引力与速度夹角为钝角，万有引力一直做负功，由动能定理可知飞船动能一直减小，C错误，D正确。
故选BD。
6．B
【详解】
A．卫星由轨道1需要加速才能变轨到轨道2，因此卫星在2轨道经过A点时的速率一定大于7.8km/s，故A错误；
B．根据
卫星分别在1、2轨道经过A点时的加速度相同，故B正确；
CD．卫星在轨道2需要加速，做离心运动，才可以进入轨道3，因此卫星在2轨道上的机械能小于在3轨道上的机械能，故CD错误；
故选B。
7．D
【详解】
A．物体落到O点开始一段时间内，弹簧的弹力小于重力，其合力向下，向下做加速度逐渐减小的加速运动，运动到某个位置时，合力为零，加速度为零，速度最大，后来弹簧的弹力大于重力，合力方向向上，向下做加速度逐渐增大的减速运动，运动到最低点B时，速度为零，所以速度先增大后减小， A错误；
B．物体从O点运动到B点的过程中，物体克服弹簧的弹力做功，弹簧的弹性势能增大，物体的机械能减小，B错误；
C．在整个过程中，只有重力和弹簧弹力做功，物体与弹簧组成的系统机械能守恒，C错误；
D．从O点运动到B点的过程中，根据系统机械能守恒定律可得：重力势能、弹性势能、物体动能之和为恒量，由于物体的动能先增大后减小，所以物体的重力势能与弹簧的弹性势能之和先减小后增大，D正确。
故选D。
8．D
【详解】
A．圆环除了重力做功以外还有弹簧的弹力做功，圆环的机械能不守恒，故A错误；
BD．对于圆环和弹簧组成的系统而言，只有重力和弹力做功，系统的机械能守恒，可知圆环的机械能减少了mgh，弹簧对圆环做负功，为-mgh，圆环到达B时弹簧弹性势能为mgh，故B错误，D正确；
C．对于圆环，在整个过程中动能的变化量为零，根据动能定理可知圆环所受的合力做功为零，故C错误。
故选D。
9．B
【详解】
一个小孩从粗糙的滑梯上加速滑下，在下滑过程中，根据
下滑过程高度下降，或者重力做正功，则小孩重力势能减小
根据
小孩加速滑下，速度增大，则动能增加
根据
除了重力以外的其他力即摩擦力做负功，则机械能减小，所以B正确；ACD错误；
故选B。
10．C
【详解】
A. 小孩乙刚开始下落时，大人甲对地面压力为
A错误；
B. 小孩乙落到最低点时刻，根据
解得地面对大人甲支持力
与绳的长短无关，B错误；
C. 开始时小孩乙的重力的瞬时功率为零，当到达最低点时速度与重力垂直，此时重力的瞬时功率也为零，则小孩乙在落到最低点之前，小孩乙重力的功率先增大后减小，C正确。
D．在梯子撤去的瞬间，受力分析可得
解得
D错误。
故选C。
11．B
【详解】
A．下滑5m的过程中，重力势能减少30J，动能增加10J，减小的重力势能并不等于增加的动能，所以机械能不守恒，A错误；
B．斜面高3m、长5m，则斜面倾角为θ＝37°。令斜面底端为零势面，则物块在斜面顶端时的重力势能
mgh＝30J
可得质量
m＝1kg
下滑5m过程中，由功能原理，机械能的减少量等于克服摩擦力做的功
μmg·cosθ·s＝20J
求得
μ＝0.5
f=4N
B正确；
C．由牛顿第二定律
mgsinθ－μmgcosθ＝ma
求得
a＝2m/s2
C错误；
D．物块下滑3.0m时，重力势能减少18J，动能增加6J，所以机械能损失了12J，选项D错误。
故选B。
12．A
【详解】
A．根据开普勒第三定律
轨道2的半长轴小于轨道3的半长轴，故卫星在轨道2的周期小于在轨道3的周期，故A错误；
B．B点速度小于同高度处圆周运动的速度，根据“越高越慢”可以判断得出，故B正确；
C．在A点根据牛顿第二定律有
得
故卫星在同一点的加速度相等，故C正确；
D．由于“嫦娥五号”要由轨道2变轨到轨道3，必须在A点加速，机械能增加，所以“嫦娥五号”在3轨道所具有的机械能大于在2轨道所具有的机械能，故D正确。本题选不正确的。
故选A。
13．BD
【详解】
A．物体重力势能的减少量等于重力所做的功，即
A错误；
B．物体动能的增加量等于合外力所做的功，即
B正确；
CD．克服阻力所做的功等于机械能的减少量，由牛顿第二定律可得
解得
据功能关系可得
即阻力对物体做的功为，物体的机械能减少了，C错误，D正确。
故选BD。
14．AC
【详解】
AB．如图所示
将A、B的速度分解为沿绳的方向和垂直与绳的方向，两物体沿绳子的方向速度大小相等，则有
解得
故A正确，B错误；
CD．B减小的重力势能全部转化为A和B的动能，由于A、B组成的系统只有重力做功，所以系统机械能守恒，有
解得
绳长
故C正确，D错误。
故选AC。
15．AC
【详解】
AB．从A到C，小球动能变化量为零，而重力势能增加，重力势能由弹簧弹性势能转化而来，而重力势能增量为
状态甲中弹簧的弹性势能为0.6J，B错误A正确；
CD．从A到B过程
解得
D错误C正确。
故选AC。
16．平抛物体先到达地面，且落地的速率较大
【详解】
物体水平抛出时
解得
设斜面倾角为θ，受力分析正交分解如图所示：
根据牛顿第二定律，有
mgsinθ=ma
得
a=gsinθ
物体的位移
解得
即平抛的物体先到达地面；
对平抛的物体，由机械能守恒定律得
沿光滑斜面下滑的物体，由机械能守恒定律
则
到达地面时速率不相等，平抛运动的物体到达地面时速率大。