2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册8.4机械能守恒定律能力提升（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册8.4机械能守恒定律能力提升（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 545.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-09 06:19:19 | ||
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文档简介
8.4机械能守恒定律
一、选择题（共16题）
1．运动员在撑杆跳起和越杆下落的过程中，如果不考虑空气阻力等其他因素的影响，有关能量变化的下列说法中，正确的是（ ）
A．当杆弯曲程度最大时，人具有的机械能最小
B．运动员在最高点时，重力势能和撑杆弹性势能都是最大
C．运动员越过横杆下落过程中，机械能在不断减小
D．人在脱离杆之前，人始终对杆做正功
2．下列运动过程中，物体机械能增加的是
A．在空中下落的雨滴 B．做平抛运动的小球
C．被加速起吊的集装箱 D．在跑道上减速滑行的飞机
3．轻质弹簧的一端固定于竖直墙壁，另一端与一木块连接在一起，木块放在粗糙的水平地面上.在外力作用下，木块将弹簧压缩了一段距离后静止于A点，如图所示.现撤去外力，木块向右运动，当它运动到O点时弹簧恰好恢复原长.在此过程中（ ）
A．木块的动能一直增大
B．弹簧的弹性势能一直增大
C．弹簧减小的弹性势能等于木块增加的动能
D．弹簧减小的弹性势能大于木块增加的动能
4．如图所示，两质量相同的小球A、B分别用线悬在等高的O1、O2点，A球的悬线比B球的长．把两球的悬线均拉到水平后将小球无初速释放，则经最低点时（以悬点为零势能点）下列说法不正确的是（ ）
A．A球的速度大于B球的速度 B．A球的动能大于B球的动能
C．A球的机械能大于B球的机械能 D．A球的机械能等于B球的机械能
5．如图所示，一轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度地释放，让它自由摆下，不计空气阻力。在重物由A点摆向最低点B的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．重物的机械能守恒
B．重物的机械能增加
C．重物的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变
D．重物与弹簧组成的系统机械能守恒
6．为了更好地利用自然资源，某地区利用风力发电为当地生活生产提供电能，如图所示。已知该地区的风速约为10m/s，空气的密度为约1.3kg/m。若使风力发电机转动的风通过的截面积约为400m2，且风能的25%可转化为电能，则发电功率约为（ ）
A． B． C． D．
7．如图所示，位于竖直方向的轻弹簧下端固定在水平面上，一个钢球从弹簧的正上方自由落下，在小球向下压缩弹簧的整个过程中，弹簧形变均在弹性限度内，则从小球接触弹簧到小球到达最低点的过程中，以下说法正确的是（ ）
A．小球的机械能保持不变
B．小球的机械能一直减小
C．弹簧的机械能保持不变
D．弹簧的机械能一直减小
8．如图所示，楔形木块abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面bc与水平面的夹角相同，顶角b处安装一定滑轮。质量分别为M、m（M>m）的滑块，通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行。两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动。若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中（ ）
A．轻绳对m做的功等于m动能的增加
B．轻绳对M做的功大于轻绳对m做的功
C．M所受轻绳拉力与重力的总功大于M动能的增加
D．两滑块组成系统的机械能损失大于M克服摩擦力做的功
9．小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，P球的质量大于Q球的质量，悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短。将两球拉起，使两绳均被水平拉直，如图所示，将两球由静止释放，在各自轨迹的最低点（ ）
A．P球的速度一定大于Q球的速度
B．P球的动能一定小于Q球的动能
C．P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力
D．P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度
10．如图所示，质量为m的物体静止在地面上，物体上面连一轻弹簧.用手拉着弹簧上端将物体缓慢提高h，若不计物体动能的改变和弹簧重力，则人做的功（ ）
A．等于mgh B．大于mgh
C．小于mgh D．无法确定
11．一竖直弹簧下端固定于水平地面上，小球从弹簧的正上方高为h的地方自由落下到弹簧上端，如图所示，经几次反弹以后小球落在弹簧上静止于某一点A处，则（ ）
A．h愈大，弹簧在A点的压缩量愈大
B．弹簧在A点的压缩量与h无关
C．小球第一次到达A点时的速度与h无关
D．h愈小，小球第一次到达A点时的速度愈大
12．2013年2月15日中午12时30分左右，俄罗斯车里雅宾斯克州发生天体坠落事件．根据俄紧急情况部的说法，坠落的是一颗陨石．这颗陨石重量接近1万吨，进入地球大气层的速度约为4万英里每小时，随后与空气摩擦而发生剧烈燃烧，并在距离地面上空12至15英里处发生爆炸，产生大量碎片，假定某一碎片自爆炸后落至地面并陷入地下一定深度过程中，其质量不变，则（ ）
A．该碎片在空中下落过程中重力做的功等于动能的增加量
B．该碎片在空中下落过程中重力做的功小于动能的增加量
C．该碎片在陷入地下的过程中重力做的功等于动能的改变量
D．该碎片在整个过程中克服阻力做的功等于机械能的减少量
13．如图所示，在竖直平面内有一半径为的三圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直。质量为m、可视为质点的滑块自A的正上方P点由静止下落，从A点内侧进入轨道后，恰好能通过轨道的最高点B。若重力加速度为g，滑块克服摩擦力做功，不计空气阻力，则滑块下落点P到A的高度h为（ ）
A． B． C． D．
14．如图所示，长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架，在A处固定质量为2m的小球，B处固定质量为m的小球，支架悬挂在O点，可绕过O点并与支架所在平面相垂直的固定轴转动，开始时OB与地面相垂直，放手后开始运动．在不计任何阻力的情况下，下列说法正确的是
A．A球到达最低点时速度恰好为零
B．该系统顺时针摆动过程A球势能逐渐减小B球势能逐渐增加
C．该系统顺时针摆动过程B球达到的最高位置高于A球开始运动时的高度
D．当支架逆时针摆动时，A球不可能回到起始高度
15．风洞飞行体验是运用高速风力将人吹起并悬浮于空中，如图所示，若人处于悬浮状态时减小风力，人就加速下降，逐步恢复风力，人会再次悬浮．则人下降过程中（ ）
A．一直处于失重状态，机械能不变
B．一直处于超重状态，机械能减少
C．先处于失重状态，后处于超重状态，机械能减少
D．先处于超重状态，后处于失重状态，机械能增大
16．2021年2月，我国“天问一号”火星探测器到达火星附近，进入环火轨道，进行火星科学探测。探测器着陆前运行的轨道分别如图中1、2、3所示，则探测器（ ）
A．沿不同轨道运动，经过P点时的加速度相同
B．由轨道2变到轨道3，需要在P点加速
C．在轨道1上运行的周期比在轨道2上运行的周期小
D．沿轨道3运动时的机械能大于沿轨道2运动时的机械能
二、填空题（共3题）
17．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___________。
18．取水平地面为重力势能零点，一物块从某一高度H处水平抛出，在抛出点其动能与重力势能之比为1：3，不计空气阻力．当物块的动能与重力势能相等时，物块的速度方向与水平方向的夹角为_____，物块落地时的水平射程是__________．
19．如图所示，一个人把质量为的石块以的速度斜向上方抛出，抛出点离地面的高度为。若以抛出点所在的水平面为零势能参考面，不计空气阻力，重力加速度取。则石块被抛出时的机械能为________。石块落地时的机械能为________。
三、解答题（共3题）
20．如图所示，光滑半圆弧轨道的半径为R，OA为水平半径、BC为竖直直径，光滑半圆弧轨道与粗糙水平滑道CM相切于C点，在水平滑道上有一轻弹簧，其一端固定在竖直墙上，另一端恰好位于滑道的末端C点（此时弹簧处于自然状态）。在弹簧右端放置一质量为m的物块（可视为质点），现向左缓慢推动物块压缩弹簧，使弹簧的弹性势能为，撤去外力释放物块，物块被弹簧弹出去后恰能到达A点。已知物块与水平滑道间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g，求：
（1）物块离开弹簧刚进入半圆轨道时对轨道的压力大小FN；
（2）撤去外力时弹簧的压缩量d。
21．如图所示，水平面上某点固定一轻质弹簧（自然伸长至AB之间），A点左侧的水平面光滑，右侧水平面粗糙，在A点右侧5m远处B点（直径BC竖直）放置一半径R=0.4m的半圆形光滑圆管轨道，连接处平滑。现将一质量m=0.1kg的小滑块放在弹簧的右端（不拴接），用力向左推滑块而压缩弹簧，使弹簧具有的弹性势能为3J，放手后，滑块被向右弹出，它与A点右侧水平面的动摩擦因数=0.2，取g=10m/s2。
(1)求滑块经过半圆形轨道最低点B处时对轨道的压力；
(2)改变半圆形轨道的半径，使得被弹出的滑块到达半圆形轨道最高点C处时对轨道的压力大小等于滑块的重力，问半径应调整为多少？
22．如图装置中绳子质量，滑轮质量及摩擦均不计，两物体质量分别为m1=m，m2=4m，m1下端通过劲度系数为k的轻质弹簧与地面相连．
（1）系统静止时弹簧处于什么状态？形变量Δx为多少？
（2）用手托住m2，让m1静止在弹簧上，绳子绷直，但无拉力，然后放手，m1、m2会上下做简谐振动，求：m1、m2运动的最大速度分别为多大？
（3）在（2）问的情况下，当m2下降到最低点，m1上升到最高点时，求：此时m1、m2的加速度的大小各为多少？
参考答案
1．A2．C3．D4．C5．D6．A7．B8．C9．C10．B11．B12．D13．B14．C15．C16．A
17．6mg
18．60° H
19．4 4
20．（1）3mg；（2）
21．(1)11N；(2)或1m
22．（1）；（2），；（3），
一、选择题（共16题）
1．运动员在撑杆跳起和越杆下落的过程中，如果不考虑空气阻力等其他因素的影响，有关能量变化的下列说法中，正确的是（ ）
A．当杆弯曲程度最大时，人具有的机械能最小
B．运动员在最高点时，重力势能和撑杆弹性势能都是最大
C．运动员越过横杆下落过程中，机械能在不断减小
D．人在脱离杆之前，人始终对杆做正功
2．下列运动过程中，物体机械能增加的是
A．在空中下落的雨滴 B．做平抛运动的小球
C．被加速起吊的集装箱 D．在跑道上减速滑行的飞机
3．轻质弹簧的一端固定于竖直墙壁，另一端与一木块连接在一起，木块放在粗糙的水平地面上.在外力作用下，木块将弹簧压缩了一段距离后静止于A点，如图所示.现撤去外力，木块向右运动，当它运动到O点时弹簧恰好恢复原长.在此过程中（ ）
A．木块的动能一直增大
B．弹簧的弹性势能一直增大
C．弹簧减小的弹性势能等于木块增加的动能
D．弹簧减小的弹性势能大于木块增加的动能
4．如图所示，两质量相同的小球A、B分别用线悬在等高的O1、O2点，A球的悬线比B球的长．把两球的悬线均拉到水平后将小球无初速释放，则经最低点时（以悬点为零势能点）下列说法不正确的是（ ）
A．A球的速度大于B球的速度 B．A球的动能大于B球的动能
C．A球的机械能大于B球的机械能 D．A球的机械能等于B球的机械能
5．如图所示，一轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度地释放，让它自由摆下，不计空气阻力。在重物由A点摆向最低点B的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．重物的机械能守恒
B．重物的机械能增加
C．重物的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变
D．重物与弹簧组成的系统机械能守恒
6．为了更好地利用自然资源，某地区利用风力发电为当地生活生产提供电能，如图所示。已知该地区的风速约为10m/s，空气的密度为约1.3kg/m。若使风力发电机转动的风通过的截面积约为400m2，且风能的25%可转化为电能，则发电功率约为（ ）
A． B． C． D．
7．如图所示，位于竖直方向的轻弹簧下端固定在水平面上，一个钢球从弹簧的正上方自由落下，在小球向下压缩弹簧的整个过程中，弹簧形变均在弹性限度内，则从小球接触弹簧到小球到达最低点的过程中，以下说法正确的是（ ）
A．小球的机械能保持不变
B．小球的机械能一直减小
C．弹簧的机械能保持不变
D．弹簧的机械能一直减小
8．如图所示，楔形木块abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面bc与水平面的夹角相同，顶角b处安装一定滑轮。质量分别为M、m（M>m）的滑块，通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行。两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动。若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中（ ）
A．轻绳对m做的功等于m动能的增加
B．轻绳对M做的功大于轻绳对m做的功
C．M所受轻绳拉力与重力的总功大于M动能的增加
D．两滑块组成系统的机械能损失大于M克服摩擦力做的功
9．小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，P球的质量大于Q球的质量，悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短。将两球拉起，使两绳均被水平拉直，如图所示，将两球由静止释放，在各自轨迹的最低点（ ）
A．P球的速度一定大于Q球的速度
B．P球的动能一定小于Q球的动能
C．P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力
D．P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度
10．如图所示，质量为m的物体静止在地面上，物体上面连一轻弹簧.用手拉着弹簧上端将物体缓慢提高h，若不计物体动能的改变和弹簧重力，则人做的功（ ）
A．等于mgh B．大于mgh
C．小于mgh D．无法确定
11．一竖直弹簧下端固定于水平地面上，小球从弹簧的正上方高为h的地方自由落下到弹簧上端，如图所示，经几次反弹以后小球落在弹簧上静止于某一点A处，则（ ）
A．h愈大，弹簧在A点的压缩量愈大
B．弹簧在A点的压缩量与h无关
C．小球第一次到达A点时的速度与h无关
D．h愈小，小球第一次到达A点时的速度愈大
12．2013年2月15日中午12时30分左右，俄罗斯车里雅宾斯克州发生天体坠落事件．根据俄紧急情况部的说法，坠落的是一颗陨石．这颗陨石重量接近1万吨，进入地球大气层的速度约为4万英里每小时，随后与空气摩擦而发生剧烈燃烧，并在距离地面上空12至15英里处发生爆炸，产生大量碎片，假定某一碎片自爆炸后落至地面并陷入地下一定深度过程中，其质量不变，则（ ）
A．该碎片在空中下落过程中重力做的功等于动能的增加量
B．该碎片在空中下落过程中重力做的功小于动能的增加量
C．该碎片在陷入地下的过程中重力做的功等于动能的改变量
D．该碎片在整个过程中克服阻力做的功等于机械能的减少量
13．如图所示，在竖直平面内有一半径为的三圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直。质量为m、可视为质点的滑块自A的正上方P点由静止下落，从A点内侧进入轨道后，恰好能通过轨道的最高点B。若重力加速度为g，滑块克服摩擦力做功，不计空气阻力，则滑块下落点P到A的高度h为（ ）
A． B． C． D．
14．如图所示，长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架，在A处固定质量为2m的小球，B处固定质量为m的小球，支架悬挂在O点，可绕过O点并与支架所在平面相垂直的固定轴转动，开始时OB与地面相垂直，放手后开始运动．在不计任何阻力的情况下，下列说法正确的是
A．A球到达最低点时速度恰好为零
B．该系统顺时针摆动过程A球势能逐渐减小B球势能逐渐增加
C．该系统顺时针摆动过程B球达到的最高位置高于A球开始运动时的高度
D．当支架逆时针摆动时，A球不可能回到起始高度
15．风洞飞行体验是运用高速风力将人吹起并悬浮于空中，如图所示，若人处于悬浮状态时减小风力，人就加速下降，逐步恢复风力，人会再次悬浮．则人下降过程中（ ）
A．一直处于失重状态，机械能不变
B．一直处于超重状态，机械能减少
C．先处于失重状态，后处于超重状态，机械能减少
D．先处于超重状态，后处于失重状态，机械能增大
16．2021年2月，我国“天问一号”火星探测器到达火星附近，进入环火轨道，进行火星科学探测。探测器着陆前运行的轨道分别如图中1、2、3所示，则探测器（ ）
A．沿不同轨道运动，经过P点时的加速度相同
B．由轨道2变到轨道3，需要在P点加速
C．在轨道1上运行的周期比在轨道2上运行的周期小
D．沿轨道3运动时的机械能大于沿轨道2运动时的机械能
二、填空题（共3题）
17．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___________。
18．取水平地面为重力势能零点，一物块从某一高度H处水平抛出，在抛出点其动能与重力势能之比为1：3，不计空气阻力．当物块的动能与重力势能相等时，物块的速度方向与水平方向的夹角为_____，物块落地时的水平射程是__________．
19．如图所示，一个人把质量为的石块以的速度斜向上方抛出，抛出点离地面的高度为。若以抛出点所在的水平面为零势能参考面，不计空气阻力，重力加速度取。则石块被抛出时的机械能为________。石块落地时的机械能为________。
三、解答题（共3题）
20．如图所示，光滑半圆弧轨道的半径为R，OA为水平半径、BC为竖直直径，光滑半圆弧轨道与粗糙水平滑道CM相切于C点，在水平滑道上有一轻弹簧，其一端固定在竖直墙上，另一端恰好位于滑道的末端C点（此时弹簧处于自然状态）。在弹簧右端放置一质量为m的物块（可视为质点），现向左缓慢推动物块压缩弹簧，使弹簧的弹性势能为，撤去外力释放物块，物块被弹簧弹出去后恰能到达A点。已知物块与水平滑道间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g，求：
（1）物块离开弹簧刚进入半圆轨道时对轨道的压力大小FN；
（2）撤去外力时弹簧的压缩量d。
21．如图所示，水平面上某点固定一轻质弹簧（自然伸长至AB之间），A点左侧的水平面光滑，右侧水平面粗糙，在A点右侧5m远处B点（直径BC竖直）放置一半径R=0.4m的半圆形光滑圆管轨道，连接处平滑。现将一质量m=0.1kg的小滑块放在弹簧的右端（不拴接），用力向左推滑块而压缩弹簧，使弹簧具有的弹性势能为3J，放手后，滑块被向右弹出，它与A点右侧水平面的动摩擦因数=0.2，取g=10m/s2。
(1)求滑块经过半圆形轨道最低点B处时对轨道的压力；
(2)改变半圆形轨道的半径，使得被弹出的滑块到达半圆形轨道最高点C处时对轨道的压力大小等于滑块的重力，问半径应调整为多少？
22．如图装置中绳子质量，滑轮质量及摩擦均不计，两物体质量分别为m1=m，m2=4m，m1下端通过劲度系数为k的轻质弹簧与地面相连．
（1）系统静止时弹簧处于什么状态？形变量Δx为多少？
（2）用手托住m2，让m1静止在弹簧上，绳子绷直，但无拉力，然后放手，m1、m2会上下做简谐振动，求：m1、m2运动的最大速度分别为多大？
（3）在（2）问的情况下，当m2下降到最低点，m1上升到最高点时，求：此时m1、m2的加速度的大小各为多少？
参考答案
1．A2．C3．D4．C5．D6．A7．B8．C9．C10．B11．B12．D13．B14．C15．C16．A
17．6mg
18．60° H
19．4 4
20．（1）3mg；（2）
21．(1)11N；(2)或1m
22．（1）；（2），；（3），