4.5机械能守恒定律基础巩固（word版含答案）

4.5机械能守恒定律基础巩固2021—2022学年高中物理教科版（2019）必修第二册
一、选择题（共15题）
1．如图所示，游乐场中一位小朋友沿滑梯加速下滑，在此过程中他的机械能并不守恒，其原因是　　
A．因为小朋友做加速运动，所以机械能不守恒
B．因为小朋友受到的合力不为零，所以机械能不守恒
C．因为小朋友受到的合力做功不为零，所以机械能不守恒
D．因为除重力做功外还有摩擦阻力做功，所以机械能不守恒
2．2021年6月11日，我国在太原卫星发射中心用“长征二号”丁运载火箭成功将“北京三号”卫星送入预定轨道，变轨过程简化为如图所示，轨道Ⅱ与轨道I相切于轨道I的远地点M，与圆轨道Ⅲ相切于N点。下列说法正确的是（　　）
A．卫星从轨道I进入轨道Ⅱ，需要在M点减速
B．卫星从轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ，需要在N点加速
C．卫星在轨道I中运动的周期可能与轨道Ⅲ中运动的周期相等
D．卫星在轨道Ⅱ中从M点运动到N点的过程中，其机械能逐渐减小
3．质量为m的苹果，从离地面H高的树上由静止落下，树下有一深度为h的坑。若以地面为零势能参考平面，不计空气阻力，则苹果落到坑底时的重力势能和机械能分别为（　　）
A．mgh，mg（H+h）
B．－mgh，mgH
C．mgh，mg（H-h）
D．－mgh，mg（H+h）
4．在8月3日进行的东京奥运会女子链球决赛中，中国选手王峥以77.03m获得一枚宝贵的银牌；我们可以把投掷的过程简化为图所示模型，运动员双手紧握链条的一端，另一端拴一重球，绕一竖直轴做圆周运动。在转速不断增大的过程中，某时刻突然松手后链球飞出。下列说法中正确的是（　　）
A．松手前链条的拉力总是与球的速度方向垂直
B．松手时球在重力和离心力作用下向外飞出
C．在转速不断增大的过程中，链球的机械能不断增大
D．球飞出的水平距离仅由松手时球的速率决定
5．下列实例中，不计空气阻力，机械能守恒的有( )
A．行驶中汽车制动后滑行一段距离，最后停下
B．流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰
C．降落伞在空中匀速下降
D．物体从高处沿光滑固定的曲面下滑
6．一小石子从高为10m处自由下落，不计空气阻力，经一段时间后小石子的动能恰等于它的重力势能（以地面为参考平面），g=10m/s2，则该时刻小石子的速度大小为（　　）
A．5m/s B．10m/s C．15m/s D．20m/s
7．如图所示，绝缘、光滑的水平面上有带正电的小球A和B ，当A以一定速度向着静止的B运动 时，B由于受到了 A的斥力而加速，A由于受到了 B的斥力而减速，某时刻A、B两球达到共同 速度，关于这个过程，下列说法正确的是
A．系统A、B机械能守恒，动量不守恒
B．系统A、B动量守恒， A对B的冲量等于B动量的增加量
C．系统A、B动量守恒，B对A的冲量等于A动量的减少量
D．系统A、B动量不守恒，机械能不守恒， 但机械能与电势能之和守恒
8．如图所示，小球在竖直向下的力F作用下，将竖直轻弹簧压缩，若将力F撤去，小球将向上弹起并离开弹簧，直到速度为零时为止，不计空气阻力，则小球在上升过程中
A．小球的动能先增大后减小，弹簧弹性势能转化成小球的动能
B．小球在离开弹簧时动能达到最大值
C．小球动能最大时弹簧弹性势能为零
D．小球、弹簧与地球组成的系统机械能守恒
9．一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上。其正上方A位置有一只小球。小球从静止开始下落，在B位置接触弹簧的上端，在C位置小球所受弹力大小等于重力，在D位置小球速度减小到零。小球下降阶段下列说法中正确的是（　　）
A．在B位置小球动能最大
B．从A→D位置的过程中小球机械能守恒
C．从A→D位置小球重力势能的减少大于弹簧弹性势能的增加
D．从A→C位置小球重力势能的减少大于弹簧弹性势能的增加
10．一物块从高h=3.0m、长l=5.0m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能Ep和动能Ek随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示。关于物块从斜面顶端下滑到底端的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．重力做功为30J B．摩擦阻力做功为-10J
C．合力做功为20J D．物块的机械能守恒
11．半径为R的轻质圆盘，可绕过圆心O处的光滑水平转轴在竖直平面内转动。在圆盘左端边缘与O等高处固定一质量为m的小球甲，在O点正下方边缘处固定一质量为的小球乙。现将圆盘从图示位置静止释放，到乙球第一次转动至最高点的过程中（　　）
A．甲球减少的机械能总等于乙球增加的机械能
B．甲球减少的重力势能总等于乙球增加的重力势能
C．圆盘对乙球不做功
D．乙球能到达的最高点比O高
12．如图所示，一质量为m的小球固定于轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定于O点，将小球拉至A处，弹簧恰好无形变，由静止释放小球，它运动到O点正下方B点的竖直高度差为h，速度为v，则( )
A．小球在B点动能等于mgh
B．由A到B小球重力势能减少
C．由A到B小球克服弹力做功为mgh
D．小球到达位置B时弹簧的弹性势能为
13．2021年7月6日，我国成功将“天链一号05”卫星发射升空，卫星进入预定轨道，天链系列卫星为我国信息传送发挥了重要作用。如图所示，设地球半径为，地球表面的重力加速度为，卫星在半径为的近地圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的远地点时，再次点火进入轨道半径为5R的圆形轨道Ⅲ绕地球做圆周运动，设卫星质量保持不变。则（　　）
A．卫星在轨道Ⅰ、Ⅲ上运行的周期之比为10∶1
B．卫星在轨道Ⅰ上稳定飞行经过A处的加速度等于卫星在轨道Ⅱ上稳定飞行经过A处的加速度
C．卫星在轨道Ⅲ的运行速率大于
D．卫星在轨道Ⅰ和Ⅱ上的机械能相等
14．如图所示，一个半径为R、质量为m的均匀薄圆盘处在竖直平面内，可绕过其圆心O的水平转动轴无摩擦转动，现在其右侧挖去圆心与转轴O等高、直径为R的一个圆，然后从图示位置将其由静止释放，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）
A．剩余部分不能绕O点做转动，在转动过程中具有的最大动能为
B．剩余部分不能绕O点做转动，在转动过程中具有的最大动能为
C．剩余部分能绕O点做转动，在转动过程中具有的最大动能为
D．剩余部分能绕O点做转动，在转动过程中具有的最大动能为
15．下列物体在运动过程中，机械能守恒的是（　　）
A．做平抛运动的物体 B．在空中向上做匀速运动的氢气球
C．沿粗糙的斜面向下做匀速运动的木块 D．被起重机拉着向上做匀速运动的货物
二、填空题（共4题）
16．甲、乙两单摆的摆球静止在平衡位置，摆长.现给摆球相同的水平初速度，让其在竖直平面内做小角度摆动.用T甲和T乙表示甲、乙两单摆的摆动周期，用和表示摆球摆到偏离平衡位置的最大位移处时摆线与竖直方向的夹角，可知T甲__________T乙，_________.（均填“>”“<”或“=”）
17．如图，一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮，绳两端各系一小球a和b.a球质量为m，静置于地面．b球质量为2m，用手托住，高度为h，此时轻绳刚好拉紧．从静止开始释放b后，a可能达到的最大高度为________．
18．双斜面实验中，如果斜面是光滑的，当小球到达另一斜面的相同高度时，速度为零．（____）
19．在“探究弹簧形变与弹力的关系”的实验中，某同学先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺刻度，然后将不同数量的相同的钩码依次悬挂在竖直弹簧下端，并记录好相应读数。
(1)某次测量如图所示，刻度尺竖直放置，零刻度线在上面，则指针所指刻度尺读数为_______ cm。
(2)该同学在实验过程中，发现挂前3个钩码时，钩码重力与对应的弹簧伸长量基本成正比关系，但当挂上第4个钩码时，弹簧突然向下伸长很多，和前3组数据对比，明显不再成正比关系，产生这种情况的原因是_________。
(3)更换新的同种弹簧后进一步探究，在挂上第3个钩码后，在弹簧伸长过程中钩码的机械能将______，弹簧的弹性势能将_______。（填“增加”“不变”或“减少”）
三、综合题（共4题）
20．如图所示，ABCDO是处于竖直平面内的光滑轨道，AB是半径为R=15m的圆周轨道，CDO是直径为15m的半圆轨道．AB轨道和CDO轨道通过极短的水平轨道（长度忽略不计）平滑连接．半径OA处于水平位置，直径OC处于竖直位置．一个小球P从A点的正上方高H处自由落下，从A点进入竖直平面内的轨道运动（小球经过A点时无机械能损失）．当小球通过CDO轨道最低点C时对轨道的压力等于其重力的倍，取g为10m/s2．
1.试求高度H的大小；
2.试讨论此球能否到达CDO轨道的最高点O，并说明理由；
3.求小球沿轨道运动脱离轨道后第一次落回轨道上时的速度大小．
21．如图所示，竖直平面内的3/4圆弧形光滑轨道半径为R，A端与圆心O等高，AD为水平面，B点为光滑轨道的最高点且在O的正上方，一个小球在A点正上方由静止释放，自由下落至A点进入圆轨道并恰好能通过B点，最后落到水平面C点处．求：
（1）释放点距A点的竖直高度；
（2）落点C到A点的水平距离．
22．如图所示，竖直平面内，长为L＝2m的水平传送带AB以v＝5m/s顺时针传送，其右下方有固定光滑斜面CD，斜面倾角θ＝37°，顶点C与传送带右端B点竖直方向高度差h＝0.45m，下端D点固定一挡板。一轻弹簧下端与挡板相连，上端自然伸长至E点，且C、E之间距离sCE=0.4m。现让质量m＝2kg的小物块以v0＝2m/s的水平速度从A点滑上传送带，小物块传送至B点后飞出恰好落至斜面顶点C且与斜面无碰撞，之后沿斜面向下运动。已知弹簧的最大压缩量Δs=0.2m，物块所受空气阻力不计，取重力加速度g＝10m/s2。求：
（1）小物块在B点飞出时的速度大小；
（2）小物块与传送带因摩擦而产生的热量是多少；
（3）弹簧的最大弹性势能。
23．如图所示，半径R=0.8m的光滑圆弧MN竖直放置，M为圆弧最高点，N为圆弧最低点且与水平粗糙地面平滑连接．现有一物块A从M点由静止释放，最后在水平上面滑行了4m停止．物块A可视为质点，取g= 10m/s2，则：
（1）物块A刚滑到N点的加速度与刚滑过N点的加速度大小之比．
（2）若物块A以一定的初动能从M点下滑，一段时间后另一光滑的物块B（视为质点）从M处静止释放，当B滑到N处时，A恰好在B前方x=7m处，且速度大小为10m/s，则B再经过多少时间可追上A？
参考答案
1．D
2．C
3．B
4．C
5．D
6．B
7．B
8．D
9．D
10．A
11．A
12．D
13．B
14．A
15．A
16．> <
17．
18．√
19．14.16（14.13～14.17均可） 钩码对弹簧的拉力超过了弹簧的弹性限度，不再满足胡克定律 减
20．
（1）在C点对轨道的压力等于重力的倍，由牛顿第三定律得，在C点轨道
对小球的支持力大小为mg
设小球过C点速度v1
P到C过程，由机械能守恒：
解得：
（2）设小球能到达O点，由P到O，机械能守恒，到O点的速度v2：
设小球能到达轨道的O点时的速度大小为v0，则
mg =v0
v2 >v0 所以小球能够到达O点．
小球在O点的速度
离开O点小球做平抛运动：
水平方向：竖直方向：
且有：解得：
再次落到轨道上的速度
21．（1）
（2）
22．（1）4m/s；（2）8J；（3）32.2J
23．（1）10:1；（2）t1="7s" 和t2= 1s