1.5机械能守恒定律基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版(2019)必修第二册
一、选择题(共15题)
1.在“验证机械能守恒定律”的实验中不需测量或计算的物理量是( )
A.下落高度 B.瞬时速度 C.重物质量 D.时间
2.在做“用落体法验证机械能守恒定律”的实验中,除了铁架台、低压交流电源、纸带等实验器材外,还必需的器材应包括( )
A.秒表 B.多用电表 C.打点计时器 D.弹簧秤
3.竹蜻蜓是一种中国传统的民间儿童玩具,流传甚广。如图所示,竹蜻蜓由竹柄和“翅膀”两部分组成。玩儿时,双手一搓竹柄,然后双手松开,竹蜻蜓就会旋转着飞上天空,过一会儿落下来,竹蜻蜓在上升过程中,若空气阻力不可忽略,则它的机械能( )
A.守恒 B.增大 C.减小 D.先减小后增大
4.自由摆动的秋千,摆动的振幅越来越小,下列说法正确的是
A.机械能守恒 B.总能量守恒,机械能减小
C.能量正在消失 D.只有动能和势能的转化
5.下列运动过程中,机械能守恒的是( )
A.热气球缓缓升空 B.树叶从枝头飘落
C.跳水运动员在水中下沉 D.掷出的铅球在空中运动
6.如图所示,弹簧固定在地面上,一小球从它的正上方A处自由下落,到达B处开始与弹簧接触,到达C处速度为0,不计空气阻力,则在小球从B到C的过程中( )
A.弹簧的弹性势能先增大后减小 B.小球到达B处时动能达最大值
C.小球的机械能逐渐减小 D.小球的机械能不变
7.质量为m的物体,以的加速度由静止竖直下落高度h,在此过程中,下列说法中正确的是
A.物体的重力势能减少mgh B.物体的机械能减少mgh
C.物体的动能增加mgh D.重力对物体做功mgh
8.关于对机械能守恒定律的理解,下列说法正确的是( )
A.做匀速圆周运动的物体,其机械能一定守恒
B.炮弹在空中爆炸时,仅受重力作用,所以爆炸前后炮弹机械能守恒
C.物体所受合力不为零,其机械能一定不守恒
D.做抛体运动的物体,若不计空气阻力,机械能一定守恒
9.很多小孩子都喜欢滑滑梯,如图所示,设一小孩由静止开始沿斜面向下滑动,最后停在水平地面上。斜面和地面平滑连接,且小孩与斜面、地面间的动摩擦因数相同,取地面为零势能面,则该过程中,小孩的动能、机械能与水平位移的关系图像正确的是( )
A. B.
C. D.
10.一木块沿粗糙斜面匀速上滑的过程中,斜面保持静止,下列说法正确的( )
A.木块的机械能守恒
B.木块的重力势能增加量大于克服重力做的功
C.木块所受合外力做的功等于重力势能变化量
D.木块所受合外力做的功等于零
11.已知在弹性限度内,弹簧弹性势能的表达式为(k为劲度系数,x为弹簧的形变量)。如图所示,劲度系数为k的轻质弹簧一端拴一质量为m的小球P,另一端固定在O点,把P提到与O在同一水平线上,此时弹簧处于自然长度L,然后松手,让P自由摆下。已知P运动到O点正下方时弹簧伸长了x,不计一切摩擦和阻力,重力加速度为g,则( )
A.小球P向下摆到O点正下方的过程中,重力对它做的功为mgL
B.小球P向下摆到O点正下方的过程中,它的机械能保持不变
C.小球P运动至O点正下方时的速度大小为
D.小球P运动至O点正下方时的速度大小为
12.如图所示,某景区的彩虹滑梯由两段倾角不同的直轨道组成,游客与两段滑梯间的动摩擦因数相同。一游客由静止开始从顶端下滑到底端,若用x、a、E、P分别表示物体下降的位移、加速度、机械能和重力的功率,t表示所用的时间,则下列的图像中正确的是( )
A. B.
C. D.
13.质量为m的物块在竖直向上的外力作用下,由静止开始竖直向上做匀加速运动,加速度为,在物块向上运动位移为h的过程中,下列说法正确的是( )
A.物块的动能增加了
B.物块的重力势能增加
C.外力做功为
D.物块的机械能增加了
14.质量为2kg的物体从倾角为、长4m的光滑斜面顶端由静止开始下滑,若选初始位置为零势能点,那么,当滑到斜面中点时(重力加速度为10m/s2)( )
A.动能等于20J B.重力势能等于20J
C.机械能等于40J D.机械能等于20J
15.如图所示,质量分别为mA和mB的两小球用轻绳连接在一起,并用细线悬挂在天花板上,两小球恰处于同一水平位置,细线与竖直方向间夹角分别为θ1与θ2(θ1>θ2)。现将A、B间轻绳剪断,则两小球开始摆动,最大速度分别为vA和vB,最大动能分别为EkA和EkB,则下列说法中正确的是( )
A.mB>mA
B.轻绳剪断时加速度之比为tanθ1:tanθ2
C.vAD.EkA>EkB
二、填空题(共4题)
16.如图所示是“用DIS实验系统研究机械能守恒定律”的实验装置,本实验中,采用的传感器是_______(填写传感器名)。本实验中,先选取零势能面再进行实验,则零势能面位置的选取对验证摆锤动能与重力势能之和为常数________影响(选填“有”或“无”)。
17.在距地面高处,以的速度将物体水平抛出,不计空气阻力,以地面为参考面,重力加速度,物体质量为,则抛出时物体的机械能为_____ ,落地时的动能为______;在空中运动的时间为_______。
18.一定质量的物体, 机械能不变时, 物体___________受力。(填“一定不”或“可能”)
19.某同学安装如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律,打点计时器所用交流电的频率为50Hz,当地重力加速度为g。
(1)除了图中已有的实验器材外,还需要导线、开关、交流电源、______(填测量工具),此实验中______(填“需要”或“不需要”)测出重锤的质量。
(2)该同学选取如图乙所示的一段纸带,对段进行研究,求得B点对应的速度______m/s(结果保留2位有效数字),若再求得D点对应的速度为,测出重锤下落的高度为,则还应计算______与______大小是否相等(填字母表达式)。
(3)但该同学在上述实验过程中存在明显的问题,实验误差可能较大:
安装实验装置时存在的问题是______;研究纸带时存在的问题是______。
(4)大多数同学在处理实验数据时,发现重力势能的减少量大于动能的增加量,主要原因是______。
A.利用公式计算重物速度
B.利用公式计算重物速度
C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响
D.没有采用多次实验取平均值的方法
三、综合题(共4题)
20.在忽略空气阻力的情况下,下列物体运动过程中是否满足机械能守恒定律的条件?为什么?
(1)电梯匀速下降。
(2)物体做竖直下抛运动。
(3)物体沿光滑斜面由顶端滑到底端。
(4)物体沿着斜面匀速下滑。
(5)子弹射穿木块。
21.如图所示,弹簧的一端固定,另一端连接一个物块,弹簧质量不计。物块(可视为质点)的质量为m ,在水平桌面上沿轴运动,与桌面间的动摩擦因数为。以弹簧原长时物块的位置为坐标原点,当弹簧的伸长量为时,物块所受弹簧弹力大小为,为常量。
()请画出随变化的示意图;并根据图象求物块沿轴从点运动到位置的过程中弹力所做的功。
()物块由向右运动到,然后由返回到,在这个过程中:
.求弹力所做的功,并据此求弹性势能的变化量;
.求滑动摩擦力所做的功;并与弹力做功比较,说明为什么不存在与摩擦力对应的“摩擦力势能”的概念,为什么?
22.如图所示,两个滑块A和B的质量分别为mA=1kg和mB=4kg,紧靠着放在静置于水平地面上足够长的木板中央,两滑块与木板间的动摩擦因数均为μ1=0.5。木板的质量为m=5kg,与地面间的动摩擦因数为μ2=0.1。某时刻A、B两滑块开始反向滑动,初速度大小均为v0=3m/s。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)滑块A、B刚开始运动时,木板的加速度大小;
(2)滑块B与木板相对静止时,滑块A、B之间的距离;
(3)整个运动过程中,滑块A、B与木板之间由于摩擦而产生的热量。
23.如图所示,水平地面和半圆轨道面均光滑,质量M=1kg的小车静止在地面上,小车上表面与R=0.24m的半圆轨道最低点P的切线相平.现有一质量m=2kg的滑块(可视为质点)以v0=6m/s的初速度滑上小车左端,二者共速时的速度为v1=4m/s,此时小车还未与墙壁碰撞,当小车与墙壁碰撞时即被粘在墙壁上.在半圆轨道的最高点Q有一个滑块收集器(图中未画出),滑块滑到此处时被俘获固定在轨道的Q点上.已知滑块与小车表面的滑动摩擦因数μ=0.2,g取10m/s2,求:
(1)小车的最小长度;
(2)小车的长度L在什么范围,滑块不脱离轨道?
参考答案
1.C
2.C
3.C
4.B
5.D
6.C
7.C
8.D
9.D
10.D
11.C
12.D
13.A
14.A
15.A
16.光电门 无
17.250 250 2
18.可能
19.刻度尺 不需要 重物距离桌面太近 B、D间时间间隔太短 C
20.
(1)在忽略空气阻力的情况下,电梯匀速下降,受重力和拉力作用,动能不变,重力势能减少,故物体的机械不守恒;因为除重力之外还有拉力做了负功。
(2)在忽略空气阻力的情况下,物体做竖直下抛运动,只受重力作用,故整个过程只有重力做功,故物体的机械能守恒;
(3)在忽略空气阻力的情况下,物体沿光滑斜面由顶端滑到底端,受重力和支持力作用,由于支持力不做功,只有重力做功,故物体的机械能守恒;
(4)在忽略空气阻力的情况下,物体沿着斜面匀速下滑,受重力、滑动摩擦力和支持力作用,动能不变,重力势能减少,故物体的机械能不守恒;因为除重力之外还有滑动摩擦力做了负功。
(5)在忽略空气阻力的情况下,子弹穿过木块,子弹受木块的阻力作用,阻力做负功,动能减少,故子弹的机械能不守恒。
21.()图象如图所示;
,;()a.;b.,见详解
22.(1)1.0m/s2;(2)1.75m;(3)20.375J。
23.(1)3m (2) 3m≤L≤4m或5.8m≤L≤7m