1.5科学验证：机械能守恒定律基础巩固（word版含答案）

1.5科学验证：机械能守恒定律基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）必修第二册
一、选择题（共14题）
1．如图所示，轻弹簧一端固定在O点，另一端与质量为m的小球相连，小球穿在倾斜的光滑固定杆上，杆与水平面之间的夹角为a，小球在A处时弹簧水平且处于原长。OB垂直于杆。将小球从A处由静止释放，到达C处时速度为零。弹簧始终在弹性限度之内，则（　　）
A．下滑过程中，小球在B点的动能最大
B．下滑过程中，弹簧的弹性势能先增大后减小
C．从B运动到C的过程中，重力势能与弹性势能的和先减小后增大
D．小球在C点处加速度为零
2．物体在平衡力作用下，下列说法正确的是（　　）
A．物体的机械能一定不变
B．物体的机械能一定增加
C．物体的机械能一定减少
D．以上说法都不对
3．一条长为l、质量为m的均匀链条放在光滑水平桌面上，其中有三分之一悬在桌边，如图所示，在链条的另一端用水平力缓慢地拉动链条，当把链条全部拉到桌面上时，下列说法中正确的是（　　）
A．物体的动能增加了mgl
B．物体的重力势能增加了mgl
C．物体的机械能减少了mgl
D．物体克服重力所做的功为mgl
4．下列情况中，运动物体的机械能一定守恒的是（　　）
A．物体不受摩擦力 B．只有重力对物体做功
C．物体做匀速直线运动 D．物体所受的合力为零
5．2014年12月7日，中国和巴西联合研制的地球资源卫星04星在太原成功发射升空。04星成功发射，恰逢中国长征系列运载火箭第200次发射，展示了两国科技合作最新成果和水平。相比中巴地球资源卫星01星、02星，04星提高了空间分辨率，增加了传感器和谱段数，获取的5米全色、10米多光谱等影像图可广泛应用于中国和巴西农作物估产、环境保护与监测、国土资源勘查和灾害监测等多个领域，满足持续提供稳定的中分辨率普查数据的迫切需求。火箭由地面竖直向上发射，在大气层里加速上升的过程中卫星的（　　）
A．机械能增加 B．重力势能减少 C．机械能不变 D．动能减少
6．某人站立于竖直加速上升的电梯里，下列说法正确的是（　　）
A．人受到的重力与电梯地板对人的支持力是一对平衡力
B．电梯对人的支持力和人对电梯的压力大小不相等
C．人处于超重状态，也就说人的重力增加了
D．人的机械能在不断增加
7．以下说法中正确的是（　　）
A．物体在平衡力作用下的运动过程中，机械能一定守恒
B．物体克服重力做功时，机械能一定不守恒
C．物体在水平拉力F的作用下在粗糙的水平面上做匀加速直线运动，机械能一定守恒
D．当物体以5的加速度加速运动时，机械能可能守恒
8．一轻质弹簧固定在水平地面上，一个小球从距离弹簧上端某一高度处自由下落，不考虑空气阻力，从物体接触弹簧至将弹簧压缩到最短的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．物体的动能一直在减小
B．物体的重力势能一直在减小
C．弹簧的弹性势能一直在减小
D．物体与弹簧组成的系统机械能一直在减小
9．下列所述的实例中（均不计空气阻力），机械能守恒的是（　　）
A．木箱沿固定的粗糙斜面匀速下滑的过程
B．人乘电梯匀速上升的过程
C．小石块被斜向上抛出后在空中运动的过程
D．汽车关闭发动机后在水平路面上减速滑行过程
10．在如图所示的物理过程示意图中，甲图一端固定有小球的轻杆，从右偏上30°角释放后绕光滑水平轴摆动；乙图为末端固定有小球的轻质直角架，释放后绕通过直角顶点的固定轴O无摩擦转动；丙图为轻绳处于伸直状态（无弹力）一端连着一小球，从右偏上30°角处自由释放；丁图为置于光滑水平面上的带有竖直支架的小车，把用细绳悬挂的小球从图示位置释放，小球开始摆动，则关于这几个物理过程（空气阻力忽略不计），下列判断中正确的是（ ）
A．甲图中小球机械能守恒
B．乙图中小球A机械能守恒
C．丙图中小球机械能守恒
D．丁图中小球机械能守恒
11．如甲、乙两图所示，下列关于机械能是否守恒，判断正确的是（　　）
①甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，物体A的机械能守恒
②甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，物体A和弹簧组成的系统机械能守恒
③乙图中，光滑斜面A固定，物体B沿斜面A下滑的过程中，物体B的机械能增加
④乙图中，斜面A和水平面均光滑，且斜面A不固定，物体B沿斜面A下滑的过程中，斜面A和物体B组成的系统机械能守恒
A．①④ B．②④ C．②③ D．①③
12．如图所示，电动小车沿斜面从A匀速运动到B，则在运动过程中（　　）
A．动能减少，势能增加 B．动能不变，势能增加
C．动能减少，势能不变 D．动能不变，势能减少
13．如图所示，螺旋形光滑轨道竖直放置，P、Q为对应的轨道最高点，一个小球以一定速度沿轨道切线方向进入轨道，且能过轨道最高点P，则下列说法中正确的是（　　）
A．轨道对小球做正功，轨道对小球的压力FP＞FQ
B．轨道对小球不做功，小球的向心加速度aP＞aQ
C．轨道对小球做正功，小球的线速度vP＜vQ
D．轨道对小球不做功，小球的角速度ωP<ωQ
14．如图所示，在倾角为的光滑斜面上，劲度系数为200N/m的轻质弹簧一端连接在固定挡板C上，另一端连接一质量为4kg的物体A，一轻细绳通过定滑轮，一端系在物体A上，另一端与质量也为4kg的小球B相连，细绳与斜面平行，斜面足够长，用手托住球B使绳子刚好没有拉力，然后由静止释放，不计一切摩擦，g取10。则（　　）
A．A、B组成的系统在运动过程中机械能守恒 B．弹簧恢复原长时细绳上的拉力为30N
C．弹簧恢复原长时A速度最大 D．A沿斜面向上运动10cm时加速度最大
二、填空题（共4题）
15．判断下列说法的正误。
（1）通过重力做功，动能和重力势能可以相互转化。（____）
（2）机械能守恒时，物体一定只受重力和弹力作用。（____）
（3）合力做功为零，物体的机械能一定保持不变。（____）
（4）只有重力做功时，物体的机械能一定守恒。（____）
16．机械能守恒的前提是“只有__________做功”，因此研究过程一定要满足这一条件。本节实验我们以只有重力做功的过程进行研究。
17．光滑的水平桌面离地面高度为2L，在桌边缘，一根长L的软绳，一半搁在水平桌面上，一半自然下垂于桌面下。放手后，绳子开始下落。试问，当绳子下端刚触地时，绳子的速度是____。
18．某同学用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源，输出电压可为6V的交流电或直流电。重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。
（1）他进行了下面几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装器件；
B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上；
C．用天平测出重锤的质量；
D．先接通电源，后释放纸带；
E．在纸带上选取计数点，并测量计数点间的距离；
F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。
其中没有必要进行的步骤是___________ ，操作不当的步骤是___________ 。
（2）实验中，他挑出一条点迹清晰的纸带进行测量分析，如图2所示。其中O点为起始点，A、B、C、D、E、F为六个计数点，相邻计数点间的时间间隔为根据这些数据，当打点计时器打B点时重锤的速度___________ 保留三位有效数字
（3）他根据纸带算出各点的速度v，测量出下落距离h，并以为纵轴，以h为横轴画出图象，图象应是图3中的___________ 。
三、综合题（共4题）
19．如图,长为L的细线，一端固定在O点，另一端连接一质量为m的小球，把小球拉至A点由静止释放，此时细线与竖直方向的夹角为θ=60°，忽略阻力，求小球到达最低点B时的速度．
20．如图所示，半径为的光滑圆环固定在竖直面内，为圆环的圆心，与等高的点固定有一定滑轮，环上套有质量为的小球A，绕过定滑轮的细线连接小球A和质量也为的小球B，用与圆环相切斜向上的拉力作用于小球A，使小球A处于静止状态，此时与水平方向的夹角为且与圆相切，重力加速度为，，，不计一切摩擦，不计滑轮及两个小球的大小，求：
（1）开始时，作用于小球A上的拉力大小；
（2）撤去拉力一瞬间，细线的拉力多大；
（3）撤去拉力后，小球A向下运动到与等高的位置时，小球A的速度多大。
21．如图甲所示，竖直平面内的坐标系xOy内的光滑轨道由半圆轨道OBD和抛物线轨道OA组成，OBD和OA相切于坐标原点O点，半圆轨道的半径为R , 一质量为m的小球（可视为质点）从OA轨道上高H处的某点由静止滑下，求：
（1）若小球从H=3R的高度静止滑下，求小球刚过O点时小球对轨道的压力；
（2）若用力传感器测出滑块经过圆轨道最高点D时对轨道的压力为F，并得到如图乙所示的压力F与高度H的关系图象，取g=10m/s2．求滑块的质量m和圆轨道的半径R的值。
22．有一种拓展训练的项目是在两山崖等高的A、B两点之间栓上钢丝绳索，通过绳索上的小滑轮使队员沿绳索滑至对面．如图，质量为m的队员甲抓住小滑轮上的绳套，当他双脚离地后，队员乙用水平力拉住滑轮使悬点A与滑轮间的绳索AP呈竖直状态，滑轮两侧绳索间的夹角为θ，然后将队员甲由静止释放．不计绳和滑轮重、摩擦和空气阻力，已知重力加速度为g，求
(1)释放前队员乙对滑轮的水平拉力F；
(2)当队员甲下降的高度为h时他的速度大小．
参考答案
1．C
2．D
3．D
4．B
5．A
6．D
7．D
8．B
9．C
10．A
11．B
12．B
13．D
14．B
15．正确 错误 错误 正确
16．重力或弹力
17．
18．C B B
19．
20．(1) 1.6mg；(2) 0.2mg；(3)
21．（1）；（2）m＝0.1kg，
22．(1) （或）(2)