8.4 机械能守恒定律 同步练习（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 8.4 机械能守恒定律 同步练习（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 544.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-05 17:06:53 | ||
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文档简介
8.4 机械能守恒定律 同步练习2021—2022学年高中物理人教版（2019）必修第二册
一、单选题
1．如图所示，粗细均匀的U形管内装有同种液体，开始时两边液面高度差为h，管中液柱总长为4h，后来让液体自由流动，当两液面高度相等时，右侧液面下降的速度为（不计液体内能的变化）（ ）
A． B．
C． D．
2．如图所示，在边长为的正方形竖直平面内固定一光滑四分之一圆环，点固定一光滑轻质小滑轮。质量均为的小球用不可伸长的细线连接，穿在环上位于A点，细线搭在滑轮上，现将小球由静止释放，重力加速度为，不计空气阻力，在环上运动过程中，下列描述正确的是（ ）
A．两小球组成的系统的机械能先减小后增大 B．细线的拉力对两球做功的功率大小始终相等
C．的最大动能为 D．运动到点时的速度为
3．荡秋千是儿童喜爱的一项体育运动，如图所示为小孩荡秋千运动到最高点的示意图（不计空气阻力和秋千的重力），下列说法正确的是（ ）
A．小孩运动到最高点时处于平衡状态
B．小孩从最高点运动到最低点的过程中机械能减小
C．小孩运动到最低点时处于失重状态
D．小孩运动到最低点时，绳子的拉力大于小孩所受重力
4．如图所示，NPQ是由光滑细杆弯成的半圆弧，其半径为R，半圆弧的一端固定在天花板上的N点，NQ是半圆弧的直径，处于竖直方向，P点是半圆弧上与圆心等高的点。质量为m的小球A（可视为质点）穿在细杆上，通过轻绳与质量也为m的小球B相连，轻绳绕过固定在C处的轻小定滑轮。将小球A移到P点，此时CP段轻绳处于水平伸直状态，CP=2R，然后将小球A由静止释放。不计一切摩擦，已知重力加速度为g，在小球A由P点运动到圆弧最低点Q的过程中，下列说法不正确的是（ ）
A．小球A的动能可能先增大后减小
B．小球A始终比小球B运动得快（释放点P除外）
C．当小球A绕滑轮转过30°时，小球A的动能为
D．小球A刚释放时，小球A、B的加速度大小分别为aA=g、aB=0
5．如图所示，质量为m的小球从距桌面高 H 处的A点静止释放，之后落到地面上的 B点，桌面离地面高度为h，选择 A 点所在水平面为参考平面，重力加速度为g，不计空气阻力，则小球（ ）
A．在A 点时的重力势能为 mg（H h）
B．在B 点时重力势能为 0
C．在B 点时的动能为 mg（H h）
D．落到B 点时的机械能为 mg（H h）
6．下列运动过程中物体机械能守恒的是 ( )
A.树叶飘落
B.火车进站
C.起重机吊起物体匀速上升
D.小球在光滑斜面上加速运动
7．如图所示，小球沿竖直光滑圆轨道内侧运动到最高点时，小球的机械能E机、重力势能Ep（取圆轨道的最低点重力势能为零）和动能Ek的相对大小（用柱形高度表示），可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
8．抛出的铅球在空中的运动轨迹如图所示，、为轨迹上等高的两点，铅球可视为质点，空气阻力不计．用、、、分别表示铅球的速率、机械能、动能和重力瞬时功率的大小，用表示铅球在空中从运动到的时间，则下列图像中正确的是（ ）
B．
C． D．
二、多选题
9．如图甲，足够长的光滑斜面倾角为，时质量为的物块在沿斜面方向的力作用下由静止开始运动，设沿斜面向上为力的正方向，力随时间的变化关系如图乙。取物块的初始位置为零势能位置，重力加速度取，则物块（ ）
A．在时间内合外力的功率为 B．在时动能为
C．在时机械能为 D．在时速度大小为
10．水平光滑直轨道ab与半径为R的竖直半圆形光滑轨道bc在b点相切,一质量为m的小球以初速度v0沿直轨道ab向右运动,如图所示,小球进入半圆形轨道后刚好能通过最高点c。则 ( )
A.R越大,v0越大
B.R越大,小球经过b点时对轨道的压力越大
C.m越大,v0越大
D.m与R同时增大,初动能Ek0增大
11．如图甲所示，光滑细杆竖直固定，套在杆上的轻弹簧下端固定在地面上，套在杆上的小滑块向下压缩弹簧至离地高度h＝0.05m处，滑块与弹簧不拴接。由静止释放滑块，地面为零势能面，滑块上升过程中的机械能E和离地面的高度h之间的关系如图乙所示，g＝10m/s2，不计空气阻力。由图像可知（ ）
A．小滑块的质量为0.2kg
B．轻弹簧原长为0.1m
C．弹簧的最大弹性势能为0.5J
D．滑块距地面的最大高度为0.2m
12．某物块以120J初动能从固定斜面底端上滑，以斜面底端所在的水平面为零势能参考平面，物块滑到最高点时重力势能为80J。物块在斜面滑动过程中，当动能和势能恰好相等时，其机械能可能为（ ）
A．J B．96J C．100J D．80J
三、实验题
13．某探究小组利用如图甲所示装置测量当地的重力加速度。框架上装有可上下移动的光电门1和固定不动的光电门2；框架竖直部分紧贴一刻度尺，零刻度线在上端，可以读出两个光电门到零刻度线的距离x1和x2；框架水平部分用电磁铁吸住一个质量为m的小铁块，小铁块的重心所在高度恰好与刻度尺零刻度线对齐。切断电磁铁线圈中的电流时，小铁块由静止释放，当小铁块先后经过两个光电门时，与光电门连接的传感器即可测算出其速度大小v1和v2。小组成员多次改变光电门1的位置，得到多组x1和v1的数据，建立如图乙所示的坐标系并描点连线，得出图线的斜率为k。
（1） 当地的重力加速度为_______（用k表示）。
（2） 若选择光电门 2 所在高度为零势能面，则小铁块经过光电门 1 时的机械能表达式为______（用题中物理量的字母表示）。
（3） 由于空气阻力的存在会使重力加速度的测量值偏小，该误差属于_____ 选填： “偶然误差”或“系统误差”）。
14．如图1所示是利用自由落体运动进行“验证机械能守恒定律”的实验。所用的打点计时器连接50 Hz的交流电。
图1
图2
图3
(1)甲同学按照正确的实验步骤操作后,选出一条纸带如图2所示,其中O点为打点计时器打下的第一个点,A、B、C为三个计数点,用刻度尺测得OA=12.41 cm、OB=18.60 cm、OC=27.21 cm,在计数点A和B、B和C之间还各有一个点。已知重物质量为0.50 kg,OB段对应的重物重力势能的减少量ΔEp= J,重物的动能增加量ΔEk= J。(结果均保留三位有效数字)
(2)乙同学想利用该实验装置测定当地的重力加速度。他打出了一条纸带后,利用纸带测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h,算出了各计数点对应的速度v,以h为横轴,以v2为纵轴画出了如图3所示的图线。由于图线没有过原点,他又检查了几遍,发现测量和计算都没有出现问题,其错误操作可能是 ;乙同学测出该图线的斜率为k,如果不计一切阻力,则当地的重力加速度g k(选填“大于”“等于”或“小于”)。
四、解答题
15．如图所示，质量均为m完全相同的两个弹性环A，B用不可伸长的、长为L的轻绳连接，分别套在光滑水平细杆OM和足够长光滑竖直细杆ON上，杆OM与杆ON在O点用一小段圆弧平滑相连，A环通过O点时速率不变。现将轻绳拉至水平位置伸直，B环位于O点，并同时由静止释放两环。
（1）若B环下降高度h（）时，B环加速度恰好为零，求此时绳中拉力大小；
（2）求A环从开始运动到O点过程中，轻绳对A环拉力所做的功；
（3）求A环和B环第一次碰撞前瞬间A、B两环速度的大小。
16．游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行，游客却不会掉下来，如图甲所示。我们把这种情形抽象为如图乙所示的模型：弧形轨道的下端N与竖直圆轨道平滑相接，P为圆轨道的最高点。已知圆轨道的半径为R，将质量为m的小球（可视为质点）从弧形轨道距地面高h=2.5R的M处由静止释放，小球进入圆轨道下端后沿圆轨道运动，不考虑小球运动时所受的摩擦阻力及空气阻力。请通过分析、计算，说明小球能否通过圆轨道的最高点P。
17．如图所示，轻杆的上端可绕光滑铰链O在竖直平面内自由转动，小球固定在轻杆上Q点，用细绳连接小物块与小球，绳子穿过铰链正下方的小孔P，现用手沿绳方向拉住小球，使小球和物块保持静止，此时OQP=90°，POQ=37°。已知小球和小物块的质量均为1kg，轻杆长度为1m，重力加速度g取10m/，忽略一切摩擦，sin37°=0.6，sin53°=0.8，求：
（1）拉力F的大小；
（2）松手后，小球运动到最低点时的速度大小v；
（3）松手后，小球在左侧最高点时绳对小球的拉力大小T。
18．如图所示为马戏团的猴子表演杂技示意图。平台上质量为5kg的猴子（可视为质点）从平台边缘A点抓住长l=0.8m水平绳的末端，由静止开始绕绳的另一个固定端O点做圆周运动，运动至O点正下方B点时松开绳子，之后做平抛运动。在B点右侧平地上固定一个倾角为37°的斜面滑梯CD，且CD=6m，猴子做平抛运动至斜面的最高点C时的速度方向恰好沿斜面方向。已知sin37°=0.6，cos37=0.8，不计空气阻力影响，重力加速度g=10m/s2，求：
（1）猴子刚运动到B点时的速度大小；
（2）猴子刚运动到B点且绳子还未脱手时，猴子对绳子的拉力；
（3）BC两点间的高度差；
（4）猴子从B点运动到D点的时间。
试卷第1页，共3页
试卷第12页，共1页
参考答案
1．A
2．B
3．D
4．A
5．C
6．D
7．D
8．D
9．BC
10．AD
11．AC
12．AB
13． 系统误差
14．(1)0.911 0.856 (2)先释放重物,再接通打点计时器电源 等于
15．（1）；（2）；（3），
16．假设小球刚好能过最高点，在最高点时小球只受重力作用，此时重力提供向心力，有
解得小球能过最高点的最小速度
设小球运动到最高点P时的速度为v，小球从M点运动到P点的过程中，根据机械能守恒定律，有
解得
即小球刚好能过最高点。
17．（1）；（2）；（3）
18．（1）；（2）150N，方向竖直向下；（3）；（4）
一、单选题
1．如图所示，粗细均匀的U形管内装有同种液体，开始时两边液面高度差为h，管中液柱总长为4h，后来让液体自由流动，当两液面高度相等时，右侧液面下降的速度为（不计液体内能的变化）（ ）
A． B．
C． D．
2．如图所示，在边长为的正方形竖直平面内固定一光滑四分之一圆环，点固定一光滑轻质小滑轮。质量均为的小球用不可伸长的细线连接，穿在环上位于A点，细线搭在滑轮上，现将小球由静止释放，重力加速度为，不计空气阻力，在环上运动过程中，下列描述正确的是（ ）
A．两小球组成的系统的机械能先减小后增大 B．细线的拉力对两球做功的功率大小始终相等
C．的最大动能为 D．运动到点时的速度为
3．荡秋千是儿童喜爱的一项体育运动，如图所示为小孩荡秋千运动到最高点的示意图（不计空气阻力和秋千的重力），下列说法正确的是（ ）
A．小孩运动到最高点时处于平衡状态
B．小孩从最高点运动到最低点的过程中机械能减小
C．小孩运动到最低点时处于失重状态
D．小孩运动到最低点时，绳子的拉力大于小孩所受重力
4．如图所示，NPQ是由光滑细杆弯成的半圆弧，其半径为R，半圆弧的一端固定在天花板上的N点，NQ是半圆弧的直径，处于竖直方向，P点是半圆弧上与圆心等高的点。质量为m的小球A（可视为质点）穿在细杆上，通过轻绳与质量也为m的小球B相连，轻绳绕过固定在C处的轻小定滑轮。将小球A移到P点，此时CP段轻绳处于水平伸直状态，CP=2R，然后将小球A由静止释放。不计一切摩擦，已知重力加速度为g，在小球A由P点运动到圆弧最低点Q的过程中，下列说法不正确的是（ ）
A．小球A的动能可能先增大后减小
B．小球A始终比小球B运动得快（释放点P除外）
C．当小球A绕滑轮转过30°时，小球A的动能为
D．小球A刚释放时，小球A、B的加速度大小分别为aA=g、aB=0
5．如图所示，质量为m的小球从距桌面高 H 处的A点静止释放，之后落到地面上的 B点，桌面离地面高度为h，选择 A 点所在水平面为参考平面，重力加速度为g，不计空气阻力，则小球（ ）
A．在A 点时的重力势能为 mg（H h）
B．在B 点时重力势能为 0
C．在B 点时的动能为 mg（H h）
D．落到B 点时的机械能为 mg（H h）
6．下列运动过程中物体机械能守恒的是 ( )
A.树叶飘落
B.火车进站
C.起重机吊起物体匀速上升
D.小球在光滑斜面上加速运动
7．如图所示，小球沿竖直光滑圆轨道内侧运动到最高点时，小球的机械能E机、重力势能Ep（取圆轨道的最低点重力势能为零）和动能Ek的相对大小（用柱形高度表示），可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
8．抛出的铅球在空中的运动轨迹如图所示，、为轨迹上等高的两点，铅球可视为质点，空气阻力不计．用、、、分别表示铅球的速率、机械能、动能和重力瞬时功率的大小，用表示铅球在空中从运动到的时间，则下列图像中正确的是（ ）
B．
C． D．
二、多选题
9．如图甲，足够长的光滑斜面倾角为，时质量为的物块在沿斜面方向的力作用下由静止开始运动，设沿斜面向上为力的正方向，力随时间的变化关系如图乙。取物块的初始位置为零势能位置，重力加速度取，则物块（ ）
A．在时间内合外力的功率为 B．在时动能为
C．在时机械能为 D．在时速度大小为
10．水平光滑直轨道ab与半径为R的竖直半圆形光滑轨道bc在b点相切,一质量为m的小球以初速度v0沿直轨道ab向右运动,如图所示,小球进入半圆形轨道后刚好能通过最高点c。则 ( )
A.R越大,v0越大
B.R越大,小球经过b点时对轨道的压力越大
C.m越大,v0越大
D.m与R同时增大,初动能Ek0增大
11．如图甲所示，光滑细杆竖直固定，套在杆上的轻弹簧下端固定在地面上，套在杆上的小滑块向下压缩弹簧至离地高度h＝0.05m处，滑块与弹簧不拴接。由静止释放滑块，地面为零势能面，滑块上升过程中的机械能E和离地面的高度h之间的关系如图乙所示，g＝10m/s2，不计空气阻力。由图像可知（ ）
A．小滑块的质量为0.2kg
B．轻弹簧原长为0.1m
C．弹簧的最大弹性势能为0.5J
D．滑块距地面的最大高度为0.2m
12．某物块以120J初动能从固定斜面底端上滑，以斜面底端所在的水平面为零势能参考平面，物块滑到最高点时重力势能为80J。物块在斜面滑动过程中，当动能和势能恰好相等时，其机械能可能为（ ）
A．J B．96J C．100J D．80J
三、实验题
13．某探究小组利用如图甲所示装置测量当地的重力加速度。框架上装有可上下移动的光电门1和固定不动的光电门2；框架竖直部分紧贴一刻度尺，零刻度线在上端，可以读出两个光电门到零刻度线的距离x1和x2；框架水平部分用电磁铁吸住一个质量为m的小铁块，小铁块的重心所在高度恰好与刻度尺零刻度线对齐。切断电磁铁线圈中的电流时，小铁块由静止释放，当小铁块先后经过两个光电门时，与光电门连接的传感器即可测算出其速度大小v1和v2。小组成员多次改变光电门1的位置，得到多组x1和v1的数据，建立如图乙所示的坐标系并描点连线，得出图线的斜率为k。
（1） 当地的重力加速度为_______（用k表示）。
（2） 若选择光电门 2 所在高度为零势能面，则小铁块经过光电门 1 时的机械能表达式为______（用题中物理量的字母表示）。
（3） 由于空气阻力的存在会使重力加速度的测量值偏小，该误差属于_____ 选填： “偶然误差”或“系统误差”）。
14．如图1所示是利用自由落体运动进行“验证机械能守恒定律”的实验。所用的打点计时器连接50 Hz的交流电。
图1
图2
图3
(1)甲同学按照正确的实验步骤操作后,选出一条纸带如图2所示,其中O点为打点计时器打下的第一个点,A、B、C为三个计数点,用刻度尺测得OA=12.41 cm、OB=18.60 cm、OC=27.21 cm,在计数点A和B、B和C之间还各有一个点。已知重物质量为0.50 kg,OB段对应的重物重力势能的减少量ΔEp= J,重物的动能增加量ΔEk= J。(结果均保留三位有效数字)
(2)乙同学想利用该实验装置测定当地的重力加速度。他打出了一条纸带后,利用纸带测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h,算出了各计数点对应的速度v,以h为横轴,以v2为纵轴画出了如图3所示的图线。由于图线没有过原点,他又检查了几遍,发现测量和计算都没有出现问题,其错误操作可能是 ;乙同学测出该图线的斜率为k,如果不计一切阻力,则当地的重力加速度g k(选填“大于”“等于”或“小于”)。
四、解答题
15．如图所示，质量均为m完全相同的两个弹性环A，B用不可伸长的、长为L的轻绳连接，分别套在光滑水平细杆OM和足够长光滑竖直细杆ON上，杆OM与杆ON在O点用一小段圆弧平滑相连，A环通过O点时速率不变。现将轻绳拉至水平位置伸直，B环位于O点，并同时由静止释放两环。
（1）若B环下降高度h（）时，B环加速度恰好为零，求此时绳中拉力大小；
（2）求A环从开始运动到O点过程中，轻绳对A环拉力所做的功；
（3）求A环和B环第一次碰撞前瞬间A、B两环速度的大小。
16．游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行，游客却不会掉下来，如图甲所示。我们把这种情形抽象为如图乙所示的模型：弧形轨道的下端N与竖直圆轨道平滑相接，P为圆轨道的最高点。已知圆轨道的半径为R，将质量为m的小球（可视为质点）从弧形轨道距地面高h=2.5R的M处由静止释放，小球进入圆轨道下端后沿圆轨道运动，不考虑小球运动时所受的摩擦阻力及空气阻力。请通过分析、计算，说明小球能否通过圆轨道的最高点P。
17．如图所示，轻杆的上端可绕光滑铰链O在竖直平面内自由转动，小球固定在轻杆上Q点，用细绳连接小物块与小球，绳子穿过铰链正下方的小孔P，现用手沿绳方向拉住小球，使小球和物块保持静止，此时OQP=90°，POQ=37°。已知小球和小物块的质量均为1kg，轻杆长度为1m，重力加速度g取10m/，忽略一切摩擦，sin37°=0.6，sin53°=0.8，求：
（1）拉力F的大小；
（2）松手后，小球运动到最低点时的速度大小v；
（3）松手后，小球在左侧最高点时绳对小球的拉力大小T。
18．如图所示为马戏团的猴子表演杂技示意图。平台上质量为5kg的猴子（可视为质点）从平台边缘A点抓住长l=0.8m水平绳的末端，由静止开始绕绳的另一个固定端O点做圆周运动，运动至O点正下方B点时松开绳子，之后做平抛运动。在B点右侧平地上固定一个倾角为37°的斜面滑梯CD，且CD=6m，猴子做平抛运动至斜面的最高点C时的速度方向恰好沿斜面方向。已知sin37°=0.6，cos37=0.8，不计空气阻力影响，重力加速度g=10m/s2，求：
（1）猴子刚运动到B点时的速度大小；
（2）猴子刚运动到B点且绳子还未脱手时，猴子对绳子的拉力；
（3）BC两点间的高度差；
（4）猴子从B点运动到D点的时间。
试卷第1页，共3页
试卷第12页，共1页
参考答案
1．A
2．B
3．D
4．A
5．C
6．D
7．D
8．D
9．BC
10．AD
11．AC
12．AB
13． 系统误差
14．(1)0.911 0.856 (2)先释放重物,再接通打点计时器电源 等于
15．（1）；（2）；（3），
16．假设小球刚好能过最高点，在最高点时小球只受重力作用，此时重力提供向心力，有
解得小球能过最高点的最小速度
设小球运动到最高点P时的速度为v，小球从M点运动到P点的过程中，根据机械能守恒定律，有
解得
即小球刚好能过最高点。
17．（1）；（2）；（3）
18．（1）；（2）150N，方向竖直向下；（3）；（4）