4.5机械能守恒定律同步练习（Word版含答案）

4.5机械能守恒定律同步练习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．从下列物理规律中演绎出“质量是物体惯性大小的量度”这一结论的规律是（　　）
A．机械能守恒定律 B．牛顿第一定律
C．牛顿第二定律 D．牛顿第三定律
2．用拉力F将一个重为50N的物体匀速升高3m，则下列说法正确的有 ( )
A．物体克服重力做的功是0
B．合力对物体做的功是150J
C．物体的重力势能减少了150J
D．拉力F对物体做的功是150J
3．里约奥运会女子10米跳台决赛中，15岁的中国小将任茜勇夺冠军．任茜在空中完成高难度翻转动作后入水，则她在水中下降的过程中(　　)
A．机械能守恒 B．重力势能增大 C．机械能减小 D．能量正在消失
4．如图所示，两个质量相同的物体A和B，在同一高度处，A物体自由落下，B物体沿光滑斜面下滑，则它们到达地面时（空气阻力不计）（ ）
A．速率相同，动能相同
B．B物体的速率大，动能也大
C．A物体在运动过程中机械能守恒，B物体在运动过程中机械能守不恒
D．B物体重力所做的功比A物体重力所做的功多
5．如图，质量为m的物体(可视为质点)从倾角为30°的光滑斜面上的h高处自由下滑到底端A处，则在这个过程中（ ）
A．重力势能减少了
B．重力势能减少了mgh
C．机械能增加了mgh
D．机械能减少了
6．质量为2kg的物体沿倾角为30°的光滑斜面由静止下滑，已知斜面高为5m。 g取10 m/s2.则物体刚滑到斜面底端时，重力的瞬时功率为（　　）
A．150W B．100W C．50W D．25W
7．如图所示，在光滑的水平板的中央有一光滑的小孔，一根不可伸长的轻绳穿过小孔．绳的两端分别拴有一小球C和一质量为m的物体B，在物体B的下端还悬挂有一质量为3m的的体A使小球C在水平板上以小孔为圆心做匀速圆周运动，稳定时，圆周运动的半径为R，现剪断A与B之间的绳子，稳定后，小球以2R的半径在在水平面上做匀速圆周运动，则下列说法正确的
A．剪斯A、B间的绳子后，B和C组成的系统机械能增加
B．剪断A、B间的绳子后，小球C的机械能不变
C．剪斯A、B间的绳子后，绳子对小球C做功mgR
D．剪斯A、B的绳子的前，小球C的动能为2mgR
8．如图所示,轻质弹簧下悬挂一个小球, 手掌托小球使之缓慢上移, 弹簧恢复原长时迅速撤去手掌使小球开始下落．不计空气阻力, 取弹簧处于原长时的弹性势能为零．撤去手掌后,下列说法正确的是（ ）
A．刚撤去手掌瞬间, 弹簧弹力等于小球重力
B．小球速度最大时, 弹簧的弹性势能为零
C．弹簧的弹性势能最大时, 小球速度为零
D．小球运动到最高点时, 弹簧的弹性势能最大
9．如图，弹性细轴上端固定一乒乓球，下端固定在地面上，开始时弹性轴竖直（弹性势能为0），乒乓球处于静止状态。某次练习时，小孩挥拍瞬时水平猛击乒乓球，球刚好能触到地面（此时球速为0）。不考虑空气阻力及弹性轴的质量，则在球从最高点到达地面的过程中（　　）
A．乒乓球的动能与其重力势能之和保持不变
B．乒乓球减少的机械能等于弹性轴增加的弹性势能
C．弹性轴增加的弹性势能等于球拍对球做的功
D．乒乓球减少的动能等于弹性轴增加的弹性势能
10．有一种被称为“魔力陀螺”的玩具如图甲所示，陀螺可在圆轨道外侧旋转而不脱落，好像轨道对它施加了魔法一样，它可等效为一质点在圆轨道外侧运动模型，如图乙所示。在竖直平面内固定的强磁性圆轨道半径为R，A、B两点分别为轨道的最高点与最低点。质点沿轨道外侧做完整的圆周运动，受圆轨道的强磁性引力始终指向圆心O且大小恒为F，当质点以速率v=通过A点时，对轨道的压力为其重力的7倍，不计摩擦和空气阻力，质点质量为m，重力加速度为g，则（　　）
A．强磁性引力的大小F=8mg
B．质点在A点对轨道的压力小于在B点对轨道的压力
C．若强磁性引力大小为2F，为确保质点做完整的圆周运动，则质点通过B点的最大速率为
D．若要保证质点能做完整的圆周运动，则质点对A、B两点的压力差随每次过A速度的增大而增大
11．如图所示，把质量为0.2kg的小球放在竖直放置的弹簧上，并将小球缓慢向下按至图甲所示的位置，松手后弹簧将小球弹起，小球上升至最高位置的过程中其速度的平方随位移的变化图像如图乙所示，其中0.1~0.3m的图像为直线，弹簧的质量和空气的阻力均忽略不计，重力加速度g=10m/s2，则下列说法正确的是（　　）
A．小球与弹簧分离时对应的位移小于0.1m
B．小球的v2-x图像中最大的速度为v1=2m/s
C．弹簧弹性势能的最大值为Ep=0.6J
D．弹簧被压缩最短的过程中外力F对小球所做的功为WF=0.6J
12．如图所示，蹦床运动员从空中落到床面上，运动员从接触床面到下降至最低点为第一过程，从最低点上升到离开床面为第二过程，下列判断正确的是（ ）
A．在第一过程中，运动员始终处于失重状态
B．在第一过程中运动员的动能始终在减小
C．在第二过程中运动员的机械能始终在增大
D．在第二过程中，运动员始终处于超重状态
13．用轻杆通过铰链相连的小球A、B、C、D、E处于竖直平面上，各段轻杆等长，其中小球A、B的质量均为2m，小球C、D、E的质量均为m。现将A、B两小球置于距地面高h处，由静止释放，假设所有球只在同一竖直平面内运动，不计一切摩擦，则在下落过程中（　　）
A．小球组成A、B、C、D、E的系统机械能和动量均守恒
B．球B的机械能一直减小
C．小球B落地的速度大小为2
D．当小球A的机械能最小时，地面对小球C的支持力大小为mg
14．如图所示，竖直平面内光滑圆轨道半径R=2m，从最低点A有一质量为m=1kg的小球开始运动，初速度v0方向水平向右，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（ ）
A．若初速度v0=8m/s，则小球将在离A点1.8m高的位置离开圆轨道
B．若初速度v0=8m/s，则小球离开圆轨道时的速度大小为m/s
C．小球能到达最高点B的条件是m/s
D．若初速度v0=5m/s，则运动过程中，小球可能会脱离圆轨道
15．如图所示，一轻弹簧左端固定在长木板M的左端，右端与小木块m连接，且m、M及M与地面间摩擦不计。开始时，m和M均静止，现同时对m、M施加等大反向的水平恒力F1和F2，设两物体开始运动以后的整个运动过程中，弹簧形变不超过其弹性限度。对于m、M和弹簧组成的系统（　　）
A．由于F1、F2等大反向，故系统机械能守恒
B．当弹簧弹力大小与F1、F2大小相等时，m、M各自的动能最大
C．由于F1、F2大小不变，所以m、M各自一直做匀加速运动
D．由于F1、F2均能做正功，故系统的机械能一直增大
二、填空题（共4题）
16．取水平地面为零势能参考面，一物块从某一高度水平抛出，在抛出点其动能为重力势能的3倍，不计空气阻力，该物块落地时的速度方向与竖直方向的夹角为_______。
17．如图所示，质量为 m 的质点以初速度v0向右上方运动，v0与竖直方向的夹角为，不计空气阻力．为保持质点沿直线运动，需再施加外力 F 的作用，则 F至少为__________ ;若,则质点机械能大小的变化情况是__________．( 取 sin37°=0.6, cos37°=0.8)
18．如图所示，一匀质杆长，从图示位置由静止沿光滑面滑动，是半径为r的圆弧，长为，则当直杆滑到时的速度大小是________．
19．某探究小组想要验证在人教版教材发现的一组数据：木-木之间的动摩擦因数是0.3。但他们手中只有一把刻度尺，于是设计了如图所示的实验装置，表面粗糙程度相同的倾斜木板和水平木板在B处平滑连接，倾斜木板与水平木板夹角为。
（1）首先，该小组将一小木块从斜面上的某一点A由静止释放，发现小木块不动。则他们应该采取以下______措施，可以保证实验顺利进行。
A．换用质量更大的木块
B．调整倾斜木板的倾角
C．用手指轻推一下木块
（2）在采取正确的措施后，该小组将小木块从斜面上A点由静止释放，木块滑到水平木板上的C点停下，用刻度尺分别测出A、C两点到B点的距离、以及A点到水平木板的高度h，则根据所测物理量得出动摩擦因数______。（用的、及h表示）
（3）为了进一步减小实验误差，该小组保持斜面倾角不变，改变释放点到水平木板的高度，测得多组、的值，并作出随变化的图像，计算出图线的斜率为k，则由此计算出动摩擦因数______（用k、表示）。实际操作中，木块在B处会有能量损失，忽略此因素会造成测量结果______（选填“偏大”“不变”或“偏小”）。
三、综合题（共4题）
20．月球半径为R，质量为m的“嫦娥四号”飞船绕月球做半径为r的匀速圆周运动。飞船经变轨运动到月球背面，在反推火箭作用下悬停在距月球表面h高处，将火箭反推力减小到某值时，飞船开始以加速度a垂直月球表面匀加速下降，当四条“缓冲脚”触地时，反推火箭立即停止工作，飞船经缓冲静止在月球表面上。该静止的飞船内有一摆长为L的单摆，与小球连接的细线恰好拉直成水平，将小球由静止释放，小球到达悬点正下方时的速度为v，不计飞船内空气的阻力。求：
（1）月球表面重力加速度的大小；
（2）飞船垂直下降到“缓冲脚”触地时飞船的动能；
（3）飞船绕月球做半径为r的匀速圆周运动的周期。
21．水平光滑轴上用长的轻绳静止悬挂一小球，质量为，时刻，对小球施加一瞬时水平向右的冲击后获得动能，小球运动后，在最低点时再次给小球施加一与第一次同方向的瞬时冲击后获得动能，小球才恰好能到达最高点．已知小球运动中绳子始终没有弯曲．求：
（1）小球受到第二次冲击后瞬间的速度？
（2）两次冲击外力分别对小球做功的比值的最大值？
22．如图所示，半径为3L的半圆环固定在竖直平面内，端点A、B等高，圆心O点正下方O’点固定一竖直杆，OO'间距离为10L。质量均为m的小球P、Q分别套在半圆环和竖直杆上，P、Q间用长为5L的轻杆通过两轻质铰链连接，小球Q同时与轻弹簧相连，弹簧原长为4L。现用外力作用在小球Q上，使小球P恰好静止在B点。撤去外力后小球P下滑，不计一切摩擦。求∶
(1)小球P静止在B点时，轻杆对小球P的弹力大小
(2)小球P从B点滑到最低点C过程中，弹簧弹性势能的变化量以及系统重力势能的减少量△EP2；
(3)小球P滑到最低点C时速度大小v以及轻杆和半圆环对小球P作用力的合力大小
23．假设运动员从雪道的最高点A（如图所示）由静止开始滑下，不借助其他器械，沿光滑雪道到达跳台的B点时速度多大？当他落到离B点竖直高度为10m的雪地C点时，速度又是多大？（设这一过程中运动员没有做其他动作，忽略摩擦和空气阻力，g取）
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
2．D
3．C
4．A
5．B
6．B
7．D
8．C
9．B
10．C
11．C
12．C
13．D
14．B
15．B
16．60°
17． 当 F与成锐角,质点的机械能始终增大；当 F与成钝角,质点的机械能先减小后增大. ．
18．
19． B 偏大
20．（1）；（2）mah；（3）.
21．（1）（2）
22．(1) ； (2)0； 7mgL；(3) ；
23．；；
答案第1页，共2页