4.7 生产和生活中的机械能守恒 同步练习（Word版含答案）

4.7生产和生活中的机械能守恒同步练习2021—2022学年高中物理粤教版（2019）必修第二册
一、选择题（共15题）
1．北京时间2020年11月24日凌晨，长征五号运载火箭从海南文昌航天发射场将嫦娥五号探测器成功送至地月转移轨道。11月28日，嫦娥五号进入环月轨道飞行。11月30日，上升器在环月轨道上的B点与组合体分离，飞行约250km后到达近月点C，按照既定程序转弯，以一定角度下落，最终准确降落在月球表面预定地点并成功采集月球表面土壤。下列关于嫦娥五号探测器说法正确的是（　　）
A．在地面出发点A加速上升时，火箭通过向后推动周围的空气，获得起飞推力
B．从轨道上近月点C飞行到月面着陆点D，上升器处于失重状态
C．上升器在环绕月球的圆轨道上B处须点火减速才能进入椭圆轨道
D．上升器在椭圆轨道上由B运动到C的过程中做加速运动，机械能增大
2．升降机底板上放一质量为10kg的物体，物体随升降机由静止开始竖直向上移动5m时速度达到4m/s，则此过程中（g取）（　　）
A．升降机对物体做功80J B．合外力对物体做功500J
C．物体的机械能增加580J D．物体的重力势能增加50J
3．发光弹弓飞箭是游乐场常见的儿童玩具，其大致原理是利用弹弓将发光的飞箭弹出，若某人将飞箭（视为质点）从水平地面竖直向上弹出，飞箭落回地面时动能大小为E，设飞箭在运动过程中所受空气阻力的大小不变，且飞箭上升过程中克服空气阻力做的功为，以地面为零势能面，下列说法正确的是（　　）
A．飞箭刚飞出时的初动能为 B．飞箭下落过程中重力做功为
C．飞箭在最高点具有的机械能为 D．飞箭所受重力与空气阻力大小之比为6∶1
4．如图所示，水平台面光滑，穿过两光滑轻质定滑轮的轻绳两端分别连接着物体A和B， A、B的质量分别为M和m，滑轮到台面高为h，用手按住A此时A端绳与台面的夹角a=30°，然后放手，使它们运动，已知A始终没有离开台面，则A的最大速度为（　　）
A． B． C．2 D．
5．一个质量为60kg的人乘坐直升式电梯上楼，快到目的楼层时可认为电梯将匀减速运动，速度在3s内由8m/s减到2m/s，则在这3s内（g=10m/s2）（　　）
A．人处于超重状态
B．人受到的电梯的作用力为120N
C．电梯对人做功为1800J
D．人的机械能增加了7200J
6．如图甲所示，小物体从竖直弹簧上方离地高处由静止释放，其动能与离地高度的关系如图乙所示．其中高度从下降到，图象为直线，其余部分为曲线，对应图象的最高点，轻弹簧的劲度系数为，小物体的质量为，重力加速度为．以下说法正确的是（）
A．小物体下降至高度时，弹簧形变量为0
B．小物体下落至高度时，加速度为0
C．小物体从高度下降到，弹簧的弹性势能增加
D．小物体从高度下降到，弹簧的最大弹性势能为
7．如图所示，倾角为30°的斜面体固定在水平地面上，一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球A和物块B，跨过固定于斜面体顶端的定滑轮O(不计滑轮的摩擦)，A的质量为m，B的质量为4m，开始时，用手托住A，使OA段绳恰好处于水平伸直状态(绳中无拉力)，OB绳平行于斜面，此时B静止不动，将A由静止释放，在其下摆过程中B始终保持静止．则在绳子到达竖直位置之前，下列说法正确的是(　　)
A．物块B受到的摩擦力方向一直沿着斜面向上
B．物块B受到的摩擦力大小可能不变
C．地面对斜面体的摩擦力方向一直水平向右
D．地面对斜面体的摩擦力方向一直水平向左
8．如图所示，质量为M的物体内有光滑圆形轨道，现有一质量为m的小滑块刚好能沿该圆形轨道在竖直面内作圆周运动。A、C点为圆周的最高点和最低点，B、D点是与圆心O同一水平线上的点。小滑块运动时，物体M在地面上静止不动，设物体M对地面的压力FN，下列说法中正确的是（　　）
A．小滑块运动过程中，小滑块、物体M和地球组成系统机械能不守恒
B．小滑块在B点时，FN＝Mg，摩擦力方向向右
C．小滑块在C点时，FN＝(M＋4m)g，M与地面无摩擦
D．小滑块在A点时，FN＝(M＋m)g，摩擦力方向向左
9．伽利略在“两种新科学的对话”中籍萨尔瓦蒂在第四天的论述中指出“抛体运动是由水平的匀速运动和竖直方向的自然加速运动组成的”．如图所示为真空中重力作用下微粒能量的探测装置．P是一个微粒源，能持续水平向左发射微粒；高为h的探测屏AB竖直放置，离P点的水平距离为L，上端A与P点的高度差也为h．下列说法正确的是( )
A．初速度相等、质量越大的微粒落在屏上的位置越偏下
B．质量相等、初速度越大的微粒落在屏上的位置越偏下
C．空中飞行时间为的微粒能打在AB屏中点
D．无论L为多少时，质量相等的微粒打在屏A、B两点的动能都不能相等
10．把一个质量m=0.2kg的小球以v0=5m/s的初速度从离地h=5m的高处斜向上抛出，小球落地速度v=10m/s。若空气阻力不可忽略，重力加速度g=10m/s2。则（　　）
A．合外力对小球做的功为10J B．重力对小球做的功为7.5J
C．空气阻力对小球做的功为2.5J D．小球损失的机械能为2.5J
11．关于下列对配图的说法中正确的是（　　）
A．图1中“蛟龙号”被吊车吊下水的过程中它的机械能守恒
B．图2中火车在匀速转弯时所受合外力为零
C．图3中握力器在手的压力下弹性势能增加了
D．图4中撑杆跳高运动员在上升过程中机械能守恒
12．如图所示是某公园设计的一种惊险刺激的娱乐设施. 管道除点右侧水平部分粗糙外，其余部分均光滑. 若挑战者自斜管上足够高的位置滑下，将无能量损失的连续滑入第一个、第二个圆管形管道、内部（圆管比圆管高）.某次一挑战者自斜管上某处滑下，经过第一个圆管形管道内部最高位置时，对管壁恰好无压力.则这名挑战者
A．经过管道最高点时的机械能大于经过管道最低点时的机械能
B．经过管道最高点时的动能大于经过管道最低点时的动能
C．经过管道最高点时对管外侧壁有压力
D．不能经过管道的最高点
13．如图所示，一个质量为m的物体以某一速度从A点冲上倾角为的斜面，其运动的加速度为，这物体在斜面上上升的最大高度为h，则在这一过程中
A．重力势能增加了
B．机械能损失了mgh
C．动能损失了mgh
D．物体所受的合外力对物体做功为
14．疫情防控期间，某同学在家对着竖直墙壁练习打乒乓球。某次斜向上发球，球垂直撞在墙上后反弹落地，落地点正好在发球点正下方，球在空中运动的轨迹如图，不计空气阻力。关于球离开球拍到第一次落地的过程，下列说法正确的是（　　）
A．球撞击墙壁过程没有机械能损失 B．球在空中上升和下降过程时间相等
C．球落地时的速率一定比抛出时大 D．球落地时和抛出时的动能可能相等
15．物体以某一速度冲上粗糙的固定斜面，上升到h高处后返回斜面底端。令物体在斜面底端重力势能为零，若物体在向上、向下运动过程中动能与重力势能相等时的高度分别为h1、h2，则（　　）
A．h1>>h2 B．>h1>h2 C．h1>h2> D．h2>>h1
二、填空题（共4题）
16．将一小球竖直向上抛出，若小球的速度越大空气阻力越大，那么，小球在先上升后下降的过程中，它的机械能___________，它受的合力___________。（选填“变大”、“不变”、“变小”）。
17．打桩机的重锤，质量是200kg，把它提升到离地面15m高处，让它自由下落的高度为_____；第1秒末重力做功的即时功率为_____；重锤自由下落至地面的过程中重力做功为_____．
18．如图，三块完全相同的磁铁A、B、C套在固定的光滑竖直杆上，相邻磁铁间同名磁极相对。平衡后A、B均悬浮在空中，C在桌面上，则相邻两块磁铁间的距离h1______h2（选填“>”、“<"或“=”）。若缓慢下压磁铁A，则磁铁之间因为相互作用力而具有的势能将______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
19．某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图（a）所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触但不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接，向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。图（b）中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果。打点计时器所用交流电的频率为50Hz。由M纸带所给的数据。可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为___________，比较两纸带可知___________（填M或L）纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。
三、综合题（共4题）
20．如图所示，竖直平面内的一半径R的光滑半圆弧槽BCD，B、D两点与圆心O等高，质量为m的小球从B点正上方高为H处的A点自由下落，由B点进入圆弧轨道，从D点飞出，不计空气阻力，请简要回答下列问题。
(1)分析小球从A点到B点运动过程中的能量转化情况；
(2)确定小球在整个运动过程中速度最大的位置，并分析小球在该位置处的受力情况和力的方向；
(3)分析小球从D点飞出后到落回圆弧轨道前的运动情况。
21．如图所示，光滑圆弧轨道BCD固定在竖直面内，圆心为O，半径R=0.5m，半径OB、OD与竖直方向的夹角均为θ=37°，长为L=2m的固定光滑斜面AB下端与光滑的圆弧轨道相切于B点，倾斜传送带DE表面下端与圆弧轨道相切于D点，传送带以v =1.6m/s的速度沿顺时针转动。一个质量m=0.10kg的物块P从斜面上端A点无初速下滑，物块P与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g=10m/s2，传送带足够长，忽略空气阻力。求：
(1)物块第一次经过圆弧轨道最低点C时，对轨道的压力大小；
(2)物块沿传送带向上运动的最大距离；
(3)物块第二次在光滑斜面上运动的时间为多少。
22．一个质量m＝0.20 kg的小球系于轻质弹簧的一端，且套在光滑竖立的圆环上的B点．弹簧的上端固定于环的最高点A，环的半径R＝0.50 m，弹簧的原长l0＝0.50 m，劲度系数k＝4.8 N/m.如图所示，若小球从图中所示位置B点由静止开始滑到最低点C时，弹簧的弹性势能Ep′＝0.6 J．取g＝10 m/s2.求：
(1)小球到C点时的速度vC的大小；
(2)小球到C点时，与圆环间的弹力大小和方向．
(3)若把该装置放在光滑水平面上，其他条件不变，vC的大小也不变，需对小球做多少功？
23．在水平地面上平放一质量为M=4kg的木板，木板左端紧靠一带有光滑圆弧轨道的木块，木块右端圆弧轨道最低点与木板等高，木块固定在水平地面上，已知圆弧轨道的半径为R=2m，木板与地面间的动摩擦因数，圆弧轨道的最高点B距离木板上表面的高度为h=0.4m．现从木块的左侧距离木板上表面的高度为H=2.2m处，以v0=8m/s的水平速度抛出一可视为质点的质量为m=1kg的物块，物块从圆弧轨道的最高点B沿切线方向进入轨道，如图所示。假设物块与木板间的动摩擦因数为，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力．
（1）求物块刚进入圆弧轨道瞬间的速度．
（2）求物块刚到达圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小．
（3）为了使物块始终在木板上滑动，则木板的长度应满足什么条件？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．C
3．D
4．B
5．D
6．C
7．C
8．B
9．C
10．D
11．C
12．C
13．D
14．D
15．A
16． 变小 变小
17． 15m 20000W 30000J
18． > 增大
19． 1.29 M
20．
(1)小球从A点到B点运动过程中的主要能量转化表现为：小球的重力势能不断减小，动能不断增加，且小球减小的重力势能等于小球增加的动能，即运动过程中小球机械能守恒；
(2)整个运动过程中小球速度最大的位置在圆弧轨道最低点C点，小球在该处受到重力、半圆弧槽对小球的支持力，其中重力方向竖直向下，支持力方向竖直向上；
(3)小球从D点飞出时的速度方向竖直向上，从D点飞出后到落回圆弧轨道前的一段时间内仅受重力，故小球从D点飞出后到落回圆弧轨道前做竖直上抛运动。
21．(1)6.2N；(2)2.4m；(3) s
22．(1)3 m/s　 (2)3.2 N　沿半径向上　 (3)1.5 J
23．（1）；（2）64N ； （3）木板的长度应不小于6.75m
答案第1页，共2页