第八章 机械能守恒定律 章末复习卷
一、单选题
1.(2022·北京市顺义区第一中学高三阶段练习)如图所示,楔形木块abc固定在水平面上,粗糙斜面ab和光滑斜面bc与水平面的夹角相同,顶角b处安装一定滑轮,质量分别为M、m()的滑块通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接,轻绳与斜面平行。两滑块由静止释放后,均沿斜面做匀加速运动。若不计滑轮的质量和摩擦,在两滑块沿斜面运动的过程中( )
A.两滑块组成系统的机械能守恒
B.重力对M做的功等于m机械能的增加
C.轻绳对M做的功大于轻绳对m做的功
D.两滑块组成系统的机械能损失等于M克服摩擦力做的功
2.(2022·福建·三明一中高一阶段练习)如图所示,一小孩从公园中粗糙的滑梯上加速滑下,对于其能量变化情况,下列说法中正确的是( )
A.重力势能减小,动能增加,机械能减小 B.重力势能减小,动能不变,机械能减小
C.重力势能减小,动能增加,机械能增加 D.重力势能减小,动能增加,机械能不变
3.(2022·江苏省江阴市第一中学高一阶段练习)一质量为m的物体自倾角为的固定斜面底端沿斜面向上滑动。该物体开始滑动时的动能为,向上滑动一段距离后速度减小为零,此后物体向下滑动,到达斜面底端时动能为。已知,重力加速度大小为g。则( )
A.物体向上滑动的距离为 B.物体向下滑动时的加速度大小为
C.物体与斜面间的动摩擦因数等于0.2 D.物体向上滑动所用的时间比向下滑动的时间长
4.(2022·浙江·萧山十中高二阶段练习)如图甲所示,轻弹簧竖直放置,下端固定在水平地面上,一质量为m的小球,从离弹簧上端高h处由静止释放。某同学探究小球在接触弹簧后向下的运动过程,他以小球开始下落的位置为原点,沿竖直向下方向建立坐标轴Ox,作出小球所受弹力F大小随小球下落的位置坐标x的变化关系如图乙所示,不计空气阻力,重力加速度为g。以下判断正确的是( )
A.当x=h+x0时,重力势能与弹性势能之和最小
B.最低点的坐标为x=h+2x0
C.小球受到的弹力最大值等于2mg
D.小球动能的最大值为mgh+mg x0
5.(2022·山东济南·高三阶段练习)某同学用恒定的推力推橡皮,匀速擦除桌面上一段长为L的细直线痕迹,该过程中橡皮克服摩擦阻力做功为W。已知橡皮与桌面、痕迹间的动摩擦因数均为μ,不计橡皮重力,则手对橡皮推力的大小为( )
A. B. C. D.
6.(2022·山东师范大学附中高一阶段练习)如图所示,冬奥冠军苏翊鸣在一次训练中脚踩滑雪板从平台BC的C点沿水平方向飞出,落在倾斜雪道上的D点。已知倾斜的雪道与水平面的夹角θ=37°,苏翊鸣从C点飞出时他和装备的动能为400J。苏翊鸣及装备视为质点,不计空气阻力。取sin37°=0.60,重力加速度g取10m/s2,则苏翊鸣(含装备)落到雪道上D点时的动能为( )
A.800JB.900JC.1300JD.1500J
7.(2022·江苏·邳州宿羊山高级中学高一阶段练习)蹦极时,体验者站在高处,用原长为L的弹性绳固定住后跳下,落地前弹起。忽略空气阻力的影响,从开始运动到第一次下落到最低点的过程,以下说法正确的是( )
A.游戏者在下落过程中机械能守恒
B.下落L时,体验者的动能最大
C.游戏者从开始下落到最低点重力势能减少了mgL
D.当体验者下落到最低点时,弹性绳的弹性势能最大
8.(2022·重庆·模拟预测)如图所示,小球被轻绳系于天花板顶点,现将小球置于使轻绳水平且刚好绷直的高度,静止释放后。在小球摆到最低点的过程中,竖直分速度最大时轻绳与水平方向夹角为1,则1大小应满足( )
A. B.
C. D.
9.(2022·湖南师大附中高三阶段练习)一航空兴趣小组自制一带动力飞行器。小组开始让飞行器悬停在空中,某次测得从高处竖直向下运动h0范围内,飞行器的加速度a与下降的高度h关系如图所示。设飞行器总质量为m不变,取向下方向为正方向,重力加速度为g。飞行器下落过程中,忽略空气阻力。下列说法正确的是( )
A.飞行器下降时,其发动机提供动力大小为
B.飞行器下降过程中,其机械能增加
C.飞行器下降h0时,其速度大小为
D.飞行器下降h0时,其发动机功率为
二、多选题
10.(2022·河北·高三阶段练习)如图所示,轻弹簧下端连接在固定斜面的底端,上端与一物块(视为质点)相连,弹簧与斜面平行,物块位于B点时弹簧处于自然伸长状态,初始状态物块静止在A点。现对物块施加一个沿斜面向上的恒定拉力F,物块由静止开始运动,一段时间后到达最高点C,AB>BC。不计一切摩擦,弹簧一直在弹性限度内。对于物块从A点运动到C点的过程,下列说法正确的是( )
A.物块和弹簧组成的系统的机械能一直增大
B.物块和弹簧组成的系统的机械能先增大后减小
C.力F对物块做的功小于物块重力势能的增加量
D.力F对物块做的功大于物块重力势能的增加量
11.(2022·四川遂宁·二模)北京冬奥会高台滑雪场地示意如图。一运动员(含装备)的质量为m,从助滑坡上A点由静止沿坡(曲线轨道)下滑,经最低点B从坡的末端C起跳,在空中飞行一段时间后着陆于着陆坡上D点。已知A、C的高度差为,C、D的高度差为,重力加速度大小为g,摩擦阻力和空气阻力不能忽略,运动员可视为质点。则下列判定正确的是( )
A.运动员在B点处于超重状态
B.运动员起跳时的速率
C.运动员着陆前瞬间的动能
D.运动员在空中飞行的时间
12.(2022·福建·厦门市松柏中学高一阶段练习)如图所示,质量为m小球,从桌面上以初速度v0竖直向上抛出,桌面离地高为h,小球能达到的离地面高度为H,若以桌面作为零势能参考面,不计空气阻力,则小球落地时的机械能为( )
A. B.mgH C. D.
三、实验题
13.(2022·海南·高三学业考试)用如图所示的实验装置可以验证机械能守恒定律:光滑四分之一圆弧滑槽固定在铁架台上并可以上下移动。铁架台放在水平桌面上。圆弧PQ对应的圆心角是60°,将一可视为质点的金属小球从Q点由静止释放,小球从圆弧最低点P开始做平抛运动最后落到水平地面上的M点。P与M的水平距离为x,竖直距离为h。
(1)实验过程中,用刻度尺测出平抛运动的水平位移x以及竖直位移h,还需要测出_________(写出测量量名称及对应字母代号)。
(2)如果x=_________,表明机械能守恒定律成立。
(3)改变滑槽在铁架台上固定点的上下位置,得到多组x和h的数据,然后用图像法处理数据,以h为纵轴,如果要让画出的图像为一条直线,应该以_________为横轴。若作出的直线斜率k=________,则表明机械能守恒定律成立。
14.(2022·甘肃白银·高三开学考试)某同学利用如图甲所示的装置验证动能定理。实验步骤如下:
a.安装好打点计时器和纸带,平衡小车受到的阻力;
b.细线通过轨道左端光滑的定滑轮和动滑轮,与力传感器相连,动滑轮上挂上一定质量的钩码,将小车拉到靠近打点计时器的一端;
c.打开力传感器并接通打点计时器的电源;
d.释放小车,小车在轨道上做匀加速直线运动:
e.记录下力传感器的示数F;
f.改变挂在动滑轮下方的钩码质量,重复上述操作;
g.处理数据,得到实验结论。
(1)对于本实验,钩码的质量_______(选填“需要”或“不需要”)远小于小车的质量。
(2)选取的一条纸带如图乙所示,O点为打下的第一个点,图乙中的x1、x2与x3均已知,打点计时器所接交流电源的频率为f,小车的质量为m,力传感器的示数为F,从释放小车到打点计时器打下B点,小车的合力做的功为______;若满足表达式________,则动能定理得到验证。
15.(2022·河北·高三专题练习)某同学想验证竖直面内物块做圆周运动向心力变化的规律,使用某一竖直面内的圆周轨道,轨道圆心为O,半径,分别在距离最低点A高度为0、h、2h、3h、4h、5h、6h处固定有压力传感器,其装置如图甲所示。
(1)选择比较光滑的竖直轨道,以保证小球在运动过程中机械能变化可以忽略;
(2)使一质量为m的小球从A点以速度开始沿内轨道向右运动,记录小球在各位置对轨道的压力F与高度H的对应数值,并在坐标系中描点连线得到如图乙所示的图象;
(3)若物块在初始位置对轨道压力大小为,则F与H的函数关系可表示为______(用m、g、R、H、、F表示),若已知重力加速度,则结合图乙可知小球质量______,小球经过最低点A时的初速度______m/s(可以用根式表示)。
四、解答题
16.(2022·重庆市鲁能巴蜀中学校高一阶段练习)如图所示,粗糙水平面与光滑倾斜轨道在B点平滑连接,轨道倾角,一质量为的小物体在水平外力的作用下从A点由静止开始向左运动,运动到B点时撤去外力。已知AB距离,物体与水平面之间的动摩擦因数,,,,求:
(1)物体沿倾斜轨道上升的最大距离?
(2)物体最终停止在C点,CB距离?
17.(2022·江苏南京·二模)现将等宽双线在水平面内绕制成如图所示轨道,两段半圆形轨道半径均为R=m,两段直轨道AB、A′B′长度均为l=1.35m。在轨道上放置一个质量m=0.1kg的小圆柱体,如图所示,圆柱体与轨道两侧相切处和圆柱截面圆心O连线的夹角θ为120°,如图所示。两轨道与小圆柱体的动摩擦因数均为μ=0.5,小圆柱尺寸和轨道间距相对轨道长度可忽略不计。初始时小圆柱位于A点处,现使之获得沿直轨道AB方向的初速度v0.求:
(1)小圆柱沿AB运动时,内外轨道对小圆柱的摩擦力f1、f2的大小;
(2)当v0=6m/s,小圆柱刚经B点进入圆弧轨道时,外轨和内轨对小圆柱的压力N1、N2的大小;
(3)为了让小圆柱不脱离内侧轨道,v0的最大值,以及在v0取最大值情形下小圆柱最终滑过的路程s。
18.(2022·浙江·嵊州中学高三开学考试)如图所示为北京2022年冬奥会一自由式滑雪大跳台技巧比赛场地示意图,比赛场地由出发区AB、助滑坡BC、第一过渡区CD、跳台DE、第二过渡区EF、着陆坡FG和终点区GH组成、在H处安置半径为R=1.0m的圆形轨道,进出口H、H1靠近带相互错开,H1N足够长。第一过渡区和终点区的的最低点在同一水平地面上,出发区距地面的高度,跳台最高点E和着陆坡最高点F离地面的高度均为,着陆坡度37°。运动员从助滑坡顶端B由静止滑下,离开跳台在空中完成预定动作到达F点正上方的最高点M后水平飞出,M点离水平地面(GH所在水平面)的高度为7.6m,在落到倾斜雪道FG上时,运动员靠改变姿势进行缓冲使自己只保留沿斜面的分速度而不弹起,此后立即做匀加速运动经过G点。假设运动员连同滑雪板的总质量,除缓冲外运动员可视为质点,滑雪板与雪道GH的动摩擦因数,不计其余滑道和空气的阻力,不计经过各转折点处的能量损失,,,求:
(1)运动员从M点水平飞出的速度vM;
(2)运动员在倾斜雪道FG上滑行的时间(结果可用根号表示);
(3)若运动员能够进入圆形轨道且不脱离轨道,雪道GH的长度应满足什么条件?
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参考答案:
1.D
2.A
3.B
4.A
5.D
6.C
7.D
8.C
9.C
10.AC
11.AD
12.AD
13. 圆弧半径R
14. 不需要
15. 0.5
16.(1)1m;(2)1.5m
17.(1)0.5N,0.5N;(2);(3),2.85m
18.(1);(2);(3)或
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