1.5机械能守恒定律基础巩固（Word版含答案）

1.5机械能守恒定律基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）必修第二册
一、选择题（共15题）
1．关于功和能，下列说法正确的是（　　）
A．功有正负，功是矢量 B．功有正负，单位是焦耳（J），是标量
C．能量的单位是焦耳，功的单位是瓦特 D．能量既可以消失，也可以创生
2．质量为m的小球，从离桌面以上高为H的地方以初速度v0竖直向上抛出，桌面离地面高为h，设桌面处物体重力势能为零，空气阻力不计，那么，小球落地时的机械能为
1.5机械能守恒定律基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）必修第二册
A．mgh＋
B．mgH＋
C．mg(H+h) ＋
D．mg（H +h）
3．第24届冬季奥林匹克运动会将于2022年在北京举行．高山滑雪是冬奥会的一个比赛项目，因速度快、惊险刺激而深受观众喜爱．在一段时间内，运动员始终以如图所示的姿态加速下滑．若运动员受到的阻力不可忽略，则这段时间内他的
A．重力势能增加，动能减少，机械能守恒
B．重力势能增加，动能增加，机械能守恒
C．重力势能减少，动能减少，机械能减少
D．重力势能减少，动能增加，机械能减少
4．用绳吊一物体，手拉绳的一端使物体上升。在某一段时间内物体做匀减速上升。关于这段时间内物体势能的增加量与动能的减少量的说法中正确的是（　　）
A．势能的增加量等于动能的减少量
B．势能的增加量小于动能的减少量
C．势能的增加量大于动能的减少量
D．无法确定势能的增加量与动能减少量之间的关系
5．生活中蕴藏着许多物理知识，如图所示为一个积水雨棚，某人从侧面缓慢向上推棚壁使它变形（水未溢出），则水的重力势能将（　　）
A．减少 B．增加 C．不变 D．先增加后减少
6．做平抛运动的物体，物体的重力势能跟运动速度的关系如图所示，其中正确的是（ ）
A． B． C． D．
7．做匀速圆周运动的物体，保持不变的量是（　　）
A．加速度 B．合外力 C．动能 D．机械能
8．如图所示，把质量为0.4kg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，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．小球的图像中最大的速度为
C．弹簧弹性势能的最大值为
D．压缩小球的过程中外力F对小球所做的功为
9．如图，水平传送带保持的速度运动，一质量为的物体与传送步间的动摩擦因数为0.2，现将该物体无初速地放到传送带上的A点，然后运动到了距A点的B点（B为空间中某一确定的点，与A在同一水平线上），g取，则此过程中（　　）
A．物块对传送带做功为 B．传送带对物块做功为0.5J
C．物块动能增加为 D．物块与传送间的摩擦生热为
10．小球自高为H的A点由静止开始沿光滑曲面下滑，B处曲面的切线沿水平方向，B的高度 ，若其他条件不变，只改变h，则小球水平射程s的变化情况为（ ）
①h增大时，s也增大
②h增大时，s也减小
③h减小时，s也减小
④h减小时，s也增大．
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
11．如图甲所示为小球在一端固定于O点的轻弹簧的牵引下在光滑水平面上做椭圆运动的轨迹，图乙为某卫星绕地球做椭圆运动的轨迹，则下列说法中正确的是（ ）
A．小球由B经C到D点时间与由D经A到B点的时间不相等
B．卫星由B′经C′到D′点时间与由D′经A′到B′点的时间相等
C．小球在A点的速度小于小球在B点的速度
D．若卫星在C′点的速度大小为v，则卫星在C′的加速度大小为
12．如图所示，在高为h的粗糙平台上，有一个质量为m的小球，被一根细线拴在墙上，球与墙间有一根被压缩的轻质弹簧。当烧断细线时，小球被弹出，小球落地时速度大小为v。对烧断细线到小球刚要落地的过程，下列说法正确的是（　　）
A．小球离开弹簧时的动能是
B．弹簧弹力做的功等于
C．弹簧弹力与重力做功的和等于
D．弹簧弹力与摩擦力做功的和等于
13．一个质量为m1的人造地球卫星在高空做匀速圆周运动，轨道半径为r，某时刻和一个质量为m2的太空碎片发生迎头正碰，碰后二者结合成一个整体，速度大小变为卫星原来速度的，并开始沿椭圆轨道运动，轨道的远地点为碰撞时的点，若碰后卫星的内部装置仍能有效运转，当卫星与碎片的整体再次通过远地点时通过极短时间的遥控喷气可使整体仍在卫星碰前的轨道上做圆周运动，绕行方向与碰前相同．已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（　　）
A．卫星与碎片碰撞前的线速度大小为
B．卫星与碎片碰撞前运行的周期大小为
C．喷气装置对卫星和碎片整体所做的功为
D．喷气装置对卫星和碎片整体所做的功为
14．如图所示，一升降机箱底装有若干个弹簧，设在某次事故中，升降机吊索在空中断裂，忽略摩擦力，则升降机在弹簧下端触地后直到最低点的一段运动过程中（设弹簧被压缩过程中处于弹性限度内）（ ）
A．升降机的速度不断减小
B．升降机的加速度不断增大
C．到最低点时，升降机加速度大小可能小于重力加速度数值
D．先是克服弹力做功小于重力做功，然后克服弹力做功大于重力做功
15．如图甲所示，倾角为的传送带以的恒定速率沿顺时针方向转动，其顶端与底端间的距离为，时刻将质量的小物块轻放在传送带顶端。小物块受到一个方向垂直传送带向上的力F，大小随时间按图乙规律变化，物块与传送带间的动摩擦因数为，已知，，，取，则小物块（　　）
A．始终沿传送带向下加速 B．运动过程中加速度大小变化
C．在传送带上运动的总时间为 D．与传送带之间因摩擦产生的总热量为
二、填空题（共4题）
16．如图，足够长的竖直光滑直杆固定在地面上，底部套有一个小环．在恒力F作用下，小环由静止开始向上运动．F与直杆的夹角为60°，大小为小环所受重力的4倍．1s末撤去F，此时，小环的速度为v=_____m/s，取地面为零势能点，小环由静止开始向上运动过程中，动能等于势能的所有位置离地面高度h_____（g取10m/s2）．
17．如图所示，一细圆管弯成的四分之一的开口圆环，环的半径为R，环面处于竖直平面内，一小球在开口A处的正上方一定高度处由静止开始释放，然后进入内壁光滑的管内，小球离开圆轨道后又恰好能再次进入圆管开口A，则小球释放处离A的距离为________．
18．如图为水力发电的示意图，一台发电机能提供6.4×106W的电功率．假定水轮机和发电机的效率都是80%，则从上游冲下来的水每秒钟提供给水轮机______J的能量．若上、下游水面落差为24.8m，且上游水的流速为2m/s，则每秒钟需要______kg质量的水通过水轮机，才能产生这样的电功率．（g=10m/s2）
19．如图为某实验小组利用气垫导轨做“验证机械能守恒定律”的实验装置．将气垫导轨放在水平桌面上，细绳两端分别与托盘（含砝码）和滑块（含遮光条）相连，滑块在托盘的牵引下运动．已知光电门固定在的气垫导轨上，遮光条的宽度d，托盘（含砝码）的质量为M，滑块的质量为m，重力加速度为g。
（1）下列实验操作步骤，正确顺序是_______。
①测出遮光条到光电门的距离l
②调节滑轮高度，使细绳与导轨平行
③将气垫导轨放在水平桌面，将导轨调至水平
④释放滑块，读出遮光条通过光电门的挡光时间t
⑤打开气源，将滑块移至光电门右侧某适合的位置
（2）遮光条通过光电门时的速度大小为_______（用题中所给的字母表示）。
（3）在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，若系统要符合机械能守恒定律的结论，应满足的关系式为_______（用题中所给的字母表示）。
（4）保持滑块和砝码质量不变，多次改变遮光条到光电门的距离l，记录每次遮光条的遮光时间t及对应的，数据见下表
请根据表中的数据，在方格纸上作出图像_______。
（5）某同学根据“图像是一条过原点的直线”得出了“系统机械能守恒”的结论。你是否同意他的观点？请简要说明理由_______。
三、综合题（共4题）
20．我们对物理规律的学习应深入理解，对于重要的定理定律要学会推导。
（1）如图质量为m的物体在水平面上沿直线运动，在与运动方向相同的水平恒力F的作用下速度从v1增大到v2，在此过程中物体受到的摩擦阻力恒为f。请用牛顿运动定律和运动学公式推导：恒力F与阻力f对物体做功的和等于物体动能的变化。
（2）如图质量为m的物体在光滑曲面上从A点滑至B点，A、B两点到水平面的高度分别为h1、h2.请用动能定理推导：物体在A点的机械能和在B点的机械能相等。
21．有一弹射打板游戏装置，其结构如图所示，半径R=0.4m的竖直光滑圆弧轨道BC固定在水平底座CD上，轨道的上端点B和圆心O的连线与水平方向的夹角θ=30°，C、D两点间的距离L=1.2m；D点与弹射装置相连，弹射装置的弹性势能Ep=2.0J。装置的上方有一高h=0.4m可水平移动的竖直挡板，挡板的下端点A与BC轨道有一定间距。在某次游戏中，一质量m0=0.1kg的弹射物（可视为质点）从弹射器弹出，经DC沿圆弧轨道从B点抛出，恰好从A点贴近挡板水平飞出，已知弹射物与水平面间的动摩擦因数=0.5，不计空气阻力，g取10m/s2求∶
（1）弹射物经过圆弧轨道上C点时对轨道的压力；
（2）弹射物经过圆弧轨道上B点时的速度vB的大小∶
（3）挡板的下端点A与轨道最高点B的高度差∶，
（4）现减小弹射物的质量，并且要求弹射物与挡板垂直相碰，试写出挡板水平距离×（A与B点的水平间距）与弹射物的质量m的函数关系。
22．如图，足够长的固定斜面AB和BC的底部B处平滑连接，两斜面与水平方向的夹角均为53°，AB光滑，BC粗糙。质量m=2 kg的小物块从AB斜面高为h=1.25m的P处由静止释放。已知小物块与BC斜面间的动摩擦因数为μ=，取sin53°=0.8，cos53°=0.6，g=10 m/s2。
（1）求小物块从P处释放到达B处的速度的大小vB；
（2）求小物块沿斜面BC上滑的最大距离L及此过程中损失的机械能ΔE机；
（3）请分析说明小物块最终静止在何处。
23．如图所示，在光滑的水平面上，有一质量为M的长木块以一定的初速度向右匀速运动，将质量为m的小铁块无初速度地轻放到长木块右端，小铁块与长木块间的动摩擦因数为μ，当小铁块在长木块上相对长木块滑动L时与长木块保持相对静止，此时长木块对地的位移为l，求这个过程中：
（1）小铁块增加的动能；
（2）长木块减少的动能；
（3）系统机械能的减少量；
（4）系统产生的热量。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
2．B
3．D
4．C
5．B
6．C
7．C
8．C
9．B
10．B
11．C
12．D
13．B
14．D
15．D
16． 10 ∈[0，5]m
17．
18． ；
19． ③②⑤①④（或③⑤②①④） 不同意，图线的斜率近似等于才能得出该结论
20．
（1）设位移是x，由牛顿第二定律
F-f=ma
由运动学公式
v22-v12=2ax
又
W=Fx-fx
联立解得
（2）设物体在A、B点的速度分别为vA、vB，根据动能定理
整理可得
即
21．（1）8N，方向竖直向下；（2）4m/s；（3）0.6m；（4）
22．（1）5 m/s；（2）1.25 m；5J；（3）最终静止在B点
23．（1）μmg(l－L)；（2）μmgl；（3）μmgL；（4）μmgL
答案第1页，共2页