8.4课时 机械能守恒定律 同步练习 2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 8.4课时 机械能守恒定律 同步练习 2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册（Word版含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-06-21 13:28:12 | ||
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文档简介
8.4课时 机械能守恒定律 同步练习
一、选择题（本大题共12小题）
1．如图所示，一质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平恒力F作用下，从平衡位置P拉至轻绳与竖直方向夹角为处时，速度恰好为零。重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A．小球的重力势能增加
B．拉力F所做的功为
C．拉力F所做的功为
D．机械能增加
2．如图所示，一小球从空中下落，从它刚接触弹簧到把弹簧压缩至最短的过程中，若不计空气阻力，则关于小球能量的变化，下列判断正确的是（ ）
A．动能一直减小 B．动能先增加后减小
C．机械能先增加后减小 D．机械能保持不变
3．如图所示，半径为的光滑圆环竖直固定，套在环上的小球A、B用长度为的轻杆相连，已知小球A的质量是小球B的质量的三倍，移动轻杆，使小球B处在圆环的最低点，静止释放轻杆，当圆心O与A小球的连线与竖直方向成37°时，小球A的速度大小可能是（，，重力加速度g取）（ ）
A．1m/s B．2m/s C． D．
4．如图所示，ABC是竖直平面内的粗糙固定轨道，其中水平轨道AB长度为2R，四分之一圆弧轨道BC半径为R，与AB相切于B点。一质量为m的小球始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自A点处从静止释放开始向右运动，小球运动到C点时的速率为v，已知重力加速度大小为g。下列说法中正确的是（ ）
A．水平外力对小球做的功是mv2
B．小球克服重力所做的功是3mgR
C．小球机械能的增加量为mgR+mv2
D．摩擦阻力对小球做的功是mv2-2mgR
5．2022年2月8日，在北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台决赛中，我国选手谷爱凌成功夺冠。图甲为滑雪大跳台的滑道示意图，其主要由助滑道、跳台、着落坡组成，在助滑道与跳台之间用一段弯曲滑道衔接，助滑道与着落坡均可以视为倾斜直道。谷爱凌由起点滑下，从跳台飞出后，在空中完成系列动作，最后落至着落坡。谷爱凌离开跳台至落到着落坡阶段的轨迹如图乙所示，P为这段轨迹的最高点，不计空气阻力，谷爱凌可视为质点。下列说法正确的是（ ）
A．谷爱凌在P点的机械能大于她落到着落坡时的机械能
B．谷爱凌在空中运动的过程中，重力势能先增大后减小
C．谷爱凌在空中运动的过程中，重力瞬时功率的最小值大于0
D．若谷爱凌离开起跳台时的速度方向一定，则速度越大，她与着落坡的最大距离越大
6．如图所示，长2L的轻杆两端分别固定有质量为3m的小球A和质量为m的小球B，杆的中点O处有光滑的水平固定转轴，用手将该装置固定在杆恰好水平的位置，然后由静止释放。小球A和B可视为质点，重力加速度为g，则（ ）
A．当杆到达坚直位置时，小球A运动的角速度大小为
B．当杆到达竖直位置时，小球B运动的线速度大小为
C．从释放轻杆到轻杆到达竖直位置的过程中，轻杆对小球B做的功为
D．从释放轻杆到轻杆到达竖直位置的过程中，轻杆对小球A做的功为
7．如图甲所示，一小木块以某一初速度冲上倾角为且足够长的固定斜面。若以斜面底端为位移初始点，乙图为小木块在斜面上运动的动能随位移x变化关系图像。忽略空气阻力的影响，重力加速度，则下列判断正确的是（ ）
A．小木块从斜面底端冲到最高点的过程中，损失的机械能为40J
B．小木块从斜面底端出发再回到底端的过程中，克服摩擦力做功为20J
C．小木块的质量为1kg
D．小木块与斜面间的动摩擦因数为0.25
8．如图所示，竖直环A半径为r，固定在木板B上，木板B放在水平地面上，B的左、右两侧各有一挡板固定在地面上，使B不能左右运动，在环的最低点放一小球C，A、B、C的质量均为m。现给小球一水平向右的瞬时速度v，小球会在环内侧做圆周运动，为保证小球能通过环的最高点，且不会使环竖直向上跳起（不计小球与环之间的摩擦阻力），则瞬时速度v可能是（ ）
A． B． C． D．
9．图所示，长度为L的三根轻杆构成一个正三角形支架，在A处固定质量为2m的小球；B处固定质量为m的小球，支架悬挂在O点，可绕过O点与支架所在平面相垂直的固定轴转动。开始时OB与地面相垂直，放手后开始运动。在无任何阻力的情况下，下列说法中正确的是（ ）
A．摆动过程中A球机械能守恒
B．B球向左摆动所能达到的最大高度应高于A球开始运动的高度
C．A球到达最低点时速度为
D．A球到达最低点时，杆对A做功为
10．如图所示，轻质弹簧的下端固定在光滑斜面的底部，置于斜面上，其上方有一物块由静止开始下滑，从物块开始接触弹簧到把弹簧压至最短（仍在弹性限度内）的过程中，物块的重力势能与弹簧的弹性势能之和（ ）
A．逐渐增加 B．逐渐减少
C．先增加后减少 D．先减少后增加
11．如图所示，随着景区设施的完善，旅游也不那么辛苦了。游客上山可以坐电梯直达山顶，下山可以利用景区的自然落差乘坐溜索无动力溜过峡谷，惊险刺激的同时也能欣赏美景。下列说法正确的是（ ）
A．坐电梯上山时，从山脚到山顶的过程中只有重力势能改变，动能不变
B．坐电梯上山时，从山脚到山顶，每个人重力势能的改变量都相同，与参考平面无关
C．坐溜索下山时，刚开始速度越来越大，主要是因为重力做正功了
D．坐溜索下山时，重力所做的功一定等于动能的增量
12．室内风洞体验是模拟真实跳伞的一种新型安全的极限运动，如图所示，体验者在重力和风力的共同作用下加速下降，则（ ）
A．体验者的动能增加，机械能增加
B．体验者的动能增加，机械能不变
C．体验者的动能增加，机械能减小
D．体验者的动能减小，机械能不变
二、填空题（本大题共3小题）
13．如图所示，圆心在O点，半径为R的圆弧轨道abc竖直固定在水平桌面上，Oc与Oa的夹角为，轨道最低点a与桌面相切。一段不可伸长的轻绳两端系着质量分别为m和4m的小球A和B（均可视为质点），挂在圆弧轨道边缘c的两边，开始时B位于c点，从静止释放，设轻绳足够长，不计一切摩擦。重力加速度为g。则B球运动到点a时的速度大小为______
14．如图所示，在高1.5m的光滑平台上有一个质量为2kg的小球被细线拴在墙上，球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧。当烧断细线时，小球被弹出，小球落地时的速度方向与水平方向成60°角，（g=10m/s2）。小球落地时的动能为___________，弹簧的弹簧的弹性势能为___________
15．如图甲所示，劲度系数为k的轻弹簧竖直放置，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处自由下落，接触弹簧后继续向下运动。以小球开始下落的位置为原点，沿竖直向下建立一坐标轴Ox，小球的速度v随时间t变化的图像如图乙所示。其中OA段为直线，AB段是与OA相切于A点的曲线，BC是平滑的曲线，弹簧弹力大小 ，为弹簧的形变量。则B点对应的x坐标为___________，小球从B到C的过程重力做的功___________小球动能增量的绝对值（选填“大于”、“等于”、“小于”或“可能大于、等于或小于”）。
三、解答题（本大题共4小题）
16．如图所示，在竖直面内有一半径为R的光滑圆弧轨道，圆心在O点，轨道上端的A点与O点等高。质量为m的小物块在A点由静止释放，运动到B点时所用的时间为t，已知OB与OA的夹角为60°，重力加速度为g，求
（1）物块从A到B运动的过程中重力的平均功率；（2）物块运动到B点时重力的瞬时功率。
17．如图甲，一质量的物块在长的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，经过到达斜面底端，其重力势能Ep随下滑距离s变化的图线如图乙所示，若g取10 m/s2。求：
（1）物块下滑的加速度a；
（2）物块与斜面的动摩擦因数μ；
（3）物块下滑过程中机械能是否守恒？若守恒，请说明理由；若不守恒，请求出机械能的变化量。
18．如图所示，一倾角为的斜面，底端用一小段圆弧与光滑水平面平滑连接：另有一位于竖直平面内、半径为R的光滑圆轨送位于右侧，且轨道最低点与水平面相切，水平面上静止着两个小滑块（视为质点），质量分别为、，它们挨在一起，中间夹着少量的炸药（质量不计）。炸药突然爆炸，导致获得向左的速度，获得向右的速度。在之后的运动中，沿斜面上升到了距地面高处又返回。已知炸药爆炸过程中释放的所有化学能都转化成了两物块的动能，且两物块在爆炸时获得的速度与它们的质量成反比：与斜面间的动摩擦因数，重力加速度为g。
（1）求炸药爆炸时释放的化学能
（2）通过计算说明能否上升到圆轨道最高点；如果能，求出在最高点时，轨道对的压力大小。
19．地面上固定一竖直轻弹簧，弹性系数为k，上端连接一质量为m的物体。弹簧的弹性势能可以表达为，其中k为弹簧的弹性系数，x为形变量。现使物体在弹簧处于自由伸长状态时由静止释放，已知重力加速度为g，在到达最低点的过程中，求，
（1）物块的最大速度v；
（2）物块压缩弹簧至最低点时的加速度a。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．BD
2．B
3．BD
4．CD
5．BD
6．AC
7．BCD
8．ABC
9．BD
10．D
11．C
12．C
13．
14． 40J 10J
15． 可能大于、等于或小于
16．（1）；（2）
17．（1），方向：沿斜面向下；（2）0.25；（3）不守恒，机械能减少了16J
18．（1）18mgR；（2）能；2mg
19．（1）；（2）
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、选择题（本大题共12小题）
1．如图所示，一质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平恒力F作用下，从平衡位置P拉至轻绳与竖直方向夹角为处时，速度恰好为零。重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A．小球的重力势能增加
B．拉力F所做的功为
C．拉力F所做的功为
D．机械能增加
2．如图所示，一小球从空中下落，从它刚接触弹簧到把弹簧压缩至最短的过程中，若不计空气阻力，则关于小球能量的变化，下列判断正确的是（ ）
A．动能一直减小 B．动能先增加后减小
C．机械能先增加后减小 D．机械能保持不变
3．如图所示，半径为的光滑圆环竖直固定，套在环上的小球A、B用长度为的轻杆相连，已知小球A的质量是小球B的质量的三倍，移动轻杆，使小球B处在圆环的最低点，静止释放轻杆，当圆心O与A小球的连线与竖直方向成37°时，小球A的速度大小可能是（，，重力加速度g取）（ ）
A．1m/s B．2m/s C． D．
4．如图所示，ABC是竖直平面内的粗糙固定轨道，其中水平轨道AB长度为2R，四分之一圆弧轨道BC半径为R，与AB相切于B点。一质量为m的小球始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自A点处从静止释放开始向右运动，小球运动到C点时的速率为v，已知重力加速度大小为g。下列说法中正确的是（ ）
A．水平外力对小球做的功是mv2
B．小球克服重力所做的功是3mgR
C．小球机械能的增加量为mgR+mv2
D．摩擦阻力对小球做的功是mv2-2mgR
5．2022年2月8日，在北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台决赛中，我国选手谷爱凌成功夺冠。图甲为滑雪大跳台的滑道示意图，其主要由助滑道、跳台、着落坡组成，在助滑道与跳台之间用一段弯曲滑道衔接，助滑道与着落坡均可以视为倾斜直道。谷爱凌由起点滑下，从跳台飞出后，在空中完成系列动作，最后落至着落坡。谷爱凌离开跳台至落到着落坡阶段的轨迹如图乙所示，P为这段轨迹的最高点，不计空气阻力，谷爱凌可视为质点。下列说法正确的是（ ）
A．谷爱凌在P点的机械能大于她落到着落坡时的机械能
B．谷爱凌在空中运动的过程中，重力势能先增大后减小
C．谷爱凌在空中运动的过程中，重力瞬时功率的最小值大于0
D．若谷爱凌离开起跳台时的速度方向一定，则速度越大，她与着落坡的最大距离越大
6．如图所示，长2L的轻杆两端分别固定有质量为3m的小球A和质量为m的小球B，杆的中点O处有光滑的水平固定转轴，用手将该装置固定在杆恰好水平的位置，然后由静止释放。小球A和B可视为质点，重力加速度为g，则（ ）
A．当杆到达坚直位置时，小球A运动的角速度大小为
B．当杆到达竖直位置时，小球B运动的线速度大小为
C．从释放轻杆到轻杆到达竖直位置的过程中，轻杆对小球B做的功为
D．从释放轻杆到轻杆到达竖直位置的过程中，轻杆对小球A做的功为
7．如图甲所示，一小木块以某一初速度冲上倾角为且足够长的固定斜面。若以斜面底端为位移初始点，乙图为小木块在斜面上运动的动能随位移x变化关系图像。忽略空气阻力的影响，重力加速度，则下列判断正确的是（ ）
A．小木块从斜面底端冲到最高点的过程中，损失的机械能为40J
B．小木块从斜面底端出发再回到底端的过程中，克服摩擦力做功为20J
C．小木块的质量为1kg
D．小木块与斜面间的动摩擦因数为0.25
8．如图所示，竖直环A半径为r，固定在木板B上，木板B放在水平地面上，B的左、右两侧各有一挡板固定在地面上，使B不能左右运动，在环的最低点放一小球C，A、B、C的质量均为m。现给小球一水平向右的瞬时速度v，小球会在环内侧做圆周运动，为保证小球能通过环的最高点，且不会使环竖直向上跳起（不计小球与环之间的摩擦阻力），则瞬时速度v可能是（ ）
A． B． C． D．
9．图所示，长度为L的三根轻杆构成一个正三角形支架，在A处固定质量为2m的小球；B处固定质量为m的小球，支架悬挂在O点，可绕过O点与支架所在平面相垂直的固定轴转动。开始时OB与地面相垂直，放手后开始运动。在无任何阻力的情况下，下列说法中正确的是（ ）
A．摆动过程中A球机械能守恒
B．B球向左摆动所能达到的最大高度应高于A球开始运动的高度
C．A球到达最低点时速度为
D．A球到达最低点时，杆对A做功为
10．如图所示，轻质弹簧的下端固定在光滑斜面的底部，置于斜面上，其上方有一物块由静止开始下滑，从物块开始接触弹簧到把弹簧压至最短（仍在弹性限度内）的过程中，物块的重力势能与弹簧的弹性势能之和（ ）
A．逐渐增加 B．逐渐减少
C．先增加后减少 D．先减少后增加
11．如图所示，随着景区设施的完善，旅游也不那么辛苦了。游客上山可以坐电梯直达山顶，下山可以利用景区的自然落差乘坐溜索无动力溜过峡谷，惊险刺激的同时也能欣赏美景。下列说法正确的是（ ）
A．坐电梯上山时，从山脚到山顶的过程中只有重力势能改变，动能不变
B．坐电梯上山时，从山脚到山顶，每个人重力势能的改变量都相同，与参考平面无关
C．坐溜索下山时，刚开始速度越来越大，主要是因为重力做正功了
D．坐溜索下山时，重力所做的功一定等于动能的增量
12．室内风洞体验是模拟真实跳伞的一种新型安全的极限运动，如图所示，体验者在重力和风力的共同作用下加速下降，则（ ）
A．体验者的动能增加，机械能增加
B．体验者的动能增加，机械能不变
C．体验者的动能增加，机械能减小
D．体验者的动能减小，机械能不变
二、填空题（本大题共3小题）
13．如图所示，圆心在O点，半径为R的圆弧轨道abc竖直固定在水平桌面上，Oc与Oa的夹角为，轨道最低点a与桌面相切。一段不可伸长的轻绳两端系着质量分别为m和4m的小球A和B（均可视为质点），挂在圆弧轨道边缘c的两边，开始时B位于c点，从静止释放，设轻绳足够长，不计一切摩擦。重力加速度为g。则B球运动到点a时的速度大小为______
14．如图所示，在高1.5m的光滑平台上有一个质量为2kg的小球被细线拴在墙上，球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧。当烧断细线时，小球被弹出，小球落地时的速度方向与水平方向成60°角，（g=10m/s2）。小球落地时的动能为___________，弹簧的弹簧的弹性势能为___________
15．如图甲所示，劲度系数为k的轻弹簧竖直放置，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处自由下落，接触弹簧后继续向下运动。以小球开始下落的位置为原点，沿竖直向下建立一坐标轴Ox，小球的速度v随时间t变化的图像如图乙所示。其中OA段为直线，AB段是与OA相切于A点的曲线，BC是平滑的曲线，弹簧弹力大小 ，为弹簧的形变量。则B点对应的x坐标为___________，小球从B到C的过程重力做的功___________小球动能增量的绝对值（选填“大于”、“等于”、“小于”或“可能大于、等于或小于”）。
三、解答题（本大题共4小题）
16．如图所示，在竖直面内有一半径为R的光滑圆弧轨道，圆心在O点，轨道上端的A点与O点等高。质量为m的小物块在A点由静止释放，运动到B点时所用的时间为t，已知OB与OA的夹角为60°，重力加速度为g，求
（1）物块从A到B运动的过程中重力的平均功率；（2）物块运动到B点时重力的瞬时功率。
17．如图甲，一质量的物块在长的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，经过到达斜面底端，其重力势能Ep随下滑距离s变化的图线如图乙所示，若g取10 m/s2。求：
（1）物块下滑的加速度a；
（2）物块与斜面的动摩擦因数μ；
（3）物块下滑过程中机械能是否守恒？若守恒，请说明理由；若不守恒，请求出机械能的变化量。
18．如图所示，一倾角为的斜面，底端用一小段圆弧与光滑水平面平滑连接：另有一位于竖直平面内、半径为R的光滑圆轨送位于右侧，且轨道最低点与水平面相切，水平面上静止着两个小滑块（视为质点），质量分别为、，它们挨在一起，中间夹着少量的炸药（质量不计）。炸药突然爆炸，导致获得向左的速度，获得向右的速度。在之后的运动中，沿斜面上升到了距地面高处又返回。已知炸药爆炸过程中释放的所有化学能都转化成了两物块的动能，且两物块在爆炸时获得的速度与它们的质量成反比：与斜面间的动摩擦因数，重力加速度为g。
（1）求炸药爆炸时释放的化学能
（2）通过计算说明能否上升到圆轨道最高点；如果能，求出在最高点时，轨道对的压力大小。
19．地面上固定一竖直轻弹簧，弹性系数为k，上端连接一质量为m的物体。弹簧的弹性势能可以表达为，其中k为弹簧的弹性系数，x为形变量。现使物体在弹簧处于自由伸长状态时由静止释放，已知重力加速度为g，在到达最低点的过程中，求，
（1）物块的最大速度v；
（2）物块压缩弹簧至最低点时的加速度a。
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参考答案：
1．BD
2．B
3．BD
4．CD
5．BD
6．AC
7．BCD
8．ABC
9．BD
10．D
11．C
12．C
13．
14． 40J 10J
15． 可能大于、等于或小于
16．（1）；（2）
17．（1），方向：沿斜面向下；（2）0.25；（3）不守恒，机械能减少了16J
18．（1）18mgR；（2）能；2mg
19．（1）；（2）
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