人教版高一物理必修2 第七章 机械能守恒定律 单元练习题

机械能守恒定律
一、单选题
1．一质量为1kg的质点静止于光滑水平面上，从t=0时起，第1秒内受到2N的水平外力作用，第2秒内水平外力大小变为1N，方向不变，下列判断正确的是（　　）
A．内外力的平均功率是2W
B．第2秒内外力所做的功是
C．第2秒末外力的瞬时功率最大
D．第1秒内与第2秒内质点动能增加量的比值是
2．如图所示，某同学由O点先后抛出完全相同的3个小球（可将其视为质点），分别依次垂直打在竖直木板M、N、P三点上。已知M、N、P、0四点距离水地面高度分别为4h、3h、2h、h.不计空气阻力，以下说法正确的是（
）
A．击中P点的小球动能最小
B．分别到达M、N、P、O四点的小球的飞行时间之比为1:2:3
C．分别到达M、N、P三点的小球的初速度的竖直分量之比为3:
2:1
D．到达木板前一个小球的加速度相同
3．引体向上是中学生体育测试的项目之一，引体向上运动的吉尼斯世界纪录是53次/分钟。若某中学生在30秒内完成12次引体向上，该学生此过程中克服重力做功的平均功率最接近于
A．400W
B．100W
C．20W
D．5W
4．某次顶竿表演结束后，演员A(视为质点)自竿顶由静止开始滑下，如图甲所示。演员A滑到竿底时速度正好为零，然后曲腿跳到水平地面上，演员A的质量为50kg，长竹竿质量为5kg，A下滑的过程中速度随时间变化的图象如图乙所示。重力加速度取10m/s2，则t=5s时，演员A所受重力的功率为
A．50W
B．500W
C．55W
D．550W
5．如图所示，O至P是一段滑雪赛道，P点的海拔高度为H，O点的海拔高度为2H。人和雪橇总质量为m，从O点滑到P点重力对人和雪橇所做的功为
A．mgH
B．2mgH
C．3mgH
D．0
6．如图，小球自a点由静止自由下落，到b点时与弹簧接触，到c点时弹簧被压缩到最短，若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由b→c的运动过程中，下列说法正确的是（
）
A．小球和地球构成的系统总机械能守恒
B．小球的重力势能随时间先减少后增加
C．小球在b点时动能最大
D．小球动能的减少量小于弹簧弹性势能的增加量
7．如图，AB为一光滑水平横杆，横杆上固定有一个阻挡钉C。杆上套一质量不计的轻环，环上系一长为L且足够牢固、不可伸长的轻细绳，绳的另一端拴一质量为m的小球，现将轻环拉至C左边L/5处并将绳拉直，让绳与AB平行，然后由静止同时释放轻环和小球。重力加速度为g，则关于之后的运动情况，下列描述正确的是
A．小球还可以回到AB杆的高度
B．小球在最低点的速度大小为
C．小球到达最低点之前一直做曲线运动
D．小球在最低点对绳子的拉力大小小于3mg
8．一个人站在阳台上，以相同的速率分别把三个球竖直向下、竖直向上、水平抛出，不计空气阻力，则三球落地时的速率（　　）
A．上抛球最大
B．下抛球最大
C．平抛球最大
D．一样大
9．如图所示，倾角为θ＝30°的斜面上，一质量为6m的物块经跨过定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连，现将小球从水平位置静止释放，小球由水平位置运动到最低点的过程中，物块和斜面始终静止。运动过程中小球和物块始终在同一竖直平面内，则在此过程中（　　）
A．细绳的拉力先增大后减小
B．物块所受摩擦力逐渐减小
C．地而对斜面的支持力逐渐增大
D．地面对斜面的摩擦力先减小后增大
10．将一物体由地面竖直向上抛出，物体距离地面的高度为h，上升阶段其机械能E随h的变化关系如图所示，则下落阶段的E﹣h图象是（　　）
A．
B．
C．
D．
11．如图所示，有一根用绝缘材料制成的劲度系数为k的轻弹簧，左端固定，右端与小球连接。小球质量
为m，带电量为+q。开始时小球静止在光滑绝缘水平面上，施加水平向右的匀强电场E后小球开始做简谐运动。小球经过O时加速度为零，A、B为小球能够到达的最大位移处。在小球做简谐运动过
程中，下列判断正确的是（）
A．小球的速度为零时，弹簧伸长量是qE/k
B．小球和弹簧系统的机械能守恒
C．小球做简谐运动的振幅是2qE/k
D．小球由0到B过程中，弹力做功的绝对值大于电场力做功的绝对值
12．静止在地面上的物体在不同合力
F
作用下均通过相同的位移
x0，下列情况中物体在
x0
位置时动能最大的是
A．
B．
C．
D．
二、多选题
13．把质量为m的小球（可看作质点）放在竖直的轻质弹簧上，并把小球向下按到A的位置（甲）如图所示，迅速松手后，弹簧把小球弹起，球升至最高位置C点（丙），途中经过位置B时弹簧正好处于自然状态（乙）已知A、B的高度差为h1，B、C的高度差为h2，重力加速度为g，不计空气阻力。则（　　）
A．小球从A上升到B位置的过程中，动能一直增大
B．小球从A上升到B位置的过程中，机械能一直增大
C．小球在甲位置时，弹簧的弹性势能为mg（h2+h1）
D．小球在甲位置时，弹簧的弹性势能为mgh1
14．如图所示，在光滑水平桌面上有一个质量为m的质点，在沿平行于桌面方向的恒定外力F作用下，以初速度v0从A点开始做曲线运动，图中曲线是质点的运动轨迹。已知在t
s末质点的速度达到最小值v，到达B点时的速度方向与初速度v0的方向垂直，则
A．恒定外力F的方向与初速度的反方向成θ角指向曲线内侧，且
B．质点所受合外力的大小为
C．质点到达B点时的速度大小为
D．t
s内恒力F做功为
15．长为L的轻杆可绕O在竖直平面内无摩擦转动，质量为M的小球A固定于杆端点，质点为m的小球B固定于杆中点，且M=2m，开始杆处于水平，由静止释放，当杆转到竖直位置时（
）
A．A球瞬时速率是B球瞬时速率的2倍
B．球A在最低点速度为
C．OB杆的拉力小于BA杆的拉力
D．轻杆对球B做功
三、实验题
16．“落体法”是验证机械能守恒定律的主要方法之一，请回答下列问题：
（1）完成该实验时，其中一个重要的步骤是，接通电源释放纸带，则如图1所示操作合理的是________；
（2）某次操作得到了如图2所示的纸带，已知打点周期为、重锤的质量为，依次测出了各计时点到第一个计时点的距离如图2中所示，打A点时重锤的动能应为_______，如果选取A到E的过程完成机械能守恒定律的验证，则需要验证的关系式为____________________________；
（3）如果某次实验时，发现动能的增加量略大于重力势能的减小量，请分析出现这种现象的原因可能为______________（填序号）。
A．在测量重物质量时测量的不准确
B．所使用的交流电源的实际频率小于50
Hz
C．摩擦力或阻力太大
17．某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出一定电压，两光电传感器与计算机相连滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象。
(1)实验前，接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的△t1______△t2
(选填“>”“=”或“<”)时，说明气垫导轨已经水平。
(2)用螺旋测微器测遮光条宽度d测量结果如图丙所示，则d=______mm。
(3)滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，若△t1、△t2、两光电门间距离L、滑块的质量M和d已知，重力加速度为g，要验证滑块和钩码组成的系统机械能是否守恒，则上述物理量间应满足关系式___________。
四、解答题
18．如图所示,质量均为m=0.5
kg的A、B两小物块用轻质弹簧相连,竖直静止放置在水平地面上,弹簧的劲度系数为k=0.5
N/cm,B物块上系一根轻绳,轻绳绕过固定光滑的定滑轮与水平面上的C物块相连,C物块的质量为M=1
kg,与水平面间的动摩擦因数为0.2,初始时轻绳伸直但无拉力。用一水平向右的拉力F作用在C物块上,使C物块向右做匀加速直线运动,1s时A物块恰好离开地面,重力加速度大小g=10
m/s2,求:
(1)A物块刚好离开地面时,水平拉力F的大小;
(2)A物块刚好离开地面前,水平拉力F做功的大小。
19．如图所示，倾角为的直角斜面体固定在水平地面上，其顶端固定有一轻质定滑轮，轻质弹簧和轻质细绳相连，一端接质量为m2的物块B，物块B放在地面上且使滑轮和物块间的细绳竖直，一端连接质量为m1的物块A，物块A放在光滑斜面上的P点保持静止，弹簧和斜面平行，此时弹簧具有的弹性势能为EP。不计定滑轮，细绳，弹簧的质量，不计斜面，滑轮的摩擦，已知弹簧的劲度系数为k，P点到斜面底端的距离为L。现将物块A缓慢斜向上移动，直到弹簧刚恢复原长时由静止释放物块A，当物块B刚要离开地面时，物块A的速度即变为零，求：
(1)当物块B刚要离开地面时，物块A的加速度；
(2)在以后的运动过程中物块A的最大速度。
20．如图所示，一根长为L=0.2m的刚性轻绳，一端固定在O点，另一端连接一个质量为m的小球，当球自由悬挂时，球处在最低点A点，此时给球一个水平初速度v0让它运动起来，忽略空气阻力，重力加速度g=10m/s2。
（1）要保证小球能在竖直平面内做完整的圆周运动，求v0的最小值；
（2）要保证小球在运动过程中绳子始终不松弛，求v0满足的条件；
（3）若小球在A点获得的水平初速度v0=m/s，试确定小球能上升的最大高度。
参考答案
1．D
2．D
3．B
4．B
5．A
6．D
7．D
8．D
9．B
10．C
11．D
12．C
13．BC
14．ABC
15．AD
16．D
B
17．=
18．(1)
F=12.6
N
(2)
WF=1.52
J
19．(1)
A的加速度大小为，方向沿斜面向上
(2)
20．（1）要保证小球能在竖直平面内做完整的圆周运动，v0的最小值m/s；（2）要保证小球在运动过程中绳子始终不松弛，v0满足的条件v0≥m/s或v0≤2m/s；（3）小球能上升的最大高度是0.3375m。