2020年人教版高中物理必修2第七章第七节机械能守恒定律同步练习(含答案及解析）
文档属性
| 名称 | 2020年人教版高中物理必修2第七章第七节机械能守恒定律同步练习(含答案及解析） |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 1.4MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-06-29 09:59:06 | ||
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文档简介
2020年人教版高中物理必修2第七章第七节机械能守恒定律同步练习
一、选择题
1、如图甲所示，一滑块从固定斜面上匀速下滑，用t表示下落时间、s表示下滑位移、Ek表示滑块的动能、Ep表示滑块势能、E表示滑块机械能，取斜面底为零势面，乙图中物理量关系正确的是（
）
A
B
C
D
2、在下列物理过程中，物体的机械能守恒的是（ ）
A．把一个物体竖直向上匀速提升的过程
B．人造卫星沿圆轨道绕地球运行的过程
C．汽车关闭油门后沿水平公路向前滑行的过程
D．物体以的加速度竖直向上做匀减速运动的过程
3、2018年2月13日，平昌冬奥会女子单板滑雪U形池项目中，我国选手刘佳宇荣获亚军。如图所示为U形池模型，其中a、c为U形池两侧边缘且在同一水平面上，b为U形池最低点。刘佳宇(可视为质点)从a点上方高h的O点自由下落由左侧进入池中，从右侧飞出后最高点上升至相对c点高度为的d点。不计空气阻力，下列判断正确的是( )
A．运动员从O到d的过程中机械能减少
B．运动员再次进入池中后，刚好到达左侧边缘a然后返回
C．运动员第一次进入池中，由a到b的过程与由b到c的过程相比损耗机械能较小
D．运动员从d返回到b的过程中，重力势能全部转化为动能
4、有一质量为m的小球沿如下图所示的光滑轨道下滑，已知轨道圆形部分的半径为R，试求离地面多高处释放小球，才能保证小球刚好通过圆轨道(
)
A.
0.5R
B.
1.0R
C.
2.5R
D.
3.5R
5、质量为m的物体，在距地面h高处以的加速度由静止竖直下落到地面，下列说法正确的是（
）
A．物体的重力势能减少
B．物体的机械能减少
C．物体的动能增加
D．重力做功
6、某同学手持篮球站在罚球线上，在裁判员示意后将球斜向上抛出，篮球刚好落入篮筐。从手持篮球到篮球刚好落入篮筐的过程中，已知空气阻力做功为Wf，重力做功为WG，投篮时该同学对篮球做功为W。篮球可视为质点。则在此过程中（
）
A．篮球在出手时刻的机械能最大
B．篮球机械能的增量为WG-Wf
C．篮球动能的增量为W+WG-Wf
D．篮球重力势能的增量为W-WG+Wf
7、如图所示，和是竖直平面内两个半径不同的半圆形光滑轨道，、、三点位于同一水平面上，和分别为两轨道的最低点，将两个质量相同的小球分别从和两处同时无初速释放，则（ ）
A．沿光滑轨道运动的小球的重力势能永远为正值
B．两小球到达点和点时，重力做功相等
C．两小球到达点和点时，重力势能相等
D．两小球刚开始从和两处无初速释放时，重力势能相等
8、（多选）跳伞爱好者从高楼进行跳伞表演，他们从345m的高处跳下，在距地面150m高处打开伞包。假设打开伞包前后两段时间都可看做匀变速直线运动，且始末速度均为零。一个质量为60kg的跳伞爱好者，若在30s内完成此跳伞表演（当地重力加速度g取10m/s2），则下列关于跳伞爱好者在跳伞的整个过程中说法错误的是（ ）
A．机械能先不变后减小
B．机械能一直变小
C．克服阻力做功207kJ
D．最大速度为11.5m/s
9、（多选）如图所示，足够长的传送带与水平面的夹角为，物块通过平行于传送带、跨过光滑轻滑轮的轻绳，与木块相连，的质量为，开始时、及传送带均静止，且不受传送带的摩擦力作用。现使传送带逆时针匀速转动，则在上升高度（未与滑轮相碰）的过程中（ ）
A．物块的质量为
B．摩擦力对做的功等于物块、构成的系统机械能的增加量
C．摩擦力对做的功等于物块、动能增加量之和
D．任意时刻，重力对、做功的瞬时功率大小不相等
二、计算题
10、如图所示，一质量m=1.0kg的小球系在竖直平面内长度R=0.50m的轻质不可伸长的细线上，O点距水平地面的高度h=0.95m。让小球从图示水平位置由静止释放，到达最低点的速度v=3.0m/s，此时细线突然断开。取重力加速度g=10m/s2.求：
(1)小球落地点与O点的水平距离x。
(2)小球在摆动过程中，克服阻力所做的功W；
(3)细线断开前瞬间小球对绳子的拉力T。
11、如图所示，质量m=0.2kg的皮球(视为质点)，从A点被踢出后沿曲线ABC运动，A、C在同一水平地面上，最高点B距地面的高度h=10m，皮球在B点时的速度v=20m/s，重力加速度g=10m/s2，取皮球在地面的重力势能为0。不计空气阻力，求：
(1)皮球由B运动到C的过程中重力对皮球所做的功W；
(2)皮球在B点的机械能E；
(3)皮球在A点被踢出时速度v0的大小。
12、如图所示，位于竖直平面上的1/4圆弧轨道AB光滑无摩擦,轨道半径为R，O点为圆心,A点距地面高度为H.质量为m的小球从A点由静止释放，通过B点时对轨道的压力为3mg，最后落在地面C处。不计空气阻力，求：
(1)小球通过B点的速度；
(2)小球落地点C与B点的水平距离s；
(3)比值为多少时,C与B点的水平距离s最大，最大值是多少？
13、如图所示，倾角为的粗糙平直导轨与半径为r的光滑圆环轨道相切，切点为b，整个轨道处在竖直平面内.
一质量为m的小滑块从导轨上的d处无初速下滑进入圆环轨道，接着小滑块从最高点a水平飞出，恰好击中导轨上与圆心O等高的c点.
已知圆环最低点为e点，重力加速度为g，不计空气阻力.
求：
（1）小滑块在a点飞出的动能；
（2）小滑块在e点对圆环轨道压力的大小；
参考答案
一、选择
1、【答案】D
【解析】
A．滑块匀速下滑，动能不变，A错误；
BC．势能
且
所以
BC错误；
D．滑块机械能
D正确。
故选D。
2、【答案】B
【解析】
A．匀速提升物体时，在竖直方向上除了重力外物体还受到向上的力，并且该力做功，所以物体的机械能不守恒，A错误；
B．人造卫星沿圆轨道绕地球运行的过程只受万有引力，机械能守恒，B正确；
C．汽车关闭油门后沿水平公路向前滑行的过程中阻力做负功，汽车的机械能不守恒，C错误；
D．物体以的加速度竖直向上做匀减速运动的过程中，除了重力做功外，还有其他力做功，所以物体的机械能不守恒，D错误？
故选B。
3、【答案】A
【解析】
AB．运动员从高h处自由下落由左侧进入池中，从右侧飞出后上升的最大高度为，此过程中摩擦力做负功，机械能减小，且减少的机械能为；再由右侧进入池中时，平均速率要小于由左侧进入池中过程中的平均速率，根据圆周运动的知识，可知速率减小，对应的正压力减小，则平均摩擦力减小，克服摩擦力做的功减小，即摩擦力做的功小于，则运动员再次进入池中后，能够冲击左侧边缘a然后返回，故A正确，B错误；
C．运动员第一次进入池中，由a到b过程的平均速率大于由b到c过程的平均速率，由a到b过程中的平均摩擦力大于由b到c过程中的平均摩擦力，前一过程损耗机械能较大，故C错误；
D．运动员从d返回到b的过程中，摩擦力做负功，重力势能转化为动能和内能，故D错误。
故选A。
4、【答案】C
【解析】小球刚好通过圆轨道，则有，从开始到圆环顶端的过程，由机械能守恒定律有，解得，故选项C正确，A、B、D错误。
5、【答案】C
【解析】
AD．过程中重力做正功，大小为，所以重力势能减小mgh，AD错误；
B．物体下落过程中受到竖直向下的重力，竖直向上的阻力，故
解得
所以阻力做功
物体减小的机械能等于克服阻力做的功，故机械能减小，B错误；
C．根据动能定理可得
故C正确．
故选C.
6、【答案】A
【解析】
A．由于篮球有空气阻力做功，则篮球在出手时刻的机械能最大，选项A正确；
B．篮球机械能的增量等于阻力做功，即为-Wf，选项B错误；
C．根据动能定理可知，篮球动能的增量等于合外力的功，即为-WG-Wf，选项C错误；
D．篮球重力势能的增量等于克服重力做功，即为-WG，选项D错误。
7、【答案】D
【解析】
AB．重力势能具有相对性，如果选A、P、B三点在零势能参考面上，则两球在运动过程中的重力势能恒为负值，如果选C点在零势能参考面上，则两球在运动过程中的重力势能恒为正值，另外，重力做功跟路径无关，只取决于物体初、末两点在竖直方向的高度差，两球从开始运动到到达C点和D点时竖直高度差不等，所以重力做功不相等，故AB错误；
CD．不管选哪一点为零势能，A点和B点相对零势能点的竖直高度均相等，所以重力势能相等，两小球到达C点和D点时，重力势能不相等，宫C错误D正确。
故选：D。
二、多项选择
8、【答案】AD
【解析】
根题意画出爱好者的速度时间图象为：
AB．由题意可知，在运动过程中，除重力之外还有降落伞的阻力做功，并且做负功，故机械能一直减小，故A错误，符合题意，B正确，不符合题意；
C．根据动能定理得：
Wf+WG=0-0
所以
Wf=-WG=-mgh=-207kJ
所以克服阻力做功207kJ，故C正确不符合题意；
D．图象与时间轴围成的面积表示位移，则：
解得
vm=23m/s
故D错误符合题意。
故选：AD。
9、【答案】ABC
【解析】
A．开始时、静止，由题知
解得
故A正确；
B．根据功能关系得，摩擦力对做的功等于、构成的系统机械能的增加量，故B正确；
C．因为，则系统重力势能不变，所以摩擦力对做的功等于物块、动能增加量之和，故C正确；
D．任意时刻物块、的速度大小相等，重力对做功的瞬时功率大小为
Pa=
物块b克服重力做功的瞬时功率大小为
Pb=
所以任意时刻，重力对、做功的瞬时功率大小相等，故D错误。
故选ABC。
四、计算题
10、【答案】(1)0.9m；(2)0.5J；(3)28N，方向竖直向下
【解析】
(1)小球从最低点出发做平抛运动，根据平抛运动的规律得
水平方向
x=vt
竖直方向
解得
x=0.9m
(2)小球摆下的过程中，根据动能定理得
解得
(3)小球在圆最低点受重力和拉力，根据牛顿第二定律得
解得
FT=28N
根据牛顿第三定律可知，球对绳拉力大小为28N，方向竖直向下。
11、【答案】(1)20J
(2)60J
(3)10m/s
【解析】
(1)
皮球由B运动到C的过程中重力对皮球所做的功W
(2)
皮球在B点的机械能E
(3)
皮球从A点到B点机械能守恒，
所以皮球在A点被踢出时速度v0的大小
12、【答案】
【解析】
13、【答案】（1）（2）6mg
【解析】
(1)小滑块从a点飞出后做平拋运动：
水平方向：
竖直方向：
解得：
小滑块在a点飞出的动能
(2)设小滑块在e点时速度为，由机械能守恒定律得：
在最低点由牛顿第二定律：
由牛顿第三定律得：F′=F
解得：F′=6mg
一、选择题
1、如图甲所示，一滑块从固定斜面上匀速下滑，用t表示下落时间、s表示下滑位移、Ek表示滑块的动能、Ep表示滑块势能、E表示滑块机械能，取斜面底为零势面，乙图中物理量关系正确的是（
）
A
B
C
D
2、在下列物理过程中，物体的机械能守恒的是（ ）
A．把一个物体竖直向上匀速提升的过程
B．人造卫星沿圆轨道绕地球运行的过程
C．汽车关闭油门后沿水平公路向前滑行的过程
D．物体以的加速度竖直向上做匀减速运动的过程
3、2018年2月13日，平昌冬奥会女子单板滑雪U形池项目中，我国选手刘佳宇荣获亚军。如图所示为U形池模型，其中a、c为U形池两侧边缘且在同一水平面上，b为U形池最低点。刘佳宇(可视为质点)从a点上方高h的O点自由下落由左侧进入池中，从右侧飞出后最高点上升至相对c点高度为的d点。不计空气阻力，下列判断正确的是( )
A．运动员从O到d的过程中机械能减少
B．运动员再次进入池中后，刚好到达左侧边缘a然后返回
C．运动员第一次进入池中，由a到b的过程与由b到c的过程相比损耗机械能较小
D．运动员从d返回到b的过程中，重力势能全部转化为动能
4、有一质量为m的小球沿如下图所示的光滑轨道下滑，已知轨道圆形部分的半径为R，试求离地面多高处释放小球，才能保证小球刚好通过圆轨道(
)
A.
0.5R
B.
1.0R
C.
2.5R
D.
3.5R
5、质量为m的物体，在距地面h高处以的加速度由静止竖直下落到地面，下列说法正确的是（
）
A．物体的重力势能减少
B．物体的机械能减少
C．物体的动能增加
D．重力做功
6、某同学手持篮球站在罚球线上，在裁判员示意后将球斜向上抛出，篮球刚好落入篮筐。从手持篮球到篮球刚好落入篮筐的过程中，已知空气阻力做功为Wf，重力做功为WG，投篮时该同学对篮球做功为W。篮球可视为质点。则在此过程中（
）
A．篮球在出手时刻的机械能最大
B．篮球机械能的增量为WG-Wf
C．篮球动能的增量为W+WG-Wf
D．篮球重力势能的增量为W-WG+Wf
7、如图所示，和是竖直平面内两个半径不同的半圆形光滑轨道，、、三点位于同一水平面上，和分别为两轨道的最低点，将两个质量相同的小球分别从和两处同时无初速释放，则（ ）
A．沿光滑轨道运动的小球的重力势能永远为正值
B．两小球到达点和点时，重力做功相等
C．两小球到达点和点时，重力势能相等
D．两小球刚开始从和两处无初速释放时，重力势能相等
8、（多选）跳伞爱好者从高楼进行跳伞表演，他们从345m的高处跳下，在距地面150m高处打开伞包。假设打开伞包前后两段时间都可看做匀变速直线运动，且始末速度均为零。一个质量为60kg的跳伞爱好者，若在30s内完成此跳伞表演（当地重力加速度g取10m/s2），则下列关于跳伞爱好者在跳伞的整个过程中说法错误的是（ ）
A．机械能先不变后减小
B．机械能一直变小
C．克服阻力做功207kJ
D．最大速度为11.5m/s
9、（多选）如图所示，足够长的传送带与水平面的夹角为，物块通过平行于传送带、跨过光滑轻滑轮的轻绳，与木块相连，的质量为，开始时、及传送带均静止，且不受传送带的摩擦力作用。现使传送带逆时针匀速转动，则在上升高度（未与滑轮相碰）的过程中（ ）
A．物块的质量为
B．摩擦力对做的功等于物块、构成的系统机械能的增加量
C．摩擦力对做的功等于物块、动能增加量之和
D．任意时刻，重力对、做功的瞬时功率大小不相等
二、计算题
10、如图所示，一质量m=1.0kg的小球系在竖直平面内长度R=0.50m的轻质不可伸长的细线上，O点距水平地面的高度h=0.95m。让小球从图示水平位置由静止释放，到达最低点的速度v=3.0m/s，此时细线突然断开。取重力加速度g=10m/s2.求：
(1)小球落地点与O点的水平距离x。
(2)小球在摆动过程中，克服阻力所做的功W；
(3)细线断开前瞬间小球对绳子的拉力T。
11、如图所示，质量m=0.2kg的皮球(视为质点)，从A点被踢出后沿曲线ABC运动，A、C在同一水平地面上，最高点B距地面的高度h=10m，皮球在B点时的速度v=20m/s，重力加速度g=10m/s2，取皮球在地面的重力势能为0。不计空气阻力，求：
(1)皮球由B运动到C的过程中重力对皮球所做的功W；
(2)皮球在B点的机械能E；
(3)皮球在A点被踢出时速度v0的大小。
12、如图所示，位于竖直平面上的1/4圆弧轨道AB光滑无摩擦,轨道半径为R，O点为圆心,A点距地面高度为H.质量为m的小球从A点由静止释放，通过B点时对轨道的压力为3mg，最后落在地面C处。不计空气阻力，求：
(1)小球通过B点的速度；
(2)小球落地点C与B点的水平距离s；
(3)比值为多少时,C与B点的水平距离s最大，最大值是多少？
13、如图所示，倾角为的粗糙平直导轨与半径为r的光滑圆环轨道相切，切点为b，整个轨道处在竖直平面内.
一质量为m的小滑块从导轨上的d处无初速下滑进入圆环轨道，接着小滑块从最高点a水平飞出，恰好击中导轨上与圆心O等高的c点.
已知圆环最低点为e点，重力加速度为g，不计空气阻力.
求：
（1）小滑块在a点飞出的动能；
（2）小滑块在e点对圆环轨道压力的大小；
参考答案
一、选择
1、【答案】D
【解析】
A．滑块匀速下滑，动能不变，A错误；
BC．势能
且
所以
BC错误；
D．滑块机械能
D正确。
故选D。
2、【答案】B
【解析】
A．匀速提升物体时，在竖直方向上除了重力外物体还受到向上的力，并且该力做功，所以物体的机械能不守恒，A错误；
B．人造卫星沿圆轨道绕地球运行的过程只受万有引力，机械能守恒，B正确；
C．汽车关闭油门后沿水平公路向前滑行的过程中阻力做负功，汽车的机械能不守恒，C错误；
D．物体以的加速度竖直向上做匀减速运动的过程中，除了重力做功外，还有其他力做功，所以物体的机械能不守恒，D错误？
故选B。
3、【答案】A
【解析】
AB．运动员从高h处自由下落由左侧进入池中，从右侧飞出后上升的最大高度为，此过程中摩擦力做负功，机械能减小，且减少的机械能为；再由右侧进入池中时，平均速率要小于由左侧进入池中过程中的平均速率，根据圆周运动的知识，可知速率减小，对应的正压力减小，则平均摩擦力减小，克服摩擦力做的功减小，即摩擦力做的功小于，则运动员再次进入池中后，能够冲击左侧边缘a然后返回，故A正确，B错误；
C．运动员第一次进入池中，由a到b过程的平均速率大于由b到c过程的平均速率，由a到b过程中的平均摩擦力大于由b到c过程中的平均摩擦力，前一过程损耗机械能较大，故C错误；
D．运动员从d返回到b的过程中，摩擦力做负功，重力势能转化为动能和内能，故D错误。
故选A。
4、【答案】C
【解析】小球刚好通过圆轨道，则有，从开始到圆环顶端的过程，由机械能守恒定律有，解得，故选项C正确，A、B、D错误。
5、【答案】C
【解析】
AD．过程中重力做正功，大小为，所以重力势能减小mgh，AD错误；
B．物体下落过程中受到竖直向下的重力，竖直向上的阻力，故
解得
所以阻力做功
物体减小的机械能等于克服阻力做的功，故机械能减小，B错误；
C．根据动能定理可得
故C正确．
故选C.
6、【答案】A
【解析】
A．由于篮球有空气阻力做功，则篮球在出手时刻的机械能最大，选项A正确；
B．篮球机械能的增量等于阻力做功，即为-Wf，选项B错误；
C．根据动能定理可知，篮球动能的增量等于合外力的功，即为-WG-Wf，选项C错误；
D．篮球重力势能的增量等于克服重力做功，即为-WG，选项D错误。
7、【答案】D
【解析】
AB．重力势能具有相对性，如果选A、P、B三点在零势能参考面上，则两球在运动过程中的重力势能恒为负值，如果选C点在零势能参考面上，则两球在运动过程中的重力势能恒为正值，另外，重力做功跟路径无关，只取决于物体初、末两点在竖直方向的高度差，两球从开始运动到到达C点和D点时竖直高度差不等，所以重力做功不相等，故AB错误；
CD．不管选哪一点为零势能，A点和B点相对零势能点的竖直高度均相等，所以重力势能相等，两小球到达C点和D点时，重力势能不相等，宫C错误D正确。
故选：D。
二、多项选择
8、【答案】AD
【解析】
根题意画出爱好者的速度时间图象为：
AB．由题意可知，在运动过程中，除重力之外还有降落伞的阻力做功，并且做负功，故机械能一直减小，故A错误，符合题意，B正确，不符合题意；
C．根据动能定理得：
Wf+WG=0-0
所以
Wf=-WG=-mgh=-207kJ
所以克服阻力做功207kJ，故C正确不符合题意；
D．图象与时间轴围成的面积表示位移，则：
解得
vm=23m/s
故D错误符合题意。
故选：AD。
9、【答案】ABC
【解析】
A．开始时、静止，由题知
解得
故A正确；
B．根据功能关系得，摩擦力对做的功等于、构成的系统机械能的增加量，故B正确；
C．因为，则系统重力势能不变，所以摩擦力对做的功等于物块、动能增加量之和，故C正确；
D．任意时刻物块、的速度大小相等，重力对做功的瞬时功率大小为
Pa=
物块b克服重力做功的瞬时功率大小为
Pb=
所以任意时刻，重力对、做功的瞬时功率大小相等，故D错误。
故选ABC。
四、计算题
10、【答案】(1)0.9m；(2)0.5J；(3)28N，方向竖直向下
【解析】
(1)小球从最低点出发做平抛运动，根据平抛运动的规律得
水平方向
x=vt
竖直方向
解得
x=0.9m
(2)小球摆下的过程中，根据动能定理得
解得
(3)小球在圆最低点受重力和拉力，根据牛顿第二定律得
解得
FT=28N
根据牛顿第三定律可知，球对绳拉力大小为28N，方向竖直向下。
11、【答案】(1)20J
(2)60J
(3)10m/s
【解析】
(1)
皮球由B运动到C的过程中重力对皮球所做的功W
(2)
皮球在B点的机械能E
(3)
皮球从A点到B点机械能守恒，
所以皮球在A点被踢出时速度v0的大小
12、【答案】
【解析】
13、【答案】（1）（2）6mg
【解析】
(1)小滑块从a点飞出后做平拋运动：
水平方向：
竖直方向：
解得：
小滑块在a点飞出的动能
(2)设小滑块在e点时速度为，由机械能守恒定律得：
在最低点由牛顿第二定律：
由牛顿第三定律得：F′=F
解得：F′=6mg