粤教版 (2019)第五节 机械能守恒定律练习

4.5机械能守恒定律同步练习2021—2022学年高中物理粤教版（2019）必修第二册

一、选择题（共15题）

1．某一物体做下列运动，其机械能一定不守恒的是（ ）

A．平抛 B．自由落体

C．沿光滑斜面下滑 D．匀速下落

2．物体m从倾角为α的固定的光滑斜面由静止开始下滑，斜面高为h，当物体滑至斜面底端时，重力做功的功率为（　　 ）

A．  B．  C．  D．

3．跳伞运动员在空中匀速下落的过程中，下列关于运动员的说法正确的是（　　）

A．动能减少 B．动能增加 C．重力势能减少 D．重力势能增加

4．下列运动过程中，遵守机械能守恒定律的是（　　）

A．汽车刹车

B．雨滴匀速下落

C．物体做自由落体运动

D．物体沿粗糙斜面匀速下滑

5．小红在树下乘凉时，看到苹果从树上由静止落下，则苹果在下落过程中（　　）

A．动能保持不变 B．重力势能逐渐减小

C．机械能逐渐增大 D．动能转化为重力势能

6．下列物体在运动过程中，机械能守恒的是（　　）

A．物体沿固定光滑斜面下滑过程中 B．在空中向上做加速运动的氢气球

C．沿粗糙的斜面向下做匀速运动的木块 D．被起重机拉着向上做匀速运动的货物

7．我国“嫦娥一号”探月卫星发射后，先在“24小时轨道”上绕地球运行（即绕地球一圈需要24小时）；然后，经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”；最后奔向月球。如果按圆形轨道计算，并忽略卫星质量的变化，则在每次变轨完成后与变轨前相比（　　）

A．卫星动能增大，引力势能减小，机械能守恒

B．卫星动能增大，引力势能增大，机械能增大

C．卫星动能减小，引力势能减小，机械能减小

D．卫星动能减小，引力势能增大，机械能增大

8．关于机械能，下列说法正确的是（　　）

A．做变速运动的物体，只要受到摩擦力，其机械能一定减少

B．如果物体所受的合外力不为零，则物体的机械能一定发生变化

C．将物体斜向上抛出后，不计空气阻力时机械能守恒的，物体在同一水平高度处具有相同的速率

D．在水平面上做变速运动的物体，它的机械能一定变化

9．如图所示，为一选手从距离水面高为20米的悬崖上跳下，选手受到的空气阻力跟速度成正比（g取10m/s2），则以下说法正确的是

A．研究选手进入水中的姿势，可把选手看作质点

B．选手从开始跳下到入水的时间等于2秒

C．选手在空中下落过程合力做正功

D．选手在空中下落过程机械能增大

10．游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行，游客却不会掉下来，如图甲所示，我们把这种情形抽象为图乙的模型：弧形轨道的下端与竖直圆轨道相接，将小球从弧形轨道上端距地面高度为h处释放，小球进入半径为R的圆轨道下端后沿圆轨道运动。欲使小球运动到竖直圆轨道最高点时轨道对小球的压力等于小球的重力，则h与R应满足的关系是（不考虑摩擦阻力和空气阻力）（　　）

A．h=2R

B．h=2.5R

C．h=3R

D．h=3.5R

11．超级大摆锤又名大摆锤、流星锤，是国际上流行的新型游乐设备。常见于各大游乐园。游客坐在圆形的座舱中，面向外。通常，大摆锤以压肩作为安全束缚，配以安全带作为二次保险。座舱旋转的同时，悬挂座舱的主轴在电机的驱动下绕O点做圆周运动。大摆锤的运行可以使置身其上的游客惊心动魄，如图是大摆锤在摆动过程的瞬间，A、B是主轴上的两点，OA=r1，OB=r2，下列说法正确的是（　　）

A．摆锤在摆动过程中机械能守恒 B．角速度

C．向心加速度之比： D．线速度

12．荷兰“Mars One”研究所推出了2023年让志愿者登陆火星、建立人类聚居地的计划。假设登陆火星需经历如图所示的变轨过程。已知引力常量为G，则下列说法不正确的是（　　）

A．飞船在轨道上运动时，运行的周期

B．飞船在轨道Ⅰ上的机械能大于在轨道Ⅱ上的机械能

C．飞船在P点从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ，需要在P点朝速度方向喷气

D．若轨道Ⅰ贴近火星表面，已知飞船在轨道Ⅰ上运动的角速度，可以推知火星的密度

13．跳台滑雪是运动员脚踏滑雪板，自静止两腿尽力深蹲，上体前倾成流线型姿势，以最大限度的减小空气阻力，助滑区保持姿势沿助滑道下滑。在助滑区末端借助速度和弹跳力，双腿快速用力蹬地跃入空中，研究表明：运动员的起跳垂直速度调高，跳跃距离可以增加左右。关于跳台滑雪下列说法正确的是（　　）

A．助滑区运动中运动员的机械能守恒

B．优秀运动员离开起跳点后会尽可能做平抛运动

C．起跳过程运动员的机械能可能增加

D．空中飞行过程运动员机械能守恒

14．从离地H高处以速度v竖直向下抛出一个小球，若球撞地时无机械能损失，那么此球的回跳高度是（     ）

A．  B．  C．  D．上述均有可能

15．如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内沿顺时针做匀速圆周运动。座舱地板始终保持水平，若把物块放在座舱地板中央，已知物块始终不相对地板运动。下列描述正确的是（　　）

A．物块随座舱自12点方位转向3点方位的过程中机械能守恒

B．物块随座舱自9点方位转向12点方位的过程中机械能增加

C．物块随座舱自12点方位转向3点方位的过程中所受摩擦力不变

D．物块随座舱自6点方位转向9点方位的过程中所受合力不变

二、填空题（共4题）

16．机械能守恒定律

（1）内容：在只有_____或_____做功的物体系统内，_____与_____可以互相转化，而_____保持不变。

（2）表达式：mv22＋mgh2＝mv12＋mgh1或Ek2＋Ep2＝_____

（3）应用机械能守恒定律解决问题只需考虑运动的初状态和_____，不必考虑两个状态间_____，即可以简化计算。

17．弹性势能与动能的转化

只有弹簧弹力做功时，若弹力对物体做正功，则弹簧的弹性势能_____，物体的动能_____，弹簧的_____转化为物体的_____；若弹力对物体做负功，则弹簧的弹性势能_____，物体的动能_____，物体的_____转化为弹簧的_____。

18．如图a所示是打桩机的简易模型．质量m=1kg的物体在拉力F作用下从与钉子接触处由静止开始运动，上升一段高度后撤去F，到最高点后自由下落，撞击钉子后物体不再弹起，将钉子打入一定深度．若以初始状态物体与钉子接触处为零势能点，物体上升过程中，机械能E与上升高度h的关系图象如图b所示．不计所有摩擦，g=10m/s2．物体上升过程所受拉力F=____N；在整个过程中距初始位置____m处物体的重力势能与动能相等．

19．某同学用图示装置探究弹簧弹性势能与弹簧形变量的关系，A为固定在水平桌面上的内壁可视为光滑的圆筒，其上壁有一沿圆筒轴线方向的细槽，B为可插入细槽的销钉，将待测弹簧左端固定于圆筒内，右端紧靠一直径略小于圆筒内径的钢球，用销钉可将小球约束在圆筒内；C为系于圆筒口的重锤线，地面铺有白纸和复写纸，实验前先将圆筒调整水平，然后在白纸上记下重锤线正下方的点O。实验时，先不插销钉，记录紧靠弹簧的钢球右侧位置，然后向左推压钢球，插入销钉，记下销钉位置，两位置间距视为弹簧压缩量x；然后迅速抽出销钉，钢球从圆筒口射出并做平抛运动，落点由复写纸、白纸记录，然后对同一形变量x做多次实验，得到一系列落点，设其平均落点为D，用刻度尺测得OD间距为s；然后改变形变量x，重复上述实验，得到一系列x、s值，并进一步进行数据处理，得到弹簧弹性势能与弹簧形变量的关系。

（1）请你设计一种简单的判断圆筒是否调整水平的方法：___________；

（2）如图所示是对弹簧同一形变量x下多次实验的落点分布图，请你提出一种确定其平均落点的方法：

___________；

（3）以x为横轴、s为纵轴建立直角坐标系，将实验所得数据描点连线，若得到的实验图像为过原点的一条倾斜直线，则据此可得出弹簧弹性势能Ep与弹簧形变量x的关系满足的关系是：___________；

（4）本实验的误差来源除了空气阻力和摩擦阻力外，请你再说出一种可能的误差来源：_________；

三、综合题（共3题）

20．在离地 h 高处以初速 v0沿竖直方向下抛一球，设球击地反弹时机械能无损失，不计空气阻力，重力加速度为 g ，则此球击地后回跳的最大高度是多少？

21．有一种地下铁道，车站的路轨建的高些，车辆进站时要上坡，出站时要下坡，如图所示，请根据你所学的知识，解释一下原理．

22．跳伞运动员从跳伞塔上跳下，当降落伞全部打开时，伞和运动员所受的空气阻力大小跟下落速度的平方成正比，即f=kv2，已知比例系数k＝20N×s2/m2．运动员和伞的总质量m=72kg，设跳伞塔足够高且运动员跳离塔后即打开伞，取g＝10m/s2，求：

（1）跳伞员的下落速度达到3m/s时，其加速度多大?

（2）跳伞员最后下落的稳定速度多大?

（3）若跳伞塔高200m，则跳伞员从开始跳下到即将触地的过程中，损失了多少机械能？（结果保留3位有效数字）

参考答案：

1．D

2．C

3．C

4．C

5．B

6．A

7．D

8．C

9．C

10．C

11．C

12．B

13．C

14．A

15．B

16．     重力     弹力     动能     势能     总的机械能     Ek1＋Ep1.     末状态     过程的细节

17．     减少     增加     弹性势能     动能     增加     减少     动能     弹性势能

18．     12     0.6

19．     将钢球轻放在圆筒口处，若钢球不左右滚动，则圆筒已调整水平     用圆规画一个尽可能小的圆圈住尽可能多的点，则该圆的圆心即为平均落点     （或Ep与x2成正比）     测量读数（或描点作图等，答案合理即可）

20．H=h+

21．车辆进站上坡时，把动能转化为车辆的重力势能，车辆下坡时，把重力势能转化为车辆的动能，这样就提高了能量的利用率，避免浪费能量．

22．（1）7.5m/s2；（2）6m/s；（3）