2021学年5 机械能守恒定律课时训练

4.5机械能守恒定律基础巩固2021—2022学年高中物理教科版（2019）必修第二册

一、选择题（共15题）

1．一个质量m=0.5kg的小球在离地面h=2m 的平台上以v=0.2m/s的速度运动，重力加速度取10m/s2，下列说法正确的是（　　）

A．小球的重力势能一定为10J

B．小球的动能一定为0.01J

C．小球从平台上下落的过程中机械能守恒

D．小球落地的瞬间机械能为零

2．下列物体运动过程中，机械能守恒的是

A．真空中自由下落的羽毛

B．沿斜坡匀速行驶的汽车

C．蹦床运动中越跳越高的运动员

D．在竖直平面内作匀速圆周运动的小球

3．如图所示，根据机械能守恒条件，下列说法正确的是（　　）

A．甲图中，火箭升空的过程中，若匀速升空机械能守恒，若加速升空机械能不守恒

B．乙图中，物体沿着斜面匀速向上运动，机械能不守恒

C．丙图中小球做匀速圆周运动，因为有合力故机械能不守恒

D．丁图中，轻弹簧将A、B两小车弹开，两小车组成的系统（不包括弹簧）机械能守恒

4．如图所示是某游乐场中的“摩天转轮”，乘客乘坐箱轿在竖直面内做匀速圆周运动的过程中，乘客的（　　）

A．速度始终恒定 B．加速度始终恒定

C．动能始终恒定 D．机械能守恒

5．下列实例中,机械能守恒的是        （ ）

A．气球匀速上升 B．物体沿光滑斜面自由下滑

C．物体在竖直面内做匀速圆周运动 D．汽车沿斜坡匀速向下行驶

6．如图所示，劲度系数为k的竖直弹簧下端固定于水平地面上,质量为m的小球从弹簧的正上方高为h的地方自由下落到弹簧上端,经几次反弹后小球最终在弹簧上静止于某一点A处,在以上三个量中只改变其中一个量的情况下,下列说法正确的是

A．无论三个量中的一个怎样改变，此过程小球与弹簧组成的系统机械能守恒

B．无论h怎样变化，最终小球静止在A点时的弹簧压缩量与h无关

C．无论m怎样变化，最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能都不变

D．无论劲度系数k为多大，此过程中重力所做的功总是等于克服弹簧弹力做的功

7．质量为m的物体从静止以的加速度竖直上升高度为h．对该过程,下列说法中正确的是 (　　)

A．物体的机械能增加 B．物体的机械能增加

C．重力对物体做功 D．合外力对物体做功

8．2021年2月24日6时29分，天问一号火星探测器成功实施第三次近火制动，进入近火点到火星表面的距离为280、远火点到火星表面的距离为、周期为2个火星日的火星停泊轨道，探测器将在停泊轨道上运行约3个月。已知火星的半径为，火星表面的重力加速度为0.38g（g为地球表面的重力加速度，取），，下列说法正确的是（　　）

A．探测器在停泊轨道上相对火星静止不动

B．探测器在从近火点向远火点运动的过程中速度越来越小，机械能也减小

C．探测器在远火点运动的速率大于3.6

D．若能发射火星的同步卫星，则同步卫星的轨道半径约为

9．发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步轨道3．轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如右图．关于这颗卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是(    )

A．卫星在三个轨道运动的周期关系是：T1<T3<T2

B．卫星在轨道1上经过Q点时的动能大于它在轨道2上经过Q点时的动能

C．卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度

D．卫星在轨道2上运动时的机械能可能等于它在轨道3上运动时的机械能

10．如图所示，2016年10月19日，神舟十一号入轨后，经历5次变轨，到达距离地面393公里轨道，与天宫二号成功对接，对接之后两者一起绕着地球做匀速圆周运动．已知地球的质量M=5．97×1024 kg，地球的半径R=6378公里，引力常量G=6．67×10-11N·m2/kg2，地球表面的重力加速度g=10m/s2．则 （ ）

A．神舟十一号为了追上天宫二号，无论在什么轨道上只要加速就行

B．天宫二号运行的速度大于7．9km/s

C．神舟十一号变轨前后忽略其质量的变化，则变轨后动能减小，引力势能增大

D．对接成功后两者一起运行的周期为1h．

11．如图所示，两个完全相同的小球，从光滑的a管和b管由静止下滑，管径略大于小球直径，设转弯处无能量损失，B、D在同一水平面，两球落到C处的时间分别为Ta、Tb，则（    ）

A．Ta＞Tb B．Ta＜Tb C．Ta=Tb D．无法确定

12．如图所示，一根劲度系数为的轻质弹簧固定在天花板上，弹簧下端系一质量为的物体，现将竖直向下的外力作用在物体上，使弹簧的伸长量为．撤去外力后，物体由静止竖直向上弹出，已知对于劲度系数为的弹簧，当其形变量为时，具有的弹性势能为，重力加速度为g，其他阻力不计，则从撤去外力到物体的速度第一次减为零的过程中，物体的最大速度为

A． B．

C． D．

13．如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上。若以海平面为零势能面，不计空气阻力，则下列说法中错误的是（　　）

A．物体上升到最高点时的重力势能等于mv+mgh

B．物体落到海平面时的重力势能为0

C．物体在海平面上的动能为mv+mgh

D．物体在海平面上的机械能为mv+mgh

14．如图所示，质量分别为3m和m的A、B两物体用不可伸长的轻绳绕过轻质定滑轮相连，开始两物体处于同一高度，绳处于绷紧状态，轻绳足够长，不计一切摩擦，现将两物体由静止释放，在A落地之前的运动中，下列说法中正确的是（　　）

A．物体的加速度为2g

B．A减少的重力势能等于B增加的动能

C．A下落h时，B的瞬时速率为

D．A下落h时，A的机械能减少了

15．如图所示，一个长直轻杆两端分别固定小球A和B，竖直放置，两球质量均为m，两球半径忽略不计，杆的长度为L。由于微小的扰动，A球沿竖直光滑槽向下运动，B球沿水平光滑槽向右运动，下列说法不正确的是：（  ）

A．A球下滑过程中的机械能守恒

B．在A球到达水平滑槽前，A球的机械能先减小后增大

C．当小球A沿墙下滑距离为时，A球的速度为

D．A球的机械能最小时轻杆对B球的作用力为零

二、填空题（共4题）

16．弹性势能是发生____________ 的物体因它的内部各部分之间的相对位置发生变化而具有的能；在只有重力做功的情况下，物体的________________发生相互转化，但机械能的总量保持不变，这个结论叫做机械能守恒定律。

17．将长为的均匀链条，质量为，放在高的光滑桌面上，开始时链条的一半长度处于桌面，其余从桌边下垂，取桌面为零势能面，则此时链条的机械能为___________；从此状态释放链条，设链条能平滑地沿桌边滑下，则链条下端触地速度为___________。

18．如图所示，将小球甲、乙（都可视为质点）分别从A、B两点由静止同时释放，甲、乙两物体的质量之比为2∶1，最后都到达竖直面内圆弧的最低点D，其中甲是从圆心A开始做自由落体运动，乙沿光滑弦轨道从与圆心等高的B到达D，当甲运动到D点前瞬间，甲、乙的速度大小之比为________，机械能之比为_______（以D点所在平面为零势能面）

19．某同学利用家中物品，设计了如图甲所示装置以测量木块与餐桌之间的动摩擦因数。该同学测得餐桌桌面与地面高度差，在餐桌上用字典垫高木板构成斜面、让木块从斜面一定高度由静止下滑，在桌上运动一段距离后水平飞出，测出其平抛水平距离；将斜面后撤距离，重复第一次操作，测得木块平抛距离；回答以下问题：

(1)关于该实验的操作过程，以下说法正确的是______；

A．两次实验时，斜面倾角应保持不变

B．两次实验时，木块释放位置可以不同

C．需要知道当地重力加速度，才能求出木块与桌面间的动摩擦因数；

(2)第二次实验时，用刻度尺测木块平抛距离如图乙所示，则______；

(3)由以上数据可计算得木块与水平面间的动摩擦因数______（保留两位有效数字）。

三、综合题（共4题）

20．某同学在实验室探究圆周运动向心力和速度之间的关系，他利用双线来稳固小球在平直平面内做圆周运动而不易偏离竖直面，如图所示，他用两根长为的细线系一质量为m=1kg的小球，两线上各连接一个力电传感器来测量细线的拉力（图中未画出），细线的另一端系于水平横杆上的A、B两点，A、B两点相距也为．若小球上升到圆周最高点时力电传感器的示数都恰好为零．（重力加速度），求：

（1）小球到达圆周最低点时的速度？

（2）小球运动到圆周最低点时，每个力电传感器的示数为多少？

21．有一种地下铁道，车站的路轨建得高些，列车进站时要上坡，出站时要下坡，坡高为h。如图所示。某质量为m的列车（可视为质点）进站到达坡底的A点时，立即切断电动机的电源，列车冲到坡顶时的速度大小为v，假定列车从A点冲到坡顶的过程中机械能守恒。已知重力加速度为g，以A点所在的水平面为参考平面。求∶

(1)列车进站冲到坡顶时的动能和重力势能；

(2)列车进站到达坡底的A点时的速度大小；

(3)列车出站从坡项运动到坡底的过程中，重力所做的功。

22．如图所示，质量m＝50kg的运动员（可视为质点），在河岸上A点紧握一根长L＝5.0m的不可伸长的轻绳，轻绳另一端系在距离水面高H＝10.0m的O点，此时轻绳与竖直方向的夹角为θ＝37°，C点是位于O点正下方水面上的一点，距离C点x＝4.8m处的D点有一只救生圈，O、A、C、D各点均在同一竖直面内．若运动员抓紧绳端点，从台阶上A点沿垂直于轻绳斜向下以一定初速度跃出，当摆到O点正下方的B点时松开手，最终恰能落在救生圈内．（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2）求：

（1）运动员经过B点时速度的大小；

（2）运动员从台阶上A点跃出时的动能Ek；

（3）若初速度不一定，且使运动员最终仍能落在救生圈内，则救生圈离C点距离x将随运动员离开A点时初速度的变化而变化．试在下面坐标系中粗略作出x－的图像（写出必要的关系式），并标出图线与x轴的交点．

23．如图所示为某轮滑比赛的场地，由斜面、圆弧面和平台组成，斜面和圆弧面在点相切，为圆弧面的最低点，刚好与地面相切，圆弧所对的圆心角，圆弧轨道半径为，点离地的高度是平台离地高度的一半，平台离圆弧轨道点的水平距离和平台的高度相等，轮滑运动员从斜面上点由静止滑下，从点飞出后，刚好沿水平方向滑上平台，整个过程运动员视为质点，不计一切摩擦和阻力，重力加速度为，求：（已知，，）

（1）圆弧所对的圆心角；

（2）斜面的长度。

参考答案

1．B

2．A

3．B

4．C

5．B

6．B

7．B

8．D

9．C

10．C

11．A

12．B

13．A

14．D

15．A

16．弹性形变    动能和重力势能   

17．       

18．       

19．A    18.00    0.18   

20．（1） ；（2）

21．(1) ，mgh；(2) ；(3) mgh

22．（1）4.8m/s（2）76J（3）

23．（1）；（2）