高中人教版 (2019)4 机械能守恒定律课后作业题

这是一份高中人教版 (2019)4 机械能守恒定律课后作业题，共14页。试卷主要包含了单选题，多选题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．在电梯加速上升的过程中，站在电梯里的人（ ）
A．所受支持力做正功，机械能增加B．所受支持力做正功，机械能减少
C．所受支持力做负功，机械能增加D．所受支持力做负功，机械能减少
2．能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一，以下现象、规律不能体现能量守恒定律的是（ ）
A．行驶的汽车B．牛顿第三定律
C．神舟飞船返回地面D．机械能守恒定律
3．如下图所示，轻绳连接A、B两物体，A物体悬在空中距地面H高处，B物体放在水平面上。若A物体质量是B物体质量的2倍，不计一切摩擦。由静止释放A物体，以地面为零势能参考面。当A的动能与其重力势能相等时，A距地面的高度是（ ）
A．HB．H
C．HD．H
4．如图所示，物块在绳子的拉力作用下竖直向下运动，忽略阻力，下列说法正确的是（ ）
A．重力对物体做的功等于物体动能的增量
B．物体所受合力对其一定做正功
C．物体的机械能一定减小
D．物体减少的重力势能一定等于其增加的动能
5．一质量为M的汽车，以速度匀速行驶在水平路面上，然后驶上倾角为的斜坡（斜坡与水平面平滑连接，速度大小不突变），经过一段时间t后，汽车以速度匀速上坡。若整个过程中汽车功率始终为P，汽车在水平路面、斜坡上所受摩擦阻力均恒定，则（ ）
A．上坡的过程中，汽车所受的牵引力可能先增大后不变
B．汽车在水平面和斜面上所受的摩擦阻力之比为
C．汽车在斜坡上运动的t时间内，位移大小为
D．汽车在斜坡上运动的t时间内，增加的机械能为Pt
6．如图所示，一根长直轻杆两端分别固定小球A和B，A球、B球质量分别为2m、m，两球半径忽略不计，杆的长度为l。将两球套在“L”形的光滑杆上，A球套在水平杆上，B球套在竖直杆上，开始A、B两球在同一竖直线上。轻轻振动小球B，使小球A在水平面上由静止开始向右滑动。当小球B沿墙下滑距离为0.5l时，下列说法正确的是（ ）
A．小球A的速度为
B．小球B的速度为
C．小球B沿墙下滑0.5l过程中，杆对A做功
D．小球B沿墙下滑0.5l过程中，A球增加的动能等于B球减少的重力势能
7．如图所示，质量相同的可视为质点的甲、乙两小球，甲从竖直固定的光滑圆弧轨道顶端由静止滑下，轨道半径为R，圆弧底端切线水平，乙从高为R的光滑斜面顶端由静止滑下。下列判断正确的是（ ）
A．两小球到达底端时动能相同
B．两小球由静止运动到底端的过程中重力做功不相同
C．两小球到达底端时速度相同
D．到达最底端时，甲乙两小球的重力做功的瞬时功率相等
8．如图所示，一条轻绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球和，用手托住球，当绳刚好被拉紧时，球离地面的高度为，球静止于地面。已知球的质量为，球的质量为，重力加速度为，定滑轮的质量及轮与轴间的摩擦均不计。若无初速度释放球，则下列判断正确的是（ ）
A．经过时间，球恰好落地
B．在球下落过程中，球所受拉力大小为
C．在球下落过程中，球的机械能保持不变
D．球落地前瞬间速度大小为
二、多选题
9．在下列几种运动中，机械能守恒的是
A．自由落体运动B．汽车加速运动
C．物体沿光滑斜面下滑D．跳伞运动员在降落伞打开后匀速下落
10．在田径运动会投掷项目的比赛中，投掷链球、铅球、铁饼和标枪等都是把物体斜向上抛出的运动，如图所示，这些物体从被抛出到落地的过程中（不计空气阻力）（ ）
A．物体的重力势能先减小后增大
B．物体的动能先减小后增大
C．物体的机械能先增大后减小
D．物体的机械能保持不变
11．如图甲所示，倾斜的传送带以恒定的速率逆时针运动，将质量的物体轻轻放在传送带上的A处，经过到达传送带的B端，物体在传送带上运动的速度时间图像如图乙所示，重力加速度，则（ ）
A．物体与传送带间的动摩擦因数为
B．传送带的倾角
C．A、B两点间的距离为
D．物体与传送带因摩擦产生的热量为
12．半径为r和R（）的光滑半圆形槽，其圆心均在同一水平面上，如图所示，质量相等的两物体分别自半圆形槽左边缘的最高点无初速度地释放，在下滑过程中两物体（ ）
A．机械能均逐渐减小
B．经最低点时动能相等
C．机械能总是相等的
D．两物体在最低点时对槽底压力大小相等
三、解答题
13．中国计划在2017年实现返回式月球软着陆器对月球进行科学探测，届时发射一颗运动半径为r的绕月卫星，登月着陆器从绕月卫星出发，沿椭圆轨道降落到月球的表面上，与月球表面经多次碰撞和弹跳才停下来.假设着陆器第一次弹起的最大高度为h，水平速度为v1,第二次着陆时速度为v2.已知月球半径为R，求在月球表面发射人造月球卫星的最小发射速度.
14．如图所示，不可伸长的细线穿过质量为m的光滑圆环，两端分别连接在竖直杆上的A点和B点，用力F作用在环上，环静止时，AC段细线与杆间的夹角，BC段细线刚好水平，力F刚好与AC段细线垂直，A、B间距离为d，重力加速度为g，，求：
（1）拉力F的大小；
（2）撤去F，不计能量损失，圆环即将运动到最低点时速度多大。
15．如图所示，位于竖直平面内光滑的圆弧轨道半径为R，轨道的最低点B的切线沿水平方向。质量为m的小球（可视为质点）从轨道最上端A点由静止释放。若空气阻力忽略不计，重力加速度为g。求：
（1）小球运动到B点时的速度多大；
（2）小球运动到B点时对轨道的压力多大。
参考答案：
1．A
【详解】由于人加速上升，合力向上，所以支持力要大于人的重力，支持力的方向与人的位移的方向相同，所以支持力对人做了正功，人的机械能增加，所以BCD错误，A正确。
故选A．
点睛：本题考查了机械能守恒的条件，当除重力和弹力外的其它力对物体做正功时，物体的机械能就要增加，做负功时，物体的机械能就要减小．
2．B
【详解】能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只会从一种能量转化为另一种能量，或者从一个物体转移到另一个物体上，在能的转化和转移过程中，能的总量保持不变。能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一，生产生活、自然现象无一例外都遵守能量守恒定律，如行驶的汽车、神舟飞船返回地面等，机械能守恒定律是能量守恒定律的一种特殊情况，而牛顿第三定律描述的是作用力与反作用力间的关系，它不能体现出能量守恒定律。
故选B。
3．B
【详解】设A的动能与重力势能相等时A距地面高度为h，对A、B组成的系统，由机械能守恒得
mAg（H-h)=mAv2＋mBv2
又由题意得
mAgh=mAv2
mA=2mB
解得
h=H
故选B。
4．C
【详解】A．由题意可知，拉力不为零，由动能定理可知：物体动能的增量等于合外力做的功，故A错误；
B．由于不清楚物体速度的变化，所以无法判断合外力对其做功的正负，故B错误；
C．由题意可知，拉力不为零，拉力的方向与物体运动方向相反，拉力做负功，则物体的机械能减小，故C正确；
D．物体减少的重力势能与拉力所做负功的和等于物体增加的动能，故D错误。
故选C。
5．A
【详解】A．当汽车在水平路面行驶时设阻力为f1，在斜面上受阻力f2，则在水平面上匀速运动时有
F=f1
汽车刚驶上斜坡时，速度不变，因为功率一定，牵引力不变，则合外力
F合=F-f2-mgsinθ
可能沿斜面向下，则汽车可能做减速运动，根据
P=Fv
则牵引力逐渐变大，汽车做加速度逐渐减小的减速运动，当牵引力增大到汽车合外力为零时，汽车将做匀速直线运动，然后牵引力保持不变，故A正确；
B．在水平面上运动时
P=f1v1
在斜坡上运动时
P=(f2+mgsinθ)v2
则汽车在水平面和斜面上所受的摩擦阻力之比为
选项B错误；
C．汽车在斜坡上不是匀变速运动，则汽车在斜坡上运动的t时间内，位移大小不等于，选项C错误；
D．汽车在斜坡上运动的t时间内，增加的机械能为
选项D错误。
故选A。
6．A
【详解】AB．当小球B沿墙下滑距离为0.5l时，A向右移动的距离为
此时细杆与水平方向的夹角为30°；对系统由机械能守恒定律可知
其中
解得
选项A正确，B错误；
C．小球B沿墙下滑0.5l过程中，杆对A做功
选项C错误；
D．由能量关系可知，小球B沿墙下滑0.5l过程中，B球减少的重力势能等于AB两球增加的动能之和，选项D错误。
故选A。
7．A
【详解】A．由机械能守恒定律
两个小球达到底端时动能相同，都等于mgR，故A正确；
B．重力做功与路径无关，两小球由静止运动到底端的过程中重力做功相同，都等于mgR，故B错误；
C．两小球到达底端时速度方向不同，所以速度不相同，故C错误；
D．两小球到达底端时，两个小球重力做功的瞬时功率分别为
两小球到达底端时，甲乙两小球的重力做功的瞬时功率不相等，故D错误。
故选A。
8．D
【详解】A．以、研究对象，根据牛顿第二定律
解得
根据
解得
故A错误；
B．设绳子拉力为，以为研究对象，根据牛顿第二定律得
解得
故B错误；
C．球下落过程中，球重力势能增大，动能增大，机械能变大，故C错误；
D．根据解得
故D正确。
故选D。
9．AC
【详解】A．物体自由下落的运动，只有重力做功，则物体的机械能守恒，故A正确；
B．汽车在平直路面上加速行驶，动能增加，重力势能不变，机械能不守恒，故B错误；
C．物体沿光滑斜面下滑，只有重力做功，则物体的机械能守恒，故C正确；
D．跳伞运动员在降落伞打开后匀速下落，阻力做负功，机械能减小，故D错误；
故选AC。
10．BD
【详解】AB．把物体斜向上抛出时，物体出手的瞬间速度最大，动能最大，物体在上升的过程中，动能逐渐转变为重力势能，而从最高点到落地的过程中，重力势能又逐渐转变为动能，故整个过程中，重力势能先增大后减小，动能先减小后增大，A错误B正确；
CD．由于不计空气阻力，只有重力做功，故机械能不变，C错误D正确。
故选BD。
11．CD
【详解】AB．物体在传送带上先做加速度大小为的匀加速直线运动，加速度大小
对物体受力分析可得
然后做加速度大小为的匀加速直线运动，加速度大小
对物体受力分析可得
联立解得

AB错误。
C．物体由A到B的距离对应图像所围的“面积”，为
C正确；
D．由vt图像可知，传送带的速率为，则两部分相对位移分别为
所以物体与传送带因摩擦产生的热量为
D正确。
故选CD。
12．CD
【详解】AC．圆形槽光滑，两小球下滑过程中，均只有重力做功，机械能均守恒，故A错误，C正确；
B．根据机械能守恒定律得：
则：
同理得到：
由于，则，故B错误；
D．设在最低点时轨道对小球的支持力为，从下落到最低点对任意球根据动能定理：
则：
则根据牛顿第二定律得：

联立得：
即与圆形槽的半径无关，根据牛顿第三定律可知：两物体在最低点时对槽底压力大小相等，故D正确；
故选CD。
13．
【详解】以着陆器为研究对象，在其由第一次弹起的最大高度至第二次着陆过程中，据机械能守恒定律有
mg月h+mv12=mv22
以最小发射速度发射的卫星为近月卫星，则由牛顿第二定律有
m卫g月=
14．（1）；（2）
【详解】（1）根据题意可知，圆环光滑可在绳上自由滑动，AC段细线和BC段细线的张力相等，设为，对圆环受力分析，如图所示
由平衡条件可得
，
又有
解得
，
（2）根据题意，由几何关系可知
，
即细线的长度为
当圆环下降到最低点，设下降高度为，由几何关系有
解得
下降过程中，不计能量损失，只有重力做功，圆环的机械能守恒，取最低点为零势能面，设到达最低点的速度为，则有
解得
15．（1）；（2）3mg
【详解】（1）小球从A点运动到B点的过程中，机械能守恒，设在B点的速度为vB，根据机械能守恒定律有
解得
（2）设小球在B点时所受轨道的支持力为FN，对小球在B点根据牛顿第二定律有
联立可解得
根据牛顿第三定律得小球运动到B点时对轨道的压力大小为3mg。