物理必修28.机械能守恒定律测试题

这是一份物理必修28.机械能守恒定律测试题，共6页。



题组一 对机械能守恒定律的理解


1.高台滑雪运动员腾空跃下,如果不考虑空气阻力则下落过程中该运动员机械能的转换关系是( )


A.动能减少,重力势能减少


B.动能减少,重力势能增加


C.动能增加,重力势能减少


D.动能增加,重力势能增加


解析:运动员腾空跃下,不考虑空气阻力,只受重力作用,故机械能守恒。下落过程中高度减小,重力势能减少,速度增大,动能增加。故选项C正确。


答案:C


2.





如图所示,长为L1的橡皮条与长为L2的绳子一端固定于O点,橡皮条另一端系一A球,绳子另一端系一B球,两球质量相等。现将橡皮条和绳子都拉至水平位置,由静止释放两球,摆至最低点时,橡皮条和绳子的长度恰好相等。若不计橡皮条和绳子质量,两球在最低点时速度的大小比较( )


A.A球较大


B.B球较大


C.两球一样大


D.条件不足,无法比较


解析:A球摆至最低点时,重力势能的减少除转化为动能外,还转化为弹性势能。所以A球在最低点时的速度较小。


答案:B


3.(多选)如图所示,弹簧固定在地面上,一小球从它的正上方A处自由下落,到达B处开始与弹簧接触,到达C处速度为0,不计空气阻力,则在小球从B到C的过程中( )





A.弹簧的弹性势能不断增大


B.弹簧的弹性势能不断减小


C.系统机械能不断减小


D.系统机械能保持不变


解析:从B到C,小球克服弹力做功,弹簧的弹性势能不断增加,A正确,B错误;对小球、弹簧组成的系统,只有重力和系统内弹力做功,系统机械能守恒,C错误,D正确。


答案:AD


题组二 机械能守恒定律的应用


4.如图所示,在水平台面上的A点,一个质量为m的物体以初速度v0抛出,不计空气阻力,以水平地面为零势能面,则当它到达B点时的机械能为( )





A.+mgh


B.+mgH


C.mgH-mgh


D.+mg(H-h)


解析:初状态物体的动能Ek=,重力势能Ep=mgH,机械能为E=+mgH,运动过程


中机械能守恒,所以到达B点的机械能仍是+mgH。


答案:B


5.如图,一质量为M的光滑大圆环,用一细轻杆固定在竖直平面内;套在大环上质量为m的小环(可视为质点),从大环的最高处由静止滑下。重力加速度大小为g。当小环滑到大环的最低点时,大环对轻杆拉力的大小为( )





A.Mg-5mg


B.Mg+mg


C.Mg+5mg


D.Mg+10mg


解析:设大环半径为R,质量为m的小环滑下过程中遵守机械能守恒定律,所以mv2=mg·2R,小环滑到大环的最低点时的速度为v=2,根据牛顿第二定律得FN-mg=,所以在最低点时大环对小环的支持力FN=mg+=5mg,根据牛顿第三定律知,小环对大环的压力FN'=FN=5mg,方向向下;对大环,据平衡条件,轻杆对大环的拉力FT=Mg+FN'=Mg+5mg,根据牛顿第三定律,大环对轻杆拉力的大小为FT'=FT=Mg+5mg,C正确,A、B、D错误。


答案:C


6.某人站在离地面h=10 m高处的平台上以水平速度v0=5 m/s抛出一个质量m=1 kg的小球,不计空气阻力,g取10 m/s2,求:


(1)人对小球做了多少功?


(2)小球落地时的速度为多大?


解析:(1)人对小球做的功等于小球获得的初动能,由动能定理得W=×1×52 J=12.5 J。


(2)小球下落过程中,只有重力做功,取地面为零势能面,由机械能守恒定律得


mgh+mv2


解得v= m/s=15 m/s。


答案:(1)12.5 J (2)15 m/s








(建议用时:30分钟)


1.如图所示实例中均不考虑空气阻力,系统机械能守恒的是( )








解析:人上楼、跳绳过程中机械能不守恒,从能量转化角度看都要消耗人体的化学能,从做功角度看,上楼时除人所受重力做功外,楼梯对人的支持力也做功,人匀速上楼时,机械能增加;跳绳时,人落地跳起时,地面支持力对人做功,故A、B两项机械能不守恒;水滴石穿,水滴的机械能减少转变为内能;弓箭射出过程中是弹性势能与动能、重力势能的相互转化,只有重力和弹力做功,机械能守恒。


答案:D


2.质量为m的物体,在距地面h高处以g的加速度由静止竖直下落到地面。下面说法中正确的是( )


A.物体的重力势能减少mgh


B.物体的机械能减少mgh


C.物体的动能增加mgh


D.重力做功mgh


解析:物体在下落h过程中,重力做功为mgh,所以重力势能减少mgh,A、D项错误;因为a=,所以F合=mg,W合=F合h=mgh,动能增加mgh,C项正确;mg-f=ma,f=mg,所以阻力做功为-mgh,机械能减少mgh,B项错误。


答案:C


3.





如图所示的装置中,木块B静止在光滑的水平面上,子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内,将弹簧压缩到最短。现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统),则此系统在从子弹开始射入到弹簧压缩至最短的整个过程中( )


A.机械能守恒,子弹减少的动能等于弹簧增加的势能


B.机械能不守恒,子弹减少的动能等于系统产生的内能


C.机械能不守恒,子弹减少的动能等于系统产生的内能与弹簧的弹性势能增加量


D.机械能守恒,子弹减少的动能等于弹簧增加的势能与木块的动能


解析:子弹打击木块B,子弹和B组成系统。子弹打入木块中有能量损失,机械能减少,即有弹簧的弹力和重力之外的力对系统做了功,机械能不守恒。


答案:C


4.从高处自由下落的物体,它的重力势能Ep和机械能E随下落高度h的变化图线如图所示,正确的是( )








解析:物体的重力势能Ep=Ep0-mgh,其中Ep0是物体在开始下落位置的重力势能,故随下落高度h的增大,物体的重力势能呈线性递减变化,故A、B错误;物体自由下落的过程中,只有重力做功,机械能守恒,故C正确,D错误。


答案:C


5.





(多选)两个质量不同的小铁块A和B,分别从高度相同的都是光滑的斜面和圆弧斜面的顶点滑向底部,如图所示。如果它们的初速度都为零,则下列说法正确的是( )


A.下滑过程中重力所做的功相等


B.它们到达底部时动能相等


C.它们到达底部时速率相等


D.它们在下滑过程中各自机械能不变


解析:小铁块A和B在下滑过程中,只有重力做功,机械能守恒,由mgH=mv2得v=,所以A和B到达底部时速率相等,故C、D均正确。由于A和B的质量不同,所以下滑过程中重力所做的功不相等,到达底部时的动能也不相等,故A、B错误。正确选项为C、D。


答案:CD





6.(多选)如图所示,固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的小球,小球与一轻质弹簧一端相连,弹簧的另一端固定在地面上的A点。已知杆与水平面之间的夹角θ