2021-2022学年高一物理下学期暑假巩固练习5 机械能守恒定律及其应用.docx

1、5 机械能守恒定律及其应用一、选择题：第15题为单选题，第610题为多选题。1机械能守恒的条件是“只有重力对物体做功”，这句话的意思是（）A物体只能受重力的作用，而不能受其他力的作用B物体除受重力以外，还可以受其他力的作用，但其他力不做功C只要物体受到的重力做了功，物体的机械能就守恒，与其他力做不做功无关D以上说法均不正确2用如图所示的弹弓弹射石子时，为了使石子射得更远一些，以下做法可行的是（）A换更大的石子B把皮筋拉得更长C把2股皮筋减为1股皮筋D把木制弓架换成钢制弓架3篮球场上，某同学在练习投篮，篮球在空中划过一条漂亮的弧线落入篮筐，篮球的运动轨迹如图中虚线所示。不计空气阻力，从篮球出手到

2、落入篮筐的过程中，则下列说法正确的是（）A篮球先处于超重状态后处于失重状态B篮球的机械能先减小后增大C篮球重力的功率先减小后增大D手对篮球先做正功后做负功4如图，处于斜面上的物体，在水平推力作用下，从静止开始沿粗糙斜面向上运动至具有某一速度，物体获得的动能一定（）A小于推力所做的功B等于克服重力所做的功C等于克服摩擦力所做的功D大于克服摩擦力所做的功5“新冠”疫情期间，湖南一民警自费买药，利用无人机空投药品，将药品送到了隔离人员手中。假设无人机在离地面高度为8 m处悬停后将药品静止释放，药品匀加速竖直下落了2 s后落地，若药品质量为1 kg，重力加速度g=10 m/s2，则药品从释放到刚接触地

3、面的过程中（）A药品机械能守恒B机械能减少了48 JC重力势能增加了80 JD合力做了48 J的功6蹦极是一项既惊险又刺激的运动，深受年轻人的喜爱。如图所示，蹦极者从P点静止跳下，到达A处时弹性绳刚好伸直，继续下降到最低点B处，B离水面还有数米距离。现分析蹦极者（视为质点）在其第一次下降的整个过程中，蹦极者重力势能的减少量为E1、绳的弹性势能增加量为E2，蹦极者克服空气阻力做功为W，弹性绳的质量忽略不计，则下列说法正确的是（）A蹦极者在A点速度最大B蹦极者机械能的减少量为E1C蹦极者与绳组成的系统机械能的减少量为WDE1=W+E27如图所示，固定的粗糙斜面的长为，倾角为，一小物块从A点处由静止

4、释放，下滑到B点与弹性挡板碰撞，每次碰撞前后速率不变，第一次返回到达的最高点为Q（图中未画出）。设物块和斜面间的动摩擦因数为0.2，以B点为零势能面（，）。则下列说法正确的是（）A物块沿斜面下滑时其机械能减少，沿斜面上滑时其机械能增加BQ点到B点距离为C物块第一次下滑时，动能与势能相等的位置在中点下方D物块从开始释放到最终静止经过的总路程为8如图所示、小球从A点静止下落，在B点接触竖直放置的轻质弹簧，运动到D点速度变为零，下列说法正确的是（）A小球从A到B的过程中，机械能守恒B小球从B到D的过程中，机械能守恒C小球从B到D的过程中，动能的减少量小于弹簧弹性势能的增加量D小球从B到D的过程中，重

5、力对小球做功的功率逐渐减小9如图所示，一架连接天桥和地面的滑梯，能使人们节约走楼梯的时间而快速到达地面。已知竖直固定的滑梯为光滑的等距螺旋轨道，总长度为l，入口到出口竖直高度差为h。现有一质量为m的小朋友从顶端入口静止滑下，已知重力加速度为g，不计一切摩擦，则该小朋友（）A运动过程中加速度大小逐渐增大B在滑梯底端时的速度大小为C运动到距顶端入口高度差为时，重力的冲量为D运动到距顶端入口高度差为时，重力的瞬时功率为10如图所示，物块A和B质量分别为3m和m，用同一根轻质细线将两个物块连接在滑轮组上，滑轮质量不计，不计一切摩擦及空气阻力，重力加速度为g，现将两物块由静止释放，经过一小段时间，A的位

6、移为h，则在此过程中（）AA、B的总重力势能保持不变BA的速度为B的一半CA的位移为h时，A的速度为D细线的拉力大小为二、非选择题11某校物理实验社团欲利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。跨过定滑轮的细线两端系着质量均为M的物块A、B，A下端与通过打点计时器的纸带相连，B上放置一质量为m的金属片C，固定的金属圆环D处在B的正下方。系统静止时C、D间的高度差为h。先接通电磁打点计时器，再由静止释放B，系统开始运动，当B穿过圆环D时C被D阻挡而停止。(1)如已测出B穿过圆环D时的速度大小v，该实验中需验证的等式是_（用M、m、v和重力加速度g表示）。还可运用图像法加以验证：改变物块B的释放位置

7、，重复上述实验，记录每次C、D间的高度差h，并求出B刚穿过D时的速度v，作出v2-h图线如图乙所示，根据图线得出重力加速度的表达式g=_，判断系统机械能是否守恒。(2)社团同学认为，由于阻力的作用会使实验误差较大，故欲先行测量阻力的大小，然后再进行验证。已知图丙中用轻细绳跨过轻滑轮连接的两个小物块的质量分别为M和m，且Mm，打点计时器打点的周期为，重力加速度为g，纸带的质量不计。由静止释放M，小物块m上拖着的纸带通过打点计时器打出一条点迹清晰的纸带，并测出计时点1到计时点2之间的距离为x1，计时点4到计时点5之间的距离为x2，如图乙所示，则物块M运动的过程中加速度大小的表达式为_；并据此得出系

8、统在运动的过程中所受到阻力大小的表达式为_。（用题干所给物理量的符号表示）(3)为了更精确的验证机械能守恒定律，请提出一条改进方案_。12如图所示，在离粗糙水平直轨道CD高处的A点有一质量的物块（可视为质点），现将物块以某一初速度水平抛出后，恰好能从B点沿切线方向进入光滑圆弧形轨道。B点距水平直轨道的高度，点为圆弧形轨道的圆心，圆心角为，圆弧形轨道最低点C与长为的粗糙水平直轨道平滑连接。物块沿轨道运动并与右边墙壁发生碰撞，且碰后速度等大反向，已知重力加速度，不计空气阻力。求：(1)物块从A点刚抛出时的初速度大小；(2)物块运动至圆弧形轨道最低点C时，物块对轨道的压力大小；(3)若物块与墙壁发生

9、碰撞且最终停在轨道上，则物块与轨道间的动摩擦因数应满足的条件。答案与解析1【答案】B【解析】机械能守恒的条件是“只有重力对物体做功”，这句话的意思是物体除受重力以外，还可以受其他力的作用，但其他力不做功（或做功的代数和为零），故B正确，ACD错误。2【答案】B【解析】皮筋的弹性势能转化为石子的动能，则为了使石子射得更远一些，则当弹性势能一定时需减小石子的质量，A错误；把皮筋拉得更长，则弹性势能增加，则石子得到的动能变大，石子会射的更远，B正确；把2股皮筋减为1股皮筋，则弹性势能减小，则石子得到的动能变小，石子会射的更近，C错误；把木制弓架换成钢制弓架，对皮筋的弹性势能无影响，则不能增加石子的射

10、程，D错误。3【答案】C【解析】从篮球出手到落入篮筐的过程中，篮球只受重力的作用，一直处于失重状态，且机械能守恒，故AB错误；篮球上升过程中竖直分速度减小，在最高点竖直分速度为零，下降过程竖直分速度增大，根据可知篮球的重力功率先减小后增大，故C正确；篮球出手后手对篮球不做功，故D错误。4【答案】A【解析】由功能关系可知，力F对物体做的功等于物体动能增加量（获得的动能）与重力势能增加量、系统内能增量之和，即，其中即为物块克服摩擦力所做的功，即为克服重力做的功，可知，而无法比较三者间的大小关系，故选A。5【答案】B【解析】无人机在离地面高度为h，设药品落地时的速度为v，则有，解得v = 8m/s，

11、故动能增加量，重力势能减少了，则机械能减少，机械能不守恒，故AC错误，B正确；根据动能定理可知，合力做功等于动能的增加量，故合力做功为32J，故D错误。6【答案】BCD【解析】A点蹦极者只受重力作用，加速度向下，速度不是最大，故A错误；P、B两点处动能都为0，蹦极者在其第一次下降的整个过程中，蹦极者重力势能的减少量为E1、机械能的减少量为E1，故B正确；蹦极者克服空气阻力做功为W，蹦极者与绳组成的系统机械能的减少量为W，故C正确；根据能量守恒知，由于动能变化量为零，重力势能的减小量等于弹性势能的增加量与克服阻力做功之和，即E1=W+E2，故D正确。7【答案】CD【解析】物块沿斜面下滑时或者上滑

12、时，都要克服摩擦力做功，则物块的机械能都减小，A错误；从A点到Q点，由能量关系，解得Q点到B点距离，B错误；设物块第一次下滑时，动能与势能相等的位置距离B点为x1，则，其中，解得，即动能与势能相等的位置在中点下方，C正确；由能量关系，物块最终将停止在挡板位置，则从开始释放到最终静止，则，解得经过的总路程，D正确。8【答案】AC【解析】小球从A到B的过程中，除重力之外没有其他力做功，机械能守恒，故A正确；小球从B到D的过程中，弹簧对小球做功，机械能不守恒，故B错误；小球从B到D的过程中，动能和重力势能转化为弹簧弹性势能，因此动能的减少量小于弹簧弹性势能的增加量，故C正确；小球从B到D的过程中，先

13、加速后减速，重力对小球做功的功率先增大后减小，故D错误。9【答案】AC【解析】小朋友下滑时沿速度方向的加速度大小不变，线速度大小逐渐变大，垂直于速度方向的向心加速度逐渐增大，则运动过程中加速度大小逐渐增大，A正确；由于小朋友下滑过程中无重力之外的力做功，满足机械能守恒，有，解得，B错误；设轨道切线方向与水平方向的夹角为，则有，沿运动方向的加速度大小为，小朋友从顶端运动到距顶端入口高度差为的过程，有，解得，重力的冲量，C正确；小朋友从顶端运动到距顶端入口高度差为时，有，解得，重力的瞬时功率，D错误。10【答案】BD【解析】根据系统机械能守恒可知，A、B减小的重力势能全部转化为两物体的动能，所以A

14、和B的重力势能之和减小，故A错误；根据动滑轮的特点可知A的速度为B的速度的一半，故B正确；根据A和B组成的系统机械能守恒可得，又，解得，故C错误；根据动滑轮的特点可知，A的加速度为B的加速度的一半，根据牛顿第二定律，对A有，对B有，又因，联立解得，轻绳的拉力大小，故D正确。11【答案】(1) (2) (3)使用体积小、密度大的物体做实验【解析】(1)系统重力势能减小量，系统动能增加量，则需验证，根据系统机械能守恒得，则。(2)根据，得加速度大小的表达式为，根据，得所受到阻力大小的表达式。(3)一条改进方案：使用体积小、密度大的物体做实验。12【解析】(1)设B点的竖直分速度为，由平抛运动规律可得解得设在A点开始平抛的初速度为，则解得。(2)物体从A点运动至C点过程，由动能定理可得解得运动至C点时的速度在C点，由向心力公式可得由几何知识可得解得圆弧形轨道半径故当物块运动至C点时，轨道对物块支持力大小由牛顿第三定律，在C点物块对轨道的压力大小。(3)若物体从C到D的过程，恰好停在D点，由动能定理可得解得若物体经与墙壁碰撞后，恰好回到B点时速度为零，由能量守恒定律可得解得综上所述。