機(jī)械能守恒定律習(xí)題(含答案)

1、?機(jī)械能守恒?第I卷選擇題，共40分一、選擇題每題 4分，共40分。在每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，至少有一個(gè)選項(xiàng)是正確的，全部選對得4分，對而不全得2分。1、 關(guān)于機(jī)械能是否守恒的表達(dá)，正確的選項(xiàng)是A .做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能一定守恒B .做變速運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能可能守恒C.外力對物體做功為零時(shí)，機(jī)械能一定守恒D 假設(shè)只有重力對物體做功，物體的機(jī)械能一定守恒2、 質(zhì)量為m的小球，從離桌面 H高處由靜止下落，桌面離地面高度為h，如圖1所示，假設(shè)以桌面為參考平面，那么小球落地時(shí)的重力勢能及整個(gè)下落過程中重力勢能的變化分別 是 A . mgh，減少 mgH h B . mgh，增加 mg H + hC.

2、 mgh，增加 mgH hD. mgh，減少 mgH + h3、 一個(gè)物體以一定的初速度豎直上拋，不計(jì)空氣阻力，那么如圖2所示，表示物體的動(dòng)能Ek隨高度h變化的圖象A、物體的重力勢能 Ep隨速度v變化的圖象B、物體的機(jī)械能E隨 高度h變化的圖象C、物體的動(dòng)能Ek隨速度v的變化圖象D，可能正確的選項(xiàng)是4、物體從高處自由下落，假設(shè)選地面為參考平面，那么下落時(shí)間為落地時(shí)間的一半時(shí)，物體所具有的動(dòng)能 和重力勢能之比為A . 1:4B. 1:3C. 1:2D . 1:15、如圖3所示，質(zhì)量為 m的木塊放在光滑的水平桌面上，用輕繩繞過桌邊的定滑輪與質(zhì)量為 M的砝碼相連， M=2m，讓繩拉直后使砝碼從靜止開

3、始下降h小于桌面的距離，木塊仍沒離開桌面，那么砝碼的速率為 AQA. - J6ghB. JmghC. J2gh D. -v'3gh3 36、質(zhì)量為m的小球用長為L的輕繩懸于O點(diǎn)，如圖4所示， 小球在水 平力F作用下由最低點(diǎn) P緩慢地移到Q點(diǎn)，在 此過程中F做的功為 A . FL sin BB. mgLcos 9C. mgL 1 cos 9D. Fltan97、質(zhì)量為m的物體，由靜止開始下落，由于阻力作用，下落的加速度為以下說法中正確的應(yīng)是4A .物體的動(dòng)能增加了 mgh54B .物體的機(jī)械能減少了mgh51C .物體克服阻力所做的功為-mgh5D .物體的重力勢能減少了mgh&

4、如圖5所示，一輕彈簧固定于 O點(diǎn)，另一端系一重物，將重物從與 懸點(diǎn)O在同一水平面且彈簧保持原長的A點(diǎn)無初速地釋放，讓它自由擺下，不計(jì)空氣阻力，在重物由A點(diǎn)擺向最低點(diǎn)的過程中A.重物的重力勢能減少C.重物的機(jī)械能不變B .重物的重力勢能增大D .重物的機(jī)械能減少9、如圖6所示，小球從高處下落到豎直放置的輕彈簧上，在彈簧壓縮到 最短的整個(gè)過程中，以下關(guān)于能量的表達(dá)中正確的應(yīng)是A .重力勢能和動(dòng)能之和總保持不變B .重力勢能和彈性勢能之和總保持不變C .動(dòng)能和彈性勢能之和保持不變D .重力勢能、彈性勢能和動(dòng)能之和總保持不變圖44g,在物體下落h的過程中,5圖5圖610、平拋一物體，落地時(shí)速度方向與水

5、平方向的夾角為9 .取地面為參考平面，那么物體被拋出時(shí)，其重力勢能和動(dòng)能之比為A . tan 9B. cot 9C. cot2 9D . tan2 9第 n卷非選擇題，共60分、填空題每題6分，共24分。把正確答案填寫在題中的橫線上，或按題目要求作答。11、從某一高度平拋一小球，不計(jì)空氣阻力，它在空中飛行的第 Eki ： Ek2 ： Ek3=.1s內(nèi)、第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)動(dòng)能增量之比12、質(zhì)量為m、擺長為L的擺球從擺角為 勢能為零，那么當(dāng)擺球的擺角0 =_53。處無初速地?cái)[下，不計(jì)空氣阻力，設(shè)擺球在最低點(diǎn)處的重力時(shí)，擺球的動(dòng)能和重力勢能相等sin53 °0.813、如圖7所示，物體

6、以100 J的初動(dòng)能從斜面底端向上運(yùn)動(dòng)，中途第一次通過斜面上M點(diǎn)時(shí)，其動(dòng)能減少了80 J,機(jī)械能減少了 32 J.那么當(dāng)物體沿斜面重新返回底端時(shí)，其動(dòng) 能為J.14、 g=9.80 m/s2,所用的重物的質(zhì)量為m kg，實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的 紙帶，如圖8把第一個(gè)點(diǎn)記作 0,另外連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測量的點(diǎn)，經(jīng)測量知道 A、B、C、D各點(diǎn)到 O點(diǎn)的距離分別為 62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm ,根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由打 O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到打C點(diǎn),重力勢能減少量等于J，動(dòng)能的增加量等于J.取3位有效數(shù)字三、計(jì)算題共 36分。要求寫出必要的文字說明、主要

7、方圖8程式和重要演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要明確寫出數(shù)值和單位，只有最終結(jié)果的不得分。15、 12分物體的質(zhì)量為 m，沿光滑的彎曲軌道滑下，軌道的形狀如圖9所示，與彎曲軌道相接的圓軌道的半徑為R，要使物體沿光滑圓軌道能通過最高點(diǎn)，物體應(yīng)從離軌道最低處多高的地方由靜止開始 滑下？16 . 12分細(xì)繩的一端固定，另一端系一質(zhì)量為m的小球，小球繞繩的固定點(diǎn)在豎直平面做圓周運(yùn)動(dòng)小球在最低點(diǎn)和最高點(diǎn)時(shí)細(xì)繩對小球拉力的大小相差多少17 . 12分一個(gè)質(zhì)量 m=的小球系于輕質(zhì)彈簧的一端，且套在光滑豎立的圓環(huán)上，彈簧的上端固定于環(huán)的最高點(diǎn)A,環(huán)的半徑R=，彈簧的原長Lo=，勁度系數(shù)為，如圖10所示，假設(shè)小球從圖中

8、所示位置B點(diǎn)由靜止開始滑動(dòng)到最低點(diǎn)C時(shí)，彈簧的彈性勢能1小球到C點(diǎn)時(shí)的速度vc的大小。2小球在C點(diǎn)對環(huán)的作用力。g=10m/s2Ep彈=，求B m參考答案1 .【答案】BD【解析】 判斷機(jī)械能是否守恒，依據(jù)是重力以外的力是否做了功，不管物體是做勻速運(yùn)動(dòng)還是變速運(yùn)動(dòng)，也不管物體是做直線運(yùn)動(dòng)還是做曲線運(yùn)動(dòng)，只要重力以外的力不做功，機(jī)械能就一定守恒外力做功為零，并不意味著重力以外的力做功為零，所以，機(jī)械能不一定守恒選項(xiàng)B、D正確2. 【答案】 D【解析】重力勢能的數(shù)值與參考平面的選取有關(guān)重力勢能的變化量與重力做功對應(yīng)，而與參考平面的選取無關(guān).3. 【答案】 ABCD【解析】 設(shè)物體的初速度為vo,物

9、體的質(zhì)量為m,由機(jī)械能守恒定律得 mvo2=mgh+mv2,所以，物2 211體的動(dòng)能與高度h的關(guān)系為Ek=丄mvo2 mgh,圖象A正確。物體的重力勢能與速度 v的關(guān)系為Ep=> mvo2221-mv2,貝V Ep v圖象為開口向下的拋物線第一象限中的局部，圖象B可能正確.由于豎直上拋運(yùn)21動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，所以，E h圖象為一平行hEk= mv2知，Ek v圖象為一開口向上的拋物線第2一象限中局部，所以，D圖象可能正確.4. 【答案】B【解析】設(shè)物體下落時(shí)離地面高度為h，那么物體所具有的機(jī)械能為mgh，當(dāng)物體下落時(shí)間為落地時(shí)間一半時(shí)，下落高度為h1,那么h1= 3h ,物體下落時(shí)機(jī)

10、械能守恒，所以 mgh=mgh 1+Ek= 3mgh +Ek ,所以，4 4mgh 廠Ek=, Ek : Ep=1 : 3.45. 【答案】D【解析】 以m和MM下降h后速度為v,由機(jī)械能守恒定律得： 系統(tǒng)減少的重力勢能等于增加的動(dòng)能，那么 Mgh= 】mv2+Mv2, M=2m，得 v= 3gh2236. 【答案】 C【解析】 水平力做功使小球的重力勢能增加，水平力對小球做多少功， 小球的重力勢能增加多少.所以，水平力對小球做的功為W=mgL 1 cosB.C選項(xiàng)正確.7. 【答案】 ACD1【解析】由牛頓第二定律得 mg F=ma，物體下落時(shí)受到阻力大小為F=mg a=- mg,物體所受5

11、4 44的合外力大小為mg,在物體下落h的過程中，合外力做的功為mgh,所以，物體的動(dòng)能增加mgh,5 5511A選項(xiàng)正確.重力以外的力阻力做功為-mgh，所以，物體的機(jī)械能減少 一 mghmgh，物體的重55力勢能減少了 mgh，選項(xiàng)D正確.&【答案】 AD【解析】 物體從A點(diǎn)釋放后，在從 A點(diǎn)向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中，物體的重力勢能逐漸減小，動(dòng)能逐漸增 力口，彈簧逐漸被拉長，彈性勢能逐漸增大，所以，物體減小的重力勢能一局部轉(zhuǎn)化為物體的動(dòng)能，另 一局部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能對物體和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)，機(jī)械能守恒，但對物體來說，其機(jī)械能減小選項(xiàng)A、D正確.9.【答案】 D【解析】在球從高處下落到彈

12、簧壓縮到最短的過程中，重力勢能、動(dòng)能、彈性勢能相互轉(zhuǎn)化，其總和不變，選項(xiàng)D正確10 .【答案】D【解析】設(shè)物體拋出點(diǎn)的高度為 h，初速度為vo,那么落地時(shí)速度為 v=vo/cosO，平拋過程只有重力做2功，物體機(jī)械能守恒，得mgh+丄mvo2=mv2=m-2，所以222 cos1 22 nmgh= mvo tan O .211. 【答案】1:3:5【解析】平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)為自由落地運(yùn)動(dòng)，在第1s內(nèi)、第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)物體的豎直位移之比為 h1：h2：h3=1：3:5，那么在第1 s內(nèi)、第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)重力做功之比為 mgh1：mgh2：mgh3=1：3:5，由 動(dòng)能定理得，物體在

13、第1 s內(nèi)、第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)動(dòng)能增量之比為 Ek1: Ek2： Ek3=1：3:512 .【答案】37 °11【解析】根據(jù)機(jī)械能守恒定律得mgL 1 cos53°= m/+mgL 1 cosO，由于m"=mgL 122cosO，所以，mgL 1 cos53° =2mgL 1 cos O，求得 cos O =0.8, O =37°13 .【答案】20【解析】物體沿斜面上滑的過程中，克服摩擦力做的功等于物體機(jī)械能的減少量，即口 mgcos s= E，設(shè)物體在上滑過程中動(dòng)能的減少量為 Ek，由動(dòng)能定理得mgsi n + 口 mgcos s=A

14、Ek，即卩 mgsin + mg cos s= Ek ，cosE得=，即在上滑過程中，物體減少的機(jī)械能和減少的動(dòng)能之比為定值，并且=32= 2，物體到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)動(dòng)能減少了Ek 805sin cos Ek100 J，減少的機(jī)械能為 A E=- A Ek=- X100 J=40 J，55由此可知，物體在上滑過程中克服摩擦力做的功為40 J.由于物體下滑時(shí)摩擦力大小和位移大小都沒變，所以，下滑過程中克服摩擦力做的功也為40 J.即在全過程中物體損失的機(jī)械能為80 J，物體返回底端時(shí)動(dòng)能為20 J.14 【答案】m; m【解析】Sbd/12A Ep=mgh=9.80 0.7776 m=7.620 m

15、J ， vc=3.888 m / s ， A Ek= mvC =7.56 m J.2T215 . 12 分2【解析】物體恰能通過圓軌道的最高點(diǎn)，有mg=mv3分R物體下滑過程中機(jī)械能守恒，有 Ep= Ek,3分1即 mg h 2R= _mv223分由、解得h= 5 R.23分16 . 12分【解析】 設(shè)小球在最高點(diǎn)和在最低點(diǎn)時(shí)速度分別為vi和2圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R,由牛頓第二定律得 Fi+mg=mVR由機(jī)械能守恒定律得1 2mv1 +1 2mg 2R= mv222由解得F2 F1=6mg3分17 . 12分【解析】1小球從B至U C過程中，滿足機(jī)械能守恒,mgR(1+cos60°)=1 2 mv