高中物理【機械能守恒定律】綜合訓(xùn)練

高中物理【機械能守恒定律】綜合訓(xùn)練

一、單項選擇題（本題共7小題,在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求

的）

L靜止在地面上的物體在不同的合力F的作用下通過了相同的位移xo,下列情況中物體在沏位置時

速度最大的是（）

答案IC

解樹由于FX圖線與坐標(biāo)軸所圍成的面積表示力做功的大小,已知物體在不同的合力產(chǎn)的作用下通

過的位移相同,C選項中圖線與坐標(biāo)軸所圍成的面積最大,因此合力做功最多,根據(jù)動能定理W令

1

=刎凡0,可得C選項物體在Xo位置時速度最大,故C正確。

2.如圖所示,一輛汽車從凸橋上的A點勻速率運動到等高的B點,以下說法中正確的是（）

A.汽車所受的合外力做功不為零

B.汽車在運動過程中所受合外力為零

C.牽引力對汽車做的功等于汽車克服阻力做的功

D.由于汽車速率不變,所以汽車從4點到8點過程中機械能不變

??C

艇畫汽車由A點勻速率運動到B點的過程中動能變化量為0,根據(jù)動能定理可知合外力對汽車做功

為零,A錯誤;汽車在運動過程中做圓周運動,有向心加速度,合外力不為零,B錯誤;由于4、B等高,重

力做功為零,又合外力做功為零,所以牽引力對汽車做的功等于汽車克服阻力做的功,C正確油于汽車

速率不變,所以汽車從A點到B點的過程中動能不變,但重力勢能先增大后減小,所以機械能先增大后

減小.D錯誤。

3.圖甲為一女士站立在臺階式（臺階水平）自動扶梯上正在勻速上樓,圖乙為一男士站立在履帶式自動

人行道上正在勻速上樓。下列關(guān)于兩人受到的力的做功情況判斷正確的是（）

A.甲圖中支持力對人不做功

B.甲圖中摩擦力對人做負功

C.乙圖中支持力對人不做功

D.乙圖中摩擦力對人做負功

??C

解明甲圖中,人勻速上樓,支持力豎直向上,與速度方向成銳角,故支持力做正功,人不受摩擦力作用,故

摩擦力不做功,故A、B錯誤。乙圖中,支持力與速度方向垂直,支持力不做功,摩擦力方向與速度方向

相同,做正功,故C正確,D錯誤。

4.

如圖所示,具有一定初速度的物塊,沿傾角為30°的粗糙斜面向上運動的過程中,受一個恒定的沿斜

面向上的拉力F作用,這時物塊的加速度大小為4m?2,方向沿斜面向下,那么,在物塊向上運動的過程

中,下列說法正確的是（）

A.物塊的機械能一定增加

B.物塊的機械能一定減小

C.物塊的機械能可能不變

D.物塊的機械能可能增加也可能減小

??A

噩機械能變化的原因是非重力、彈力做功,題中除重力外,有拉力廠和摩擦力后做功,則機械能的

變化取決于F與Ff做功大小關(guān)系。由，*gsina+Ff-F=ma可知F-Ff=Zngsin30°-，"〃>（）,即F>F∣,itF

做的正功多于摩擦力做的負功,故機械能增加,選項A正確。

如圖所示,-質(zhì)量為m的小圓環(huán),套在一豎直固定的光滑輕桿上,用一跨過光滑定滑輪的細繩拉住,在

力尸作用下,讓小圓環(huán)由位置4（4。在同一水平面上）緩慢運動到8點,己知此時細繩BO段長為/,與

輕桿的夾角為。,重力加速度為g,則此過程中力F所做的功為（）

A.-mgIcosθB.-F∕(l-sin∕9)

C.-F∕cos?D.無法確定

??~∣A

解畫根據(jù)動能定理得mg/cosJ+WF=0,可得,力F所做的功WF=-∕ng∕cos4選項A正確。

6.一個小球以一定的初速度從圖示位置進入光滑的軌道,小球先進入圓軌道1,再進入圓軌道2。圓軌

道1的半徑為R,圓軌道2的半徑是軌道1的1.8倍,小球的質(zhì)量為m.若小球恰好能通過軌道2的最

高點8,則小球在軌道1上經(jīng)過最高點A處時對軌道的壓力為（）

A.2mgB.3mgCAmgD5kg

麗小球恰好能通過軌道2的最高點B時,有mg=噫,小球在軌道1上經(jīng)過最高點A處時,有

I11.oπ

2

尸+"Zg=友其,根據(jù)機械能守恒定律,有\(zhòng).6mgR=^mvA-4τnι√,解得尸=4mg,選項C正確。

πLL

7.如圖所示,固定的傾斜光滑桿上套有一個質(zhì)量為機的圓環(huán),圓環(huán)與豎直放置的輕質(zhì)彈簧一端相連,彈

簧的另一端固定在地面上的A點,彈簧處于原長,圓環(huán)高度為Λo讓圓環(huán)沿桿滑下,滑到桿的底端時速

度為零。則在圓環(huán)下滑到底端的過程中（重力加速度為g,桿與水平方向夾角為30°）（）

A.圓環(huán)的機械能守恒

B.彈簧的彈性勢能先減小后增大

C.彈簧的彈性勢能變化了mgh

D.彈簧與光滑桿垂直時圓環(huán)動能最大

??C

庭畫圓環(huán)與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒,但圓環(huán)的機械能不守恒,選項A錯誤;彈簧形變量先增大后

減小然后再增大,所以彈簧的彈性勢能先增大后減小再增大,選項B錯誤油于圓環(huán)與彈簧組成的系統(tǒng)

機械能守恒,圓環(huán)的機械能減少了，咫/2,所以彈簧的彈性勢能增加了佻?/?,選項C正確;彈簧與光滑桿

垂直時,圓環(huán)所受合力沿桿向下,圓環(huán)具有與速度同向的加速度,所以做加速運動,動能不是最大,選項

D錯誤。

二、多項選擇題（本題共3小題,在每小題給出的四個選項中,有多項符合題目要求）

8.一質(zhì)量為2kg的物體,在水平恒定拉力的作用下以一定的初速度在粗糙的水平面上做勻速運動,當(dāng)

運動一段時間后,拉力逐漸減小,且當(dāng)拉力減小到零時,物體剛好停止運動,圖中給出了拉力隨位移變

化的關(guān)系圖像。已知重力加速度g取IOm/s1由此可知()

A.物體與水平面間的動摩擦因數(shù)約為0.35

B.減速過程中拉力對物體所做的功約為13J

C.勻速運動時的速度約為6m/s

D.減速運動的時間約為1.7s

??ABC

解析|廣X圖像圍成的面積代表拉力尸做的功,由圖知減速階段凡X圍成面積約13個小格,每個小格1

J,則減速過程中拉力對物體所做的功約為13J,故B項正確。開始時物體勻速運動,則F=Wng,由圖知

F=7N,則"=今=0.35,故A項正確。全程應(yīng)用動能定理有W-μmgx^0-^ι√,其中拉力對物體所做的

功W=(7X4+13)J=41J,得v0=6m/s,故C項正確。由于不是勻減速,無法求減速運動的時間,D項錯誤。

9.如圖所示,海王星繞太陽沿橢圓軌道運動,P為近日點,Q為遠日點,M,N為軌道短軸的兩個端點,運行

的周期為7B,若只考慮海王星和太陽之間的相互作用,則海王星在從P經(jīng)M、。到N的運動過程中

()

海干祟一

p(-→--

Q

、左陽

''^N

A.從尸到M所用的時間等于與

B.從Q到N階段,機械能逐漸變大

C.從P到Q階段,速率逐漸變小

D.從M到N階段,萬有引力對它先做負功后做正功

??D

窿畫根據(jù)功能關(guān)系可知,海王星在PM段的速度大小大于MQ段的速度大小,則PM段的時間小于

MQ段的時間,所以尸到M所用的時間小于今,故A錯誤;從Q到N的過程中,由于只有萬有引力做功,

機械能守恒,故B錯誤;從P到Q階段,萬有引力做負功,根據(jù)動能定理可知,速率減小,故C正確;根據(jù)

萬有引力方向與速度方向的關(guān)系知,從M到N階段,萬有引力對它先做負功后做正功,故D正確。

10.“跳一跳”小游戲需要操作者控制棋子離開平臺時的速度,使其能跳到旁邊平臺上。如圖所示的拋

物線為棋子在某次跳躍過程中的運動軌跡,其最高點離平臺的高度為水平速度為%若質(zhì)量為m的

棋子在運動過程中可視為質(zhì)點,只受重力作用,重力加速度為g,則（）

A.棋子從最高點落到平臺上所需時間t=

B.若棋子在最高點的速度V變大,則其落到平臺上的時間變長

C.棋子從最高點落到平臺的過程中,重力勢能減少機g∕?

D.棋子落到平臺上的速度大小為J而

??AC

廨稠由h=*t2得f=但,選項A正確;下落時間與棋子在最高點的速度丫無關(guān),選項B錯誤;棋子從最

高點落到平臺的過程中,重力做功為mgh,重力勢能減少zng∕7,選項C正確;對棋子由最高點落到平臺

2

上的過程,由機械能守恒定律得g""2='"v+mg∕j,解得v'=[x>2+2g∕ι,選項D錯誤。

三'非選擇題（本題共5小題）

IL使用如圖甲所示的裝置驗證機械能守恒定律,打出一條紙帶如圖乙所示。圖乙中。是打出的第一

個點跡,A、B、C、D、E、F……是依次打出的點跡,量出OE間的距離為/,DF間的距離為s,已知打

點計時器打點的周期是T=O.02S0

甲

乙

（1）上述物理量如果在實驗誤差允許的范圍內(nèi)滿足關(guān)系式,即驗證了重物下落過程中機械能

是守恒的。

（2）如果發(fā)現(xiàn)圖乙中OA距離大約是4mm,則出現(xiàn)這種情況的原因可能是,如果

出現(xiàn)這種情況,上述的各物理量間滿足的關(guān)系式可能是。

博闌（1）0=看

2

(2)先釋放紙帶,后接通電源g∕＜京c

。「----------書

II

/

光電門,/

F光電門

12.如圖是驗證機械能守恒定律的實驗。小圓柱由一根不可伸長的輕繩拴住,輕繩另一端固定。將輕

繩拉至水平后由靜止釋放。在最低點附近放置一組光電門,測出小圓柱運動到最低點的擋光時間Ar,

再用游標(biāo)卡尺測出小圓柱的直徑比重力加速度為g。

(1)測出懸點到圓柱重心的距離/,若等式g/=成立,說明小圓柱下擺過程機械能守恒。

(2)若在懸點O安裝一個拉力傳感器,測出繩子上的拉力E則若要驗證小圓柱在最低點的向心力公式

還需要測量的物理量是(用文字和字母表示),若等式F=成立,則可驗證向心力公

式。

SB嗚償Y(2)小圓柱的質(zhì)量相

I解析|(1)根據(jù)機械能守恒定律得/ng∕=]*v2,所以只需驗證gl=gv2=;(給,就說明小圓柱下擺過程中機

械能守恒。

?2

(2)若測量出小圓柱的質(zhì)量則在最低點由牛頓第二定律得尸-〃吆=，》7,若等式F=Ing+ni[w)2展

立,則可臉證向心力公式,可知需要測量小圓柱的質(zhì)量m.

13.一質(zhì)量為&00X104kg的太空飛船從其飛行軌道返回地面。飛船在離地面高度1.60x105m處以

7.5x103m/s的速度進入大氣層,逐漸減慢至速度為IOOmZS時下落到地面。取地面為重力勢能零點，

在飛船下落過程中,重力加速度可視為常量,大小取9.8m∕s2o(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(1)分別求出該飛船著地前瞬間的機械能和它進入大氣層時的機械能；

(2)求飛船從離地面高度600m處至著地前瞬間的過程中克服阻力所做的功(己知飛船在該處的速度

大小是其進入大氣層時速度大小的2.0%)。

噩⑴4.0x108J2.4×IOl2J(2)9.7×108J

2

∣??1)飛船著地前瞬間的機械能為EkO=I□v0

式中附和VO分別是飛船的質(zhì)量和著地前瞬間的速率,代入題中數(shù)據(jù)得Eko=4.0X1Oiij

2

設(shè)地面附近的重力加速度大小為g。飛船進入大氣層時的機械能為E∣l-^mvh+mgh

式中是飛船在高度處的速度大小,代入題中數(shù)據(jù)得12

,ι?1.6xlθ5mEΛ=2,4×I0Jo

(2)飛船在高度”=600m處的機械能為Eh=泉器v3+mgh,

由功能關(guān)系得W=Eh-Eko

式中,W是飛船從高度60Om處至著地前瞬間的過程中克服阻力所做的功,聯(lián)立解得W=9.7X1()8

Jo

14.一列車的質(zhì)量是5.0xl()5kg,在平直的軌道上以額定功率3000kW加速行駛,當(dāng)速度由IOm/s加

速到所能達到的最大速率30m/s時,共用了2min,則在這段時間內(nèi)列車前進的距離是多少？

客案1.6km

解困設(shè)列車在2min內(nèi)前進的距離為/

已知∕n=5.0×105kg,P=3000kW,v=10m/s,v-30m∕s,f=2min,由于P=Fv

列車速度最大時,4=0,所以阻力Ff=F,則

=N=LOxlO5N

牽引力做功W=Pf=3xl0fjx60x2J=3.6