高一物理机械能守恒试题答案及解析

高一物理机械能守恒试题答案及解析

1. 如图所示，位于竖直平面上半径为R =0.2m的1/4圆弧轨道AB光滑无摩擦，O点为圆心，A点距地面的高度为H =0.4m，且O点与A点的连线水平。质量为m =1kg的小球从A点由静止释放，最后落在地面C处。取g ="10" m/s2，不计空气阻力，求：

（1）小球通过B点时的速度；

（2）小球落地点C与B点的水平距离；

（3）小球落地时的速度大小和方向。

【答案】（1）（2）（3），与水平方向成45o角

【解析】（1）由A----B过程，根据机械能守恒定律得：（2分）

解得： （1分）

（2）B---C过程，由平抛运动规律得：

（3）小球到C点时， （2分）

tan θ= θ=45o 与水平方向成45o角 （2分）

【考点】考查了平抛规律，机械能守恒定律的应用

2. 忽略空气阻力，下列物体运动过程中满足机械能守恒的是

A．电梯匀速下降 B．物体由光滑斜面顶端滑到斜面底端

C．物体沿粗糙斜面匀速下滑 D．拉着物体沿光滑斜面匀速上升

【答案】B

【解析】电梯匀速下降，说明电梯处于受力平衡状态，并不是只有重力做功，所以A错误；物体在光滑斜面上，受重力和支持力的作用，但是支持力的方向和物体运动的方向垂直，支持力不做功，只有重力做功，所以B正确；物体沿着粗糙斜面匀速下滑，物体受力平衡状态，摩擦力和重力都要做功，所以机械能不守恒，所以C错误；拉着物体沿光滑斜面匀速上升，物体受力平衡状态，拉力力和重力都要做功，所以机械能不守恒，所以D错误。

【考点】考查了机械能守恒定律

3. 如图所示，位于竖直平面内的光滑轨道，由一段斜的直轨道和与之相切的圆形轨道连接而成，圆形轨道的半径为R。一质量为m的小物块从斜轨道上某处由静止开始下滑，然后沿圆形轨道运动.要求物块能通过圆形轨道最高点，且在该最高点与轨道间的压力不能超过5mg（g为重力加速度）。求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h的取值范围。

【答案】R≤h≤5R

【解析】若物体恰好能够通过最高点，则有，解得，

初始位置相对于圆轨道底部的高度为，则根据机械能守恒可得，得 当小物块对最高点的压力为5mg时，有，得

初始位置到圆轨道的底部的高度为，根据机械能守恒定律可得

解得，故物块的初始位置相对于圆轨道底部的高度的范围为R≤h≤5R。

【考点】考查了机械能守恒定律；向心力．

4. 在距地面高度为H的位置斜向上抛出一个质量为m的小球，小球到达最高点时的速度大小为v1，小球落地时的速度大小为v2，忽略空气阻力。则小球抛出时的动能为（ ）

A． B． C． D．

【答案】A

【解析】试题解析：小球上抛后的运动过程中，只受重力作用，故它遵循机械能守恒的规律，设小球抛出时的动能为为Ek，则存在如下关系式：mgh+Ek=，故小球抛出时的动能Ek=，A是正确的。

【考点】机械能守恒。

5. 关于机械能守恒定律的适用条件，下列说法中正确的是

A．物体所受的合外力为零时，机械能守恒

B．物体沿斜面加速下滑过程中，机械能一定不守恒

C．系统中只有重力和弹簧弹力做功时，系统的机械能守恒

D．在空中飞行的炮弹爆炸前后机械能守恒

【答案】C

【解析】物体所受的合外力为零时，机械能不一定守恒，例如在竖直方向做匀速运动的物体，选项A 错误；物体沿斜面加速下滑过程中，如果加速度为gsinα则说明物体不受阻力作用，则机械能守恒，选项B错误；系统中只有重力和弹簧弹力做功时，系统的机械能守恒，选项C 正确；在空中飞行的炮弹爆炸后，由于火药释放出能量，故机械能要增加，选项D 错误。

【考点】机械能守恒定律的条件判断。

6. 如图所示，放置在竖直平面内的光滑杆AB，是按照从高度为h处以初速度v0平抛的运动轨迹制成的，A端为抛出点，B端为落地点。现将一小球套于其上，由静止开始从轨道A端滑下。已知重力加速度为g，当小球到达轨道B端时（ ）

A．小球的速率为

B．小球竖直方向的速度大小为

C．小球在水平方向的速度大小为

D．小球在水平方向的速度大小为 【答案】D

【解析】由机械能守恒定律，mgh=mv2，解得小球到达轨道B端时速率为v=；AB错误;当小球滑到B点时，设小球的速度与水平方向间的夹角为θ，则tanθ=，cosθ=；

小球在水平方向的速度v=v0cosθ=，D正确。

【考点】本题考查平抛运动、运动的合成与分解。

7. 如图所示，竖立在水平地面上的轻弹簧，下端与地面固定，将一个金属球放置在弹簧顶端(球与弹簧不粘连)，并用力向下压球，使弹簧作弹性压缩，稳定后用细线把弹簧拴牢，烧断细线，球将被弹起，脱离弹簧后能继续向上运动，那么该球从细线被烧断到刚脱离弹簧的这一运动过程中

A．球所受的合力先增大后减小

B．球的动能减小而它的机械能增加

C．球刚脱离弹簧时弹簧的弹性势能最小

D．球刚脱离弹簧时的动能最大

【答案】 C

【解析】试题分析: 从细线被烧断到弹簧的弹力等于小球的重力的过程中，小球受重力和弹力，弹力逐渐减小到零；开始时弹力大于重力，小球向上做加速运动，加速度逐渐减小到零；之后做减速运动，加速度反向增加；即加速度先减小后增加，合力先减小后增大，故A正确；、当小球的弹簧的弹力等于小球的重力时速度最大，所以小球的动能先增大后减小，所以球刚脱离弹簧时的动能不是最大，故B、D错误；从细线被烧断到刚脱离弹簧的运动过程中，弹簧的压缩量逐渐减小，弹簧的弹性势能逐渐减小，所以球刚脱离弹簧时弹簧的弹性势能最小．故C正确。

【考点】机械能守恒定律

8. 在不计空气阻力的情况下，下列运动过程满足机械能守恒的是（ ）

A．电梯匀速下降过程

B．物体从手中抛出后的运动过程

C．起重机吊起重物过程

D．子弹穿过木块过程

【答案】B

【解析】电梯匀速下降，受力平衡，向上的拉力做负功，机械能增加，A错误；物体抛出后只有重力做功，机械能守恒，B正确；起重机吊起重物过程中，拉力对物体做正功，机械能增加，C错误；子弹穿过木块过程中，阻力对子弹做负功，机械能减少，D错误．

【考点】机械能守恒

9. 利用打点计时器验证自由落体机械能守恒时，下列器材中不必要的是（ ）

A．重物 B．纸带 C．天平 D．低压电源

【答案】C

【解析】在用自由落体“验证机械能守恒定律”时，是利用自由下落的物体带动纸带运动，通过打点计时器在纸带上打出的点求得动能及变化的势能，故在实验中需要选择质量大体积小的重物、纸带和打电计时器，而打点计时器需要低压交流电源；而在数据处理中，根据可知，不需要测量重物的质量，所以不必要的器材是天平，故C正确，ABD错误。所以选C。

【考点】本题考查了验证机械能守恒定律。

10. 下列情况中，运动物体机械能一定守恒的是

A．作匀速直线运动的物体 B．作平抛运动的物体

C．物体不受摩擦力的作用 D．物体只受重力的作用

【答案】BD

【解析】A、物体在竖直方向做匀速直线运动，动能不变，重力势能减小，机械能不守恒。

B、D、平抛运动的物体只受到重力的作用，所以机械能守恒。

C、物体机械能守恒的条件为：只有重力或弹簧弹力做功，物体不受摩擦力的作用，机械能不一定守恒。

【考点】机械能守恒定律．

11. 如图所示，一根长为l1的橡皮条和一根长为l2的绳子（l1

A．B球速度较大 B．A球速度较大

C．两球速度相等 D．不能确定

【答案】A

【解析】取最低点所在水平面为参考平面．根据机械能守恒定律，

对和橡皮绳系统A：，为橡皮绳的弹性势能

对B：，显然，故A正确，BCD错误．

故选A

【考点】机械能守恒定律．

点评：本题既可定性分析，也可定量研究．关键抓住A、B机械能相等，A系统有三种形式的机械能，B只有两种形式的机械能，用机械能守恒的观点很快就能求解．

12. 如图所示，半径R＝0.4 m的光滑半圆轨道与粗糙的水平面相切于A点，质量为m＝1 kg的小物体(可视为质点)在水平拉力F的作用下，从静止开始由C点运动到A点，物体从A点进入半圆轨道的同时撤去外力F，物体沿半圆轨道通过最高点B后做平抛运动，正好落在C点，已知xAC＝2 m，F＝15 N，g取10 m/s2，试求：

(1)物体在B点时的速度大小以及此时物体对轨道的弹力大小；

(2)物体从C到A的过程中，克服摩擦力做的功．

【答案】（1）5 m/s；52.5 N（2）9.5J

【解析】(1)设物体在B点的速度为v，此时物体对轨道的弹力大小为FN

由B到C做平抛运动，有 2R＝gt2

xAC＝vt

得v＝5 m/s

由牛顿第二定律有 FN＋mg＝

代入数据解得 FN＝52.5 N

由牛顿第三定律知，物体对轨道的弹力大小为 FN′＝52.5 N

(2)从A到B，由机械能守恒定律有 m＝mv2＋2mgR

从C到A应用动能定理有 F*xAC+Wf＝m

联立上两式并代入数据解得 Wf＝-9.5 J

【考点】平抛运动、机械能守恒定律

点评：本题通过平抛运动知识求解速度，并通过机械能守恒定律，结合向心力知识列式求解。

13. 如图为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图，其下半部AB是一长为2R的竖直细管，上半部BC是半径为R的四分之一圆弧弯管，管口沿水平方向，AB管内有一原长为R、下端固定的轻质弹簧。投饵时，每次总将弹簧长度压缩到0.5R后锁定，在弹簧上段放置一粒鱼饵，解除锁定，弹簧可将鱼饵弹射出去。设质量为m的鱼饵到达管口C时，对管壁的作用力恰好为零。不计鱼饵在运动过程中的机械能损失，且锁定和解除锁定时，均不改变弹簧的弹性势能。已知重力加速度为g。求：

（1）质量为m的鱼饵到达管口C时的速度大小v1；

（2）弹簧压缩到0.5R时的弹性势能Ep；

（3）已知地面与水面相距1.5R，若使该投饵管绕AB管的中轴线OO-。在角的范围内来回缓慢转动，每次弹射时只放置一粒鱼饵，鱼饵的质量在到m之间变化，且均能落到水面。持续投放足够长时间后，鱼饵能够落到水面的最大面积S是多少？

【答案】（1）（2）（3）

【解析】（1）质量为m的鱼饵到达管口C时做圆周运动的向心力完全由重力提供，则

①

由①式解得 ②

（2）弹簧的弹性势能全部转化为鱼饵的机械能，由机械能守恒定律有

③

由②③式得 ④

（3）不考虑因缓慢转动装置对鱼饵速度大小的影响，质量为m的鱼饵离开管口C后做平抛运动，设经过t时间落到水面上，离OO/的水平距离为x1，由平抛运动规律有

⑤

⑥

由⑤⑥式解得 ⑦