高中物理机械能守恒定律典型题及答案
- 格式：wps
- 大小：332.00 KB
- 文档页数：7
1
高中物理机械能守恒定律典型题及答案
1.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．物体沿着斜面匀速下滑
D．拉着物体沿光滑斜面匀速上升
2.(2017河北保定模拟)如图所示,倾角为θ的光滑斜面体C固定于水平地面上,小物块B置于斜面上
,通
过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接,释放后,A将向下运动,则在A碰地前的运动过程中( )
A.A的加速度大小为g
B.物体
A的机械能守恒
C.由于斜面光滑,所以物块B的机械能守恒
D.A、B组成的系统机械能守恒
3.(多选)如图所示，将一个内外侧均光滑的半圆形槽置于光滑的水平面上，槽的左侧有一固定的竖直墙
壁(不与槽粘连)．现让一小球自左端槽口A
点的正上方由静止开始下落，从A
点与半圆形槽相切进入槽
内，则下列说法正确的是( )
A．小球在半圆形槽内运动的全过程中，只有重力对它做功
B．小球从A
点向半圆形槽的最低点运动的过程中，小球的机械能守恒
C．小球从A
点经最低点向右侧最高点运动的过程中，小球与半圆形槽组成的系统机械能守恒
D．小球从下落到从右侧离开半圆形槽的过程中，机械能守恒
4. 如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，弹簧一直保持竖直，空气阻力不计，那么小球
从接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短的过程中，下列说法中正确的是( )
A．小球的动能一直减小
2
B．小球的机械能守恒
C．克服弹力做功大于重力做功
D．最大弹性势能等于小球减少的动能
5.静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升,在某一高度撤去恒力。不计空气阻力,在整个过程
中,物体的机械能随时间变化的关系正确的是(
)
6.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
7.取水平地面为重力势能参考平面
,一物块从某一高度水平抛出,在抛出点其动能与重力势能恰好相等。
不计空气阻力,该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角为( )
A. B. C. D.
8.(2017安徽合肥质检)(多选)如图所示,两个
竖直圆弧轨道固定在同一水平地面上,半径R相同,左侧轨
道由金属凹槽制成,右侧轨道由金属圆管制成
,均可视为光滑。在两轨道右侧的正上方分别将金属小球A
和B由静止释放,小球距离地面的高度分别为h
A和h
B,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.若使小球A沿轨道运动并且从最高点飞出,释放A的最小高度为
3
B.若使小球B沿轨道运动并且从最高点飞出,释放B的最小高度为
C.适当调节h
A,可使A球从轨道最高点飞出后,恰好落在轨道右端口处
D.适当调节h
B,可使B球从轨道最高点飞出后,恰好落在轨道右端口处
9.(多选)
如图所示，在地面上以速度v
0
抛出质量为m
的物体，抛出后物体落到比地面低
h
的海平面上，
若以地面为参考平面且不计空气阻力，重力加速度为
g
，则下列说法中正确的是( )
A．物体落到海平面时的重力势能为mgh
B．物体从抛出到落到海平面的过程重力对物体做功为mgh
C．物体在海平面上的动能为1
2mv
02
＋mgh
D．物体在海平面上的机械能为1
2mv
02
10.质量均为m
的物体A
和B
分别系在一根不计质量的细绳两端，绳子跨过固定在倾角为30°的斜面顶
端的定滑轮上，斜面固定在水平地面上，开始时把物体B
拉到斜面底端，这时物体A
离地面的高度为0.8
m，如图所示．若摩擦力均不计，从静止开始放手让它们运动．(斜面足够长，物体A
着地后不反弹，g
取10 m/s2
)求：
(1)物体A
着地时的速度大小；
(2)物体A
着地后物体B
继续沿斜面上滑的最大距离．
11.(2017课标Ⅱ,17,6分)如图,半圆形光滑轨道固定在水平地面上,半圆的直径与地面垂直。一小物块
以速度v从轨道下端滑入轨道,并从轨道上端水平飞出,小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关,
此距离最大时对应的轨道半径为(重力加速度大小为g)( )
A. B. C. D.
4
12.如图所示
,可视为质点的小球A、B用不可伸长的细软轻线连接,轻线跨过固定在水平地面上半径为R
的光滑圆柱,A的质量为B的2倍。当B位于地面时,A恰与圆柱轴心等高。将A由静止释放,B上升的最
大高度是(不计空气阻力)( )
A.2R B. C. D.
13.(多选)如图所示,带有挡板的光滑斜面固定在水平地面上,斜面的倾角为θ=30°。质量均为1 kg的A、
B两物体用轻弹簧拴接在一起,
弹簧的劲度系数为5 N/cm,质量为2 kg 的物体C用细线通过光滑的轻质
定滑轮与物体B连接。开始时A、B均静止在斜面上,A紧靠在挡板处,用手托住C,使细线刚好被拉直。
现把手拿开,让C由静止开始运动,从C开始运动到A刚要离开挡板的过程中,下列说法正确的是(g取10
m/s2
)( )
A.初状态弹簧的压缩量为1 cm
B.末状态弹簧的压缩量为1 cm
C.物体B、C与地球组成的系统机械能守恒
D.
物体C克服细线的拉力所做的功为0.2 J
14.如图所示，在倾角为θ
＝30°的光滑斜面上，一劲度系数为k
＝200 N/m的轻质弹簧一端固定在挡板
C
上，另一端连接一质量为m
＝4 kg的物体A
，一轻细绳通过定滑轮，一端系在物体A
上，另一端与质
量也为m
的物体B
相连，细绳与斜面平行，斜面足够长，B
距地面足够高．用手托住物体B
使绳子刚好
伸直且没有拉力，然后由静止释放．取重力加速度g
＝10 m/s2
.求：
(1)弹簧恢复原长时细绳上的拉力大小；
(2)物体A
沿斜面向上运动多远时获得最大速度；
(3)物体A
的最大速度的大小．
5
答案精解精析
1.B
2.D 物体A向下运动的过程中,除受到重力以外,还受到细绳向上的拉力,故物体A下落的加速度一定小
于g,A项错误;物体A下落过程中,细绳的拉力对物体A做负功,故A的机械能不守恒,B项错误;由于斜面
光滑,A、B组成的系统在整个运动过程中只有重力做功,系统的机械能守恒,但细绳的拉力对物块B做正
功,B的机械能增加,故C项错误,D项正确。
3.BC4.C 5.C 6.C 7.B
8.AD 小球A从轨道最高点飞出的最小速度v
A=,设水平地面为零势能参考平面,由机械能守恒定律
得mgh
A=2mgR+m,则h
A=,A选项正确;小球B从轨道最高点飞出的最小速度v
B=0,设水平地面为零势能
参考平面,由机械能守恒定律得mgh
B=2mgR,则h
B=2R,B选项错误;要使小球A或B从轨道最高点飞出后,
恰好落在轨道右端口处,需满足的条件是:R=v
0t,R=gt2
,则v
0=,而A球的最小速度v
A=>v
0,故A球
不可能落在轨道右端口处,B球可能,C选项错误,D选项正确。
9.BCD
10.答案 (1)2 m/s (2)0.4 m
解析 (1)以地面为参考平面，
A
、B
系统机械能守恒，
根据机械能守恒定律有mgh
＝mgh
sin 30°＋1
2mv
A2
＋1
2mv
B2
因为v
A＝v
B，
所以v
A＝v
B＝2 m/s.
(2)A
着地后，B
机械能守恒，
则B
上升到最大高度过程中，
有1
2mv
B2
＝mg
Δs
sin 30°
解得Δs
＝0.4 m.
11.B 小物块由光滑轨道最低点到最高点的过程中,以水平地面为重力势能参考平面,则由机械能守恒
定律有
mv2
=mg·2R+m
6
小物块从最高点水平飞出做平抛运动,有
2R=gt2
x=v
1t(x为落地点到轨道下端的距离)
得x2
=R-16R2
当R=-,即R=时,x具有最大值,选项B正确。
12.C 设A、B的质量分别为2m、m,由题意可知,当A落到地面上时,B恰好运动到与圆柱轴心等高处,
以
A、B整体为研究对象,则A、B组成的系统机械能守恒,故有
2mgR-mgR=(2m+m)v2
;A落到地面上以后,B将
以速度v
做竖直上抛运动,上升的最大高度为h=,解得h=R;故B上升的总高度为R+h=R,选项C正确。
13.AD 初状态细线刚好被拉直时,细线拉力为零,对B进行受力分析,弹簧处于压缩状态,弹簧弹力F=m
Bg
sin θ=kx
1,解得x
1=1 cm,A项正确;末状态时,对A进行受力分析,弹簧处于伸长状态,弹簧弹力F=m
Ag sin
θ=kx
2,解得x
2=1 cm,B项错误;B、C与地球组成的系统,在运动过程中弹簧对系统做功,系统的机械能不
守恒,C项错误;对A、B、C、弹簧和地球组成的系统,由机械能守恒定律得m
Cg(x
1
+x
2)-m
Bg·(x
1+x
2) sin θ
=(m
C+m
B)v2
,对C,由动能定理得m
Cg(x
1+x
2)-W=m
Cv2
,解得W=0.2 J,D项正确。
14.答案 (1)30 N (2)20 cm (3)1 m/s
解析 (1)弹簧恢复原长时，
对B
：mg
－F
T＝ma
对A
：F
T－mg
sin 30°＝ma
代入数据可求得：F
T＝30 N.
(2)初态弹簧压缩量x
1＝mg
sin 30°
k＝10 cm
当A
速度最大时有F
T′＝mg
＝kx
2＋mg
sin 30°
弹簧伸长量x
2＝mg
－mg
sin 30°
k＝10 cm
所以A
沿斜面向上运动x
1＋x
2＝20 cm时获得最大速度．
(3)因x
1＝x
2，
故弹簧弹性势能的改变量ΔE
p＝0
