高二物理机械能守恒定律试题

高二物理机械能守恒定律试题
1.一个物体沿粗糙斜面匀速滑下，则下列说法正确的是（）
A．物体机械能不变，内能也不变
B．物体机械能减小，内能不变
C．物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量减小
D．物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量不变
【答案】D
【解析】物体沿粗糙的斜面匀速下滑的过程中：速度不变，物体动能不变，高度减小，势能减小；物体下滑，克服摩擦做功，机械能转化为内能，故内能增大，机械能减小．根据能量守恒定律：
机械能与内能总量不变，故D正确，ABC错误。

【考点】能量守恒定律
名师点睛：此题考查能量转化现象，我们要能够分析出生活中的能量转化, 物体沿粗糙的斜面匀
速下滑的过程中，物体的运动速度不变，动能不变；物体的高度减小，重力势能减小；动能不变，重力势能减小，机械能减小；物体沿粗糙的斜面下滑，克服摩擦做功，机械能转化为内能。

2.如图所示，一轻弹簧左端固定在长木板M的左端，右端与小木块m连接，且m、M及M与地
面间接触光滑.开始时，m和M均静止，现同时对m、M施加等大反向的水平恒力F
1和F
2
，从两
物体开始运动以后的整个运动过程中，弹簧形变不超过其弹性限度，对于m、M和弹簧组成的系统（）
A．由于F
1、F
2
等大反向，故系统机械能守恒
B．当弹簧弹力大小与F
1、F
2
大小相等时，m、M各自的动能最大
C．由于F
1、F
2
大小不变，所以m、M各自一直做匀加速运动
D．由于F
1、F
2
等大反向，故系统的动量始终为零
【答案】C
【解析】由于F
1、F
2
对m、M都做正功，故系统机械能增加，故系统机械能不守恒，A错误；由
于弹力是变化的，m、M所受合力是变化的，所以不会做匀加速运动，B错误；当弹簧弹力大小
与F
1、F
2
大小相等时，M和m受力平衡，加速度减为零，此时速度达到最大值，故各自的动能
最大，C正确；对A、B和弹簧组成的系统所受合外力为零，因此系统动量守恒，始终为零，但物体M、m不是始终处于平衡状态，
D错误．故选C．
【考点】机械能守恒定律；牛顿定律的应用
【名师】本题涉及到弹簧，功、机械能守恒的条件、力和运动的关系等较多知识．题目情景比较复杂，全面考查考生理解、分析、解决问题的能力。

3.以10m/s的初速度从10m高的塔上水平抛出一颗石子，不计空气阻力,求石子落地时速度的大小．（g取10 m/s2）
【答案】17.3m/s
【解析】
4.用频率为但强度不同的甲乙两种光做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图所示，由图可知，__________（选填甲或乙）光的强度大，已知普朗克常量为h，被照射金属的逸出功为
，则光电子的最大初动能为_________。

【答案】甲、
【解析】根据光的强度越强，则光电子数目越多，对应的光电流越大，即可判定甲光的强度较大；由光电效应方程可知,电子的最大初动能。

5.图甲所示，在真空中足够大的绝缘水平地面上，一个质量为m=0.2kg，带电荷量为q=+2.0×10﹣6C的小物块处于静止状态，小物块与地面间的摩擦因数μ=0.1，从t=0时该开始，空间上加一个如图乙所示的电场．（取水平向右的方向为正方向，g取10m/s2）求：
（1）4秒内小物块的位移大小；
（2）4秒内电场力对小物块所做的功．
【答案】（1）4秒内小物块的位移大小为8m；
（2）4秒内电场力对小物块所做的功1.6J．
【解析】（1）根据牛顿第二定律得解：
0～2s内物块加速度：
2～4s内物块做匀减速运动，加速度大小：
0～2s内物块的位移为：
2s末的速度为：v
2=a
1
t
1
═2×2=4m/s，
2～4s内的位移为：
4秒内小物块的位移大小为：x=x
1+x
2
=4+4m=8m
（2）4s末的速度为：v
4=v
2
-a
2
t
2
=4-2×2=0m/s
设4秒内电场力对小物块所做的功W，
由动能定理得：W-μmgx=0-0
解得：W=μmgx=0．1×0．2×10×8J=1．6J
【考点】牛顿第二定律；动能定理
6.如图，长为L的细绳一端系在天花板上的O点，另一端系一质量m的小球．将小球拉至细绳处于水平的位置由静止释放，在小球沿圆弧从A运动到B的过程中，不计阻力，则（）A．小球经过B点时，小球的动能为mgL
B．小球经过B点时，绳子的拉力为3mg
C．小球下摆过程中，重力对小球做功的平均功率为0
D．小球下摆过程中，重力对小球做功的瞬时功率先增大后减小
【答案】ABD
【解析】从A到B的过程中，根据动能定理得：,故A正确；在B点，根据牛顿
第二定律得：,解得：T=3mg，故B正确；小球下摆过程中，重力做的功W=mgL，
则重力的平均功率不为零，故C错误；小球下摆过程中，重力的瞬时功率从零变化到零，应是先增大后减小，故D正确。

所以C错误，ABD正确。

7.如图所示，在光滑绝缘的水平面上，用长为2L的绝缘轻杆连接两个质量均为m的带电小球A
和B，A球的带电量为+2q，B球的带电量为－3q，两球组成一带电系统。

虚线MN与PQ平行
且相距3L，开始时A和B分别静止于虚线MN的两侧，虚线MN恰为AB两球连线的垂直平分线。

若视小球为质点，不计轻杆的质量，在虚线MN、PQ间加上水平向右的电场强度为E的匀
强电场后。

试求：
(1)B球刚进入电场时，带电系统的速度大小；
(2)带电系统从静止开始向右运动的最大距离和此过程中B球电势能的变化量；
(3)带电系统从静止开始到向右运动至最大距离处的时间。

【答案】（1）（2）；4EqL（3）
【解析】（1）MN、PQ间的电场强度为：
，由动能定理得：
设B球刚进入电场时带电系统速度为v
1
解得：
（2）带电系统向右运动分三段：B球进入电场前、带电系统在电场中、A球出电场。

设A球出电场的最大位移为x，由动能定理得：
解得
则
B球从刚进入电场到带电系统从开始运动到速度第一次为零时位移为
其电势能的变化量为
（3）取向右为正方向，第一段加速
第二段减速
设A球刚出电场速度为，由动能定理得
第二段减速时间为
第三段再减速：
第三段减速时间为：
带电系统从静止开始向右运动至最大距离处的时间
解得：
【考点】带电粒子在匀强电场中的运动；动能定理的应用
【名师】解决本题的关键理清带电系统在整个过程中的运动情况，结合牛顿第二定律、动能定理和运动学公式综合求解。

8. 如图所示，坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m ，在与水平面成θ角的恒定拉力F 作用下，沿水平地面向右移动了一段距离l 。

已知雪橇与地面间的动摩擦因数为μ，雪橇受到的
A ．支持力做功为mgl
B ．重力做功为mgl
C ．拉力做功为Flcosθ
D ．滑动摩擦力做功为-μmgl
【答案】C
【解析】对雪橇受力分析，如图：
支持力做功W N =Nlcos90°=0，故A 错误；重力做功W G =mglcos90°=0，故B 错误；拉力做功为W F =Flcoθ，故C 正确；雪橇竖直方向受力平衡：N+Fsinθ=mg ；则N=mg-Fsinθ，f=μN=μ（mg-Fsinθ），则摩擦力做功W f =-fl=-μ（mg-Fsinθ）l ，故D 错误；故选C 。

【考点】功
9. 如图为汽车在水平路面上启动过程中的速度图像，Oa 为过原点的倾斜直线，ab 段表示以额定功率行驶时的加速阶段，bc 段是与ab 段相切的水平直线．下列说法正确的是( )
A ．0～t 1时间内汽车做匀加速运动且牵引力功率恒定
B ．t 1～t 2时间内汽车牵引力做的功为
C ．t 1～t 2时间内汽车的平均速度为
D ．在全过程中，t 1时刻汽车的牵引力及其功率都是最大值，t 2～t 3时间内牵引力最小
【答案】D
【解析】0-t
1
时间内为倾斜的直线，故汽车做匀加速运动，因牵引力恒定，P=Fv可知汽车的牵引
力的功率均匀增大，故A错误；t
1～t
2
时内，若图象为直线时平均速度为，而图象为曲线，
图象的面积大于直线时的面积，位移大于直线时的位移，故平均速度大于，故C错误；
t 1～t
2
时间内动能变化量为，而在运动中受牵引力及阻力，故牵引力的功大于
，故B错误；在全过程中t
1
时刻的牵引力及其功率都是最大值，t
1
时刻后功率保持一
定，牵引力减小，在t
2～t
3
时间内牵引力等于阻力，加速度为零，故此时牵引力最小，选项D正
确；故选D．
【考点】牛顿第二定律；功率
【名师】此题考查了牛顿第二定律及功率的应用；关键是搞清汽车在不同阶段的运动特征，搞清
v-t图像的斜率及截距的物理意义．
10.一带电小球在空中由A点运动到B点过程中，受重力、电场力和空气阻力三个力。

若重力势
能增加3 J、机械能增加0.5 J、电场力做功1 J，则小球( )
A．重力做功为3 J
B．动能减少2.5 J
C．克服空气阻力做功0.5 J
D．电势能增加1 J
【答案】BC
【解析】解决本题需根据：重力做功等于重力势能的减小量；电场力做功等于电势能的减小量；
合力做功等于动能的增加量；除重力外的各个力做的总功等于机械能的增加量．由功能关系分析．解：A、重力做功等于重力势能变化量的负值，则重力势能增加3J，故重力做功﹣3J，故A错误；
B、据题，重力势能增加3J、机械能增加0.5J，而机械能等于重力势能与动能之和，则得动能减
少2.5J，故B正确．
C、除重力外的各个力做的总功等于机械能的增加量，除重力外，有电场力和空气阻力做功，电
场力做功1J，而机械能增加0.5J，所以克服空气阻力做功0.5J，故C正确．
D、电场力做功等于电势能的减小量，电场力做功1J，故电势能减小1J，故D错误；
故选：BC
【点评】功是能量转化的量度，有多种表现形式：重力做功是重力势能变化的量度；电场力做功
是电势能变化的量度；合力做功是动能变化的量度；重力外的各个力做的总功是机械能变化的量度．。