机械能守恒定律单元测试题(Word版 含解析)

一、第八章 机械能守恒定律易错题培优（难）1．如图所示，质量为1kg 的物块（可视为质点），由A 点以6m/s 的速度滑上正沿逆时针转动的水平传送带（不计两转轮半径的大小），传送带上A 、B 两点间的距离为8m ，已知传送带的速度大小为3m/s ，物块与传送带间的动摩擦因数为0.2，重力加速度为210m/s 。

下列说法正确的是（ ）A ．物块在传送带上运动的时间为2sB ．物块在传送带上运动的时间为4sC ．整个运动过程中由于摩擦产生的热量为16JD ．整个运动过程中由于摩擦产生的热量为28J【答案】BD【解析】【分析】【详解】AB ．滑块先向右匀减速，根据牛顿第二定律有mg ma μ=解得22m/s a g μ==根据运动学公式有010v at =-解得13s t = 匀减速运动的位移01063m 9m 8m 22v x t L +==⨯==> 物体向左匀加速过程，加速度大小仍为22m/s a =，根据运动学公式得物体速度增大至2m/s v =时通过的位移2212m 1m 222v x a ===⨯ 用时22s 1s 2v t a === 向左运动时最后3m 做匀速直线运动，有233=s 1s 3x t v == 即滑块在传送带上运动的总时间为 1234s t t t t =++=物块滑离传送带时的速率为2m/s 。

选项A 错误，B 正确；C ．向右减速过程和向左加速过程中，摩擦力为恒力，故摩擦力做功为110.211041J 6J f W f x x mg x x μ=--=--=-⨯⨯⨯-=-（）()()选项C 错误；D ．整个运动过程中由于摩擦产生的热量等于滑块与传送带之间的一对摩擦力做功的代数和，等于摩擦力与相对路程的乘积；物体向右减速过程，传送带向左移动的距离为114m l vt ==物体向左加速过程，传送带运动距离为222m l vt ==即121[]Q fS mg l x l x μ==++-（）（）代入数据解得28J Q =选项D 正确。

故选BD 。

2．如图甲所示，质量为4kg 的物块A 以初速度v 0=6m/s 从左端滑上静止在粗糙水平地面上的木板B 。

已知物块A 与木板B 之间的动摩擦因数为μ1，木板B 与地面之间的动摩擦因数为μ2，A 、B 运动过程的v -t 图像如图乙所示，A 始终未滑离B 。

则（ ）A ．μ1=0.4，μ2=0.2B ．物块B 的质量为4kgC ．木板的长度至少为3mD ．A 、B 间因摩擦而产生的热量为72J【答案】BC【解析】【分析】【详解】A ．以物块为研究对象有 11ma mg μ=由图看出214m/s a =，可得10.4μ=将物块和木板看成一个整体，在两者速度一致共同减速时，有22M m a M m g μ+=+()()由图看出221m/s a =，可得20.1μ=选项A 错误；B ．木板和物块达到共同速度之前的加速度，对木板有123()mg M m g Ma μμ-+=由图看出232m/s a =，解得4kg M =选项B 正确；C ．由v -t 图看出物块和木板在1s 内的位移差为3m ，物块始终未滑离木板，故木板长度至少为3m ，选项C 正确；D ．A 、B 的相对位移为s =3m ，因此摩擦产热为148J Q mgs μ==选项D 错误。

故选BC 。

3．一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s 内做匀加速直线运动，5s 末达到额定功率，之后保持以额定功率运动，其v t -图象如图所示．已知汽车的质量为3110kg m =⨯，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，则以下说法正确的是（ ）A ．汽车在前5s 内的牵引力为3510N ⨯B ．汽车速度为25m /s 时的加速度为25m /sC ．汽车的额定功率为100kWD ．汽车的最大速度为80m /s【答案】AC【解析】【分析】【详解】 A ．由速度时间图线知，匀加速运动的加速度大小2220m/s 4m/s 5a ==根据牛顿第二定律得 F f ma -=解得牵引力1000N 4000N 5000N F f ma =+=+=选项A 正确；BC ．汽车的额定功率500020W 100000W 100kW P Fv ==⨯==汽车在25m/s 时的牵引力100000'N 4000N 25P F v === 根据牛顿第二定律得加速度22'40001000'm/s 3m/s 1000F f a m --=== 选项B 错误，C 正确；D ．当牵引力等于阻力时，速度最大，则最大速度100000m/s 100m/s 1000m P v f === 选项D 错误。

故选AC 。

4．如图所示，将质量为2m 的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m 的环，环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑的轻小定滑轮与直杆的距离为d ，杆上的A 点与定滑轮等高，杆上的B 点在A 点下方距离为d 处．现将环从A 处由静止释放，不计一切摩擦阻力，下列说法正确的是（ ）A ．环到达B 处时，重物上升的高度h =d /2B ．小环在B (322)gd -C ．环从A 到B ，环沿着杆下落的速度大小小于重物上升的速度大小D ．环能下降的最大高度为4d /3【答案】BD【解析】【分析】【详解】A 、根据几何关系有，环从A 下滑至B 点时，重物上升的高度2h d d =-，故A 错误；B 、C 、对B 的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解，在沿绳子方向上的分速度等于重物的速度，有：v 环cos45°=v 物，根据系统机械能守恒定律可得22112+222mgd mgh mv mv -=⋅环物，解得：环的速度=(322)v gd -环，故B 正确．故C 错误．D 、设环下滑到最大高度为H 时环和重物的速度均为0，此时重物上升的最大高度为22H d d +-，根据机械能守恒有222()mgH mg H d d =+-，解得：43H d =，故D 正确．故选BD ．【点睛】解决本题的关键要掌握系统机械能守恒，知道环沿绳子方向的分速度的等于重物的速度．5．如图所示，轻质弹簧一端固定在水平面上O 点的转轴上，另一端与一质量为m 、套在粗糙固定直杆A 处的小球（可视为质点）相连，直杆的倾角为30°，OA =OC ，B 为AC 的中点，OB 等于弹簧原长．小球从A 处由静止开始下滑，初始加速度大小为a A ，第一次经过B 处的速度为v ，运动到C 处速度为0，后又以大小为a C 的初始加速度由静止开始向上滑行．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．下列说法正确的是A ．小球可以返回到出发点A 处B ．弹簧具有的最大弹性势能为22mv C ．撤去弹簧，小球可以静止在直杆上任意位置D ．a A －a C ＝g【答案】BD【解析】【分析】【详解】AB.设小球从A 运动到B 的过程克服摩擦力做功为f W ，AB 间的竖直高度为h ，小球的质量为m ，弹簧具有的最大弹性势能为p E ．根据能量守恒定律，对于小球A 到B 的过程有： 212p f mgh E mv W +=+ A 到C 的过程有：22p f p mgh E W E +=+解得：212f p W mgh E mv ==，小球从C 点向上运动时，假设能返回到A 点，由能量守恒定律得：22p f p E W mgh E =++该式违反了能量守恒定律，可知小球不能返回到出发点A 处．故A 错误，B 正确． C.设从A 运动到C 摩擦力的平均值为f ，AB =s ，由：f W mgh =得：sin 30f s mgs =解得：sin 30f mg =在B 点，摩擦力cos30f mg μ=，由于弹簧对小球有拉力（除B 点外），小球对杆的压力大于cos30mg μ，所以：cos30f mg μ>可得：sin 30cos30mg mg μ>因此撤去弹簧，小球不能在直杆上处于静止．故C 错误．D.根据牛顿第二定律得，在A 点有：cos30sin 30A F mg f ma +-=在C 点有：cos30sin 30C F f mg ma --=两式相减得：A C a a g -=故D 正确．6．如图所示，物块套在固定竖直杆上，用轻绳连接后跨过定滑轮与小球相连。

开始时物块与定滑轮等高。

已知物块的质量13m kg =，球的质量25m kg =，杆与滑轮间的距离d =2m ，重力加速度g =10m/s 2，轻绳和杆足够长，不计一切摩擦，不计空气阻力。

现将物块由静止释放，在物块向下运动的过程中（ ）A 53/sB 33/sC ．物块下降的最大距离为3mD ．小球上升的最大距离为2.25m【答案】AD【解析】【分析】【详解】AB ．当物块所受的合外力为0时，物块运动的速度最大，此时，小球所受合外力也为0，则有绳的张力为小球的重力，有250N T m g ==对物块作受力分析，由受力平衡可知1cos T m g θ=对物块速度v 沿绳子的方向和垂直绳的方向分解，则沿绳方向的分速度即为小球的速度，设为v 1，则有1cos v v θ=对物块和小球组成的系统，由机械能守恒定律可知221212111()tan sin 22d d m gm g d m v m v θθ=-++ 代入数据可得 53v =，13m/s v = 故A 正确，B 错误；CD ．设物块下落的最大高度为h ，此时小球上升的最大距离为h 1，则有221h h d d =+对物块和小球组成的系统，由机械能守恒定律可得121m gh m gh =联立解得3.75m h =，1 2.25m h =故C 错误，D 正确。

故选AD 。

【点睛】物块与小球具有速度关联，注意物块沿绳方向的分速度大小等于小球的速度大小。

7．如图所示，质量为0.1kg 的小滑块（视为质点）从足够长的固定斜面OM 下端以20m/s的初速度沿斜面向上运动，小滑块向上滑行到最高点所用的时间为3s ，小滑块与斜面间的动摩擦因数为33，取重力加速度大小g =10m/s 2，下列说法正确的是（ ）A ．斜面的倾角为60°B ．小滑块上滑过程损失的机械能为5JC ．小滑块上滑的最大高度为10mD ．若只减小斜面的倾角，则小滑块上滑的最大高度可能比原来高【答案】AB【解析】【分析】【详解】A ．物体上滑的加速度为203v a t == 由牛顿第二定律 sin cos mg mg ma θμθ+=解得=60θ选项A 正确；B ．小滑块上滑过程损失的机械能为03120cos 6013J=5J 222v E mg t μ∆=⋅=⨯⨯ 选项B 正确；C ．小滑块上滑的最大高度为 0203sin 60sin 60322v h l t ===⨯⨯ 选项C 错误；D ．根据动能定理 201cos sin 2h mgh mg mv μθθ+⋅= 解得22(1)tanvhgμθ=+则若只减小斜面的倾角θ，则小滑块上滑的最大高度减小，选项D错误。