人教版高一物理下册 机械能守恒定律单元综合测试(Word版 含答案)

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2s
B ．物块在传送带上运动的时间为4s
C ．整个运动过程中由于摩擦产生的热量为16J
D ．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 22
v 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
22
12m 1m 222
v x a ===⨯ 用时
22s 1s 2
v t a === 向左运动时最后3m 做匀速直线运动，有
233=
s 1s 3
x 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．如图所示，一根轻质弹簧放在光滑斜面上，其下端与斜面底端的固定挡板相连，弹簧处于自然伸长状态。

第一次让甲物块从斜面上的A 点由静止释放，第二次让乙物块从斜面上的B 点由静止释放，两物块压缩弹簧使弹簧获得的最大弹性势能相同，两物块均可看作质点，则下列说法正确的是（ ）
A ．甲物块的质量比乙物块的质量大
B ．甲物块与弹簧刚接触时的动能大于乙物块与弹簧刚接触时的动能
C ．乙物块动能最大的位置在甲物块动能最大的位置下方
D ．将两物块释放的位置上移，两物块向下运动的过程中，动能最大的位置会下移
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】
A ．由于两物块使弹簧获得的最大弹性势能相同，即两物块向下运动最低点的位置相同，
根据机械能守恒可知，两物块减少的最大重力势能相同，由此可以判断甲物块的质量比乙物块的质量小，选项A 错误；
B ．从两物块与弹簧相接触到弹簧被压缩到最短的过程中，乙物块的质量大，则乙物块减小的重力势能大，所以其动能减小的少，选项B 正确；
C ．动能最大的位置是合外力为零的时候，由力的平衡可知，乙物块动能最大的位置在甲物块动能最大位置的下方，选项C 正确；
D ．由力的平衡可知，改变两物块释放的位置，两物块向下运动的过程中，动能最大的位置不会变，选项D 错误。

故选BC 。

3．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=0.2
B ．物块B 的质量为4kg
C ．木板的长度至少为3m
D ．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 。

4．一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 /s
C ．汽车的额定功率为100kW
D ．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 5
a =
= 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 25
P F v === 根据牛顿第二定律得加速度
22'40001000'm/s 3m/s 1000
F 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 1000
m P v f =
== 选项D 错误。

故选AC 。

5．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 /2
B ．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+222
mgd mgh mv mv -=⋅环物，解得：环的速度(322)v gd -环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：43
H 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．
6．如图所示，竖直固定的光滑直杆上套有一个质量为m 的滑块，初始时静置于a 点．一
原长为l 的轻质弹簧左端固定在O 点，右端与滑块相连．直杆上还有b 、c 、d 三点，且b 与O 在同一水平线上，Ob =l ，Oa 、Oc 与Ob 夹角均为37°，Od 与Ob 夹角为53°．现由静止释放小滑块，在小滑块从a 下滑到d 过程中，弹簧始终处于弹性限度内，sin37°=0.6，则下列说法正确的是
A ．滑块在b 点时速度最大，加速度为g
B ．从a 下滑到c 点的过程中，滑块的机械能守恒
C ．滑块在c 3gL
D ．滑块在d 处的机械能小于在a 处的机械能
【答案】CD
【解析】
【分析】
【详解】
A 、从a 到b,弹簧对滑块有沿弹簧向下的拉力,滑块的速度不断增大.从b 到c,弹簧对滑块沿弹簧向上的拉力,开始时拉力沿杆向上的分力小于滑块的重力,滑块仍在加速,所以滑块在b 点时速度不是最大,此时滑块的合力为mg,则加速度为g.故A 错误.
B 、从a 下滑到c 点的过程中,因为弹簧的弹力对滑块做功,因此滑块的机械能不守恒.故B 错误.
C 、对于滑块与弹簧组成的系统,只有重力和弹力做功,系统的机械能守恒,由机械能守恒定律得212sin 372
c mg l mv ⨯= ，解得3c v gL =，故C 对； D 、弹簧在
d 处的弹性势能大于在a 处的弹性势能,由系统的机械能守恒可以知道,滑块在d 处的机械能小于在a 处的机械能，故D 对；
故选CD
【点睛】
滑块的速度根据其受力情况,分析速度的变化情况确定.加速度由牛顿第二定律分析.对于滑块与弹簧组成的系统,只有重力和弹力做功,系统的机械能守恒,但滑块的机械能不守恒.根据系统的机械能守恒求滑块在c 点的速度.
7．2016年6月18日神舟九号完成最后一次变轨，在与天宫一号对接之前神舟九号共完成了4次变轨。

神舟九号某次变轨的示意图如图所示。

在A 点从椭圆轨道Ⅱ进入圆形轨道Ⅰ，B 为轨道Ⅱ上的一点，关于飞船的运动，下列说法中正确的有（ ）
A ．在轨道Ⅱ上经过A 的速度小于经过
B 的速度
B ．在轨道Ⅱ上经过A 的动能小于在轨道Ⅰ上经过A 的动能
C ．在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期
D ．在轨道Ⅱ上经过A 的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A 的加速度
【答案】ABC
【解析】
【分析】
【详解】
A ．在轨道Ⅱ上从A 到
B 万有引力做正功，即合外力做正功，物体的动能增加，所以A 的速度小于经过B 的速度，故A 项正确；
B ．由于从轨道Ⅱ到轨道Ⅰ神舟九号要点火加速做离心运动，所以在轨道Ⅱ上经过A 的动能小于在轨道Ⅰ上经过A 的动能，故B 正确；
C ．根据开普勒第三定律3
2a k T
=，由图可知轨道Ⅱ的半长轴比轨道Ⅰ的半径更小，所以在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期，故C 正确；
D ．根据2GmM ma r
=，由于神舟九号在轨道Ⅱ和轨道Ⅰ上离地球的距离相同即r 相同，所以在轨道Ⅱ上经过A 的加速度等于在轨道Ⅰ上经过A 的加速度，故D 错误。

故选ABC 。

8．如图1所示，遥控小车在平直路面上做直线运动，所受恒定阻力f =4N ，经过A 点时，小车受到的牵引力F A =2N ，运动到B 点时小车正好匀速，且速度v B =2m/s ；图2是小车从A 点运动到B 点牵引力F 与速度v 的反比例函数关系图像。

下列说法正确的是（ ）
A ．从A 到
B ，牵引力的功率保持不变
B ．从A 到B ，牵引力的功率越来越小
C ．小车在A 点的速度为4m/s
D ．从A 到B ，小车的速度减小得越来越慢
【答案】ACD
【解析】
【分析】
【详解】
AB．遥控小车牵引力的功率P=Fv，而题目中，已知小车从A点运动到B点牵引力F与速度v成反比例，则可知F与v的乘积保持不变，即功率P不变，故A正确，B错误；
C．小车运动到B点时正好匀速，则牵引力等于阻力，且速度v B=2m/s，则小车的功率为
8W
B
P Fv fv
===
则在A点时速度
8
m/s4m/s
2
A
A
P
v
F
===
故C正确；
D．小车从A到B的过程中，因速度从4m/s减小到2m/s，在这一过程中，功率始终保持不变，故牵引力增大，小车所受的合外力
F f F
=-
合
可知，合外力减小，由牛顿第二定律
F
a
m
=合可知，小车的加速度减小，所以从A到B，小车的速度减小得越来越慢，故D正确。

故选ACD。

9．如图，水平传送带长为L=4m，在电动机的带动下以速度v=2m/s始终保持匀速运动，把质量为m=10kg的货物放到左端A点，货物与皮带间的动摩擦因数为μ=0.4，当货物从A点运动到B点的过程中，下列说法正确的是（g取10m/s2）（）
A．货物一直做匀加速运动
B．货物运动到B点时的速度大小为2m/s
C．货物与传送带因摩擦而产生的热量为10J
D．电动机因货物多输出的机械能为40J
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
AB．货物在传送带上的加速度
2
4m/s
a g
μ
==
货物加速到2m/s所需的时间为
2s 0.5s 4
v t a =
== 货物加速到2m/s 时的位移为 221140.50.5m 22
x at ==⨯⨯= 因为x L <，货物与传送带速度相等后，随传送带一起匀速向右运动，所以货物先加速，后匀速，货物运动到B 点时的速度大小为2m/s ，故A 错误，B 正确；
C ．在货物加速的0.5s 内，传送带的位移为
120.5m 1m x vt ==⨯=
它们之间的相对位移为
10.5m s x x =-=
所以货物与传送带因摩擦而产生的热量为
0.410100.5J=20J Q mgs μ==⨯⨯⨯
故C 错误；
D ．电动机因货物多输出的机械能为物体动能的增加量和系统因摩擦产生的热量，故
2211102J 20J 40J 22
E mv Q =+=⨯⨯+= 故D 正确。

故选BD 。

10．如图所示，质量为m 的物体静止在倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，现使斜面水平向左匀速移动距离l ，物体始终与斜面保持相对静止．则在斜面水平向左匀速运动距离l 的过程中（ ）
A ．摩擦力对物体做的功为－μmglcos θ
B ．斜面对物体的弹力做的功为mglsin θcos 2θ
C ．重力对物体做的功为mgl
D ．斜面对物体做的功为0
【答案】D
【解析】
试题分析：物体处于静止，对物体受力分析可得，在竖直方向 mg="Nc osθ+fsinθ" ； 在水平分析 Nsinθ=fcosθ
解得 N=mgcosθ；f=mgsinθ；支持力与竖直方向的夹角为θ，摩擦力做的功 W f =-fcosθ•l=-mglsinθcosθ，故A 错误；支持力做的功为W N =Nsinθ•s=mgssinθcosθ，支持力做功的功率为：mgcosθ•vsinθ，故B 错误；重力做功为零，故C 错误；由于匀速运动，所以斜面体对
物体作用力的合力与速度方向垂直，则作用力做的总功为零，故D正确；故选D．
考点：功
11．一物体静止在水平地面上，在竖直向上拉力F作用下开始向上运动，如图甲所示，在物体向上运动过程中，其机械能E与位移x的关系图象如图乙所示，已知曲线上A点的切线斜率最大，不计空气阻力，则下列说法错误的是（）
A．在x1处物体所受拉力最大
B．0～x1过程中合外力增大
C．在x1～x2过程中，物体的加速度一直减小
D．在x1～x2过程中，物体的动能先增大后减小
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图并根据功能关系可知，1x处物体图象的斜率最大，则说明此时机械能变化最快，由
E Fx
=
可知此时所受的拉力最大，故A正确，不符合题意；
B．在0~x1过程中，图象的斜率逐渐变大，说明拉力越来越大，合外力向上越来越大，故B 正确，不符合题意；
CD．在x1~x2过程中，图象的斜率逐渐变小，说明拉力越来越小；在x2处物体的机械能达到最大，图象的斜率为零，说明此时拉力为零．根据合外力
=-
F F mg
合
可知，在x1~x2过程中，拉力F逐渐减小到mg的过程中，物体做加速度逐渐减小的加速运动，物体加速度在减小，动能在增大，拉力F=mg到减小到0的过程中，物体的加速度反向增大，物体做加速度逐渐增大的减速运动，物体的动能在减小；在x1~x2过程中，物体的动能先增大后减小，物体的加速度先减小后反向增大，故C错误，符合题意；D正确，不符合题意。

故选C。

12．如图所示，AB 是倾角为37°的斜面，BC 为水平面，一小球以6J 的初动能从A 点水平抛出，第一次落到界面上的动能为12J ，若A 点水平抛出的动能为12J ，则第一次落到界面上的动能为（ ）
A ．18J
B ．24J
C ．36J
D ．42J
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
当小球以6J 的初动能从A 点水平抛出时，假设小球落在斜面上，设初速度为1v ，在空中运动时间为1t ，由平抛运动规律可得 212
h gt = ① 1x v t = ② tan 37h x =
③ 从开始抛出到落到斜面过程，由动能定理可得
K K mgh E E =-末初 ④
2112
K E mv =
初 ⑤ 联立①②③④⑤可得 19.5J 12J K E =≠末
故假设不成立，小球没有落在斜面上
当小球以6J 的初动能从A 点水平抛出时，小球落在水平面上，由动能定理可得
1K K mgh E E =-2⑥
当小球以12J 的初动能从A 点水平抛出时，小球也落在水平面上，由动能定理可得
43K K mgh E E =-⑦
联立⑥⑦可得
418J K E =
故选A
13．某踢出的足球在空中运动轨迹如图所示，足球视为质点，空气阻力不计。

用v y 、E 、E k 、P 分别表示足球的竖直分速度大小、机械能、动能、重力的瞬时功率大小，用t 表示足球在空中的运动时间，下列图像中可能正确的是（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A ．足球做斜抛运动，在竖直方向上做加速度为g 的匀变速直线运动，其速度-时间关系为，
上升阶段
0y y v v gt =-
下落阶段
y gt =v
由关系式可知，速度与时间成一次函数关系，图像是一条倾斜直线，A 错误；
B ．不考虑空气阻力，足球只受重力作用，机械能守恒，E 不变，B 错误；
C ．足球在水平方向上一直有速度，则足球的动能不能为零，C 错误；
D ．足球在竖直方向上的速度满足
上升阶段
0y y v v gt =-
下落阶段
y gt =v
再由重力的瞬时功率
y P mgv =
可得重力的瞬时功率与时间成一次函数关系，且在最高点重力的瞬时功率为零，D 正确； 故选D ．
14．一个小球从光滑固定的圆弧槽的A 点由静止释放后，经最低点B 运动到C 点的过程中，小球的动能E k 随时间t 的变化图像可能是（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
动能k E 与时间t 的图像上的任意一点的斜率表示重力做功的瞬时功率，即
k E W P t t
∆==∆∆ A 点与C 点处小球速度均为零，B 点处小球速度方向与重力方向垂直，所以A 、B 、C 三点处的重力做功功率为零，则小球由A 点运动到B 点的过程中力做功功率（k E -t 的斜率）是先增大再减小至零，小球由B 点运动到C 点的过程中，重力做功功率（k E -t 的斜率）也是先增大再减小至零，故B 正确，A 、C 、D 错误；
故选B 。

【点睛】
关键知道动能k E 与时间t 的图像上的任意一点的斜率表示重力做功的瞬时功率。

15．如图所示，一竖直轻质弹簧固定在水平地面上，其上端放有一质量为m 的小球，小球可视为质点且和弹簧不拴接。

现把小球往下按至A 位置，迅速松手后，弹簧把小球弹起，小球上升至最高位置C ，图中经过位置B 时弹簧正好处于自由状态。

已知B 、A 的高度差为1h ，C 、B 的高度差为2h ，重力加速度为g ，空气阻力忽略不计。

下列说法正确的是（ ）
A ．从A 位置上升到
B 位置的过程中，小球的动能一直增大
B ．从A 位置上升到
C 位置的过程中，小球的机械能守恒
C ．小球在A 位置时，弹簧的弹性势能等于()12mg h h +
D ．小球在A 位置时，弹簧的弹性势能小于()12mg h h +
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A ．小球从A 位置上升到
B 位置的过程中，先加速，当弹簧的弹力k x mg ∆=时，合力为零，加速度减小到零，速度达到最大；之后小球继续上升，弹簧的弹力小于重力，小球做减速运动，故小球从A 上升到B 的过程中，动能先增大后减小，选项A 错误； B ．从A 运动到B 的过程中，弹簧对小球做正功，小球的机械能增加。

从B 运动到
C 的过程中，只受重力，机械能守恒，选项B 错误；
CD 、根据系统的机械能守恒可知小球在A 位置时，弹簧的弹性势能等于小球由A 到C 位置时增加的重力势能，为
21p E mg h h =+()
选项C 正确，D 错误。

故选C 。