高中物理机械能及机械能守恒问题(含解析)

机械能及机械能守恒问题

1（2017浙江卷）火箭发射回收是航天技术的一大进步.如图所示，火箭在返回地面前的某段运动，可看成先匀速后减速的直线运动，最后撞落在地面上. 不计火星质量的变化，则（）

A.火箭在匀速下降过程中机械能守恒

B.火箭在减速下降过程中携带的检测仪器处于失重状态

C.火箭在减速下降过程中合力做功，等于火箭机械能的变化

D.火箭着地时，火箭对地的作用力大于自身的重力

答案:D

解析:火箭匀速下降过程中.动能不变.重力势能减小，故机械能减小，A错误.火箭在减速下降时,携带的检测仪器受到的支持力大于自身重力力.故处在超重状态.B错误.由功能关系知,合力做功等于火箭动能变化.而除重力外外的其他力做功之和等于机械能变化，故C错误.火箭着地时,加速度向上,所以火箭对地面的作用力大子自身重力，D正确.

2 如图所示，在光滑水平面上有一物体，它的左端连一弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在力F作用下物体处于静止状态，当撤去F后，物体将向右运动，在物体向右运动的过程中，下列说法正确的是( )

A. 弹簧的弹性势能逐渐减少

B. 弹簧的弹性势能逐渐增加

C. 弹簧的弹性势能先增加再减少

D. 弹簧的弹性势能先减少再增加

答案D

解析当力F作用在物体上时，弹簧处于压缩状态，具有弹性势能，当撤去力F后，物体向右运动。随着物体向右运动，弹簧的压缩量逐渐减小，弹性势能减少，当弹簧恢复原长时，弹性势能为零，但物体的运动速度仍然向右，继续向右运动，弹簧被拉长，弹性势能增加，所以选项D正确。

3 如图所示，一轻弹簧一端固定在O点，另一端系一小球，将小球从与悬点O在同一水平面且使弹簧保持原长的A点无初速度地释放，让小球自由摆下，不计空气阻力，在小球由A点摆向最低点B的过程中，下列说法中正确的是( )

A.小球的机械能守恒

B.小球的机械能增加

C.小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变

D.小球与弹簧组成的系统机械能守恒

答案D

解析小球由A点下摆到B点的过程中，弹簧被拉长，弹簧的弹力对小球做了负功，所以小球的机械能减少，故选项A、B错误；在此过程中，由于有重力和弹簧的弹力做功，所以小球与弹簧组成的系统机械能守恒，即小球减少的重力势能，等于小球获得的动能与弹簧增加的弹性势能之和，故选项C 错误，D正确。

4 如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，且处于原长状态。现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L(未超过弹性限度)，则在圆环下滑到最大距离的过程中( )

A.圆环的机械能守恒

B. 弹簧弹性势能变化了3mgL

C.圆环下滑到最大距离时，所受合力为零

D.圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变

答案B

解析圆环在下落过程中弹簧的弹性势能增加，由能量守恒定律可知圆环的机械能减少，而圆环与弹簧组成的系统机械能守恒，故A、D错误；圆环下滑到最大距离时速度为零，但是加速度不为零，即合外力不为零，故C错误；圆环重力势能减少了3mgL，由机械能守恒定律知弹簧弹性势能增加了

3mgL，故B正确。

5 物体做自由落体运动，E k代表动能，E p代表势能，h代表下落的距离，以水平地面为零势能面(不计一切阻力)。下列图象能正确反映各物理量之间关系的是( )

答案B

解析由机械能守恒定律得＝E－E k可知，势能与动能关系的图象为倾斜的直线，C错误；由动能定理得E k＝mgh，则E p＝E－mgh，故势能与h关系的图象也为倾斜的直线，D错误；E p＝E－mv2，故势能与速度关系的图象为开口向下的抛物线，B正确；E p＝E－

1

2

mg2t2，势能与时间关系的图象也为开口向下的抛物线，A错误。

6 一小球以一定的初速度从图示位置进入光滑的轨道，小球先进入圆轨道1，再进入圆轨道2，圆轨道1的半径为R，圆轨道2的半径是轨道1的1.8倍，小球的质量为m，若小球恰好能通过轨道2的最高点B，则小球在轨道1上经过A处时对轨道的压力为( )

A.2mg

B.3mg

C.4mg

D.5mg

答案C

7 如图所示，在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A，若将小球A从弹簧原长位置由静止释放，小球A能够下降的最大高度为h。若将小球A换为质量为2m的小球B，仍从弹簧原长位置由静止释放，已知重力加速度为g，不计空气阻力，则小球B下降h时的速度为( )

答案B

8 如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图．图中①和②为楔块，③和④为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦．在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中( ) A．缓冲器的机械能守恒

B．摩擦力做功消耗机械能

C．垫板的动能全部转化为内能

D．弹簧的弹性势能全部转化为动能

答案：B

解析：在车厢相互撞击使弹簧压缩过程中，由于要克服摩擦力做功，因此缓冲器机械能减少，选项A错误，选项B正确；弹簧压缩过程中，垫板的动能转化为内能和弹簧的弹性势能，选项C、D错误．

9如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低的海平面上．若以地面为零势能面而且不计空气阻力，则下列说法错误的是（）

A．物体到海平面时的势能为mgh

B．重力势能增加了mgh

C．物体到海平面时的动能为

1

2

mv02+mgh

D ．物体到海平面时的机械能为12

答案A

解：A 、以地面为零势能面，海平面低于地面h ，所以物体在海平面上时的重力势能为-mgh ，故A 错误．

B ．重力做功与路径无关，只与始末位置的高度差有关，抛出点与海平面的高度差为h ，并且重力做正功，所以从地面到海平面重力对物体做的功为mgh ，故B 正确．

C 、从抛出到到达海平面过程中，由动能定理得：mgh =

12mv 2-1

2

mv 02，物体到达海平面时的动能

12mv 2=1

2

mv 02+mgh ，故C 正确． D 、不计空气阻力，物体运动的过程中机械能守恒，则物体在海平面上的机械能等于抛出时的机械能，为

1

2

mv 02．故D 正确． 10 车以相同的功率在两种不同的水平路面上行驶，受到的阻力分别为车重的k 1和k 2倍，最大速率分别为v 1和v 2，则( )

A ．v 2＝k 1v 1

B ．v 2＝k 1k 2v 1

C ．v 2＝k 2

k 1

v 1 D ．v 2＝k 2v 1

答案B

解：本题考查机车启动过程中功率的相关知识．机车在不同的路面以相同的功 率按最大速度行驶，可推断机车做匀速直线运动，受力平衡，由公式P ＝Fv ，F ＝kmg ，可推出P ＝k 1mgv 1＝k 2mgv 2，解得v 2＝k 1

k 2 v 1，故B 正确，A 、

C 、

D 错误．

11 如图为倾角可调的可移动式皮带输送机，适用于散状物料或成件 物品的短途运输和装卸工作。在顺时针匀速转动的输送带上端无初速度放一货物，货物从上端运动到下端的过程中，其机械能 E （选择地面所在的水平面为参考平面）与位移 x 的关系图象可能正确的是（ ）

答案B

解：货物从上端运动到下端的过程可能一直加速、也可能先加速后匀速或者先做匀加速度较大的加速运动后做加速度较小的加速运动，故只有B 正确． 12质量为1 kg 的物体，放置在动摩擦因数为0.2的水平面上，在水平拉力的作用下由静止开始运动，水平拉力做的功W 和物体发生的位移x 之间的关系如图所示，重力加速 度为10 m/s 2 ，则下列说法正确的是( )

A ．x ＝3 m 时速度大小为2m/s

B ．x ＝9 m 时速度大小为2 m/s

C ．OA 段加速度大小为3 m/s 2

D ．AB 段加速度大小为3 m/s 2