粤教版高中物理必修二 4.4机械能守恒定律 同步测试

粤教版高中物理必修二 4.4机械能守恒定律同步测试
一、单选题（共7题；共14分）
1.下列物体中，机械能守恒的是（）
A. 被平抛出去的物体（空气阻力不能忽略）
B. 被匀速吊起的集装箱
C. 物体以的加速度竖直向上做减速运动
D. 光滑曲面上自由运动的物体
2.如果不计空气阻力，下列过程中机械能守恒的是（）
A. 货箱沿斜面匀速向上滑动的过程
B. 电梯匀速上升的过程
C. 小孩沿滑梯匀速下滑的过程
D. 抛出的棒球在空中运动的过程
3.下列物体在运动过程中，不计空气阻力，机械能守恒的是（）
A. 被起重机拉着向上做匀速运动的货物
B. 一个做平抛运动的铁球
C. 沿粗糙的斜面向下做匀速运动的木块
D. 在空中向上做加速运动的氢气球
4.在下列几种运动过程中，不遵守机械能守恒定律的是（）
A. 雨点匀速下落
B. 滑块在水平地面匀速滑行
C. 物体做自由落体运动
D. 物体沿光滑斜面下滑
5.一根跨越光滑定滑轮的轻绳，两端各有一杂技演员(可视为质点)，a站于地面，b从图示的位置由静止开始向下摆动，运动过程中绳始终处于伸直状态，当演员b摆至最低点时，a刚好对地面无压力，则演员a 质量与演员b质量之比为（）
A. 1∶1
B. 2∶1
C. 3∶1
D. 4∶1
6.如图所示，光滑斜面的顶端固定一弹簧，一小球向右滑行，并冲上固定在地面上的斜面．设物体在斜面最低点A的速度为v，压缩弹簧至C点时弹簧最短，C点距地面高度为h，不计小球与弹簧碰撞过程中的能
量损失，则小球在C点时弹簧的弹性势能为( )
A. B. C. D.
7.在下列实例中，不计空气阻力，机械能不守恒的是()
A. 做斜抛运动的手榴弹
B. 起重机将重物匀速吊起
C. 沿竖直方向自由下落的物体
D. 沿光滑竖直圆轨道运动的小球
二、多选题（共3题；共9分）
8.在下列物理过程中，机械能守恒的有（）
A. 把一个物体竖直向上匀速提升的过程
B. 人造卫星沿圆轨道绕地球运行的过程
C. 汽车关闭油门后沿水平公路向前滑行的过程
D. 从高处竖直下落的物体落在竖直的弹簧上，压缩弹簧的过程，对弹簧，物体和地球这一系统
9.下列物体中，机械能守恒的是（）
A. 做平抛运动的物体
B. 光滑曲面上自由运动的物体
C. 被匀速吊起的集装箱
D. 物体以g的加速度竖直向上做匀减速运动
10.如图，小物体A沿高为h、倾角为θ的光滑斜面以初速度v从顶端滑到底端，而相同的物体B以同样大小的初速度从同等高度竖直上抛，则（）
A. 两物体落地时速率相同
B. 从开始运动至落地过程中，重力对它们做功不相同
C. 落地时两个物体的机械能是相等的
D. 两物体落地时，重力的瞬时功率相同
三、填空题（共2题；共3分）
11.（2016•上海）在“用DIS研究机械能守恒定律”的实验中，用到的传感器是________传感器。

若摆锤直径的测量值大于其真实值会造成摆锤动能的测量值偏________（选填：“大”或“小”）。

12.一木块静止于光滑水平面上，一颗子弹沿水平方向方向飞来射入木块中，当子弹进入木块深度最大值为2厘米时，木块沿水平面恰好移动距离1厘米．在上述过程中系统损失的机械能与子弹损失的动能之比为________．
四、解答题（共1题；共5分）
13.如图所示，质量为m的小球，以一定的初速度滑上高为h的光滑曲面，到达顶端时速度刚好为零．求小球的初速度v0是多大？
五、实验探究题（共2题；共8分）
14.某同学用如图所示装置验证机械能守恒定律．通过控制电磁铁使小铁球从P点自由下落，并调整光电门Q的位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束，若小铁球下落过程中经过光电门Q时，通过与之相连的毫秒计时器（图中未画出）记录下挡光时间△t，测出PQ之间的距离h，已知当地的重力加速度为g．回答下列问题：
（1）为了验证机械能守恒定律，至少还需要测量下列物理量中的（填选项序号）．
A. P点与桌面的距离H
B. 小铁球从P到Q的下落时间t PQ
C. 小铁球的直径d
（2）小铁球通过光电门Q时的瞬时速度v=________．
（3）若小铁球在下落过程中机械能守恒，则与h的关系式为=________
15.在“验证机械能守恒”的实验中，有下述A至F六个步骤：
A．将打点计时器竖直固定在铁架台上
B．接通电源，再松开纸带，让重物自由下落
C．取下纸带，更换新纸带，重新做实验
D．将重物固定在纸带的一端，让纸带穿过打点计时器，用手提着纸带，让重物靠近打点计时器
E．选择一条纸带，用刻度尺测出物体下落的高度h1、h2、h3、…h n，计算出对应瞬时速度v1、v2、v3…v n
F．分别计算出mv n2和mgh n在误差范围内是否相等．
（1）以上实验步骤按合理的操作步骤排序应是________
（2）计算表明，总是mv n2________mgh n（填“＞”“=”或“＜”），原因是________
（3）实验操作正确，能得出实验结论________．
六、综合题（共1题；共15分）
16.如图所示，ABC为一固定的半圆形轨道，轨道半径R=0.4m，A、C两点在同一水平面上．现从A点正上方h=2m的地方以v0=4m/s的初速度竖直向下抛出一质量m=2kg的小球（可视为质点），小球刚好从A点进入半圆轨道．不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2．
（1）若轨道光滑，求小球下落到最低点B时的速度大小；
（2）若轨道光滑，求小球相对C点上升的最大高度；
（3）实际发现小球从C点飞出后相对C点上升的最大高度为h′=2.5m，求小球在半圆轨道上克服摩擦力所做的功．
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】D
【解析】【解答】解：A、被平抛出去的物体，由于阻力不能忽略，物体除了重力做功以外，还有阻力做功，机械能不守恒，A不符合题意．
B、匀速吊起的集装箱，动能不变，重力势能的增大，则机械能增大，B不符合题意．
C、物体的加速度是，说明物体必定受到向上的拉力的作用，物体在竖直方向上运动，拉力对物体做功，所以机械能不守恒，C不符合题意．
D、光滑曲面上自由运动的物体，只有重力做功，机械能守恒，D符合题意．
故答案为：D．
【分析】机械能守恒的条件是只有重力和系统内弹力做功严格按照机械能守恒的条件进行判断。

2.【答案】D
【解析】【解答】解：A、货箱沿斜面匀速向上滑动的过程中，动能不变，重力势能增大，则其机械能增加，故A错误．
B、电梯匀速上升的过程中，动能不变，重力势能增大，则其机械能增加，故B错误．
C、小孩沿滑梯匀速下滑的过程中，动能不变，重力势能减小，则其机械能减小，故C错误．
D、抛出的棒球在空中运动的过程中，只受重力，机械能守恒，故D正确．
故选：D
【分析】机械能守恒的条件是只有重力或者是弹力做功，根据机械能守恒的条件逐个分析物体的受力的情况，即可分析做功情况，从而判断物体是否是机械能守恒．也可以根据机械能的定义判断．
3.【答案】B
【解析】【分析】根据机械能守恒的条件：在只有重力做功的情况下机械能守恒，选项Ａ中拉力做正功，机械能增大，A错；选项C中物块克服阻力做功，机械能减小，C错；在空中加速运动的氢气球受到的浮力做正功，机械能增大，D错；故选B。

【点评】本题难度较小，解决本题抓住机械能守恒的条件是关键：在只有重力做功的情况下机械能守恒。

4.【答案】A
【解析】【分析】在只有重力做功的情况下物体的机械能守恒。

雨点匀速下落，受到竖直向上的阻力做功，阻力做负功，机械能减小，A对；
滑块在水平地面匀速滑行，所受合力为零，动能和重力势能都不变，机械能守恒，B错；
物体做自由落体运动过程中只有重力做功，机械能守恒，C错；
物体沿光滑斜面下滑，支持力不做功，只有重力做功，机械能守恒，D错；
【点评】熟记并理解机械能守恒的条件，注意合力不做功的情况下机械能不一定守恒。

5.【答案】B
【解析】【分析】b向下摆动过程中机械能守恒，在最低点绳子拉力与重力之差提供向心力，根据向心力公式得出绳对b的拉力，a刚好对地面无压力，可得绳子对a的拉力，根据拉力相等，可得两者质量关系．b下落过程中机械能守恒，有：
在最低点有：，联立解得，
当a刚好对地面无压力时，有：，，所以，，
故ACD错误，B正确．
【点评】根据物体的运动规律选择正确规律求解是解决这类问题的关键，同时正确受力分析是解题的前提．6.【答案】B
【解析】【分析】根据机械能守恒定律，以A处为重力势能零势面：，所以在C处弹性势能为，答案为B。

【点评】此类题型考察了机械能守恒定律的应用，在应用时，要特别注意首先要判断守恒是否成立，即是否只有重力做功。

或者判断是否有机械能以外的能量出现，若没有，机械能是守恒的，否则机械能是不守恒的。

7.【答案】B
【解析】【分析】在只有重力做功的情况下机械能守恒，做斜抛运动的手榴弹机械能守恒，同理CD选项中的运动机械能守恒，起重机将重物匀速吊起，向上的拉力做正功，重物的机械能增大，故选B。

【点评】难度较小，明确机械能守恒的条件。

二、多选题
8.【答案】B,D
【解析】【解答】解：A、匀速提升的过程，动能不变，重力势能增大，机械能增大，故A错误；
B、人造卫星沿圆轨道绕地球做匀速圆周运动，动能和势能都不变，故机械能守恒，故B正确；
C、汽车关闭油门后沿水平公路向前滑行的过程，动能减小，重力势能不变，故机械能减小，故C错误；
D、从高处竖直下落的物体落在竖直的弹簧上，压缩弹簧的过程，只有重力和弹簧弹力做功，系统机械能守恒，故D正确．
故选BD
【分析】物体机械能守恒的条件是只有重力或者是弹力做功，根据机械能守恒的条件逐个分析物体的受力的情况，即可判断物体是否是机械能守恒
9.【答案】A,B
【解析】【解答】解：A、物体做平抛运动时，只受重力，机械能守恒，故A正确．
B、光滑曲面上自由运动的物体，曲面对物体不做功，只有重力做功，机械能守恒，故B正确．
C、被匀速吊起的集装箱，动能不变，重力势能增加，因机械能等于动能和势能之和，则其机械能增加．故C错误．
D、物体的加速度a= g＜g，由牛顿第二定律知，物体除受重力外，还受到一个向上的外力，该外力对物体做正功，则物体的机械能增加．故D错误．
故选：AB
【分析】物体机械能守恒的条件是只有重力或者弹簧的弹力做功，由此可判断机械能是否守恒．或看物体的动能和势能之和是否保持不变，即采用总量的方法进行判断．
10.【答案】A,C
【解析】【解答】解：A、两个小球在运动的过程中都是只有重力做功，机械能守恒，所以根据机械能守恒可以知两物体落地时速率相同，故A正确；
B、重力做功只与初末位置有关，物体的起点和终点一样，所以重力做的功相同，故B错误．
C、因两小球下落中均只有重力做功，因此机械能守恒，因质量相同，开始下落时的机械能相同，故落地时的机械能相等，故C正确；
D、重力做功只与初末位置有关，物体的起点和终点一样，所以重力做的功相同；两种情况下落地的方向不同，根据公式P=Fvcosθ，所以瞬时功率不同．故D错误．
故选：AC．
【分析】两个物体在运动的过程中机械能守恒，可以判断它们的落地时的速度的大小，再由平均功率和瞬时功率的公式可以得出结论．
三、填空题
11.【答案】光电门；大
【解析】【解答】在实验中，摆锤的速度通过光电门进行测量，测量的速度是通过小球直径d与挡光时间
的比值进行计算，为：，当摆锤直径测量值大于真实值时，小球直径d会变大，导致计算出的小球速度变大，故小球动能也会变大。

【分析】要使求得动能则应测出小球在各点时的速度，则应用到光电门传感器，小球充当遮光片；根据平均速度等于中时刻的瞬时速度，从而可求得摆锤的瞬时速度，依据减小的重力势能转化为增加的动能，可得出正确结论．
12.【答案】2：3
【解析】【解答】根据题意，子弹在摩擦力作用下的位移为S1=2cm+1cm=3cm，木块在摩擦力作用下的位移为S2=1cm；
系统损失的机械能转化为内能，根据功能关系，有：△E系统=Q=f△S；
子弹损失的动能等于克服摩擦力做的功，故：△E子弹=fS1；
故答案为：2：3．
【分析】子弹受到摩擦阻力，而木块受到摩擦动力，两者摩擦力f大小相等，可认为是恒力．但二者的位移大小不同，做功不同．运用功能关系列式求解．
四、解答题
13.【答案】解：小球在滑上曲面的过程中，只有重力做功，其机械能守恒，取地面为参考平面，根据机械能守恒定律得：
=mgh
则得：v0= ．
答：小球的初速度v0是．
【解析】【分析】小球上滑的过程中机械能守恒动能转化为重力势能，根据机械能守恒定律列式求解。

五、实验探究题
14.【答案】（1）C
（2）
（3）
h
【解析】【解答】解：（1）A、根据实验原理可知，需要测量的是P点到光电门Q的距离，故A错误；
B、利用小球通过光电门时，毫秒计时器读出所需要的时间，即为下落时间，不需要测量，故B错误；
C、利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度时，需要知道挡光物体的尺寸，因此需要测量小球的直径，故C正确．
故选：C．（2）利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，故：v= ，（3）根据机械能守恒的表
达式有：mgh= mv2，即：= h．
故答案为：（1）C；（2）；（3）h．
【分析】（1）该题利用自由落体运动来验证机械能守恒，因此需要测量物体自由下落的高度h PQ，以及物体通过Q点的速度大小，在测量速度时我们利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，因此明白了实验原理即可知道需要测量的数据．（2）利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，由此可以求出小铁球通过光电门时的瞬时速度，（3）根据机械能守恒的表达式可以求出所要求的关系式．15.【答案】（1）ADBCEF
（2）＜；克服阻力做功
（3）在误差允许范围内，减小的重力势能等于增大的动能，即机械能守恒
【解析】【解答】解：（1）实验时先组装器材，顺序为：AD，然后进行实验，顺序为：BC，最后数据处理，顺序为：EF，所以最终顺序为：ADBCEF．（2）计算表明，动能的增加量小于重力势能的减小量，原因是阻力的存在，克服阻力做功．（3）实验的结论是在误差允许范围内，减小的重力势能等于增大的动能，即机械能守恒．
故答案为：（1）ADBCEF；（2）＜，克服阻力做功；（3）在误差允许范围内，减小的重力势能等于增大的动能，即机械能守恒
【分析】按照组装器材、进行实验、数据处理的顺序排列实验的操作步骤．抓住重锤下落的过程中受到阻力作用，分析动能的增加量和重力势能的减小量关系．
六、综合题
16.【答案】（1）解：小球从开始下落到最低点B的过程中，根据机械能守恒定律有：
mg（h+R）+ =
代入数据得：v B= = m/s=8m/s
（2）解：设小球相对C点上升的最大高度为H．
对于整个过程，根据机械能守恒定律有：
+mgh=mgH
解得：H=h+ =2m+ m=2.8m
（3）解：对于全过程，根据动能定理得：
mgh﹣mgh′+W f=0﹣
解得：W f=﹣6J
所以小球克服摩擦力所做的功W克=﹣W f=6J
【解析】【分析】（1）若轨道光滑，小球从开始下落到最低点B的过程中，只有重力做功，机械能守恒，列式即可求得小球下落到最低点B时的速度大小；（2）对于整个过程，运用机械能守恒求解小球相对C 点上升的最大高度；（3）对于全过程，根据动能定理求解小球在半圆轨道上克服摩擦力所做的功．。