2020届物理人教版 机械能守恒定律 单元测试(精品资料含答案可编辑)

2020届物理人教版机械能守恒定律单元测试
1. 如图所示，踢毽子是一项深受大众喜爱的健身运动项目．在某次踢毽子的过程中，毽子离开脚后，恰好沿竖直方向向上运动，毽子在运动过程中受到的空气阻力不可忽略．毽子在上升的过程中，下列说法正确的是()
A. 毽子的动能不变
B. 毽子的机械能增加
C. 空气阻力对毽子做正功
D. 毽子的重力势能一直增加
2. 如图所示，细绳悬挂一小球在竖直平面内来回摆动，P、Q为运动轨迹上左、右两侧的最高点，M为最低点，则()
A. 小球经M点时的角速度最大
B. 小球经M点时的线速度最小
C. 小球在M点重力势能最大
D. 小球在P、Q点的动能最大
3. 下列关于能源的说法中，正确的是()
A. 由于能量不会凭空消失，也不会凭空产生，总是守恒的，所以节约能源意义不大
B. 煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能
C. 节约能源只要提高节能意识就行，与科技进步无关
D. 水能是不可再生能源
4. 滑雪运动深受人民群众的喜爱，某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB，从滑道的A点滑行到最低点B的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员沿AB下滑过程中()
A. 所受合外力始终为零
B. 合外力做功一定为零
C. 所受摩擦力大小不变
D. 机械能始终保持不变
5. 蹦极是一项非常刺激的娱乐运动．如图所示，游客站在平台上，用橡皮绳固定住身体后由静止下落．选择起跳点所在平面为零势能面，竖直向下为正方向．设游客下落的时间为t，位移为x，速度为v，加速度为a，重力势能为E p，机械能为E.若不计空气阻力，游客从开始下落至最低点的过程中，下列图象正确的有()
A. B.
C. D.
6. 在下列实例中，若不计空气阻力，机械能守恒的有()
A. 小孩沿滑梯匀速滑下的过程
B. 掷出的标枪在空中飞行的过程
C. 运动员在空中竖直向上运动的过程
D. 汽车在关闭发动机后自由滑行的过程
能力提升
7. 用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，输出电压为6 V的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始下落．重锤上拖着的纸带打出一系列的点．对纸带上的点痕进行测量，即可验证机械能守恒定律．下面是该实验的几个操作步骤：
A. 按照图示的装置安装器件
B. 将打点计时器接到电源的“直流输出”上
C. 用天平测出重锤的质量
D. 先释放悬挂纸带的夹子，然后接通电源打出一条纸带
E. 测量纸带上某些点间的距离
F. 根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能
(1)其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是________．(将其选项对应的字母填在横线处)
(2) 在实验中，质量m＝1.0 kg的重物自由下落，带动纸带打出一系列的点，如图所示．相邻计数点间的时间间隔为0.02 s，距离单位为cm.
①纸带的________端与重物相连；
②某同学从起点O到打下计数点B的过程中，计算出物体的动能增加量ΔE k
＝________J，势能减少量ΔE p＝________J(g＝9.8 m/s2)(结果保留两位有效数字)
(3) 另一名同学用v2B＝2gh OB计算出B的动能，恰好与势能减少量ΔE p相等，于是该同学得出结论“重物下落过程中机械能守恒”，试问该同学的做法是否合理？________
8. 一长为L＝3 m的轻杆可绕其端点A在竖直面内自由转动，另一端B固定一质量为m＝2 kg的小球；另有钉子C位于A的正上方h＝5 m处；细线的一端系有质量为M＝8 kg的小物块(可视作质点)，另一端绕过C与B相连接．当杆AB与竖直方向的夹角为θ＝53°时，要用手竖直向下拉住小球，才能使小球和物块都静止．忽略一切摩擦，取sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，重力加速度g＝10 m/s2.求：
(1) 静止时，小球受到手的拉力的大小F；
(2) 放手后，杆刚运动到竖直位置时小球的速率v；
(3) 放手的瞬间，物块M所受细线的拉力大小T.
1. D解析：毽子在上升过程中做减速运动，速度逐渐减小，动能逐渐减小，故A错误；在运动过程中由于阻力不能忽略，阻力与运动方向相反，故阻力做负功，机械能减小，故BC错误；毽子在上升过程中，重力始终做负功，故重力势能增大，故D正确；故选D.
2. A解析：根据机械能守恒定律可知，小球经M点时的重力势能最小，则动能最大，线速度最大，根据v＝ωr可知角速度最大；在P、Q点的重力势能最大，动能最小；故选项BCD错误，A正确；故选A.
3. B解析：能量都转化为不能利用或不易利用的能源，所以这样会减少可利用资源的数量，因此应该节约能源，故A错误；煤、石油、天然气等是化石燃料，是由古代动植物的遗体转化来的，而动植物体内的能量最初都可以追溯到太阳能，故B正确；加强发展科技，提高能源的利用率，会更多的节约能源，与题意不符，故C错误；水具有循环性，属于可再生能源，故D错误；故选B.
4. B解析：由于物体做曲线运动，所以合外力不为零，指向轨迹内侧，故A错误；根据动能定理：W合＝ΔE k，可得滑块下滑过程中，速率不变，所以动能
不变，因此合外力做功一定为0，故B 正确；物体所受摩擦力为滑动摩擦力f ＝μN ，由于运动员速率保持不变，所以向心力大小不变，对物体受力分析如右图所示．有
N －mg cos θ＝m v 2R ，运动员向下运动的过程中，角度θ逐渐变小，易得正压力N 在逐渐变大，所以摩擦力在变大，故C 错误．沿AB 下滑过程中，由于运动员速率不变，所以动能不变，所以重力势能在减小，机械能在减小，故D 错误；故选B.
5. AC 解析：当人从静止开始下落到高度等于橡皮绳达到原长时，做自由落体运动，加速度为g ，此后橡皮绳开始伸长，开始时重力大于弹力，向下做加速度减小的加速运动，当重力与弹力相等时，加速度为零，速度最大，然后重力小于弹力，做加速度增大的减速运动，当人到达最低点时，加速度最大，速度为零．故A 正确，B 错误；在下落过程中，选择起跳点所在平面为零势能面，故重力时能E P ＝－mgx ，故C 正确；在下落过程中，橡皮绳的弹力始终做负功，故人的机械能减小，故D 错误；故选AC.
6. BC 解析：小孩沿滑梯匀速下滑，动能不变，势能减小，机械能减小，故A 错误；掷出的标枪在空中飞行的过程，只受到重力作用，故机械能守恒，故B 正确；运动员在空中竖直向上运动的过程，只受到重力作用，故机械能守恒，故C 正确；汽车在关闭发动机后自由滑行的过程，受到阻力作用，动能减小，势能不变，机械能不守恒，故D 错误；故选BC.
能力提升
7. (1) BC (2) ① O 点 ② 0.48 J 0.49 J (3) 不合理
解析：(1) 该实验中，先按如图进行准备实验；打点计时器接到电源的交流
输出端上，不应用直流输出端，故B 错误；我们是比较mgh 、12m v 2的大小关系，
故m 可约去，不需要用天平，故C 没有必要；先接通电源，后释放悬挂纸带的夹子，让重物带着纸带自由下落；在研究纸带，进行重力势能和动能增量的比较即可，故选BC.
(2) ① 纸带的O 端与重物相连；
② 物体通过B 点的速度v B ＝0.070 6－0.031 42×0.02
m/s ＝0.98 m/s. 从起点O 到打下计数点B 的过程中物体的动能增加量ΔE k ＝12×1×(0.98)2
＝0.48 J ；
重力势能减小量ΔE p ＝mgh ＝1×9.8×0.050 1＝0.49 J.
(3) 若用v 2B ＝2gh OB 计算B 的动能，则12
m v 2B ＝mgh OB ，相当于用机械能守恒定律来证明机械能守恒定律，不合理．
8. (1) 80 N (2) 234 m/s (3) 28.8 N
解析：(1)设小球受绳、杆的弹力分别为F 1、F 2，
F 1cos53°＝F 2sin53°，F ＋mg ＝F 1sin53°＋F 2cos53°，
且F 1＝Mg ＝80 N ，
解得F ＝54Mg －mg ＝80 N.
(2) 杆运动到竖直位置时，小球上升高度h 1＝3 m －3 m·sin37°＝1.2 m ， 物块下降高度h 2＝2 m ，
此过程中由机械能守恒定律Mgh 2＝mgh 1＋12m v 2，解得v ＝234 m/s.
(3) 设此时BC 方向的加速度大小为a ，重物受到的拉力为T ，牛顿运动定律Mg －T ＝Ma ，
小球受BC 的拉力T ′＝T ，牛顿运动定律T ′－mg cos37°＝ma ，解得T ＝28.8 N.。