高中物理：机械能守恒定律 测试题(含答案)

高中物理：机械能守恒定律测试题（含答案）一、单选题1．如图所示,物体在恒力F作用下沿光滑水平面前进L,力F的方向与物体运动方向夹角为α,物体的质量为m,重力加速度为g．在此过程中,下列关于力做功的说法中正确的是（）A．力F做功为FL B．力F做功为FL cosαC．重力做功为mgL D．合力对物体做功为02．如图所示,质量相同的两物体处于同一高度,A沿固定在地面上的光滑斜面下滑,B自由下落,最后到达同一水平面,则( )A．重力对两物体做的功相同B．重力的平均功率相同C．到达底端时重力的瞬时功率P A<P B D．到达底端时两物体的动能相同,速度相同3．如图所示,半径为R的1/8光滑圆弧轨道左端有一质量为m的小球,在大小恒为F、方向始终与轨道相切的拉力作用下,小球在竖直平面内由静止开始运动,轨道左端切线水平,当小球运动到轨道的末端时,此时小球的速率为v,已知重力加速度为g,则( )A．此过程拉力做功为22FR B．此过程拉力做功为4FRC．小球运动到轨道的末端时,拉力的功率为12 FvD．小球运动到轨道的末端时,拉力的功率为22Fv4．如图所示,甲、乙两球质量相同,悬线一长一短,如将两球从同一水平面无初速释放,不计阻力,则小球通过最低点时（）A．甲球受到的拉力与乙球受到的拉力大小相等B．甲球重力做功的瞬时功率最大C ．甲球的动能和乙球的动能相等D ．相对同一参考平面,甲球的机械能大5．如图所示,质量为的物体以速度0υ离开桌面后经过A 点时,所具有的机械能是(以桌面为零势能面,不计空气阻力) （ ）A ．2012mvB ．2012mv mgh - C ．201()2mv mg H h ++ D ．2012mv mgh + 6．质量为m 的物体,从静止出发以g /2的加速度竖直下降h ,下列几种说法正确的是（ ）A ．机械能增加了12mghB ．动能减少了12mgh C ．机械能减少了12mgh D ．重力势能增加了mgh7．放在粗糙水平面上的物体受到水平拉力的作用,在0～6 s内其速度与时间的图象和该拉力的功率与时间的图象分别如图甲、乙所示．下列说法错误．．的是( ) A ．0～6 s 内物体的位移大小为30 mB ．0～6 s 内拉力做的功为70 JC ．滑动摩擦力的大小为5 ND ．物体的质量为109kg 8．如图,一物体从光滑斜面AB 底端A 点以初速度v 0上滑,沿斜面上升的最大高度为h ,下列说法中正确的是（设下列情境中物体从A 点上滑的初速度仍为v 0）（ ）A ．若把斜面CB 部分截去,物体冲过C 点后上升的最大高度仍为hB ．若把斜面AB 变成曲面AEB ,物体沿此曲面上升仍能到达B 点C ．若把斜面弯成圆弧形D 物体仍沿圆弧升高hD ．以上说法都不对二、多选题9．如图所示,长为L 的轻杆一端固定一个质量为m 的小球,另一端可绕固定轴O 转动,已知小球通过最高点P 时速度为2gL ,不计一切阻力,则（ ） A ．在最高点P 轻杆受到小球对它的向下的弹力B ．小球在最低点Q 受到轻杆对它的弹力大小为92mg C ．小球在最低点Q 和最高点P ,轻杆中的弹力大小之差为5mgD ．小球要到达最高点P 点,最低点Q 点最小的速度为5gL10．如图所示,光滑斜面固定在水平地面上,轻质弹簧一端固定在斜面顶端,另一端与物块相连,弹簧处于自然长度时物块位于O 点.现将物块从O点拉至A 点,撤去拉力后物块由静止向上运动,经O 点到达B 点时速度为零.则物块A ．从A 到O ,物块动能一直减小B ．从O 到B ,物块动能一直减小C ．从A 到O ,物块弹性势能的减少量等于动能与重力势能的增加量D ．从O 到B ,物块动能的减少量小于弹性势能的增加量11．如图甲所示,一物体由某一固定的长斜面的底端以初速度v 0沿斜面上滑,其动能E k 随离开斜面底端的距离x 变化的图线如图乙所示,斜面与物体间的动摩擦因数μ＝0.5,g 取10m/s 2,不计空气阻力,则以下说法正确的是( )A ．斜面的倾角θ＝30°B ．物体的质量为m ＝0.5kgC ．斜面与物体间的摩擦力大小f ＝2ND ．物体在斜面上运动的总时间t ＝2s12．质量为m 的物体静止在光滑的水平而上,物体在下列四种变化规律不同的合外力F 作用下都通过相同的位移x 0,下列说法正确的是（ ）A．甲图和乙图合外力做功相等B．丙图和丁图合外力做功相等C．四个图合外力做功均相等D．四个图中合外力做功最多的是丙图三、实验题13．如图所示为用电火花打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置．（1）若已知打点计时器的电源频率为50Hz,当地的重力加速度g=9.80m/s2,重物质量为0.2kg．实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示,打P点时,重物的速度为零,A、B、C为另外3个连续点,根据图中的数据,可知重物由P点运动到B点,重力势能减少量等于___________J．（结果保留3位有效数字）（2）实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能,其主要原因是_________．A．重物的质量过大B．重物的体积过小C．使用的直流电源D．重物及纸带在下落时受到阻力14．在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中（装置如图甲）：①下列说法哪一项是正确的___________．（填选项前字母）A．平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上B．为减小系统误差,应使钩码质量远大于小车质量C．实验时,应使小车靠近打点计时器由静止释放②图乙是实验中获得的一条纸带的一部分,选取O＝A＝B＝C计数点,已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz．则打B点时小车的瞬时速度大小为______m/s（保留三位有效数字）．四、解答题15．一辆载重汽车在水平公路上,只要以额定功率行驶,所受阻力大小就与汽车对地面压力大小成正比.已知这辆载重汽车质量m0=3.0 t,额定功率P=90 kW,空载时在水平公路上行驶的最大速度v m=25 m/s.某次,这辆汽车装上m=2.0 t的货物,在水平公路上以额定功率起动并保持额定功率,经过时间t=1.0 min达到最大速度.g取10 m/s2.求：（1）汽车空载,在水平公路上以最大速度行驶时受到的阻力大小.（2）汽车装上m=2.0 t的货物,在时间t=1.0 min内通过的路程.16．如图,有一半径为R的半圆形曲面MPQ,质量为2m的A球与质量为m的B球, 用轻质绳连接后挂在圆柱曲面边缘．现将A球从边缘M点由静止释放, 若不计一切摩擦,则A球沿圆柱曲面滑到最低点P时,求：(1)A球速度大小；(2)这一过程中绳对A球所做的功.17．质量为m=1kg的物块从一光滑的斜面顶端A点以初速度v0=2m/s下滑至底端B点后,颠簸了一下,接着沿水平粗糙地面匀减速滑行了x=8m位移后停止在C点．已知斜面的高度为h=3m,物块与水平地面间的动摩擦因数为µ=0.1,g取10m/s2,求：＝1）物块刚滑到斜面底端时（颠簸之前）的速度大小；＝2）物块在B点由于颠簸而损失的机械能△E＝参考答案1．B【解析】【分析】对物体进行受力分析,受重力、支持力、拉力F,由做功公式可求得拉力及合力所做的功．【详解】A＝根据题意及功的公式可得：力F对物体所做的功：W=FLosα,故A错误,B正确；C、重力在竖直方向,位移在水平方向,故重力不做功,故C错误；D、物体受到重力、支持力、拉力F,其中重力和支持力都不做功,只有拉力做功,所以合力对物体做的功等于拉力做的功,即为FLosα,故D错误．故选B【点睛】功的计算中要注意功等于力与在力的方向上发生的位移,求合力做的功时可以先求出各个力做的功,再求其代数和,也可以先求出合力,再求合力做功．2．C【解析】【分析】【详解】本题考查功能关系,重力做功mgh,高度相同,重力做功相同,A对；A物体, ,运动时间不同,重力的平均功率不同,B错误；重力的瞬时功率,A物体竖直分速度小,瞬时功率小,C对；到达底端时两物体的动能相同,速度方向不同3．B【详解】AB 、将该段曲线分成无数段小段,每一段可以看成恒力,可知此过程中拉力做功为1144W F R FR ππ=•=,故选项B 正确,A 错误； CD 、因为F 的方向沿切线方向,与速度方向平行,则拉力的功率P Fv =,故选项C 、D 错误. 4．A【解析】【详解】A.根据动能定理到最低点有：2102mv mgL -=,在最低点有：2v T mg m L-=,解得绳的拉力为：3T mg =与绳长无关,A 正确.B.在最低点因为速度水平,与重力方向垂直,所以重力瞬时功率为零,B 错误.C.根据机械能守恒有动能K E mgL =,与绳长有关,甲的动能大,C 错误D.因为两球从同一高度无初速度释放,所以两球机械能相同,D 错误.5．A【解析】【详解】选择桌面为零势能面,开始时机械能为：E =0+2012mv =2012mv .由于不计空气阻力,物体运动过程中机械能守恒,则经过A 点时,所具有的机械能也为2012mv .故A 正确,BCD 错误． 故选A.6．C【详解】AC 、因物体的加速度为2g ,故说明物体受阻力作用,由牛顿第二定律可知,mg f ma -= ,解得12f mg = ,阻力做功12f W mgh =- ；阻力做功消耗机械能,故机械能的减小量为12mgh ,A 错误C 正确．B 、由动能定理可得动能的改变量k 12E W mah mgh ∆===合 ,动能增加了12mgh ,B 错误． D 、重力做功G W mgh = ,所以物体的重力势能减少mgh ,D 错误．7．C【解析】【详解】A.、速度图象的“面积”表示位移,06s ~内物体的位移大小为466302x m m +=⨯=,故选项A 正确；B 、在02s 内物体的加速度大小为226/3/2v a m s m s t ∆===∆,由图可知当30P W =时则有6/v m s =,得到牵引力5P F N v==,在02s 内物体的位移为16x m =,则拉力做功为115630W Fx J J ==⨯=,26s 内拉力做的功210440W Pt J J ==⨯=,所以06s ~内拉力做的功为1270W W W J =+=,故选项B 正确；C 、在26s 内物体做匀速运动,合力做零,滑动摩擦力的大小为10563P f F N N v ====,故选项C 错误；D 、在02s 内物体的加速度大小为F f a m -=,解得物体的质量为109m kg =,故选项D 正确； 说法错误的故选C .8．B【解析】【分析】【详解】A ．若把斜面CB 部分截去,物体冲过C 点后做斜抛运动,由于物体机械能守恒,同时斜抛运动运动最高点,速度不为零,故不能到达h 高处,故A 错误；BD ．若把斜面AB 与水平面的夹角稍变大,物体在最高点速度为零,根据机械能守恒定律,物体沿斜面上升的最大高度仍然为h ,故B 正确,D 错误；C ．若把斜面弯成圆弧形D ,如果能到圆弧最高点,即h 处,由于合力充当向心力,速度不为零,故会得到机械能增加,矛盾,故C 错误.故选B .9．AC【解析】【详解】A. 向心力2P 12mv F mg r == ,由于向心力小于小球重力mg ,所以小球在最高点P 受到向上的弹力,根据牛顿第三定律：轻杆受到小球对它的向下的弹力,故A 正确.B. 小球从P 到Q 的过程,根据动能定理得：22Q P 11222mgL mv mv =- ,解得：Q v =,则小球在Q 点向心力为2Q Q 92mv F mg L == ,对于Q 点的小球：2NQ Q mv F mg L-= 解得：NQ 112F mg = .所以：小球在最低点Q 受到轻杆对它的弹力大小为112mg ,故B 错误. C. 在P 点：2p NP mv mg F L-= ,解得：NP 12F mg = ,NQ NP 5F F mg -= 所以小球在最低点Q 和最高点P ,轻杆中的弹力大小之差为5mg ,故C 正确.D. 小球要恰好到达最高点P 点速度为零,根据动能定理得：2Q 1-20-2mgL mv =,解得：Q v =,故D 错误.10．BC【解析】【详解】A. 从A 到O ,物体初速度为零,后来开始运动,动能先增加；当弹簧沿斜面向上的弹力等于重力沿斜面向下分量时,物体加速度为零,速度最大,动能最大；继续向上运动到O ,弹簧沿斜面向上的弹力小于重力沿斜面向下分量,物体加速度沿斜面向下,速度减小,动能减小.故A 错误.B. 弹簧处于自然长度时物块位于O 点,从O 到B ,弹簧弹力沿斜面向下,物体加速度沿斜面向下,物体减速,动能一直减小到零,B 正确.C. 物块从A 向O 运动过程中,弹性势能减小,重力势能、动能增加,根据机械能守恒定律,弹性势能的减少量等于动能与重力势能的增加量,C 正确.D. 从O 到B ,根据机械能守恒可知,动能减小量等于弹性势能增加量与重力势能增加量之和,所以物块动能的减少量大于弹性势能的增加量,D 错误.11．BC【解析】【详解】AB ．由动能定理知E k -x 图像的斜率的绝对值表示合外力的大小,则上升阶段有mg sin θ＋μmg cos θ＝5N ,下降阶段有mg sin θ－μmg cos θ＝1N ,联立得3tan 4θ=,即θ＝37°,m ＝0.5kg ,故A 错误,B 正确；C ．物体与斜面间的摩擦力:f ＝μmg cos θ＝2N ,故C 正确；D ．上升阶段由E k ­x 图像知合力F 1＝5N ,则a 1＝10m/s 2,111v t a =,211125J 2k E mv ==,联立得：t 1＝1s ．同理,下降阶段合力F 2＝1N ,则a 2＝2m/s 2,222v t a =,22215J 2k E mv ==,联立得2t ,则12(1t t t =+=,故D 错误.故选BC .12．AD【解析】F −x 图象中,图象与坐标轴围成的面积表示力F 所做的功,由图象可知,甲乙的面积相等,丙的面积最大,丁的面积最小,故甲乙做功相等,丙做功最多,丁做功最小,选项A＝D 正确．【点睛】物理上,在研究图像问题时,一般根据图像的纵横截距,斜率,面积等代表的物理意义来解决问题．13．9.82×10-2 D【解析】【详解】(1)[1]重力势能减少量＝E p ＝mgh ＝0.2×9.8×5.01×10-2J ＝9.82×10-2J(2)[2]重物增加的动能略小于减少的重力势能,主要原因是,重物及纸带在下落时受到阻力,阻力做负功,根据能量守恒,重力势能转化为物体的动能和克服摩擦力做功,故D 正确. 故选D .14．C 0.653【解析】试题分析：＝车在水平木板运动时水平方向受到绳的拉力和摩擦力,想用钩码的重力表示小车受到的合外力,首先需要平衡摩擦力；而平衡摩擦力是小车带动纸带恰好做匀速运动,A 错误；设小车质量M,钩码质量m,整体的加速度为a,绳上的拉力为F,则：对小车有：F=Ma ；对钩码有：mg -F=ma,即：mg=（M+m ）a ；如果用钩码的重力表示小车受到的合外力,则要求：Ma=（M+m ）a,必须要满足小车的总质量远大于钩码质量,这样两者才能近似相等．为使纸带打上尽量多的点,实验时,应使小车靠近打点计时器由静止释放＝ 中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度得：2AC B v s T=0.653m/s. 考点：本题考查探究恒力做功与动能改变的关系15．(1) f =3.6×103 N (2) s =806.25 m【解析】【详解】（1）汽车空载,设在水平公路上以最大速度v m 行驶时受到阻力大小为f ,汽车牵引力为F ,则： P =Fv m加速度为零：F =f解得f =3.6×103 N（2）汽车装上m =2.0 t 货物,设最大速度为v m1时,汽车牵引力为F 1,受到的阻力为f 1,在时间1.0 min 内通过的路程为s ,则：f =km 0gf 1=k (m 0+m )g最大速度时,加速度为零F 1=f 1又P =F 1v m1解得F 1=f 1=6×103 Nv m1=15 m/s根据动能定理21011()2m Pt f s m m v -=+ 解得s =806.25 m16．(1)v =(2)255W mgR mgR =-- 【解析】【详解】(1)当A 球运动到P 点时,将A 球的速度分解,如图所示：设A 球的速度为v ,根据几何关系可知B 球的速度为cos 452v v v =︒='B对A 和B 两小球的整体,由机械能守恒得：22112222mv mv mgR mg ⋅+=-'解得：v =(2)对A 球,由动能定理得：212+22mgR W mv =⋅解得：25W mgR =- 17．＝1＝8m/s ＝2＝24J【解析】【详解】＝1）物块从A 到B 的过程只有重力做功,故机械能守恒,所以有：mgh ＝12mv 2−12mv 02,故物块刚滑到斜面底端时（颠簸之前）的速度大小v ＝gh v 220+＝8m /s ＝＝2）物块在水平面上运动只有摩擦力做功,故由动能定理可得：−μmgx ＝0−12mv ′2,所以物块在斜面底端时（颠簸之后）的速度大小v ′＝m /s ＝所以物块在B 点由于颠簸而损失的动能△E k ＝12mv 2−12mv ′2＝24J 【点睛】经典力学问题一般先对物体进行受力分析,求得合外力及运动过程做功情况,然后根据牛顿定律、动能定理及几何关系求解。