【提高练习】《机械能守恒定律》（物理人教必修2）.docx

【提高练习】机械能守恒定律（物理人教必修2）一、单选题1. 伽利略斜面实验反映了一个重要的事实：如果空气阻力和摩擦阻力小到可以忽略，小球必将准确地回到同它开始时相同高度的点，决不会更高一点，也不会更低一点.这说明小球在运动过程中有一个“东西”是不变的，这个“东西”应是()A. 弹力B. 势能C. 速度D. 能量2. 物体以8m/s2的加速度沿竖直方向减速上升，不计空气阻力，则物体的机械能()A. 增大B. 减小C. 不变D. 无法确定3. 自由下落的物体在下落过程中，对重力做功和重力势能变化的描述正确的是()A. 重力做正功，重力势能增加B. 重力做正功，重力势能减少C. 重力做负功，重力势能减少D. 以上说法均不正确4. 如图，桌面离地高度为h，质量为m的小球，从离桌面H高处由静止下落.若以桌面为参考平面，则小球落地时的重力势能、整个过程中小球重力做功、机械能分别为()A. mgh，mg(H-h)，mg(H+h)B. mgh，mg(H+h)，mg(H+h)C. -mgh，mg(H-h)，mgHD. -mgh，mg(H+h)，mgH5. 竖立在水平地面上的轻弹簧，下端固定在地面上，将一个金属球放置在弹簧顶端并下压球，使弹簧弹性压缩，用细线把弹簧拴牢，如图中甲所示，烧断细线，球将被弹起，且脱离后能继续向上运动，如图中乙所示，忽略空气阻力，从细线烧断到刚脱离弹簧的运动过程中()A. 球刚脱离弹簧时，弹簧的弹性势能最小B. 球的动能在刚脱离弹簧时最大C. 球刚脱离弹簧时，球的动能为零D. 系统机械能变大6. 如图，汽车从拱形桥顶点A匀速率运动到桥的B点.下列说法正确的是() A. 汽车在A点受力平衡B. A到B重力的瞬时功率减小C. A到B汽车的机械能在减小D. A到B汽车的机械能不变7. 一个质量为m的物体以a=2g的加速度竖直向下运动，则在此物体下降h高度的过程中，物体的()A. 重力势能减少了mghB. 动能增加了mghC. 机械能保持不变D. 机械能增加了2mgh8. 质量相等的均质柔软细绳A、B平放于水平地面，绳A较长.分别捏住两绳中点缓慢提起，直到全部离开地面，两绳中点被提升的高度分别为hA、hB，上述过程中克服重力做功分别为WA、WB.若()A. hA=hB，则一定有WA=WBB. hAhB，则可能有WAWBC. hAhB，则一定有WAWB9. 如图所示，倾角为30的光滑斜面上有一个质量为1kg的物块，受到一个与斜面平行的大小为5N的外力F作用，从A点由静止开始运动，下滑30cm后在B点与放置在斜面底部的轻弹簧接触并立刻撤去外力F，物块压缩弹簧最短至C点，然后原路返回，已知BC间的距离为20cm，g取10m/s2，下列说法中正确的是() A. 物块经弹簧反弹后恰好可以回到A点B. 物块从A点到C点的运动过程中，克服弹簧的弹力做功为4JC. 物块从A点到C点的运动过程中，能达到的最大动能为3JD. 物块从A点到C点的运动过程中，物块与弹簧构成的系统机械能守恒二、计算题10. 如图所示，质量m=0.5kg的小球(可视为质点)从光滑曲面上的A点由静止释放，小球沿着光滑曲面到达底端B点，速度大小v=10m/s.不计阻力，取重力加速度g=10m/s2.问：(1)小球从A点运动到B点的过程中，机械能是否守恒？(2)A、B两点的高度差h等于多少？(3)小球从A点运动到B点的过程中，重力对小球所做的功W等于多少？答案和解析【答案】1. D2. A3. B4. D5. A6. C7. A8. B9. B10. 解：(1)小球从A点运动到B点过程中，只有重力做功，机械能守恒；(2)从A到B过程，由机械能守恒定律得：mgh=12mv2，代入数据解得：h=5m；(3)重力做功：W=mgh=0.51010=25J；答：(1)小球从A点运动到B点的过程中，机械能守恒；(2)A、B两点的高度差h等于5m；(3)小球从A点运动到B点的过程中，重力对小球所做的功W等于25J【解析】1. 解：A、因为在物体运动的过程中改变斜面的倾角不同物体受到的支持力不同但物体仍能达到相同的高度，故力不是守恒量，故A错误；B、在物体运动过程中物体的速度随时间发生变化，故速度不守恒，故B错误C、伽利略理想斜面实验中如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，则在物体运动的过程只有重力做功，则物体的机械能守恒.故这个不变量应该是能量是动能和势能的总和；故B错误，D正确故选：D斜面的倾角不同物体受到的支持力不同，物体高度不同物体的重力势能不同，在运动过程中物体的速度随时间发生变化，故力、动能和速度都不守恒要解决这类题目也要进行过程分析，以把握物体在运动过程中各个物理量的变化，从而得出答案2. 解：对物体受力分析，设物体受的拉力的大小为F，则由牛顿第二定律可得，mg-F=ma 所以整个过程中，物体的高度上升了，外力F对物体做了正功，所以物体的机械能要增加，所以A正确，BCD错误故选A物体以8m/s2的加速度沿竖直方向减速上升，对物体受力分析可知物体还要受到向上的拉力的作用，所以物体的机械能不守恒，再根据动能定理可以得出动能的变化物体的加速度为8m/s2的加速度沿竖直方向减速上升，这是本题的关键所在，由此可以说明物体还要受到向上的拉力的作用3. 解：重物在空中下落的过程中，重力方向竖直向下，位移方向也竖直向下，则重力做正功，由物体的重力势能表达式为EP=mgh，可知，重力势能减少故选：B根据重力方向与位移方向的关系判断重力做功的正负，再根据功能关系分析重力做功与重力势能变化的关系本题中要能根据力与位移方向的关系判断力做功的正负，知道重力势能的表达式，属于基础题4. 解：物体的重力势能为：Ep=mgh，其中h为物体到零势能点的高度，所以该物体的重力势能为：Ep=-mgh；物体下落的始末位置的高度差为：H+h 故重力做功为：W=mg(h+H)，故ABC错误，D正确故选：D解答本题要掌握：重力做功只与物体始末位置有关，与路径无关，与零势能点的选取无关；重力势能大小与零势能点的选取有关，同一位置选择的零势能点不同，对应的重力势能就不同重力势能、重力做功特点，重力势能和重力做功之间的关系是学生必须掌握的重点内容，在学习过程中要加强理解5. 解：A、从细线被烧断到刚脱离弹簧的运动过程中，弹簧的压缩量逐渐减小，弹簧的弹性势能逐渐减小，所以球刚脱离弹簧时弹簧的弹性势能最小.故A正确B、小球向上运动的过程中，受到重力和向上的弹力两个力，弹簧的弹力先大于重力，小球加速上升，后弹力小于重力，小球减速上升，所以当小球的弹簧的弹力等于小球的重力时速度最大，动能最大，此时弹簧处于压缩状态，故B错误C、球刚脱离弹簧时，小球具有向上的速度，动能不为零，故C错误D、对于小球和弹簧组成的系统，只有重力和弹力做功，系统的机械能守恒.故D错误故选：A 弹簧的弹性势能跟弹簧的形变量有关，形变量越大，弹性势能越大.分析小球的运动情况：从细线被烧断到弹簧的弹力等于小球的重力的过程中，小球向上做加速运动，之后做减速运动，当小球的弹簧的弹力等于小球的重力时速度最大，动能最大.对于小球和弹簧组成的系统，只有重力和弹力做功，系统的机械能守恒本题关键是分析小球的受力情况来确定小球的运动情况.分析时，要抓住弹力与压缩量成正比的特点，知道弹力等于重力时是速度最大的状态6. 解：A、汽车做匀速圆周运动，车在A点竖直方向上受重力和支持力两个力，合力提供向心力，不是平衡状态，故A错误；B、根据P=mgvcos知，v大小不变，减小，则重力的瞬时功率增大.故B错误C、汽车从A匀速率到B，动能不变，重力势能减小，则机械能减小.故C正确，D错误故选：C 车在桥顶点A竖直方向上受重力和支持力，两个力的合力提供向心力，根据动能和重力势能的变化判断机械能的变化.根据P=mgvcos判断重力的瞬时功率的变化解决本题的关键知道车在桥顶时向心力的来源，运用牛顿第二定律进行分析.以及知道功率的一般表达式，难度适中7. 解：A、物体下降h高度的过程中，重力做功mgh，则重力势能减小mgh.故A正确B、根据牛顿第二定律F=ma=2mg知，合力为2mg，合力做功为W=Fh=2mgh，则动能增加2mgh.故B错误CD、重力势能减小mgh，动能增加2mgh，则机械能增加了mgh.故C错误，D错误故选：A根据重力做功判断重力势能的变化，根据合力做功判断动能的变化，根据动能和重力势能的变化判断机械能的变化解决本题的关键掌握功能关系，知道重力做功与重力势能的关系，合力做功与动能的关系8. 解：A、两绳中点被提升的高度分别为hA、hB，hA=hB，绳A较长.所以绳A的重心上升的高度较小，质量相等，所以WAhB，绳A较长.所以绳A的重心上升的高度可能较小，质量相等，所以可能WAWB.故B正确，D错误C、hAhB，绳A较长.所以绳A的重心上升的高度一定较小，质量相等，所以WAWB.故C错误故选B质量相等的均质柔软细绳，则长的绳子，其单位长度的质量小，根据细绳的重心上升的高度找出克服重力做功的关系解决该题关键要知道柔软细绳不能看成质点，找出不同情况下重心上升的高度的关系9. 解：A、下滑的过程中拉力F做功，系统的机械能增大，所以物块经弹簧反弹后恰好可以高于A点.故A错误；B、物块从A点到C点的运动过程中，重力、拉力与弹簧的弹力做功，重力做功：WG=mg(AB+BC)sin30=110(0.3+0.2)0.5J=2.5J 拉力做功：WF=FAB=50.3J=1.5J，由于A点与C点的速度都是0，所以：W弹=-WG-WF=-2.5-1.5=-4J，即克服弹簧的弹力做功为4J.故B正确；C、物体到达B时，拉力与重力做功：W1=(mg+F)AB=(1100.5+5)0.3=3J，而经过B点后比较短的时间内由于重力沿斜面向下的分力大于弹簧的弹力所以物体要先做加速运动，一直到弹簧的弹力大于重力的分力，物体才做减速运动，所以物块从A点到C点的运动过程中，能达到的最大动能大于3J.故C错误；D、物块从A点到C点的运动过程中，由于拉力做正功，物块与弹簧构成的系统机械能不守恒.故D错误故选：B 通过