高考物理一轮复习：机械能守恒定律及其应用及实验【练】原卷版

专题6.2机械能守恒定律及其应用及实验【练】

目录

一.练经典题型..................................................................................1

二、练创新情景..................................................................................5

三.练规范解答..................................................................................9

一.练经典题型

I.（2021・上海长宁区期末）从地面竖直上抛两个质量不同、初功能相同的小球，不计空气阻力，以地面为零

势能面，当两小球上升到同一高度时，则（）

A.它们具有的重力势能相等

B.质量小的小球动能一定小

C.它们具有的机械能相等

D.质量大的小球机械能一定大

2.（2021•昆明、玉溪统考）如图所示，固定的倾斜光滑杆上套有一质量为〃?的小球，小球与一轻质弹簧一端

相连，弹簧的另一端固定在地面上的力点，已知杆与水平面之间的夹角*45。，当小球位于8点时，弹簧与

杆垂直，此时弹簧处于原长。现让小球自。点由静止释放，在小球滑到杆底端（此时小球速度为零）的整个过

程中，关于小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能，下列说法正确的是（）

A.小球的动能与重力势能之和保持不变

B.小球的动能与重力势能之和先增大后减小

C.小球的动能与弹簧的弹性势能之和保持不变

D.小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和保持不变

30021•安徽皖江联盟名校联考）如图，可视为质点的小球48用不可伸长的细软轻线连接，跨过固定在地

面上半径为火的光滑圆柱，4的质量为4的两倍.当8位于地面时，4恰与圆柱轴心等高.将力由静止释

放，4上升的最大高度是（）

5R

A.2RBT

2R

常DT

4.（2021•浙江选考模拟）一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米

距离.假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正确的是（）

A.运动员到达最低点前重力势能先减小后增大

B.蹦极绳张紧后的下落过程中，弹力做负功，弹性势能减小

C.蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒

D.蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关

5.如图所示，在高1.5m的光滑平台上有一个质量为2kg的小球被一细线拴在墙上，球与墙之间有一根被

压缩的轻质弹簧.当烧断细线时，小球被弹出，小球落地时的速度方向与水平方向成60。角，则弹簧被压缩

时具有的弹性势能为（g取lOm/s?）（）

Pl、

\1.5m

V1

A.10JB.15J

C.20JD.25J

6.（2021•山东济南模拟）如图所示，由光滑细管组成的轨道固定在竖直平面内，力8段和4c段是半径为R的

四分之一圆弧，8段为平滑的弯管.一小球从管口。处由静止赛放，最后能够从力端水平抛出落到地面

上.关于管口。距离地面的高度必须满足的条件是（）

D

A.等于2RB.大于2&

C.大于2K且小于|KD.大于1

7.（多选）（2021•苏北四市调研）如图所示，固定在地面的斜面体上开有凹槽，槽内紧挨放置六个半径均为，•的

相同小球，各球编号如图.斜面与水平轨道04平滑连接，。力长度为6〃.现将六个小球由静止同时释放，小

球离开力点后均做平抛运动，不计一切摩擦.则在各小球运动过程中，下列说法正确的是（）

A.球1的机械能守恒

B,球6在04段机械能增大

C,球6的水平射程最小

D.六个球落地点各不相同

8.（多选）（2021湖南湘潭市三模）如图所示，物块套在固定竖直杆上，用轻绳连接后跨过定滑轮与小球相

连.开始时物块与定滑轮等高.已知物块的质量m=3kg,球的质量〃々=5kg,杆与滑轮间的距离d=2m,

重力加速度g=10m/s2,轻绳和杆足够长，不计一切摩擦，不计空气阻力.现将物块由静止释放，在物块向

下运动的过程中（）

A.物块运动的最大速度为挛

m/s

B.小球也动的最大速度为m/s

C.物块下降的最大距离为3m

D.小球上升的最大距离为2.25m

9.(2021•河南洛阳市一模)某同学用图(a)所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交

流电源，可以使用的频率有220Hz、30Hz和4()Hz,打出纸带的一部分如图(b)所示。

该同学在实验中没有记录交流电的频率/,需要用实验数据和其池条件进行推算。

(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用/和图(b)中给H的物理量可以写出：在打点计时器打出B

点时，重物下落的速度大小为,重物下落的加速度的大小为o

(2)已测得jq=8.89cm,必=9.50疝，M=10.10cm；当重力加速度大小为9.80m/s2,实验中重物受到的平

均阻力大小约为其重力的1%。由此推算出/,为Hz。

10.用如图甲所示的实验装置验证如、供组成的系统机械能守恒.利从高处由静止开始下落，W上拖着的

纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律.图乙给出的是实验中获取的

一条纸带，0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，所用电源的频率为50Hz.已

知叫=50g、“2=150g.则：(结果均保留两位有效数字)

（1）在纸带上打下计数点5时的速度也=m/s：

（2）在打下0点到打下计数点5的过程中系统动能的增加量A&=J，系统重力势能的减少量A£P=

J；（当地的重力加速度g取10m/s2）

（3）若某同学作出;研一力图象如图丙所示，则当地的重力加速度g=m/s2.

二、练创新情景

1.（2021•北京市丰台区二模）摩天轮是游乐场里的大型娱乐项目，它的直径可以达到几百米。乘客乘坐时，转

轮始终不停地匀速转动，下列说法中正确的是（）

A.在最高点，乘客处于超重状态

B.任一时刻乘客受到的合力都不等于零

C乘客在乘坐过程中对座椅的压力始终不变

D.宾客在乘坐过程中的机械能始终保持不变

2.（2021T月重庆市学业水平选择性考试适应性测试，1）一质量为用的物块仅在重力作用下运动，物块位于

门和，2时的重力势能分别为3瓦和瓦（瓦＞0）。若物块位于小时速度为0，则位于，时其速度大小为（）

3.（2021•苏北四市联考）某踢出的足球在空中运动轨迹如图所示，足球视为质点，空气阻力不计.用丫、E、

以、尸分别表示足球的速率、机械能、动能和重力的瞬时功率大小，用/表示足球在空中的运动时间，下列

图象中可能正确的是（）

4.（2021•黑龙江大庆中学开学考试）如图所示，轨道与半径R=0.1m的轻直圆轨道相连，。点为轨道最

低点，在最高点。处装有压力传感器可以显示小球对轨道的压力.质量加=0」kg的小球从1点由静止释

放，小球可以沿轨道运动，到达轨道最高点时压力传感器的示数为零.不计一切摩擦，g=10^/s2,则释放

点A与。之间的竖直高度差为（）

A.0.05mB.0.25m

C.（）.50mD.1.0m

5.（2021•河南洛阳市高三期末）如图所示，有一光滑轨道48部分为半径为/?的;圆弧，8c部分水平,

质量均为，〃的小球。、人固定在竖直轻杆的两端，轻杆长为凡小球可视为质点，开始时。球处于圆弧上端

/点，由静止开始释放小球和轻杆，使其沿光滑弧面下滑，重力加速度为g，下列说法正确的是（）

A.。球下滑过程中机械能保持不变

B.8球下滑过程中机械能保持不变

C.Z）球都滑到水平轨道上时速度大小均为Ti1

D.从释放a、b球到a、b球都滑到水平轨道上，整个过程中轻杆对。球做的功为;

6.（2021•四川三台中学实验学校期末）如图（a）所示，在竖直平面内固定一光滑的半圆形轨道48C,半径为

0.4m,小球以一定的初速度从最低点4冲上轨道，图（b）是小球在半圆形轨道上从/运动到。的过程中，其

速率的二次方与其对应高度的关系图象.已知小球在最高点。受到轨道的作用力大小为2.5N,空气阻力不

计，8点为轨道中点，重力加速度g取10m/s2,下列说法正确的是（）

A.图（b）中x=36

B.小球质量为0.2kg

C.小球在月点时受到的轨道作用力大小为12.5N

D.小球在B点时受到的轨道作用力大小为4.5N

7.（多选）（2021•佛山七校联考汝I图所示，长度为/的竖直轻杆上端连着一质量为的小球可视为质点），

杆的下端用较链连接于水平地面上的。点。置于同一水平地面上的正方体8恰与/接触，正方体8的质量

为M。今有微小扰动，使杆向右倾倒，各处摩擦均不计，而力与8刚脱离接触的瞬间，杆与地面夹角恰为

会重力加速度为g,则下列说法正确的是（）

0

A.力与4刚脱离接触的瞬间，力、3速率之比为2：1

B.4与8刚脱离接触的瞬间，8的速率为第

C.A落地时速率为而

D.A,8质量之比为1：4

8.（多选）（2021•江苏海门中学第二次质调）如图所示，轻质动滑轮下方悬挂重物力、轻质定滑轮下方悬挂重

物氏悬挂滑轮的轻质细绳竖直。开始时，重物力、8处于静止状态，释放后力、8开始运动。已知力、B

的质量相等，重力加速度为摩擦阻力和空气阻力均忽略不计，滑轮间竖直距离足够长。则下列说法正确

的是（）

A.相同时间内，A,8位移大小之比为1：2

B.同一时刻，A、8加速度大小之二匕为1：1

C.同一时刻，A.4速度大小之比为1：1

D.当8下降高度〃时，8的速度大小为

9.(2021•海南省新高考一模)某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律。

实验步骤如下：

(1)用电磁铁吸住一个小铁球，将光电门力固定在立柱上，小铁球底部处于同一竖直位置，光电门4固定在

立柱上的另一位置；

(2)切断甩磁铁电源，小铁球开始下落，数字计时器测出小铁球通过光电门A和光电门B的时间分别为

力。

请回答下列问题：

(1)切断电磁铁电源之前，需要调节底座螺丝，使立柱处于,以确保小铁球能通过两个电光门。

（2）实验中还需要测量的物理量是（填选项前的字母）。

A.小铁球的质量m

B.小铁球的直径1

C.光电门力、B间的距离6

（3）小铁球经过光电门B时的速度可表示为VB=（用测量的物理量表示）。

（4）在误差允许范围内，若满足关系式，即可验证机械能守恒（用测量的物理量和重力加速

度g表示）。

10.（2020•四川资阳市一诊）利用气垫导轨”验证机械能守恒定律”，实验装置如图甲所示，水平桌面上固定一

倾斜的气垫导轨，导轨上力点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为V，左端由跨过轻质光滑定滑轮

的细绳与一质量为用的小球相连：遮光片两条长边与导轨垂直，导轨上“点有一光电门，可以测量遮光片

经过光电门时的挡光时间3用d表示力点到光电门8处的距离，》表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电

门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度v,实验时滑块在4处由静止开始运动.

（1）某次实验测得倾角0=30。，重力加速度用g表示，滑块从力处到达B处时m和〃组成的系统动能增加

量可表示为△&=，系统的重力势能减少量可表示为AEp=，在误差允许的范围

内，若△瓦=△昂，则可认为系统的机械能守恒；（用题中所给字母表示）

（2）按上述实验方法，某同学改变,4、B间的距离,得到滑块到8点时对应的速度，作出V2—4图象如图乙所

示，并测得则重力加速度g=m/s2.

三.练规范解答

1.（2021•江苏如皋中学高三月考）如图所示，力、4两小球由绕过经质定滑轮的细线相连，力放在固定的光滑

斜面上，8、C两小球在竖直方向上通过劲度系数为A的轻质弹簧相连，。放在水平地面上.现用手控制住

A,并使细线刚刚拉直但无拉力作用，同时保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行.已知力的质量为

4〃B、。的质量均为/〃，重力加速度为g,细线与滑轮之间的摩擦不计.开始时整个系统处于静止状态:

释放力后，/沿斜面下滑至速度最大时，。恰好离开地面，在此过程中，求：

A

(1)斜面的倾角a；

(2)弹簧恢复原长时，细线中的拉力大小埒；

(3M沿斜面卜滑的速度最大值vm.

2.光滑管状轨道由直轨道48和圆弧形轨道组成，二者在8处相切并平滑连接，。为圆心，O、A

在同一条水平线上，0C竖直.一直径略小