机械能守恒定律测试题及答案

机械能守恒定律测试题及

答案Preparedon22November2020

机械能守恒定律测试题一、选择题（每题4分，共40分）.下列说法正确的是（）A.如果物体（或系统）所受到的合外力为零，则机械能一定守恒B.如果合外力对物体（或系统）做功为零，则机械能一定守恒C.物体沿固定光滑曲面自由下滑过程中，不计空气阻力，机械能一定守恒D.做匀加速运动的物体，其机械能可能守恒.如图所示，木板。A水平放置，长为L在人处放置一个质量为〃，的物体，现绕。点缓慢抬高到4端，直到当木板转到与水平面成。角时停止转动.这时物体受到一个微小的扰便开始缓慢匀速下滑,物体又回到。点，在整个过程中（A.支持力对物体做的总功为mgLsinaB.摩擦力对物体做的总功为零C.木板对物体做的总功为零D,木板对物体做的总功为正功3、设一卫星在离地面高h处绕地球做匀速圆周运动，其动能为七八，重力势能为巴八。与该卫星等质量的另一卫星在离地面高2h处绕地球做匀速圆周运动，其动能为七丁，重力势能为七匕。则下列关系式中正确的是（）EKlEKl>EqEpl>Ep.Eki+Epi=EEki+Epi=EK2+Ep2D•Eki+Ep[VEK2+EP24.质量为加的物体，由静止开始下落,下落〃的过程中，下列说法正确的是A.物体动能增加了4.质量为加的物体，由静止开始下落,下落〃的过程中，下列说法正确的是A.物体动能增加了C.物体克服阻力所做的功为g〃7g/7川I、的动能最大L由于空气阻力，下落的加速度为gg,在物体（）B.物体的机械能减少了4〃吆人D.物体的重力势能减少了mgh5.如图所示，木板质量为M,长度为L,小木块的质量为团，水平地面光滑，一根不计质量的轻绳通过定滑轮分别与M和〃7连接，小木块与木板间的动摩擦因数为〃.开始时木块静止在木板左端，现用水平向右的力将〃7拉至右端，拉力至少做功为D.N(M+ni)gL.如图所示，一轻弹簧左端固定在长木板/町的左端，右端与小木块叫连接，且叫、丸及加，与地面之间接触面光滑，开始时叫和均静止，现同时对叫、叫施加等大反向的水平恒力K和F?,从两物体开始运动以后的整个过程中，对叫、叫和弹簧组成的系统（整个过程中弹簧形变不超过其弹性限度），正确的说法是（）A.由于F「乙等大反向，故系统机械能守恒B.由于F?分别对吗、码做正功，故系统动能不断增加C.由于F］、心分别对吗、码做正功，故系统机械能不断增加D.当弹簧弹力大小与F「&大小相等时，.如图所示，滑雪者由静止开始沿斜坡从A点自由滑下，然后在水平面上前进至8点停下.已知斜坡、水平面与滑雪板之间的动摩擦因

数皆为〃，滑雪者（包括滑雪板）的质量为叫A、8两点间的水平距离为L.在滑雪者经过A8段的过程中,摩擦力所做的功（）A.大于pngLB.小于pngLC.等于川7gLD.以上三种情况都有可能.嫦娥一号奔月旅程的最关键时刻是实施首次“刹车”减速.如图所示，在接近月球时，嫦娥一号将要利用自身的火箭发动机点火减速，以被月球引力俘获进入绕月轨道.这次减速只有一次机会，如果不能减速到一定程度，嫦娥一号将一去不回头离开月球和地球，漫游在更加遥远的深空；如果过分减速，嫦娥一号则可能直接撞击月球表面.该报道的图示如下.则下列说法正确的是（）A.实施首次“刹车”的过程，将使得嫦娥一号损失的动能转化为势能，转化时机械能守恒B.嫦娥一号被月球引力俘获后进入绕月轨道，并逐步由椭圆轨道变轨到圆轨道.C.嫦娥一号如果不能减速到一定程度，月球对它的引力将会做负功.D.嫦娥一号如果过分减速，月球对它的引力将做正功，撞击月球表面时的速度将很9、如图所示，物体A、B通过细绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧，物体A、B的质量都为m。开始时细绳伸直，用手托着物体A使弹簧处于原长且A与地面的距离为h,物体B静止在地面上。放手后物体A下落，与地面即将接触时速度大小为v,此时物体B对地面恰好无压力，则下列说

法中正确的是：（）A.弹簧的劲度系数为华B.此时弹簧的弹性势能等于〃吆力+沙”2TOC\o"1-5"\h\zC.此时物体B的速度大小也为V 产D.此时物体A的加速度大小为g,方向竖直向上10.一物体悬挂在细绳下端，由静止开始沿竖直方向向下运动， j\运动过程中，物体的机械能与位移的关系图象如图所示，其中0 " "'0~51过程的图象为曲线，S1~S2过程的图象为直线，根据该图象，下列说法正确的是（）A.0~si过程中物体所受拉力一定是变力，且不断减小S1~S2过程中物体可能在做匀变速直线运动S1~S2过程中物体可能在做变加速直线运动D.0~S2过程中物体的动能可能在不断增大二、实验题.（6分）一位同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系，他的实验如下：在离地面高度为 W\\\力的光滑水平桌面上，沿着与桌子边缘垂直的方向放 一一一，U一…置一轻质弹簧，其左端固定，右端与质量为〃7的一小钢球接触.当弹簧处于自然长度时，小钢球恰好在桌子边缘，如图所示.让小钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使钢球沿水平方向射出桌面，小球在空中飞行后落到水平地面上，水平距离为s.（1）请你推导出弹簧弹性势能Ep与小钢球质量团、桌面离地面高度/?、水平距离S等物理量的关系式：.（2）弹簧的压缩量x与对应的钢球在空中飞行的水平距离s的实验数据如下表所示：弹簧的压缩量X（cm）钢球飞行的水平距离S（m）根据以上实验数据，请你猜测弹簧的弹性势能心与弹簧的压缩量x之间的关系，并说明理由：.（12分）在用自由落体运动验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选得纸带如图.其中。点是起始点，人B、C是打点计时器连续打下的三个点，该同学用毫米刻度尺测量。点到A、B、C各点的距离，并记录在图中（单位cm）.已知打点计时器电源频率为50Hz,重锤质量为〃7,当地重力加速度g=s2.（1）这三组数据中不符合有效数字读数要求的是 .（2）该同学用重锤取。8段的运动来验证机械能守恒定律，先计算出该段重锤重力势能的减小量为接着从打点计时器打下的第一个点。作为记数点数起，由图中数据可以算出打8点时动能的增加量为（均保留三位有效数字）.这样他发现重力势能的减小量 （填“大于”或“小于”）动能的增加量.造成这一错误的原因是 .三、计算题.（10分）一辆质量为〃?的汽车，以恒定的输出功率尸在倾 ]角为8的斜坡上沿坡匀速行驶，如图所示，汽车受到的摩擦,阻力恒为/（忽略空气阻力）.求：（1）汽车的牵引力尸及速度v的表达式；

(2)根据尸及u的表达式，联系汽车上、下坡的实际，你能得到什么启发.(8分)如图2—13所示，倾角为37。的传送带以4m/s的速度沿图示方向匀速运动。已知传送带的上、下两端间的距离为L=7m。现将一质量〃7二TOC\o"1-5"\h\z的小木块放到传送带的顶端，使它从静止开始沿传送带下滑，已 /知木块与传送带间的动摩擦因数为H=,取g=10m/s2。求木块滑到底的过程中，摩擦力对木块做的功以及生的热各是多少.(12分)我国的“嫦娥奔月”月球探测工程已经启动，分“绕、落、回”三个发展阶段：在2007年已发射一颗围绕月球飞行的卫星，计划在2012 /一\年前后发射一颗月球软着陆器，在2018年后发射一颗返回式月球// )软着陆器，进行首次月球样品自动取样并安全返回地球。设想着＜)陆器完成了对月球表面的考察任务后，由月球表面回到围绕月球做圆周运动的轨道舱。如图所示，假设返回的着陆器质量为m,月球表面的重力加速度为g,月球的半径为R,轨道舱到月球的中心距离为一已知着陆器从月球表面返回轨道舱的过程中需克服月球的引力做功W=mgR(l-R/r)。不计月球表面大气对着陆器的阻力和月球自转的影响，则返回的着陆器至少需要获得多少能量才能返回轨道舱.(12分)质量为〃，的小物块A,放在质量为M的木板8的左端，6在水平拉力的作用下沿水平地面匀速向右滑动，且4、8相对静止.某时刻撤去水平拉力，经过一段时间，A在6上相对于8向右滑行了一段距离L(设木板B足够 告 8长)后A和8都停下.已知A、6间的动摩擦因数为41,8与地面间的动摩擦因数为〃2,且〃2(1)、通过计算说明，A、B是否同时停止运动。(2)、从撤去水平拉力到A、B都停止运动的过程，8在地面上滑动的距离x机械能守恒定律测试题参考答案一、选择题.答案：CD如果物体受到的合外力为零，机械能不一定守恒，如在光滑水平面上物体做匀速直线运动，其机械能守恒。在粗糙水平面上做匀速直线运动，其机械能就不守恒.所以A错误；合外力做功为零，机械能不一定守恒.如在粗糙水平面上用绳拉着物体做匀速直线运动，合外力做功为零,但其机械能就不守恒。所以B错误；物体沿光滑曲面自由下滑过程中，只有重力做功，所以机械能守恒.所以C正确；做匀加速运动的物体，其机械能可能守恒，如自由落体运动，所以D正确.但有时也不守恒，如在粗糙水平面上拉着个物体加速运动，此时就不守恒..答案：AC物体从A点到A「的过程中，只有重力G和支持力N做功，由动能定理WN-mgLsina=O^在此过程中支持力做功为%V=〃吆03,从A'回到。点的过程中支持力的方向与路径始终垂直，所以支持力不做功，A正确.重力做的总功为零，支持力做的总功WN=mg&ina,由动能定理得%+欧+W/=。得wf=-mgLsincx,B不正确.木板对物体的作用力为支持力N和摩擦力F,由%+服+1。=。得弧+1。=0即木板对物体做的功为零，c正确，D错误..【答案】AD【解析】由万有引力充当向心力二萼得如mJ 1，(R+hyR+h2 2(/?+/z)所以E0=Gy选项A正确；取无穷远重力势能为零，则卫2(7?+h) 2(R+2万)Mni星在某一轨道上的重力势能为Ep=-G券，所以在离地面高h处机械能为R+hEk^Ep1=-G-^-在离地面高2h处机械能为Ek,+Ep2=—G 选项D正2(R+n) 2(R+2h)确。.答案：ACD物体下落的加速度为泰，说明物体下落过程中受到的阻力大小为,1f=铲吆'由动能定理，=mgh-^mgh=imgh；其中阻力做功为-即机械能减少量；又重力做功总与重力势能变化相对应，故ACD正确..答案：A若使拉力尸做功最少，可使拉力尸恰匀速拉木块，容易分析得出尸=2"咫(此时绳子上的拉力等于“〃g),而位移为"，所以卬=&=2"叱5=”，3..答案：D本题可采用排除法.Fi、尸2大于弹力过程，叫向右加速运动，〃“向左加速运动，A、F2均做正功，故系统动能和弹性势能增加，A错误；当B、F2小于弹力，弹簧仍伸长，B、尸2还是做正功，但动能不再增加而是减小，弹性势能在增加，B错；当〃“、加、速度减为零，叫、〃7,反向运动，这时B、F2又做负功，C错误.故只有D正确..答案：C本题容易错选，错选的原因就是没有根据功的定义去计算摩擦力的功，而直接凭主观臆断去猜测答案,因此可设斜坡与水平面的夹角.然后根据摩擦力在斜坡上和水平面上的功相加即可得到正确答案为C..【答案】B、C、D【解析】嫦娥一号在减速时要向前喷气，喷出的气体对嫦娥一号做负功，因此嫦娥一号的速度会减小，根据机械能守恒的条件（只有重力做功）可知，嫦娥一号实施首次“刹车”的过程，机械能是不守恒的，因此A错；嫦娥一号要对月球表面进行考查因此要离月球表面近一些，因此嫦娥一号必须从高轨道变为低轨道，此时逐步由椭圆轨道转变为圆轨道,因此B对；如果）嫦娥一号如果不能减速到一定程度,此时月球无法俘获嫦娥一号，月球的引力不足以提供嫦娥一号绕月运行所需的向心力，此时嫦娥一号将远离月球，此时月球的引力对嫦娥一号做负功，因此C对；嫦娥一号如果过分减速，根据圆周运动的知识可知嫦娥一号将直接奔向月球表面，此时，月球对它的弓I力将做正功，撞击月球表面时的速度将很大.因此D对.【答案】A【解析】因A下落，与地面即将接触时速度大小为v,此时物体B对地面恰好无压力,所以B物体受力平衡,有mg=kh,所以弹簧的劲度系数为噂，故选项A正确;由机械有守恒可知A物体减少的重力势能与弹性势能和A的动能两者相等，所以选项B错.此时物体B的速度为零，选项C错；A的加速度为零，选项D错..答案：BD选取物体开始运动的起点为重力零势能点，物体下降位移s,则由动能定理得，〃喀S-Fs=i/HV-0,则物体的机械能为£=+（一〃噌s）=-Fst在E―S图象中，图象斜率的大小反映拉力的大小，0~si过程中，斜率变大，所以拉力一定变大，A错；si~S2过程的图象为直线，拉力尸不变，物体可能在做匀加速或匀减速直线运动，B对C错；如果全过程都有〃吆＞F,则D项就有可能.二、实验题.答案：（1）Ep=嚓（1分）（2）与与文的关系：与与％2成正比（1分）猜测的理由：由表中数据可知，在误差范围内，X,S,从石〃=等可猜测Ep与/成正比（2分）解析：由力=9内，s=vtt所以八s后，根据机械能守恒定律：弹簧的弹性势能与小钢球离开桌面的动能相等，因此叼=啜..答案：（1）。。或者（2分）（2）（2分）（2分）大于（2分）实验过程中由于存在阻力因素，解析：（1）从有效数字的位数上不难选出。。不符合有效数字读数要求；（2）重力势能的减少量为，B点的瞬时速度是AC全程的平均速度，可以求出动能的增量为9后=；实验过程中由于存在阻力因素，重力势能的减少量略大于动能的增加量，三、计算题.解析：（1）汽车上坡时沿斜面做匀速运动，则/=/+〃?gsin。，（1分）0= （1分）解得「—匚—（1分）f+mgsin6⑵汽车下坡时，同理有/=乃（1分）夕=珍2（1分）解得也=Pf解得也=Pf一〃?gsinS（1分）上述计算结果告诉我们，汽车在输出功率一定的条件下，当尸1＞尸2时，Vl＜V2t即汽车沿斜坡上行时，车速也小，换取汽车较大的牵引力B；当汽车沿斜坡下行时，车的牵引力尸2较小，则车速也较大.（2分）.【审题】该题目要分成两段考虑，第一段：木块的速度Xi，。。这一阶段木块相对于传送带向后运动，受到的摩擦力方向向前，合外力沿斜面向前；第二段：木块的速度v>voo这一阶段木块相对于传送带向前运动，受到的摩擦力方向向后，合外力仍沿斜面向前。【解析】刚开始时，合力的大小为F合i=〃7gsin37o+傍igcos37o,由牛顿第二定律，加速度大小二—=8111/S2,V该过程所用时间”二上二，%位移大小S1二-=lm02%二者速度大小相同后，合力的大小为尸合2二mgsin37o7〃gcos37o,加速度大小Cl2=—=4111/S2,m位移大小$2=L-Si=6m,所用时间$2=+（a,「得：/2=1S。（另一个解乃二-3