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1、优秀学习资料欢迎下载高一下学期物理同步测试（3） 机械能守恒定律本试卷分第卷（选择题）和第卷（非选择题）两部分.满分 100 分，考试用时90 分钟 .第卷（选择题，共40 分）一、选择题（每小题4 分，共40 分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的，全部选对得4 分，对而不全得2 分。）1关于机械能是否守恒的叙述，正确的是（）A 做匀速直线运动的物体机械能一定守恒B做变速运动的物体机械能可能守恒C外力对物体做功为零时，机械能一定守恒D若只有重力对物体做功，物体的机械能一定守恒2质量为m 的小球，从离桌面H 高处由静止下落，桌面离地面高度为h，如图 1 所示，若以桌面为参考平面，
2、那么小球落地时的重力势能及整个下落过程中重力势能的变化分别是（）A mgh，减少 mg（ h）B mgh，增加 mg（ h）图 1C mgh，增加 mg（ h）D mgh，减少 mg（ h）3一个物体以一定的初速度竖直上抛，不计空气阻力，那么如图2 所示，表示物体的动能 Ek 随高度 h 变化的图象 A 、物体的重力势能Ep 随速度 v 变化的图象 B 、物体的机械能 E 随高度 h 变化的图象 C、物体的动能Ek 随速度 v 的变化图象D，可能正确的是（）图 24物体从高处自由下落，若选地面为参考平面，则下落时间为落地时间的一半时，物体所具有的动能和重力势能之比为（）A 1:4B 1:3C
3、1:2D 1:15如图 3 所示，质量为m 的木块放在光滑的水平桌面上，用轻绳绕过桌边的定滑轮与质量为 M 的砝码相连，已知M=2m，让绳拉直后使砝码从静止开始下降h（小于桌面）的距离，木块仍没离开桌面，则砝码的速率为（）图 3优秀学习资料欢迎下载A 16 ghB mgh3C2gh23ghD 36质量为 m 的小球用长为L 的轻绳悬于 O 点，如图 4 所示，小球在水平力 F 作用下由最低点P 缓慢地移到 Q 点，在此过程中 F 做的功为（）A FLsinB mgLcosC mgL（ 1 cos ） DFL tan图 47质量为 m 的物体，由静止开始下落，由于阻力作用，下落的加速度为4 g，
4、在物体下落5h 的过程中，下列说法中正确的应是（）A 物体的动能增加了4B 物体的机械能减少了4mghmgh55C物体克服阻力所做的功为1D 物体的重力势能减少了mghmgh58如图 5 所示，一轻弹簧固定于O 点，另一端系一重物，将重物从与悬点 O 在同一水平面且弹簧保持原长的A 点无初速地释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A 点摆向最低点的过程中（）A 重物的重力势能减少B 重物的重力势能增大C重物的机械能不变D 重物的机械能减少9如图 6 所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，在弹簧压缩到图 5最短的整个过程中，下列关于能量的叙述中正确的应是（）A 重力势能和动能之和总保持不
5、变B重力势能和弹性势能之和总保持不变C动能和弹性势能之和保持不变D重力势能、弹性势能和动能之和总保持不变10平抛一物体，落地时速度方向与水平方向的夹角为 .取地面为图 6参考平面，则物体被抛出时，其重力势能和动能之比为（）A tanB cot C cot2D tan2第卷（非选择题，共60 分）二、填空题 （每小题 6 分，共 24 分。把正确答案填写在题中的横线上，或按题目要求作答。）11从某一高度平抛一小球，不计空气阻力，它在空中飞行的第1 s 内、第 2 s 内、第 3 s内动能增量之比Ek1 Ek2 Ek3=_.优秀学习资料欢迎下载12质量为m、摆长为 L 的摆球从摆角为53°
6、;处无初速地摆下，不计空气阻力，设摆球在最低点处的重力势能为零，那么当摆球的摆角 =_ 时，摆球的动能和重力势能相等 .（ sin53 °=0.8）13如图 7 所示，物体以 100 J 的初动能从斜面底端向上运动，中途第一次通过斜面上M 点时，其动能减少了80 J，机械能减少了 32 J.则当物体沿斜面重新返回底端时，其动能为 _J.14在 “验证机械能守恒定律 ”的实验中， 已知打点计时器所用电源的频率为图 750 H .查得当地的重力加速度 g=9.80 m s2，所用的重物的质量为m（kg），实验中得到一条点迹清晰的纸带， 如图 8 把第一个点记作 O，另外连续的4 个点 A
7、、B、C、D 作为测量的点，经测量知道 A、 B、 C、 D 各点到 O 点的距离分别为62.99 cm、 70.18 cm 、 77.76 cm、85.73 cm，根据以上数据，可知重物由打O 点运动到打 C 点，重力势能减少量等于 _J，动能的增加量等于_J.（取 3 位有效数字）图 8三、计算题（共36 分。要求写出必要的文字说明、主要方程式和重要演算步骤，有数值计算的要明确写出数值和单位，只有最终结果的不得分。）15（ 12 分）物体的质量为m，沿光滑的弯曲轨道滑下，轨道的形状如图9 所示，与弯曲轨道相接的圆轨道的半径为R，要使物体沿光滑圆轨道能通过最高点，物体应从离轨道最低处多高的地
8、方由静止开始滑下?图 9优秀学习资料欢迎下载16（ 12 分）细绳的一端固定，另一端系一质量为m 的小球，小球绕绳的固定点在竖直平面做圆周运动.小球在最低点和最高点时细绳对小球拉力的大小相差多少?17（ 12 分）一个质量 m=0.20kg的小球系于轻质弹簧的一端，且套在光滑竖立的圆环上，弹簧的上端固定于环的最高点A，环的半径 R=0.5m，弹簧的原长L0=0.5m ，劲度系数为 4.8N/m ，如图 10 所示，若小球从图中所示位置B 点由静止开始滑动到最低点C 时，弹簧的弹性势能 Ep 弹=0.6J，求（ 1）小球到 C 点时的速度 vc 的大小。（ 2）小球在 C 点对环的作用力。 （
9、g=10m/s2）ARBm60°OC图 10优秀学习资料欢迎下载参考答案1【答案】BD【解析】判断机械能是否守恒，依据是重力以外的力是否做了功，不管物体是做匀速运动还是变速运动，也不管物体是做直线运动还是做曲线运动，只要重力以外的力不做功，机械能就一定守恒.外力做功为零，并不意味着重力以外的力做功为零，所以，机械能不一定守恒.选项 B、 D 正确 .2【答案】D【解析】 重力势能的数值与参考平面的选取有关 .重力势能的变化量与重力做功对应，而与参考平面的选取无关 .3【答案】ABCD【 解 析 】设 物 体 的 初 速 度 为v0 ， 物 体 的 质 量 为m ， 由 机 械 能 守
10、 恒 定 律 得1mv02=mgh+1mv2，所以，物体的动能与高度h 的关系为Ek=1mv02mgh，图象 A 正222确。物体的重力势能与速度v 的关系为 Ep=1mv02 1mv2 ，则 Ep v 图象为开口向下的22抛物线（第一象限中的部分），图象 B 可能正确 .由于竖直上抛运动过程中机械能守恒，所以， E h 图象为一平行h 轴的直线， C 图象正确 .由 Ek=1mv2 知， Ekv 图象为一开2口向上的抛物线（第一象限中部分），所以， D 图象可能正确 .4【答案】B【解析】 设物体下落时离地面高度为h，则物体所具有的机械能为mgh，当物体下落时间为落地时间一半时，下落高度为h
11、1，则 h1=3h ，物体下落时机械能守恒，所以4mgh=mgh1+Ek= 3mgh +Ek ，所以， Ek= mgh ， Ek Ep=1 3.445【答案】D【解析】以 m 和 M 组成的系统为研究对象，系统机械能守恒.则 M 下降 h 后速度为 v，由机械能守恒定律得：系统减少的重力势能等于增加的动能，则Mgh= 1mv2+1Mv2，22M=2m ，得 v=23gh36【答案】C【解析】水平力做功使小球的重力势能增加，水平力对小球做多少功，小球的重力势能增加多少 .所以，水平力对小球做的功为W=mgL（ 1 cos） .C 选项正确 .7【答案】ACD优秀学习资料欢迎下载【解析】 由牛顿第
12、二定律得mgF=ma，物体下落时受到阻力大小为F=m（ g a）= 1mg，5物体所受的合外力大小为44mgh，所5mg，在物体下落 h 的过程中，合外力做的功为5以，物体的动能增加4mgh， A 选项正确 .重力以外的力（阻力）做功为1mgh，所55以，物体的机械能减少1选项错， C 选项对 .重力做功为 mgh，物体的重力势mgh，B5能减少了 mgh，选项 D 正确 .8【答案】AD【解析】物体从 A 点释放后，在从A 点向 B 点运动的过程中，物体的重力势能逐渐减小，动能逐渐增加，弹簧逐渐被拉长，弹性势能逐渐增大，所以，物体减小的重力势能一部分转化为物体的动能，另一部分转化为弹簧的弹性
13、势能.对物体和弹簧构成的系统，机械能守恒，但对物体来说，其机械能减小.选项 A、D 正确.9【答案】D【解析】在球从高处下落到弹簧压缩到最短的过程中，重力势能、动能、弹性势能相互转化，其总和不变，选项D正确.10【答案】D【解析】设物体抛出点的高度为h，初速度为v0，则落地时速度为v=v0 cos ，平抛过程只有重力做功，物体机械能守恒，得mgh+12121v022mv0=mv =m，所以22cos2mgh=1mv02·tan2.211【答案】1:3:5【解析】平抛运动的竖直分运动为自由落地运动，在第1 s 内、第2 s 内、第3 s 内物体的竖直位移之比为h1:h2:h3=1:3:
14、5，则在第1 s 内、第 2 s 内、第 3 s 内重力做功之比为 mgh1 :mgh2:mgh3=1:3:5，由动能定理得，物体在第1 s 内、第 2 s 内、第 3 s 内动能增量之比为Ek1: Ek2: Ek3=1:3:512【答案】37°【解析】 根据机械能守恒定律得mgL（ 1 cos53°） = 1mv2+mgL （1 cos ），由于21 mv2=mgL（ 1cos ），所以， mgL（ 1 cos53 °）=2mgL（ 1cos ），求得 cos =0.8，2 =37°13【答案】20优秀学习资料欢迎下载【解析】物体沿斜面上滑的过程中，克
15、服摩擦力做的功等于物体机械能的减少量，即 mgcos·s=E ，设物体在上滑过程中动能的减少量为Ek，由动能定理得（ mgsin + mgcos） s= Ek ，即 （ mgsin+ mgcoss= Ek，得cos=E，即在上滑过程中，物体减少的机械能和减少的动能之比sincosEK为定值，并且E= 32 = 2 ，物体到达最高点时动能减少了100J，减少的机械能为EK805E= 2Ek240 J.5=×100 J=40 J，由此可知，物体在上滑过程中克服摩擦力做的功为5由于物体下滑时摩擦力大小和位移大小都没变，所以，下滑过程中克服摩擦力做的功也为 40 J.即在全过程中物
16、体损失的机械能为80 J，物体返回底端时动能为20 J.14【答案】7.62m； 7.56m【解析】Ep=mgh=9.80 ×0.7776 m=7.620 m J ， vC= SBD=3.888 m s ， Ek=1 mvC22T2=7.56 m J.v215（ 12 分） 【解析】物体恰能通过圆轨道的最高点，有3 分）mg=mR物体下滑过程中机械能守恒，有Ep=Ek，（3 分）即 mg（ h2R） =12（3 分）mv2由、解得h= 5R.（3分）216（ 12 分）【解析】 设小球在最高点和在最低点时速度分别为v1 和 v2，绳对球的拉力分别为 F 1 和 F2，圆周运动的半径为
17、R，由牛顿第二定律得F1+mg=m v12 （3分）RF 2 mg=m v 22（3 分）R由机械能守恒定律得1212（3 分）mv1 +mg·2R=mv222由解得F 2 F 1=6mg（3 分）17（ 12 分）【解析】 （1）小球从B 到 C 过程中，满足机械能守恒，取C 点为重力势能优秀学习资料欢迎下载的参考平面mgR(1+cos60 0)=12弹（3 分）2mvcEP解得2EP弹20.6svc3gR310 0.53 /（3 分）mm0.2（ 2）根据胡克定律F 弹 = kx = 4.8× 0.5=2.4N（3 分）小球在 C 点时应用牛顿第二定律得（竖直向上的方向为正方向）F 弹 +FN-mg=mvc2（3 分）Rvc232=3.2N（3 分）F N = mg - F 弹 + m=0.2× 10-2.4+0.2 ×R0.5根据牛顿第三定律得，小球对环的作用力为3.2N，方向竖直向下。 （ 3 分）