4.5 机械能守恒定律同步练习 2021—2022 学年高中物理粤教版 （2019）必修第二册 一、选择题（共 15 题） 1．一个小石块做自由落体运动，在下落过程中（  ） A．石块的惯性越来越大 B．石块的速度越来越大 C．石块的重力势能越来越大 D．石块的机械能越来越大 2．在下列所描述的运动过程中，若物体所受的空气阻力均可忽略不计，则机械能守恒的是 （ ） A．小孩沿滑梯匀速滑下 B．电梯中的货物随电梯一起匀速下降 C．被投掷出的铅球在空中运动 D．发射过程中的火箭加速上升 3．如图所示，摩天轮在竖直平面内沿顺时针方向做匀速圆周运动。某时刻游客 a 恰好在轨迹最高点 A，此 时游客 b 所在位置 B 高于摩天轮转轴，两游客相对轿厢静止且质量相等，则下列说法正确的是（　　） A．轿厢给游客 b 的作用力与游客 b 的重力的合力方向竖直向下 B．轿厢给游客 a 的作用力大于轿厢给游客 b 的作用力 C．游客 b 从 B 位置运动到 A 位置过程中，轿厢对游客做正功 D．游客 b 从 B 位置运动到 A 位置过程中，游客的机械能守恒 4．下列过程中机械能守恒的是（　　） A．物体沿粗糙斜面下滑 B．起重机加速提起重物 C．跳伞运动员在空中打开伞匀速下落 D．小球做自由落体运动 5．如图所示,在某游乐节目中,选手需要借助悬挂在高处的绳子飞越对面的高台上．一质量 m 的选手脚穿轮 滑鞋以 v0 的水平速度在水平地面 M 上抓住竖直的绳开始摆动,选手可看作质点,绳子的悬挂点到选手的距离 L,当绳摆到与竖直方向夹角 θ 时,选手放开绳子,选手放开绳子后继续运动到最高点时,刚好可以水平运动到 水平传送带 A 点,不考虑空气阻力和绳的质量,取重力加速度 g.下列说法中正确的是( ) A．选手摆动过程中机械能不守恒，放手后机械能守恒 2 B．选手放手时速度大小为 v0  2 gl C．可以求出水平传送带 A 点相对水平面 M 的高度 D．不能求出选手到达水平传送带 A 点时速度大小 6．如图所示，把两个相同的小球从离地面相同高度处，以相同大小的初速度 v 分别沿竖直向上和水平方向 抛出，不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　） A．两小球落地时速度相同 B．从小球抛出到落地，重力对两小球做功的平均功率不相等 C．两小球落地时，重力的瞬时功率相等 D．从小球抛出到落地，由于运动时间不同，所以重力对两小球做的功不相等 7．在下列几种运动中遵守机械守恒定律的是（　　） A．雨点匀速下落 B．自由落体运动 C．汽车刹车时的运动 D．空中飘落的树叶 8．下列运动中物体的机械能一定守恒的是（　　） A．斜抛运动 B．匀速圆周运动 C．匀速直线运动 D．匀变速直线运动 9．如图所示，货梯中有一水平桌面，一个粗糙的斜面放在桌面上，质量为 m 的物块 A 放在斜面上。电梯 先匀速上行，后减速上行，桌面、斜面及物块与电梯始终相对静止。减速上行的高度为 h，则减速上行过 程中（ ） A．物块 A 受到斜面的摩擦力变大 B．物块 A 的重力势能增加量小于 mgh C．物块 A 的机械能的改变等于斜面的支持力和摩擦力对其做功的代数和 D．物块 A 的动能的改变等于斜面的支持力和摩擦力对其做功的代数和 10．2019 年 9 月，北斗系统正式向全球提供服务，在轨 39 颗卫星中包括 21 颗北斗三号卫星：有 18 颗运行 于中圆轨道、1 颗运行于地球同步轨道、2 颗周期为 24h 的运行于倾斜地球同步轨道，这些卫星中（　　） A．中圆轨道卫星周期最大 B．同步轨道卫星向心加速度最大 C．2 颗倾斜地球同步轨道卫星机械能相等 D．倾斜地球同步轨道卫星相对地面不是静止的 11．中国第一个目标飞行器“天宫一号”再入大气层，落到南太平洋中部区域，绝大部分器件在再入大气层 过程中由于空气阻力的作用烧蚀销毁，对航空活动以及地面造成危害的可能性极小。如图所示，a 是“天宫 一号”飞行器、b、c 是地球同步卫星，此时 a、b 恰好相距最近。已知地球质量为 M，半径为 R，地球自转 的角速度为  ，若“天宫一号”飞行器 a 和卫星 b 均逆时针方向转动，“天宫一号”飞行器 a 的轨道半径为 r， 引力常量为 G，则（　　） A．“天宫一号”飞行器 a 在轨运行的周期大于 24 小时 B．卫星 c 加速就一定能追上卫星 b 2 C．从此时起再经 GM   时间 a、b 相距最近 r3 D．“天宫一号”再入大气层过程机械能守恒 12．如图所示，质量分别为 m A 和 m B 的 A、B 两小球，分别用细线悬挂在天花板上，小球之间用轻绳相 连．平衡时，两球恰好处于同一高度，细线与竖直方向间夹角分别为 1 与 2 别为 v A FA 和 A． v FA 和 B FB ，两球的重力势能分别为 ，则（ ） 一定大于 FB B． m A 一定大于 m B C． v A 一定大于 v B EpA 和 EpB  1   2  ，此时细线的拉力分 。突然剪断 A、B 间的轻绳，两球摆动的最大速度分别为 D． EpA 一定大于 EpB 13．如图甲所示，一木块以某一初速度冲上倾角   37�足够长的固定斜面。若以斜面底端为位移初始点， 乙图为木块在斜面上运动的动能 sin 37� 0.6 ， cos 37� 0.8 Ek 随位移 x 变化关系图像。忽略空气阻力的影响，重力加速度 g  10m/s 2 ， 。则下列判断正确的是（　　） A．木块从底端出发再回到底端的过程中，摩擦力做功为-20J B．木块与斜面间的动摩擦因数   0.2 C．再回到底端时，小木块重力的瞬时功率为 20 10W D．木块从底端出发到 x=5m 位置的过程中，机械能减少了 40J 14．某研究小组在实验室内做外力作用下落体运动的研究，得到物体在竖直向下运动时的速度 v 随下降高 度 h 变化关系，如图所示。已知 v1  gh1 ，重力加速度 g 。则（　　） A．物体做匀变速直线运动 B．下落过程中物体的加速度不断减小 C．下落过程中物体的机械能一直减小 D．物体在 h2 和 h1 处的机械能可能相等 15．光滑的圆管轨道固定在竖直平面内，圆管连同底座总质量为 M，轨道半径为 R，一光滑的小球开始时 位于轨道底端 A 点，小球的直径略小于管的直径，且远远小于轨道半径 R，现给小球一初速度 v0  6 gR ， 小球开始在竖直面内做圆周运动，整个过程轨道与底座一直处于静止状态，B 点位于轨道顶端，轨道上的 C、D 两点位于过圆心 O 的水平线上（如图所示），重力加速度为 g，下列说法正确的是（　　） A．小球过最高点时对轨道下壁有压力 B．当小球位于圆弧 BD 之间时，地面对底座的摩擦力向右 C．小球在轨道底端 A 点时，底座对地面的压力为 Mg  6mg D．当小球位于圆弧 AC 之间时，地面对底座的摩擦力向右 二、填空题（共 4 题） 16．本学期学习了《曲线运动》、《万有引力与航天》和《机械能守恒》的部分内容，请你写出三章里出 现的计算公式（写出三个即可）________、________、________ ． 17．如图甲所示，将 A、B 两小球从同一竖直线上的不同高度水平抛出，一段时间后两小球落到水平面上 的同一点 P，不计空气阻力，若两小球平抛的初速度分别为 vA 、 vB ，则 vA _______ vB （选填“>”或“<”）；如 图乙所示为牛顿提出的卫星发射原理图，根据现有相关数据可得，发射人造地球卫星所需的最小发射速度 大小为 v  _______ km/s ；如图丙所示，无人机在匀速升空的过程中，其机械能_______（选填“增大”“减小” 或“不变”）。 18．如图所示，一个半径为 R、质量为 M 的半圆形光滑小碗，在它的边上 1 m 4 圆弧处让一质量为 的小滑块 自由滑下，碗下是一台秤，当滑块在运动时，台秤的最大读数是_______ 。 19．利用图实验装置探究重物下落过程中动能与重力势能的转化问题。 （1）实验操作步骤如下，请将步骤 B 补充完整： A．按实验要求安装好实验装置； B．使重物靠近打点计时器，接着先_______，后_______，打点计时器在纸带上打下一系列的点； C．图为一条符合实验要求的纸带，O 点为打点计时器打下的第一个点。分别测出若干连续点 A、B、 C� 与 O 点之间的距离 h1 、 h2 、 h3 �。 （2）取打下 O 点时重物的重力势能为零，计算出该重物下落不同高度 h 时所对应的动能 建立坐标系，横轴表示 h，纵轴表示 率的绝对值 k1  2.94J/m Ek 和 Ep Ek 和重力势能 Ep ， ，根据数据在图 3 中已绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ。已求得图线Ⅰ斜 ，请计算图线Ⅱ的斜率 k2=______J/m（保留三位有效数字）。重物和纸带下落过程 中所受平均阻力与重物所受重力的比值为___________ （用 k1 和 k2 表示）。 三、综合题（共 4 题） 20．某人站在悬崖上将质量 m=1.0kg 的石块从高 h=10m 高处斜向上抛出去，初速度 忽略不计，取 g  10m/s2 v0  5m/s ；空气阻力可 ，试求： （1）石块抛出之后到落地的运动过程，机械能是否守恒； （2）抛出石块过程，力对石块做功 W 多大； （3）石块落地时速度 v 多大。 21．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 B 下滑至底端 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   0.1 。试求： (1)物块刚滑到斜面底端时（颠簸之前）的动能； (2)物块在 B 点由于颠簸而损失的机械能 ΔE 。 22．如图所示，悬崖上有一质量 m  50kg 的石块，距离地面高度 h  20m ，由于长期风化作用而从悬崖上 由静止落到地面。若下落时不计空气阻力且石块质量不变，以地面为零势能面，求石块：  1  2  3 (g 取 10m / s 2 ) 未下落时在悬崖上的重力势能；___ 落到地面时的速度大小；___ 若悬崖下有一深 d  22.5m 的水池，池水对石块阻力为其重力的 0.4 倍，浮力是其重力的 0.1 倍，则落到 池底时速度是多大？ __