1.5 科学验证：机械能守恒基础巩固 2021—2022 学年高中物理鲁科版 （2019）必修第二册 一、选择题（共 15 题） 1．下列四个情景中均不计空气阻力，物体机械能守恒的是（　　） A．图甲，火箭在点火升空的过程中 B．图乙，运动员在撑杆向上的过程中 C．图丙，掷出的铅球在飞行的过程中 D．图丁，游客在倾斜滑槽轨道的下滑过程中 2．“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示．下列做法正确的是 A．选用较小密度材料制成的重锤 B．先释放纸带，再接通电源 C．将纸带沿竖直方向穿过限位孔 D．选用直流电源给打点计时器供电 3．若不计空气的阻力，以下实例中运动物体机械能不守恒的是 （ ） A．物体沿斜面匀速下滑 B．物体做竖直上抛运动 C．物体做自由落体运动 D．用细绳拴着小球，一端为圆心，使小球在光滑水平面内做匀速圆周运动 4．如图所示，“蹦极”运动中，游戏者身系弹性绳下落．不计空气阻力，游戏者从图中位置下落到最低点过 程中，下列说法正确的是( ) A．弹性绳原长位置，弹性绳弹力等于游戏者重力 B．游戏者速度最大时，弹性绳的弹性势能为零 C．弹性绳的弹性势能最大时，游戏者速度为零 D．弹性绳的弹性势能先增大后减小，游戏者的动能一直增大 5．如图所示，一端带轻质定滑轮的光滑平板固定在水平桌面上，轻质细绳一端连接物体 A，另一端绕过定 滑轮、动滑轮固定在某一位置，动滑轮下方悬挂物体 B，悬挂动滑轮的细线竖直。将物体 A、B 由静止释 放。已知 A、B 的质量均为 m，忽略一切摩擦及滑轮质量，当物体 B 下降 h 高度时，其速度的大小为（　 ） 2 gh A． 5 2 gh B．2 5 C． gh D． 2gh 6．有一条长为 L=2m 的均匀金属链条，有一半长度在光滑的足够高的斜面上，斜面顶端是一个很小的圆弧， 斜面倾角为 30°，另一半长度竖直下垂在空中，当链条从静止开始释放后链条沿斜面向上滑动，则链条刚 好全部滑出斜面时的速度为（g 取 10m/s2）（　　） A．2.5m/s 5 2 B． 2 m/s C． 5 m/s 35 D． 2 m/s 7．下列情境中，分析正确的是（　　） A．若物体在竖直平面内做匀速圆周运动，系统的机械能可能守恒 B．若物体做匀减速直线运动，系统的机械能一定守恒 C．若物体做匀变速曲线运动，系统的机械能一定守恒 D．若物体做平抛运动，系统的机械能一定守恒 8．如图甲所示，a、b 两小球通过长度一定轻细线连接跨过光滑定滑轮，a 球放在地面上，将连接 b 球的细 线刚好水平拉直，由静止释放 b 球，b 球运动到最低点时，a 球对地面的压力刚好为零；若将定滑轮适当竖 直下移一小段距离，再将连接 b 球的细线刚好水平拉直，如图乙所示，由静止释放 b 球，不计一切阻力． 则下列判断正确的是（　　） A．两小球的质量相等 B．两小球的质量大小无法判断 C．在 b 球向下运动过程中，a 球可能会离开地面 D．b 球运动到最低点时，a 球对地面的压力仍恰好为零 9．如图，某人做蹦极运动，从高台由静止开始下落，下落过程不计空气阻力，设弹性绳原长为 h0 ，弹性 绳的弹力与其伸长量正比，则他在从高台下落至最低点的过程中机械能 E 随下落高度 h 变化的关系图像正 确的是（　　） A． B． C． D． 10．如图所示，轻质弹簧的左端固定，并处于自然状态。小物块的质量为 m ，从 A 点向左沿水平地面运动， 压缩弹簧后被弹回，运动到 A 点恰好静止。物块向左运动的最大距离为 s ，与地面间的动摩擦因数为  ， 重力加速度为 g ，弹簧未超出弹性限度。在上述过程中（　　） A．弹簧的最大弹力为  mg B．物块克服摩擦力做的功为 C．弹簧的最大弹性势能为 D．物块在 A 点的初速度为 2  mgs 2  mgs 2  gs 11．如图所示，轻弹簧的下端固定在地面上，将小球放在弹簧顶端（球与弹簧不连接）。用竖直向下的力 F 压缩弹簧，然后突然撤去力 F，小球被竖直弹起且脱离弹簧后继续向上运动到最高点。小球在撤去力上 升到最高点的过程中，下列说法正确的是（　　） A．小球刚脱离弹簧时动能最大 B．小球和弹簧组成的系统机械能一直增大 C．小球脱离弹簧前机械能增大，脱离弹簧后机械能守恒 D．小球的重力势能和弹簧的弹性势能之和一直在不断增大 12．如图所示，某人以力 F 将物体沿斜面向下拉，拉力大小等于摩擦力，则下列说法正确的是（　　） A．物体做匀速运动 B．合力对物体做功等于零 C．物体的机械能保持不变 D．物体机械能减小 13．一竖直弹簧下端固定于水平地面上，小球从弹簧的正上方高为 h 的地方自由下落到弹簧的上端．如图 所示，经几次反弹后小球在弹簧上静止于某一点 A 处，则（　　） A．h 愈大，弹簧在 A 点的压缩量愈大 B．小球在 A 点的速度与 h 无关 C．小球第一次到达最低点的压缩量与 h 无关 D．小球第一次到达最低点时弹簧的弹性势能与 h 有关 14．如图所示，从地面竖直向上抛出一小球，若不计空气阻力，小球在上升和下降过程中两次经过 A 点时 具有（ ）． A．相同的速度和机械能 B．相同的路程和动能 C．相同的时间和势能 D．相同的位 移和加速度 15．如图所示，一个半径为 R、质量为 m 的均匀薄圆盘处在竖直平面内，可绕过其圆心 O 的水平转动轴无 摩擦转动，现在其右侧挖去圆心与转轴 O 等高、直径为 R 的一个圆，然后从图示位置将其由静止释放，重 力加速度为 g，则下列说法正确的是（　　） 1 A．剩余部分不能绕 O 点做 360�转动，在转动过程中具有的最大动能为 mgR 8 1 B．剩余部分不能绕 O 点做 360�转动，在转动过程中具有的最大动能为 mgR 4 1 C．剩余部分能绕 O 点做 360�转动，在转动过程中具有的最大动能为 mgR 8 1 D．剩余部分能绕 O 点做 360�转动，在转动过程中具有的最大动能为 mgR 4 二、填空题（共 4 题） 16．判断下列说法的正误。 （1）通过重力做功，动能和重力势能可以相互转化。（____） （2）机械能守恒时，物体一定只受重力和弹力作用。（____） （3）合力做功为零，物体的机械能一定保持不变。（____） （4）只有重力做功时，物体的机械能一定守恒。（____） 17．如图所示是“用 DIS 实验系统研究机械能守恒定律”的实验装置，本实验中，采用的传感器是_______ （填写传感器名）。本实验中，先选取零势能面再进行实验，则零势能面位置的选取对验证摆锤动能与重 力势能之和为常数________影响（选填“有”或“无”）。 18．某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒。 （1）实验前需要调整气垫导轨底座使之水平。 （2）如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度 d=___________cm，实验时将滑块从图示位置静止释放， 由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间 t  1.2 �102 s ，则滑块经过光电门时的瞬时速度为__________ _m/s；在实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量 m、___________和___________（文字说明并用相应 的字母表示）。 （3）本实验通过比较___________和___________在实验误差允许的范围内相等（用测量的物理量符号表 示），从而验证了系统的机械能守恒。 19．如图甲所示，在固定在天花板上的定滑轮两边分别挂上用轻绳连接的质量为 m、M 的 A、B 两物体， 用该实验装置来验证机械能守恒定律。在物体 B 从高处由静止开始下落时物体 A 下方拖着纸带打出一系列 的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。如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 个点未标出，计数点间的距离已在图中标出。已知 M  100g ，打点频率为 50Hz 10m/s 2 ，重力加速度 g 取 （1）两个物体运动的加速度为 a ______ （2）在纸带上打下计数点 5 时的速度 v5  （3）在打点 0〜5 过程中系统动能的增量 m/s 2 m  40g ， 。（结果保留两位有效数字） 。 ______ Ek  m/s 。 ______J，系统势能的减少量 E p  ______J，由此得出的结 论是______。 三、综合题（共 3 题） 20．如图所示，水平粗糙平台 BC 右端连接倾角为 θ=37°的斜面 CD，左端平滑连接竖直半圆细管轨道，轨 道内壁光滑，AB 连线为竖直直径。可视为质点的小物块 a、b 紧靠在一起静置于平台左端与半圆轨道最低 点连接处 B 点，a、b 间压缩一轻弹簧（弹簧长度计），但与弹簧不拴接，开始时弹簧被锁定。某时刻解除 锁定，两物块被瞬间弹开，a 从 A 位置抛出落在斜面底端 D 点，b 从 C 位置抛出落在斜面底端 D 点。已知 半圆轨道半径 R=1.6m，平台 BC 长 s=3.6m，斜面 CD 长 L=3m，物块与 BC 间的动摩擦因数   5 ，物块 a 18 略小于细管内径，物块 a 质量为 3kg，物块 b 的质量为 5kg，忽略空气阻力，重力加速度 g 取 10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。 （1）求物块 a 刚离开弹簧瞬间的速率 （2）求物块 b 刚离开弹簧瞬间的速率 va vb ； ； （3）求弹簧释放的弹性势能。  21．如图所示，固定斜面的倾角为 。用水平外力把一质量为 m 的小球以速度 v0 水平向右抛出，小球落在 斜面上时速度与斜面垂直。重力加速度为 g ，不计空气阻力，求： （1）水平外力对小球做的功； （2）小球从抛出位置到落在斜面上位置的高度差。 22．如图所示，光滑水平面 AB 与竖直面内粗糙的半圆形导轨在 B 点衔接，BC 为导轨的直径，与水平面垂 直，导轨半径为 R=0.4m，一个质量为 m=2.0kg 的小球将弹簧压缩至 A 处．小球从 A 处由静止释放被弹开后， 以速度 v=6m/s 经过 B 点进入半圆形轨道，之后向上运动恰能沿轨道运动到 C 点，求： （1）释放小球前弹簧的弹性势能； （2）小球到达 C 点时的速度大小； （3）小球由 B 到 C 运动过程中克服阻力做的功． 参考答案 1．C 2．C 3．A 4．C 5．A 6．B 7．D 8．D 9．C 10．B 11．C 12．C 13．D 14．D 15．A 错误 16．正确 17．光电门 18．0.48 19．4.