高中物理第五節(jié) 機械能守恒定律測試題-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

1．如圖所示的四種情景中，屬于重力勢能轉(zhuǎn)化為動能的是( )
A．甲圖運動員把彎弓拉開將箭射出
B．乙圖跳傘運動員勻速下落
C．丙圖跳水運動員從空中下落
D．丁圖運動員騎自行車沖向坡頂
解析：選C 運動員把彎弓拉開將箭射出，是彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能的過程，故A錯誤；跳傘運動員勻速下落，質(zhì)量不變，速度不變，動能不變，高度變小，重力勢能減小，所以重力勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，故B錯誤；跳水運動員從空中下落，質(zhì)量不變，速度增大，動能增大，高度減小，重力勢能減小，此過程中，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，故C正確；運動員騎自行車沖向坡頂，運動員和自行車的質(zhì)量不變，速度減小，動能減小，高度增大，重力勢能增大，此過程中，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，故D錯誤。
2.如圖所示，無人機在空中勻速上升時，不斷增加的能量是( )
A．動能
B．動能、重力勢能
C．重力勢能、機械能
D．動能、重力勢能、機械能
解析：選C 無人機勻速上升，所以動能保持不變，所以選項A、B、D均錯；高度不斷增加，所以重力勢能不斷增加，在上升過程中升力對無人機做正功，所以無人機機械能不斷增加，所以選項C正確。
3.[多選]豎直放置的輕彈簧下連接一個小球，用手托起小球，使彈簧處于壓縮狀態(tài)，如圖所示。迅速放手后(不計空氣阻力)( )
A．放手瞬間小球的加速度等于重力加速度
B．小球和彈簧與地球組成的系統(tǒng)機械能守恒
C．小球的機械能守恒
D．小球向下運動過程中，小球動能與彈簧彈性勢能之和不斷增大
解析：選BD 放手瞬間小球受彈簧彈力和重力，故其加速度大于重力加速度，A錯；整個系統(tǒng)(包括地球)的機械能守恒，B對，C錯；在向下運動過程中，由于重力勢能減小，所以小球的動能與彈簧彈性勢能之和增大，D對。
4．(2023·浙江6月選考)鉛球被水平推出后的運動過程中，不計空氣阻力，下列關(guān)于鉛球在空中運動時的加速度大小a、速度大小v、動能Ek和機械能E隨運動時間t的變化關(guān)系中，正確的是( )
解析：選D 由于不計空氣阻力，鉛球被水平推出后只受重力作用，加速度等于重力加速度，不隨時間改變，故A錯誤；鉛球被水平推出后做平拋運動，豎直方向有vy＝gt，則被水平推出后速度大小為v＝eq \r(v02＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(gt))2)，可知速度大小與時間不是一次函數(shù)關(guān)系，故B錯誤；鉛球被水平推出后的動能Ek＝eq \f(1,2)mv2＝eq \f(1,2)meq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(v02＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(gt))2))，可知動能與時間不是一次函數(shù)關(guān)系，故C錯誤；由于忽略空氣阻力，所以被水平推出后鉛球機械能守恒，故D正確。
5．如圖所示，質(zhì)量為m的小球以速度v0離開桌面，若以桌面為零勢能參考平面，則它經(jīng)過A點時所具有的機械能是(不計空氣阻力)( )
A.eq \f(1,2)mv02＋mghB.eq \f(1,2)mv02－mgh
C.eq \f(1,2)mv02D.eq \f(1,2)mv02＋mg(H－h(huán))
解析：選C 小球下落過程機械能守恒，所以EA＝E初＝eq \f(1,2)mv02，C正確。
6．[多選] 長征途中，為了突破敵方關(guān)隘，戰(zhàn)士爬上陡峭的山頭，居高臨下向敵方工事內(nèi)投擲手榴彈。戰(zhàn)士在同一位置先后投出甲、乙兩顆質(zhì)量均為m的手榴彈。手榴彈從投出的位置到落地點的高度差為h，在空中的運動可視為平拋運動，軌跡如圖所示，重力加速度為g，下列說法正確的有( )
A．甲在空中的運動時間比乙的長
B．兩手榴彈在落地前瞬間，重力的功率相等
C．從投出到落地，每顆手榴彈的重力勢能減少mgh
D．從投出到落地，每顆手榴彈的機械能變化量為mgh
解析：選BC 甲、乙兩顆手榴彈豎直方向下落的高度相同，由平拋運動的特點可知，它們的運動時間相等，A錯誤。落地前瞬間，PG＝mgvy＝mg2t，由于運動時間相等，故重力的瞬時功率相等，B正確。從投出到落地，重力做功為mgh，故重力勢能減少mgh，C正確。從投出到落地過程中只有重力做功，手榴彈的機械能守恒，D錯誤。
7.[多選]如圖所示，在兩個質(zhì)量分別為m和2m的小球a和b之間，用一根輕質(zhì)細(xì)桿連接，兩小球可繞過輕桿中心的水平軸無摩擦轉(zhuǎn)動，現(xiàn)讓輕桿處于水平位置，靜止釋放小球后，重球b向下轉(zhuǎn)動，輕球a向上轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)過90°的過程中，以下說法正確的是( )
A．b球的重力勢能減少，動能增加
B．a(chǎn)球的重力勢能增加，動能減少
C．a(chǎn)球和b球的機械能總和保持不變
D．a(chǎn)球和b球的機械能總和不斷減小
解析：選AC 在b球向下、a球向上擺動過程中，兩球均在加速轉(zhuǎn)動，兩球動能增加，同時b球重力勢能減少，a球重力勢能增加，A正確，B錯誤；a、b兩球組成的系統(tǒng)只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力做功，系統(tǒng)機械能守恒，C正確，D錯誤。
B組—重應(yīng)用·體現(xiàn)創(chuàng)新
8．[多選]兩個質(zhì)量不同的小鐵塊A和B，分別從高度相同的都是光滑的斜面和圓弧面的頂點滑向底部，如圖所示。如果它們的初速度都為0，則下列說法正確的是( )
A．下滑過程中重力所做的功相等
B．它們到達(dá)底部時動能相等
C．它們到達(dá)底部時速率相等
D．它們在最高點時的機械能和它們到達(dá)最低點時的機械能大小各自相等
解析：選CD 小鐵塊A和B在下滑過程中，只有重力做功，機械能守恒，則由mgH＝eq \f(1,2)mv2，得v＝eq \r(2gH)，所以A和B到達(dá)底部時速率相等，故C、D正確；由于A和B的質(zhì)量不同，所以下滑過程中重力所做的功不相等，到達(dá)底部時的動能也不相等，故A、B錯誤。
9.如圖所示，長為L的勻質(zhì)鏈條放在光滑水平桌面上，且有eq \f(L,3)懸于桌面外，鏈條由靜止開始釋放，則它剛滑離桌面時的速度為( )
A.eq \f(2\r(gL),3) B.eq \f(2\r(2gL),3)
C.eq \f(2\r(3gL),3) D.eq \f(\r(6gL),3)
解析：選B 鐵鏈釋放之后，到離開桌面，由于桌面無摩擦，整個鏈條的機械能守恒。取桌面為零勢能參考平面，整個鏈條的質(zhì)量為m。根據(jù)機械能守恒有：
－eq \f(1,3)mg·eq \f(L,6)＝eq \f(1,2) mv2－mg×(0.5 L)，
解得：v＝eq \f(2,3)eq \r(2gL)，B正確。
10.空間站在地球外層的稀薄大氣中繞行，因氣體阻力的影響，軌道高度會發(fā)生變化?？臻g站安裝有發(fā)動機，可對軌道進(jìn)行修正。圖中給出了國際空間站在2020.02～2020.08期間離地高度隨時間變化的曲線，則空間站( )
A．繞地運行速度約為2.0 km/s
B．繞地運行速度約為8.0 km/s
C．在4月份繞行的任意兩小時內(nèi)機械能可視為守恒
D．在5月份繞行的任意兩小時內(nèi)機械能可視為守恒
解析：選D 根據(jù)題意可知，空間站在地球表面繞地球做圓周運動，其繞地運行的速度應(yīng)略小于第一宇宙速度7.9 km/s，故A、B錯誤；在4月份軌道半徑出現(xiàn)明顯的變大，則可知，機械能不守恒，故C錯誤；在5月份軌道半徑基本不變，故可視為機械能守恒，故D正確。
11.滑板運動深得青少年的喜愛。如圖所示為滑板運動軌道的示意圖，某同學(xué)(可視為質(zhì)點)沿傾角為θ＝30°的傾斜光滑直軌道AB滑下，通過M點時速度為5 m/s，后經(jīng)水平光滑直軌道BC，沖上光滑軌道CD，到N點速度減小為零。已知該同學(xué)質(zhì)量m＝50 kg，M點與 B點的距離L＝3.0 m，取重力加速度g＝10 m/s2。軌道各部分間均平滑連接，不計一切摩擦和空氣阻力。求：
(1)該同學(xué)運動到B點時的動能Ek；
(2)N點離水平軌道的高度H。
解析：(1)以水平軌道為零勢能參考平面，設(shè)該同學(xué)經(jīng)過M點時是速度為vM，由下滑過程中機械能守恒得，該同學(xué)運動到B點時的動能：Ek＝eq \f(1,2)mvM2＋mgLsin 30° ，
代入數(shù)據(jù)得：Ek＝1 375 J。
(2)由于該同學(xué)整個運動過程中機械能守恒，有：
eq \f(1,2)mvM2＋mgLsin 30°＝mgH，
代入數(shù)據(jù)得：H＝2.75 m。
答案：(1)1 375 J (2)2.75 m
12.如圖所示，光滑曲面AB與水平面BC平滑連接于B點，BC右端連接內(nèi)壁光滑、半徑為r＝0.4 m的eq \f(1,4)細(xì)圓管CD，管口D端正下方直立一根勁度系數(shù)為k＝100 N/m的輕彈簧，輕彈簧下端固定，上端恰好與管口D端齊平。質(zhì)量為m＝0.5 kg的小球從曲面上距BC的高度為h＝0.8 m處由靜止開始下滑，進(jìn)入管口C端時的速度為2 m/s，通過CD后壓縮彈簧，在壓縮彈簧過程中速度最大時彈簧的彈性勢能為Ep＝0.125 J。已知小球與BC間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5。求：
(1)小球到達(dá)B點時的速度大小vB；
(2)水平面BC的長度；
(3)在壓縮彈簧的過程中小球的最大速度vm。
解析：(1)小球沿AB軌道從靜止滑至B點的過程，由機械能守恒得mgh＝eq \f(1,2 )mvB2，解得vB＝4 m/s。
(2)小球在BC段運動的過程中，由動能定理得
－μmgs＝eq \f(1,2)mvC2－eq \f(1,2)mvB2，
解得s＝1.2 m。
(3)小球加速度為零時速度最大，此時有
mg＝kx，x＝0.05 m，
小球從C端到速度最大的過程中，由機械能守恒
mg(r＋x)＝Ep＋eq \f(1,2) mvm2－eq \f(1,2)mvC2，
解得 vm＝eq \f(5\r(2),2) m/s。
答案：(1)4 m/s (2)1.2 m (3)eq \f(5\r(2),2) m/s