高考物理一轮复习高效作业30分钟练22机械能守恒定律的理解解析版.docx

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高考物理一轮复习高效作业30分钟练22机械能守恒定律的理解解析版

22、机械能守恒定律的理解

一、选择题

1．以下对机械能守恒的理解正确的是（　　）

A．如果机械能只在系统内部物体间转移，则该系统机械能一定守恒

B．如果系统内部只有动能与势能的相互转化，则该系统机械能一定守恒

C．如果物体受力平衡，则物体与地球组成的系统机械能一定守恒

D．如果外力对一个系统所做的功为0，则该系统机械能一定守恒

【答案】B

【详解】

AB．如果系统内部只有动能与势能的相互转化，不发生机械能与其他形式能的转化，则该系统机械能一定守恒，A错误B正确；

C．如果物体受力平衡，匀速上升，动能不变，但是重力势能增大，机械能不守恒，C错误；

D．如果外力对一个系统所做的功为0，说明是动能不变，但是机械能可能变化，比如物体匀速上升，动能不变，但是重力势能增大，机械能不守恒，D错误。

故选B。

2．如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是（　　）

A．甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，物体A机械能守恒

B．乙图中，物体A固定，物体B沿斜面匀速下滑，物体B的机械能守恒

C．丙图中，不计任何阻力和定滑轮质量时，A加速下落，B加速上升过程中，A、B组成的系统机械能守恒

D．丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，合外力不为零所以小球的机械能不守恒

【答案】C

【详解】

A．甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，物体A和弹簧组成的系统机械能守恒，故A错误；

B．B匀速下滑，有摩擦力做负功，故及机械能不守恒，故B错误；

C．丙图中，不计任何阻力和定滑轮质量时，A加速下落，B加速上升过程中，A、B组成的系统机械能守恒，故C正确；

D．丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，合外力不为零，但绳子拉力不做功，所以小球的机械能守恒，故D错误。

故选C。

3．如图所示为某游乐园中激流勇进项目设施。

游船可沿直道①缓慢上升至一定高度，然后沿弧形滑道②从高处滑下。

则（　　）

A．游船沿直道①缓慢上升时，游船对游客做正功

B．游船沿直道①缓慢上升时，游客的机械能守恒

C．游船沿滑道②下滑的过程中，游船对游客不做功

D．游船沿滑道②下滑的过程中，游客的机械能守恒

【答案】A

【详解】

A．游船沿直道①缓慢上升时，动能不变，根据动能定理可知，合外力做功为0，重力做负功，所以游船对游客做正功，A正确；

B．游船沿直道①缓慢上升时，游船对游客做正功，则游客的机械能增加，B错误；

C．游船沿滑道②下滑的过程中，游船对游客的摩擦力做了负功，C错误；

D．游船沿滑道②下滑的过程中，游船对游客的摩擦力做了负功，则游客的机械能减小，D错误。

故选A。

4．如图所示，一个轻质弹簧固定在水平地面上，O为弹簧原长时上端的位置，一个质量为m的物体从O点正上方的A点由静止释放落到弹簧上，物体压缩弹簧到最低点B后向上运动，则下列说法中正确的是（　　）

A．物体落到O点后，立即做减速运动

B．物体从O点运动到B点，动能一直减小

C．物体在B点时加速度为零

D．若不计空气阻力，在整个过程中，物体与弹簧组成的系统机械能守恒

【答案】D

【详解】

AB．物体开始接触弹簧时，弹簧的弹力小于重力，其合力向下，向下做加速度逐渐减小的加速运动，运动到某个位置时，合力为零，加速度为零，速度最大，后来弹簧的弹力大于重力，合力方向向上，向下做加速度逐渐增大的减速运动，AB错误；

C．物体在B点所受合力向上，不为零，C错误；

D．在整个过程中，只有重力和弹簧弹力做功，物体与弹簧组成的系统机械能守恒，D正确。

故选D。

5．奥运会比赛项目撑杆跳高如图所示，则（　　）

A．加速助跑过程中，运动员的机械能守恒B．起跳上升过程中，运动员的重力势能减少

C．起跳上升过程中，杆的弹性势能一直增加D．越过横杆后在下落过程中，运动员的动能增加

【答案】D

【详解】

A．加速助跑过程中，运动员的动能增大，机械能增大，故A错误；

B．起跳上升过程中，运动员的重力势能增大，故B错误；

C．起跳上升过程中，杆的弹性势能在减小，故C错误；

D．越过横杆后在下落过程中，运动员的重力势能减小，动能增加，故D正确。

故选D。

6．如图所示，具有一定初速度v的物块，在沿倾角为37°的粗糙斜面向上运动的过程中，受一个恒定的沿斜面向上的拉力F作用，这时物块的加速度大小为6m/s2，方向沿斜面向下，g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，在物块向上运动的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．物块的机械能不变

B．物块的机械能一定减少

C．物块的机械能一定增加

D．物块的机械能可能增加，也可能减少

【答案】A

【详解】

物体的加速度为6m/s2方向沿斜面向下，根据牛顿第二定律得

代入数据可知，F等于f，F与f的合力不做功，支持力不做功，此过程中只有重力做功，机械能守恒。

故A正确BCD错误。

故选A。

7．如图所示，物块B套在倾斜杆上，并用轻绳与物块A相连，今使物块B沿杆由点匀速下滑到点，运动中连接的轻绳始终保持绷紧状态，在B下滑过程中，下列说法正确的是（　　）

A．物块A的速度先增大后减小B．物块A始终向上运动

C．运动过程中物块B机械能守恒D．物块A始终处于超重状态

【答案】D

【详解】

ABD．将B的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，如图

根据平行四边形定则，沿绳子方向的速度为

可知θ在增大到90°的过程中，A的速度方向向下，且逐渐减小；由图可知，当B到达P点时，B与滑轮之间的距离最短，θ=90°，A的速度等于0，随后A向上运动，且速度增大，所以在B沿杆由点M匀速下滑到N点的过程中，A的速度先向下减小，然后向上增大，A的加速度始终向上，处于超重状态，AB错误D正确；

C．运动过程中物块B受到绳子拉了做功，机械能不守恒，C错误。

故选D。

8．如图所示，在水平桌面的右边缘处以速度v0斜向上抛出质量为m的物体（可视为质点），抛出后物体落在水平地面上。

已知桌面比地面高H，取水平桌面所在平面为零势能面，Ek、Ep、E分别表示运动过程中的动能、重力势能和机械能，h表示物体距离水平地面的高度，物体运动过程中不计空气阻力，则在物体下落过程中，下列图像关系可能正确的是（　　）

A．B．

C．D．

【答案】D

【详解】

AB．由于物体做斜抛运动，物体先向上运动，克服重力做功，动能减小，到达最高点仍具有一个水平方向的速度，即此时物体动能不为零，且此时动能最小。

从最高点下落到地面过程中，重力势能转化为动能，动能增加，则在物体下落过程中，动能Ek先减小后增加，故AB错误；

C．物体先向上运动过程中，克服重力做功，重力势能增加，从最高点下落到地面过程中，重力对物体做正功，重力势能减小，则在物体下落过程中，重力势能Ep先增大后减小，故C错误；

D．由于物体运动过程中不计空气阻力，只有重力对物体做功，所以物体机械能守恒，故D正确。

故选D。

9．（多选）如图所示，质量为m的滑块在水平面上以速度v撞上劲度系数为k的轻质弹簧，当滑块将弹簧压缩了x0时速度减小到零，然后弹簧又将滑块向右推开。

已知滑块与水平面间的动摩擦因数为，整个过程弹簧未超过弹性限度且二者未栓接，下列说法正确的是（　　）

A．滑块与弹簧接触的过程中，滑块与弹簧组成的系统机械能守恒

B．滑块向左运动的过程中，滑块的机械能一直减小

C．滑块向右运动的过程中，弹簧弹力对物块做的功等于物块动能的增量

D．滑块最终停在距离弹簧右端的右边处

【答案】BD

【详解】

A．滑块与弹簧接触的过程中，由于一直有摩擦力做功，则滑块与弹簧组成的系统机械能减小，选项A错误；

B．滑块向左运动与弹簧接触过程中，弹簧弹力和摩擦力对滑块做负功，滑块的机械能减小，故B正确；

C．滑块向右运动的过程中，弹簧弹力与摩擦力对物块做的功之和等于物块动能的增量，选项C错误；

D．根据动能定理，滑块运动过程中只有摩擦力对滑块做功，根据动能定理有

解得

故D正确．故选BD。

10．（多选）如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后点火将卫星送入椭圆轨道2，然后再次点火，将卫星送入同步轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，忽略变轨过程卫星的质量变化，下列说法中正确的是（　　）

A．卫星在轨道1上运动的周期小于其在轨道2上运动的周期

B．卫星在轨道1上的动能大于它在轨道2上P点的动能

C．卫星在轨道2运行时，由于万有引力会做功，卫星机械能不守恒

D．在变轨过程中，卫星点火向后喷气获得的推力对卫星做正功，卫星机械能增加

【答案】ABD

【详解】

A．根据万有引力提供向心力

解得

轨道半径越小，周期越小，卫星在轨道1上运动的周期小于其在轨道2上运动的周期，故A正确；

B．根据万有引力提供向心力

解得

轨道3半径比轨道1半径大，卫星在轨道3上线速度比在轨道1上的小，又轨道2上运动到P点后加速进入轨道3，故卫星在轨道2上P点线速度小于卫星在轨道3上线速度，所以卫星在轨道1上的线速度大于它在轨道2上P点的线速度，由

知，卫星在轨道1上的动能大于它在轨道2上P点的动能，故B正确；

C．卫星在轨道2运行时，由于只有万有引力做功，故其机械能守恒，故C错误；

D．在变轨过程中，卫星点火向后喷气获得的推力对卫星做正功，卫星机械能增加，故D正确。

故选ABD。

二·、解答题（写出必要的文字说明和解答过程）

11．如图所示，质量m=0.5kg的小球（可视为质点）从光滑曲面上的A点由静止释放，小球沿着光滑曲面到达底端B点，速度大小v=10m/s．不计阻力，取重力加速度g=10m/s2．问：

（1）小球从A点运动到B点的过程中，机械能是否守恒？

（2）A、B两点的高度差h等于多少？

（3）小球从A点运动到B点的过程中，重力对小球所做的功W等于多少？

【答案】

（1）机械能守恒

（2）5m（3）25J

【详解】

⑴因为物体在运动过程中只有重力做功，所以机械能守恒．

⑵从A到B，由动能定理

得

⑶从A到B，重力对小球所做的功

12．如图为高山滑雪赛道，赛道分为倾斜赛道与水平赛道两部分，其中倾斜赛道顶端处与水平赛道间的高度差。

某滑雪者连同滑雪板总质量（可视为质点），从赛道顶端处由静止开始沿直线下滑，通过倾斜赛道底端处测速仪测得其速度大小。

滑雪者通过倾斜赛道与水平赛道连接处速度大小不变，在水平赛道上沿直线继续前进后停下来（滑雪者整个运动过程中未使用雪杖）。

重力加速度。

（1）求滑雪者在倾斜赛道段运动过程中，重力势能的减少量和动能的增加量，并判断机械能是否守恒；

（2）求滑雪者在水平面赛道上受到的平均阻力大小。

【答案】

（1）；；机械能不守恒；

（2）

【详解】

（1）滑雪者在倾斜赛道段运动过程中，重力势能的减少量

动能的增加量

重力势能减少量大于动能增加量，机械能不守恒；

（2）由动能定理得

可求滑雪者在水平面赛道上受到的平均阻力大小