人教版高中物理必修二[重点题型巩固练习] 机械能守恒定律 基础

人教版高中物理必修二

知识点梳理

重点题型（常考知识点）巩固练习

【巩固练习】 一、选择题： 1．质量为m的物体从距地面h高处的某点自由落下，在这过程中不计空气阻力，下列说法正确的是（ ） A．重力对物体做功为mgh B．重力势能减少mgh C．动能增加mgh D．机械能增加mgh 2．关于机械能是否守恒的叙述，正确的是（ ） A．作匀速直线运动的物体的机械能一定守恒 B．作匀速直线运动的物体机械能可能守恒 C．合外力对物体做功为零时，机械能一定守恒 D．只有重力对物体做功，物体机械能一定守恒

3．在不计空气阻力的条件下，下列几种运动中机械能不守恒的是（ ） A．氢气球匀速上升

B．从高处向任意方向抛出的小球 C．物体沿光滑曲面下滑

D．一小球用一细绳拴着在摆动的过程中

4．汽车上坡时，如果牵引力的大小等于摩擦力，不计空气阻力，那么，下列说法中哪一个是正确的（ ） A．汽车匀速上坡

B．汽车在上坡过程中机械能减小 C．汽车在上坡过程中机械能增大

D．汽车在上坡过程中，动能减小，势能增大，总的机械能不变

5．物体静止在某一高处时具有60J的势能。当它从该处自由下落至另一位置时所具的势能为动能的一半，那么，物体所减少的势能是下列中的哪一个（ ） A．20J B．30J C．40J D．60J

6．质量为m的物体从距地面高为H的平台边缘以初速度v0竖直向下抛出。若不计空气阻力，则物体下落到距地面高为h时的动能为（ ） A．mgh+

12 mv0

2B．mgH-mgh C．mgH+

12mv0-mgh 2D．mgH+

12mv0+ mgh 27．如图所示，m1＞m2，滑轮光滑且质量不计，在m1下降一段距离d的过程中（不计空气阻力），下列说法正确的是（ ）

A．m1的机械能增加 B．m2的机械能增加

C．m1和m2的总机械能减少 D．m1和m2的总机械能不变

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8、（2015 深圳高级中学期末考）质量为m 的物体以初速度v0从地面竖直上抛，不计空气阻力，当它抛到离地面h高处时，它的动能恰好为重力势能的3倍（地面为重力势能参考面），则这个高度为h为( )

2v0A．

4g2223v03v0v0B． C． D．

4g8g8g9、（2015 深圳高级中学期末考）如图所示，细线上吊着小球，用水平恒力F将它从竖直位置A拉到位置B，小球在B点受到的沿圆弧切线方向的合力恰好为零，此时线与竖直方向的夹角为θ，则有（ ）

A．恒力F做的功大于小球重力势能的增量 B．小球将静止在B点 C．细线对小球做的功为零

D．若在B点将力F撤去，小球来回摆动的角度将大于θ

10、（2015 宝鸡卧龙寺中学期末考）如图所示，半径为R的竖直光滑圆轨道内侧底部静止着一个光滑小球，现给小球一个冲击使其在瞬间得到一个水平初速v0，若v0大小不同，则小球能够上升到的最大高度（距离底部）也不同．下列说法中正确的是（ ）

A． 如果v0= B． 如果v0= C． 如果v0=

，则小球能够上升的最大高度为 ，则小球能够上升的最大高度为R ，则小球能够上升的最大高度为

D． 如果v0=，则小球能够上升的最大高度为2R 二、解答题：

1.某同学为验证机械能守恒定律编排了如下实验步骤： A. 用天平称出重物的质量；

B. 把纸带固定到重物上，并把纸带穿过打点计时器，提升到一定高度； C. 拆掉导线，整理仪器；

D. 断开电源，调整纸带，重做两次； E. 用秒表测出重物下落的时间；

F. 用毫米刻度尺测出计数点与起点的距离，记录数据，并计算出结果，得出结论； G. 把打点计时器接到低压交流电源上； H. 接通电源，释放纸带；

I. 把打点计时器接到低压直流电源上； J. 把打点计时器固定到桌边的铁架台上。

上述实验步骤中错误的是_____，可有可无的是 _____，其余正确且必要的步骤按实验操作顺序排列是 _____。（均只需填步骤的代号）

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2．为进行《验证机械能守恒定律》的实验，有下列器材可供选用：铁架台、打点计时器、复写纸、纸带、秒表、低压直流电流、导线、电键、天平，其中不必要的器材是______，缺少的器材是_______．

3．在《验证机械能守恒定律》的实验中，质量为1kg的重锤自由下落，通过打点计时器在纸带上记录运动过程，打点计时器所接电源的频率为50Hz，如图所示，纸带上0点为重锤自由下落时纸带打点起点，选

2

取的计数点A、B、C、D依次间隔为一个点，各计数点与O点距离如图示，单位为mm，g=9．8m／s，则： (1)打点计时器记录B点时，重锤速度为=________，重锤的动能为EkB=________。 (2)从O点下落算起，打点计时器记录B点时，重锤重力势能减少为________。 (3)以B点为例，说明你怎样判断重锤下落过程中机械能是否守恒?

4．如图所示，一匀质直杆AB长为2r，从图示位置由静止沿光滑面ABD滑动，AB是半径为r的四分之一圆弧，BD为水平面，求直杆全部滑到BD时的速度大小。

25．将质量为m的物体以初速度v010m/s竖直向上抛出，忽略空气阻力，取g10m/s，则：

（1）物体上升的最大高度是多少？

（2）上升过程中何处重力势能与动能相等？

6． 如图所示，在光滑的水平桌面上，放一根长为l的链条，链条沿桌边挂在桌外的长度为a，链条由静止开始释放，求链条全部离开桌面时的速度。

0

7．如图，AB是高h1=0.6m、倾角θ=37的斜面，放置在水平桌面上，斜面下端是与桌面相切的一段圆弧，且紧靠桌子边缘。桌面距地面的高度h2=1.8m。一个质量m=1.0kg的小滑块从斜面顶端A由静止开始沿轨道下滑，运动到斜面底端B时沿水平方向离开斜面，落到水平地面上的C点。滑块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5。不计空气阻力，

2

g=10m/s。求：

（1）小滑块经过B点时的速度；

（2）小滑块落地点C距桌面的水平距离； （3）小滑块落地时的速度大小。

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A h1  h2 B C

【答案与解析】 一、选择题： 1．ABC

解析：物体自由下落，只有重力做功，机械能守恒，Ｄ选项错误；物体下落ｈ重力对物体做功为mgh，重力势能减少mgh，动能增加mgh，故ABC正确。 2．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，不管物体是做匀速还是变速运动，也不管物体是直线运动还是曲线运动，只要重力以外的力不做功或做功之和为零，机械能就守恒。合外力做功为零，并不意味着重力以外的力做功之和为零，故机械能不一定守恒，故BD选项正确。 3．A

解析：A选项中氢气球匀速上升受浮力和重力，且浮力做功，故不守恒，其他选项只有重力做功，故守恒，D选项绳子拉力方向始终与速度方向垂直，故不做功，也守恒。 4．D

解析：因为汽车牵引力的大小等于摩擦力，故合外力为重力，在上坡过程中只有重力做负功，动能减小，势能增大，总的机械能不变，故D选项正确。 5．C

解析：物体自由下落机械能守恒，设初状态的势能为Ep，此时的势能为Ep1，则动能为2Ep1，

根据机械能守恒可知：

EpEp1EkEpEp12Ep13Ep1 Ep120J减少的势能为EpEp1602040J，故C选项正确。 6．C

解析：根据机械能守恒可知：

12mv0mgHmghEK2

12EKmv0mgHmgh2故C选项正确。 7．BD

解析：对于系统机械能守恒，故D选项正确；但对于单个物体机械能不守恒，绳子拉力对m1做负功，其机械能减少，绳子拉力对m2做正功，其机械能增加，故B选项正确。

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8、D

2v012解析：由机械能守恒定律：mv03mghmgh4mgh，解得：h

8g29、ACD

解析：由A到B的过程中恒力F做功，使得小球的动能和重力势能均增加，因此恒力F做的功大于小球重力势能的增量，故A正确；由题意知，小球在B点受到的沿圆弧切线方向的合力恰好为零，即拉力F与重力沿圆弧切线方向的分力大小相等，方向相反，则小球到达B点之前，小球在B点受到圆弧切线方向的合力大于零，方向与速度方向相同，故从A到B小球做加速运动，故小球不可能静止在B点．故B错误；细线的拉力始终与速度方向垂直，所以不做功．故C正确；若在B点将力F撤去时，由于存在速度，所以小球来回摆动时偏离竖直方向的最大角度大于θ，故D正确。 10、AB

解析：A、如果v0=为，故A正确；

B、设小球恰好能运动到与圆心等高处时在最低点的速度为v，则根据机械能守恒定律得：mgR=解得，v= 故如果v0=，则小球能够上升的最大高度为R，故B正确．

C、D设小球恰好运动到圆轨道最高点时在最低点的速度为v1，在最高点的速度为v2． 则在最高点，有 mg=m

；

；

，

，根据机械能守恒定律得：

=mgh，解得：h=，即小球能够上升的最大高度

从最低点到最高点的过程中，根据机械能守恒定律得：2mgR=

联立以上两式得：v=； 所以如果v0=和v0=，小球不能到达圆轨道的最高点，即上升的高度小于2R． 如果v0=

，根据机械能守恒定律得：

=mgh，解得：h=

，当根据竖直平面内的圆周运动知识

可知小球在上升到处之前就做斜抛运动了，故C、D错误；

故选：AB 二、解答题：

1.解析：实验步骤中错误的是E和I，因为实验中不需要测定时间，打点计时器应使用低压交流电源。可有可无的实验步骤是A。

其余正确且必要的步骤按实验操作顺序排列是：J、G、B、H、D、C、F。

2．不必要的器材：秒表、低压直流电源和天平；缺少的器材：低压交流电源、刻度尺、重锤．

-1

3．解析：（1）1．175m／s，6．96×10J；

T0.04svB（2）6．92×10

sAC125.431.41103m/s1.175m/s，EKmv26.90101J 2T20.042一1

J；

mgh19.870.6103J6.92101J

（3）EkB=6．96×10J，Ekp=6．92×10J．在误差允许范围内，二者相等，可认为机械能守恒． 4．v—1

—1

gr

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解析：物体沿光滑轨道运动，仅有重力做功，机械能守恒，根据机械能守恒定律，有

12mv2r1mgmv2

22vgrmgh5． 5m；2.5m

解析：(1)根据机械能守恒可知：

12mvmgh 2h5m（2）重力势能与动能相等即：

EpEk12mvEpEk2Ep2mgh 2h2.5m6．vl2a2gl 解析：选择桌面上和挂出部分的链条作为研究对象，从图中位置到全部移开桌面过程中，系统重力势能的减小等整个链子动能增加，由机械能守恒得（设链子单位长度质量为m）

则：m(la)gla1mag(la)mlv2 22 ∴vl2a2gl7． 2.0m/s ；1.2m；6.4m/s

解析:(1)滑块在斜面上受力图如图所示： f

N

垂直于斜面方向:N - mgcosθ= 0 沿斜面方向:mgsinθ-μN = ma

2

求出a=2.0m/smg 2

由vB=2as

求出vB=2.0m/s

(2)设滑块从B到C所用时间为t

由h212gt，xvBt 2求出x=1.2m

(3)从B到C，取地面为零势能面，由机械能守恒定律有：

1122mvBmgh2mvC 22求出vC210m/s6.4m/s

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