2027届高考物理一轮复习课时跟踪练 6.3 机械能守恒定律

2027届高考物理一轮复习 6.3机械能守恒定律课时跟踪练 一、单选题 1．我国神舟十八号载人飞船要飞往太空中与天宫空间站完成对接任务，飞船在加速升空的某短时间过程中，它的（　　） A．动能增加，重力势能不变，机械能不变 B．动能不变，重力势能增加，机械能不变 C．动能不变，重力势能不变，机械能增加 D．动能增加，重力势能增加，机械能增加 2．机械能守恒的条件是“只有重力对物体做功”这句话的意思是（     ） A．物体只能受重力的作用，而不能受其他力的作用 B．物体除受重力以外，还可受其他力的作用，但其他力不做功 C．只要物体受到的重力做了功，物体的机械能就守恒，与其他力做不做功无关 D．以上说法都正确 3．如图，在离地高的水平桌面A点处有一质量为的物体，以初速度被抛出，不计阻力，重力加速度大小为，以地面为参考平面，则当它到达桌面下方处的B点时机械能为（　　） A． B． C． D． 4．某同学在处，将一质量为1kg的小球以的速度斜向上抛出，与水平方向夹角。小球抛出后上升0.45m到达最高点，取地面为零势能面，忽略空气阻力，。则小球在最高点的机械能为（　　） A．12.5J B．25.5J C．38.0J D．42.5J 5．某款“＜”形轻质工件结构简图如图所示，、的长度均为，，该工件可绕点在竖直面内自由转动（无阻力）。在端点、两点各固定一个相同的小球（视为质点），从两球连线竖直位置释放该工件，一段时间后，两球首次转到同一水平线上。已知小球的质量均为，不计空气阻力，重力加速度大小为，则该过程中，工件对点处小球做的功为（　　） A． B． C． D． 6．如图，一半径为、表面光滑的圆球固定在水平面上，在球的最高点有一个质量为、可视为质点的小球，小球受到轻微扰动后，沿圆球向下运动，最后落到水平面上，则小球滑离圆球时离地面的高度为（　　 ） A． B． C． D． 7．如图所示，轻绳的一端系一质量为m的金属环，另一端绕过定滑轮悬挂一质量为5m的重物。金属环套在固定的竖直光滑直杆上，定滑轮与竖直杆之间的距离，金属环从图中P点由静止释放，OP与直杆之间的夹角，不计一切摩擦，重力加速度为g，，，则（    ） A．若金属环最高能上升到N点，则ON与直杆之间的夹角 B．金属环从P点上升到Q点的过程中，绳子拉力对重物做的功为 C．金属环在Q点的速度大小为 D．金属环从P点上升到Q点的过程中，重物所受重力的瞬时功率一直增大 二、多选题 8．一质量为1kg的物块在倾角为30°的固定斜面上由静止释放，其运动的加速度大小为4m/s2，重力加速度g取10m/s2，则在物块沿斜面下滑2m的过程中，下列说法正确的是（     ） A．物块的机械能守恒 B．物块的机械能减小 C．物块的动能增加8J D．物块的重力势能减少8J 9．如图甲所示，质量为的物体置于倾角的固定粗糙斜面上。对物体施以平行于斜面向上的拉力，时撤去拉力，物体运动的部分图像如图乙所示，取重力加速度，则下列说法中正确的是（     ） A．0~1s内物体机械能增加250J B．拉力F的大小为20N C．0~2s内合力对物体做的功为50J D．0~2s内克服摩擦力做的功为105J 10．如图所示，圆心在点、半径为的光滑圆弧轨道竖直固定在水平桌面上，端装有轻质定滑轮，与的夹角为，轨道最低点A与桌面相切。一足够长的轻绳跨过定滑轮，两端分别系着质量为和的两小球（均可视为质点），将由点静止释放后，沿圆弧下滑，不计一切摩擦。则（   ） A．在由点下滑到A点的过程中两球速度大小始终相等 B．在由点下滑到A点的过程中，重力对做功功率先增大后减小 C．若恰好能沿圆弧轨道下滑到A点，则 D．在由点下滑到A点的过程中，机械能守恒 三、实验题 11．某物理兴趣小组设计了如图甲所示的单摆装置验证机械能守恒定律。 (1)用游标为分度的游标卡尺测量摆球直径，某次测量结果如图乙所示，则摆球直径_________。 (2)第一组同学将摆球拉至不同高度，让摆球自由摆下，摆动过程中记录拉力传感器示数的最大值与最小值，多次实验后作出图像。若图像斜率__________，则可验证摆球摆动过程中机械能守恒。 (3)第二组同学查到当地重力加速度为，测得单摆的摆线长度为，将光电门正对摆球在最低位置时的球心处，将摆球拉起角后，让摆球自由摆下，光电门遮光时间为，验证公式_______________（用、、、、表示）即可。 12．图甲是用“落体法”验证机械能守恒定律的实验装置。打点计时器打点周期为，选出一条清晰的纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点（速度为0），A、B、C为三个计数点，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，g取。 (1)若重锤的质量为0.5kg，取过程O到B验证重锤机械能守恒。根据以上数据可计算出重锤的重力势能减少__________J，打点计时器打B点时重锤的速度_________m/s，重锤的动能增加__________J。（结果均保留3位有效数字） (2)重锤增加的动能比减少的重力势能小，主要原因是_________________________________。 (3)利用实验时打出的纸带，测量出各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出各计数点对应的速度v，然后以h为横轴、以为纵轴作出如图丙所示的图线，若重锤机械能守恒，则图线的斜率近似等于____________（填选项前的字母）。 A．19.6 B．9.80 C．4.90 四、解答题 13．竖直平面内有一半径为1m、圆心角为127°的光滑圆弧形轨道ABC，O为圆心，半径OA水平，B为轨道的最低点。倾角为37°的长直轨道CD与圆弧轨道在C点平滑对接。质量为0.1kg的小滑块从A点由静止释放，沿圆轨道滑至C点，再经0.6s运动到直轨道上E点。已知小滑块与CD间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，。求： (1)滑块到达B点时对轨道的压力大小； (2)E与C之间的距离； (3)滑块在整个运动过程中通过CD段的总路程。 14．如图所示，一光滑固定木板与水平面的夹角，木板的底端固定一与木板垂直的挡板，木板上端固定一定滑轮O。劲度系数的轻弹簧下端固定在挡板上，上端与质量为2m的物块Q连接。跨过定滑轮O的不可伸长的轻绳一端与物块Q连接，另一端与套在水平固定的光滑直杆上的质量为m的物块P连接。初始时物块P在水平外力F作用下静止在直杆的A点，且恰好与直杆没有相互作用，轻绳与水平直杆的夹角。撤去水平外力F，物块P由静止运动到B点时轻绳与直杆间的夹角，且轻绳一直处于绷紧状态。已知滑轮到水平直杆的垂直距离为d，重力加速度大小为g，不计滑轮大小及摩擦，物块P、Q均可视为质点，，。求： (1)初始时，水平外力F的大小及弹簧的伸长量x； (2)物块P运动到B点时的速度大小。 15．如图所示，一个质量为的物块与劲度系数为的弹簧栓接，另一个质量为的物块放在它的上面，处于静止状态。现用外力将物块缓慢向下压，使弹簧进一步压缩，然后撤去外力。已知弹簧弹性势能与弹簧形变量之间的关系为。求： (1)A、B分离时，物块B相对于撤去外力时上升的高度。 (2)物块B相对于撤去外力时能上升的最大高度。 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D B B C B D A BC AC BC 11．(1) (2) (3) 12．(1) (2)克服阻力做功（合理即可） (3)B 13．(1)3N (2) (3) 【详解】（1）对滑块从A到B的过程，由机械能守恒定律可得 在B点，根据牛顿第二定律及向心力公式可得 联立求得 根据牛顿第三定律，滑块到达B点时对轨道的压力大小为3N。 （2）对滑块从A到C的过程，根据机械能守恒定律可得     滑块从C开始上滑过程，根据牛顿第二定律可得    故滑块从C开始上滑至最高点过程的时间     上滑最大距离     因 故滑块在0.6s内，先沿直轨道从C开始上滑至最高点后又继续下滑0.2s， 下滑过程加速度 位移 故E点距离C点 （3）因圆弧轨道光滑，故滑块最终在过C点的水平线下方圆弧轨道上往返。 则对滑块运动的全过程，根据动能定理可得     则 14．(1)， (2) 【详解】（1）对在A点时的物块P进行受力分析，其恰好与直杆没有相互作用，所以轻绳拉力在竖直方向的分力与物块P的重力大小相等，方向相反，即 所以绳子的拉力 在水平方向，水平外力 对物块Q进行受力分析，在沿斜面方向上有 又，解得 （2）物块P运动到B点时，由几何关系可得物块Q沿斜面向下滑的距离 物块P运动到B点时弹簧的压缩量 即此时弹簧的压缩量与初始时弹簧的伸长量相同，也就是说此时弹簧的弹性势能与初始时弹簧的弹性势能相同；物块P运动到B点时，P和Q速度满足 对系统，由机械能守恒定律，有 解得 15．(1) (2) 【详解】（1）设最初静止时弹簧的压缩量为。对两物块整体，由胡克定律和受力平衡得 设撤去外力时弹簧的压缩量为，则 取竖直向上为正方向。两物块保持接触时具有相同的加速度，设此时弹簧的压缩量为，物块对物块的支持力为。对物块，由牛顿第二定律得 对两物块整体，由牛顿第二定律得 联立得 随着弹簧压缩量减小，支持力逐渐减小。接触面不能提供拉力，分离的临界条件为，此时弹簧恢复原长。故物块相对于撤去外力时上升的高度为 （2）设两物块分离时的共同速度大小为。由于缓慢下压，撤去外力时两物块的速度为零。从撤去外力到分离，两物块和弹簧组成的系统只有重力与弹力做功，机械能守恒。以撤去外力时两物块各自所在的水平面为各自重力势能的参考平面，结合题给的弹性势能关系得 代入第（1）问的结果，解得 分离后，物块只受重力作用，做竖直上抛运动。设它继续上升的高度为，到达最高点时速度为零，由动能定理得 所以 因此，物块相对于撤去外力时能上升的最大高度为 学科网（北京）股份有限公司 $