1、1第五章 机械能守恒定律本章综合能力提升练(限时：45 分钟)一、单项选择题1两个完全相同的小球 A、 B，在某一高度处以相同大小的初速度 v0分别沿水平方向和竖直方向抛出，不计空气阻力，如图 1 所示，则下列说法正确的是( )图 1A两小球落地时速度相同B两小球落地时，重力的瞬时功率相同C从开始运动至落地，重力对两小球做的功相同D从开始运动至落地，重力对两小球做功的平均功率相同答案 C2下列研究对象在运动过程中机械能一定守恒的是( )A小球做平抛运动B汽车以 2m/s2的加速度启动过程C跳伞运动员从空中匀速下降过程D箱子在拉力作用下沿光滑斜面上滑过程答案 A解析 做平抛运动的小球，只受重力，
2、在运动过程中机械能一定守恒，故 A 正确；汽车以2m/s2的加速度启动过程，动能增大，重力势能不变，故机械能增大，故 B 错误；跳伞运动员匀速下降过程中，动能不变，重力势能减小，故机械能减小，故 C 错误；箱子除受重力以外，还受到拉力作用，由于拉力做功，故箱子的机械能不守恒，故 D 错误3.静止在粗糙水平面上的物块在水平向右的拉力作用下做直线运动， t4s 时停下，其v t 图象如图 2 所示，已知物块与水平面间的动摩擦因数处处相同，则下列判断正确的是2( )图 2A整个过程中拉力做的功等于物块克服摩擦力做的功B整个过程中拉力做的功等于零C t2s 时刻拉力的瞬时功率在整个过程中最大D t1s
3、 到 t3s 这段时间内拉力不做功答案 A4如图 3 所示，一个物体由静止开始，从 A 点出发分别经三个粗糙斜面下滑到同一水平面上的 C1、 C2、 C3处已知三个斜面的动摩擦因数都相同，则下列说法正确的是( )图 3A物体到达 C3处的动能最大B物体在 C1、 C2、 C3处的动能相等C物体在三个斜面上克服摩擦力做功都相同D物体沿 AC3斜面下滑时克服摩擦力做功最多答案 A解析 设斜面倾角为 ，由物体克服摩擦力做功 Wf mg cos x 知，沿 AC1斜面下滑克服摩擦力做功最多，沿 AC3最少，而重力做功 WG mgh 相同，故到达 C3处动能最大5.如图 4 所示，高三某男同学参加引体向
4、上体能测试，估算每次引体向上过程该同学克服重力做功最接近于( g 取 10m/s2)( )图 43A300J B600JC900J D1200J答案 A解析 高三同学体重大约 60kg，引体向上时重心向上运动的位移大约 0.5m，故克服重力所做的功 W mgh6000.5J300J，故 A 正确6一个物体从距水平地面 H 高处自由下落，不计空气阻力，当其动能是重力势能的 2 倍时(以地面为零势能面)，物体的速度为( )A. B.gH232gHC. D.233gH 122gH答案 C解析 物体做自由落体运动，机械能守恒，故有： mgH mgh mv2，物体的动能是其重力12势能的 2 倍，故有
5、mv22 mgh，联立解得： v ，选项 C 正确12 233gH7如图 5 甲所示， “滑滑梯”是小朋友喜爱的游戏活动小朋友在室内“滑滑梯”的运动可简化为小物体从静止出发，先沿斜板下滑，再进入水平地面的过程，如图乙所示某次游戏中，一位小朋友(可视为质点)从斜板顶端静止出发后到达房间右侧墙面时刚好停止已知斜板倾角为 ，斜板顶端在水平地面的投影点到房间右侧墙面的距离为斜板长度的 2 倍，小朋友与斜板及水平地面间的动摩擦因数均为 ，不计小朋友从斜板进入水平地面的能量损失，则 与 应满足的关系是( )图 5Asin Bsin 2 Csin 3 Dsin 4 答案 B解析 设斜板长度为 L，对整个过程
6、由动能定理得：mgLsin mg cos L mg (2L Lcos )0，4解得 sin 2 ，故 B 正确8(2019 届金华市质检)一辆质量为 170kg、输出功率为 1440W 的太阳能试验汽车，安装有约 6m2的太阳能电池板和蓄能电池，该电池板在有效光照条件下单位面积输出的电功率为30W/m2.若驾驶员的质量为 70 kg，汽车最大行驶速度为 90 km/h，汽车行驶时受到的阻力与其速度成正比，则汽车( )A以最大速度行驶时牵引力大小为 57.6NB以恒定功率启动时的加速度大小为 0.24m/s2C保持最大速度行驶 1h 至少需要有效光照 10hD直接用太阳能电池板提供的功率可获得
7、3.13m/s 的最大行驶速度答案 A解析 汽车最大行驶速度为 vmax90km/h25 m/s，根据 P 额 Fvmax，得：F N57.6N，故 A 正确； Ff ma，刚启动时 v0，则 Ff0，故刚启动时P额vmax 144025 Pv加速度趋近于无穷大，故 B 错误；由能量守恒得：1440W1h306W t，解得 t8h，即保持最大速度行驶 1h 至少需要有效光照 8h，故 C 错误；设 Ff kv，当达到最大速度时，牵引力等于阻力，57.6 k25，解得 k2.304，当直接用太阳能电池板提供的功率行驶，达到最大速度时，牵引力等于阻力，即： kv，解得 v8.8m/s，故 D 错误
8、180v二、多项选择题9.如图 6 所示，质量为 m 的物体以某一速度冲上一个倾角为 37的固定斜面，其运动的加速度的大小为 0.9g，这个物体沿斜面上升的最大高度为 H，则在这一过程中( )图 6A物体的重力势能增加了 0.9mgHB物体的重力势能增加了 mgHC物体的动能损失了 0.5mgHD物体的机械能损失了 0.5mgH答案 BD解析 在物体上滑到最大高度的过程中，重力对物体做负功，故物体的重力势能增加了5mgH，故 A 错误，B 正确；物体所受的合力沿斜面向下，其合力做的功为W F ma 1.5 mgH，故物体的动能损失了 1.5mgH，故 C 错误；Hsin37 Hsin37设物体
9、受到的摩擦力为 Ff，由牛顿第二定律得 mgsin37 Ff ma，解得 Ff0.3 mg.摩擦力对物体做的功为 Wf Ff 0.5 mgH，因此物体的机械能损失了 0.5mgH，故Hsin37D 正确10如图 7 所示，甲、乙两个质量相同的物体，用大小相等的力 F 分别拉它们在水平面上从静止开始运动相同的距离 s.甲在光滑水平面上，乙在粗糙水平面上，则下列关于 F 对甲、乙做的功和甲、乙两物体获得的动能的说法中正确的是( )图 7A力 F 对甲做功多B力 F 对甲、乙两个物体做的功一样多C甲物体获得的动能比乙大D甲、乙两个物体获得的动能相同答案 BC解析 由 W Fs 知，拉力对两物体做的功
10、一样多，故 A 错误，B 正确；由动能定理知，在光滑水平面上的物体，拉力对物体做的功等于物体的动能变化，在粗糙水平面上的物体，拉力对物体做正功的同时，摩擦力对物体做了负功，所以在光滑水平面上的物体获得的动能要大于在粗糙水平面上物体的动能，故 C 正确，D 错误三、实验题11(2019 届萧山区模拟)在“探究做功与速度变化关系”的实验中，(1)橡皮筋与小车按图 8(a)和图(b)的两种方式连接，图(a)中橡皮筋绕过小车前端的钉子，图(b)中橡皮筋系在小车前端的小环中6图 8你认为橡皮筋与小车之间的连接方式合理的是_填“(a)”或“(b)”(2)下列说法中正确的是_A实验时应使长木板保持水平B在释
11、放小车后再接通电源，使打点计时器正常工作C利用打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中的最大速度D利用打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中的平均速度(3)实验时所用的电源如图 9 所示，则打点计时器应选_(填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”)图 9答案 (1)(a) (2)C (3)电磁打点计时器解析 (1)为了方便增加橡皮筋条数，橡皮筋从小车前端的钉子上跨过，不从车前的环里穿过，故(a)图连接更合理(2) 实验要探究合力做的功与速度变化的关系，并且用橡皮筋做的功代替总功，故必须保证橡皮筋的拉力等于小车所受的合力，由于摩擦不能忽略，所以应该将长木板一端适当垫高以平衡摩擦力，故 A 错误
12、；应先接通电源后释放纸带，故 B 错误；当橡皮筋做功完毕小车应获得最大速度，由于平衡了摩擦力所以小车以后要做匀速运动，相邻两点间的距离基本相同所以计算小车速度应该选择相邻距离基本相同的若干个点作为小车的匀速运动阶段，用这些点计算小车的最大速度，故 C 正确，D 错误(2)由于电源是学生电源，电磁打点计时器的电压为 46V，所以要选择电磁打点计时器12(2018嘉兴一中期末)在“验证机械能守恒定律”的实验中：(1)实验室提供了铁架台、夹子、导线、纸带等器材为完成此实验，除了所给的器材，从图 10 中还必须选取的实验器材是_，可选择的实验器材是_(填字母代号)7图 10(2)下列方法有助于减小实验
13、误差的是_A在重锤的正下方地面铺海绵B必须从纸带上第一个点开始计算验证机械能是否守恒C重复多次实验，重物必须从同一位置开始下落D重物的密度尽量大一些(3)完成实验后，小明用刻度尺测量纸带距离时如图 11 所示，已知打点计时器每 0.02s 打一个点，则 B 点对应的速度 vB_m/s.图 11若 H 点对应的速度为 vH，重物下落的高度为 hBH，重物质量为 m，当地重力加速度为 g，为得出实验结论完成实验，需要比较 mghBH与_的大小关系(用题中字母表示)答案 (1)AEF D (2)D (3)1.35 mvH2 mvB212 12四、计算题13(2018宁波市十校联考)市面上流行一款迷你
14、“旋转木马”音乐盒，如图 12 甲所示，通电以后，底盘旋转带动细绳下的迷你木马一起绕着中间的硬杆旋转，其中分别有一二三挡，可以调整木马的旋转速度其原理可以简化为图乙中的模型，已知木马(可视为质点)质量为 m，细绳长度为 L， O 点距地面高度为 h，拨至三挡，稳定后细绳所承受的张力 FTmg.(重力加速度为 g，忽略一切阻力)538图 12(1)若拨至一挡，细绳与竖直方向成 角，求木马运动一周所需时间(2)若拨至三挡，木马快速旋转，求木马从静止开始到达到稳定速度，细绳对木马所做的功(3)时间长久，产品出现老化现象，某次拨至三挡，木马到达稳定速度没多久，突然脱落，则木马落地时的速度及此时距 O
15、点的水平距离各为多大答案 (1)2 (2) mgL(3) Lcosg 1415 2gh 215gL 3215hL 1625L2解析 (1)若拨至一挡，细绳与竖直方向成 角，根据tan ，得 ，F向mg 2Lsing gLcos所以木马运动一周所需时间 T 2 ；2 Lcosg(2)由平衡条件可得 FTcos mg，得cos ，则 sin 35 45根据向心力计算公式可得： FTsin m ，v2Lsin 解得 v415gL15根据动能定理，得 W mgL(1cos ) mv20，12解得： W mgL；1415(3)根据机械能守恒定律， mg(h Lcos ) mv12 mv2，得 v1 ，12 12 2gh 215 gL由 h Lcos gt2，得 t12 2h Lcos g水平方向根据匀速直线运动规律可得： x vt ，3215Lh 35L根据几何关系可得此时距 O 点的水平距离 x 总 .x2 Lsin 23215hL 1625L29
