高三物理机械能守恒定律测试题及答案
高三物理机械能守恒定律测试题及答案
1．下列说法正确的是 （ ）
A ．如果物体（或系统）所受到的合外力为零，则机械能一定守恒
B ．如果合外力对物体（或系统）做功为零，则机械能一定守恒
C ．物体沿光滑曲面自由下滑过程中，机械能一定守恒
D ．做匀加速运动的物体，其机械能可能守恒
2．如图所示，木板OA 水平放置，长为L ，在A 处放置一个质量为m 的物体，现绕O 点缓 慢抬高到A '端，直到当木板转到与水平面成α角时停止转动.这时物体受到一个微小的干 扰便开始缓慢匀速下滑，物体又回到O 点，在整个过程中（ ） A ．支持力对物体做的总功为αsin mgL
B ．摩擦力对物体做的总功为零
C ．木板对物体做的总功为零
D ．木板对物体做的总功为正功
3．静止在粗糙水平面上的物块A 受方向始终水平向右、大小先后为F 1、F 2、F 3的拉力作用做直线运动，t =4s 时停下，其速度—时间图象如图所示，已知物块A 与水平面间的动摩擦因数处处相同，下列判断正确的是（ ）
A ．全过程中拉力做的功等于物块克服摩擦力做的功
B ．全过程拉力做的功等于零
C ．一定有F 1+F 3=2F 2
D ．可能有F 1+F 3>2F 2
4．质量为m 的物体，由静止开始下落，由于空气阻力，下落的加速度为
g 5
4
，在物体下落h
的过程中，下列说法正确的是
（ ）
A ．物体动能增加了
mgh 5
4
B ．物体的机械能减少了
mgh 5
4
C ．物体克服阻力所做的功为
mgh 5
1
D ．物体的重力势能减少了mgh
5．如图所示，木板质量为M ，长度为L ，小木块的质量为m ，水平地面光滑，一根不计质量的轻绳通过定滑轮分别与M 和m 连接，小木块与木板间的动摩擦因数为μ.开始时木块静止在木板左端，现用水平向右的力将m 拉至右端，拉力至少做功为
（ ）
A ．mgL μ
B ．2mgL μ
C ．
2
mgL
μ
D ．gL m M
)(+μ
6．如图所示，一轻弹簧左端固定在长木板2m 的左端，右端与小木块1m 连接，且1m 、2m 及
2m 与地面之间接触面光滑，开始时1m 和2m 均静止，现同时对1m 、
2m 施加等大反向的 水平恒力1F 和2F ，从两物体开始运动以后的整个过程中，对1m 、2m 和弹簧组成的系统（整
个过程中弹簧形变不超过其弹性限度），正确的说法是（ ） A ．由于1F 、2F 等大反向，故系统机械能守恒
B ．由于1F 、2F 分别对1m 、2m 做正功，故系统动能不断增加
C ．由于1F 、2F 分别对1m 、2m 做正功，故系统机械能不断增加
D ．当弹簧弹力大小与1F 、2F 大小相等时，1m 、2m 的动能最大
7．如图所示，滑雪者由静止开始沿斜坡从A 点
自由滑下，然后在水平面上前进至B 点停下.已知斜坡、水平面与滑雪板之间的动摩擦因数皆为μ，滑雪者（包括滑雪板）的质量为
m ，A 、B 两点间的水平距离为L .在滑雪者经过AB 段的过程中，摩擦力所做的功（ ） A ．大于mgL μ B ．小于mgL μ
C ．等于mgL μ
D ．以上三种情况都有可能
8．用力将重物竖直提起，先是从静止开始匀加速上升，紧接着匀速上升，如果前后两过程 的时间相同，不计空气阻力，则
（ ）
A ．加速过程中拉力的功一定比匀速过程中拉力的功大
B ．匀速过程中拉力的功一定比加速过程中拉力的功大
C ．两过程中拉力的功一样大
D ．上述三种情况都有可能
9．如图所示，在不光滑的平面上，质量相等的两个物体A 、B 间用一轻弹簧相连接，现用一
水平拉力F作用在B上，从静止开始经一段时间后，A、B一起做匀加速直线运动，当它们的总动能为E k时撤去水平力F，最后系统停止运动，从撤去拉力F到系统停止运动的过程中，系统（）A．克服阻力做的功等于系统的动能E k
B．克服阻力做的功大于系统的动能E k
C．克服阻力做的功可能小于系统的动能E k
D．克服阻力做的功一定等于系统机械能的减少量
10．一物体悬挂在细绳下端，由静止开始沿竖直方向向下运动，
运动过程中，物体的机械能与位移的关系图象如图所示，其
中0～s1过程的图象为曲线，s1～s2过程的图象为直线，根
据该图象，下列说法正确的是（）
A．0～s1过程中物体所受拉力一定是变力，且不断减小
B．s1～s2过程中物体可能在做匀变速直线运动
C．s1～s2过程中物体可能在做变加速直线运动
D．0～s2过程中物体的动能可能在不断增大
11．（8分）一位同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧
长度改变量的关系，他的实验如下：在离地面高度为
h的光滑水平桌面上，沿着与桌子边缘垂直的方向放
置一轻质弹簧，其左端固定，右端与质量为m的一
小钢球接触.当弹簧处于自然长度时，小钢球恰好在桌子边缘，如图所示.让小钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使钢球沿水平方向射出桌面，小球在空中飞行后落到水平地面上，水平距离为s.
（1）请你推导出弹簧弹性势能E p与小钢球质量m、桌面离地面高度h、水平距离s等物理量的关系式：__________.
（2）弹簧的压缩量x与对应的钢球在空中飞行的水平距离s的实验数据如下表所示：弹簧的压缩量x（cm） 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 钢球飞行的水平距离s（m） 1.01 1.50 2.01 2.48 3.01 3.50 根据以上实验数据，请你猜测弹簧的弹性势能E p与弹簧的压缩量x之间的关系，并说明理由：
__________________________________ _________________________________ _________________________________ __________________________________ 12．（12分）在用自由落体运动验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选得纸带如图.其中O点是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的三个点，该同学用毫米刻度尺测量O点到A、B、C各点的距离，并记录在图中（单位cm）.
已知打点计时器电源频率为50Hz，重锤质量为m，当地重力加速度g=9.80m/s2.
（1）这三组数据中不符合有效数字读数要求的是_______________.
（2）该同学用重锤取OB段的运动来验证机械能守恒定律，先计算出该段重锤重力势能的减小量为_________，接着从打点计时器打下的第一个点O数起，数到图中B点
是打点计时器打下的第9个点，他用v B=gt计算跟B点对应的物体的瞬时速度，得
到动能的增加量为___________（均保留三位有效数字）.这样他发现重力势能的减
小量__________（填“大于”或“小于”）动能的增加量，造成这一错误的原因是
____________.
13．（13分）一辆质量为m的汽车，以恒定的输出功率P在倾角为θ的斜坡上沿坡匀速行驶，如图所示，汽车受到的摩擦阻力恒为f（忽略空气阻力）.求：
（1）汽车的牵引力F和速度v的表达式；
（2）根据F与v的表达式，联系汽车上、下坡的实际，你能得到什么启发？
14．（14分）如图所示，质量分别为3m、2m、m的三个
小球A、B、C用两根长为L的轻绳相连，置于倾角为30°、高为L的固定光滑斜面上，A球恰能从斜面顶端外竖直落下，弧形挡板使小球只能竖直向下运动，小球落地后均不再反弹.由静止开始释放它们，不计所有摩擦，求：
（1）A球刚要落地时的速度大小；
（2）C球刚要落地时的速度大小.
15．（14分）如图所示，倾角为θ的直角斜面体固定在水平地面上，其顶端固定有一轻质定滑轮，轻质弹簧和轻质细绳相连，一端接质量为m2的物块B，物块B放在地面上且使滑轮和物块间的细绳竖直，一端连接质量为m1的物块A，物块A放在光滑斜面上的P 点保持静止，弹簧和斜面平行，此时弹簧具有的弹性势能为E p.不计定滑轮、细绳、弹簧的质量，不计斜面、滑轮的摩擦，已知弹簧劲度系数为
k，P点到斜面底端的距离为L.现将物块A缓慢斜向上移
动，直到弹簧刚恢复原长时的位置，并由静止释放物块A，
当物块B刚要离开地面时，物块A的速度即变为零，求：
（1）当物块B刚要离开地面时，物块A的加速度；
（2）在以后的运动过程中物块A最大速度的大小.
16．（16分）如图所示，光滑弧形轨道下端与水平传送带吻接，
轨道上的A点到传送带的竖直距离和传送带到地面的距离均为h=5m，把一物体放在A 点由静止释放，若传送带不动，物体滑上传送带后，从右端B水平飞离，落在地面上的P点，B、P的水平距离OP为x=2m；若传送带顺时针方向转动，传送带速度大小为v=5m/s，则物体落在何处？这两次传送带对物体所做的功之比为多大？
17．（16分）如图所示，A、B、C质量分别为m A=0.7kg，m B=0.2kg，m C=0.1kg，B为套在细绳上的圆环，A与水平桌面的动摩擦因数μ=0.2，另一圆环D固定在桌边，离地面高h2=0.3m，当B、C从静止下降h1=0.3m，C穿环而过，B被D挡住，不计绳子质量和滑轮的摩擦，取g=10m/s2，若开始时A离桌面足够远.
（1）请判断C能否落到地面.
（2）A在桌面上滑行的距离是多少？
18．（17分）质量为m的小物块A，放在质量为M的木板B的左端，B在水平拉力的作用
下沿水平地面匀速向右滑动，且A、B相对静止.某时刻撤去水平拉力，经过一段时间，B在地面上滑行了一段距离x，A在B上相对于B向右滑行了一段距离L（设木板B足
μ，B与地面间的动摩擦因数为2μ，够长）后A和B都停下.已知A、B间的动摩擦因数为1
μ>，求x的表达式.
且1
2μ
参考答案
1．答案：CD 如果物体受到的合外力为零，机械能不一定守恒，如在光滑水平面上物体做匀 速直线运动，其机械能守恒。在粗糙水平面上做匀速直线运动，其机械能就不守恒.所以 A 错误；合外力做功为零，机械能不一定守恒.如在粗糙水平面上用绳拉着物体做匀速直 线运动，合外力做功为零，但其机械能就不守恒。所以B 错误；物体沿光滑曲面自由下 滑过程中，只有重力做功，所以机械能守恒.所以C 正确；做匀加速运动的物体，其机械 能可能守恒，如自由落体运动，所以D 正确.但有时也不守恒，如在粗糙水平面上拉着一 个物体加速运动，此时就不守恒.
2．答案：AC 物体从A 点到A /的过程中，只有重力G 和支持力N 做功，由动能定理
0s
i n =-αm g L W N ，在此过程中支持力做功为αsin mgL W N =，从A /回到O 点的过程中支 持力的方向与路径始终垂直，所以支持力不做功，A 正确.重力做的总功为零，支持力做
的总功αsin mgL W N =，由动能定理得0=++f N G W W W 得αsin mgL W f -=，B 不正确.木板对
物体的作用力为支持力N 和摩擦力F ，由0=++f N G W W W 得0=+f N W W 即木板对物体做 的功为零，C 正确，D 错误.
3．答案：AC 根据动能定理知A 正确，B 错误.第1s 内，ma mg F =-μ1，1s 末到3s 末， 02=-mg F μ，第4s 内，ma F mg =-3μ，所以F 1+F 3=2F 2.
4．答案：ACD 物体下落的加速度为g 5
4，说明物体下落过程中受到的阻力大小为mg f 5
1=，
由动能定理，mgh mgh mgh E k 5
45
1=-=∆；其中阻力做功为mgh 5
1-，即机械能减少量；又
重力做功总与重力势能变化相对应，故ACD 正确.
5．答案：A 若使拉力F 做功最少，可使拉力F 恰匀速拉木块，容易分析得出mg F μ2=（此 时绳子上的拉力等于mg μ），而位移为2
L ，所以mgL L
mg Fs W μμ=⨯
==2
2. 6．答案：D 本题可采用排除法.F 1、F 2大于弹力过程，1m 向右加速运动，2m 向左加速运
动，F 1、F 2均做正功，故系统动能和弹性势能增加，A 错误；当F 1、F 2小于弹力，弹簧 仍伸长，F 1、F 2还是做正功，但动能不再增加而是减小，弹性势能在增加，B 错；当1m 、
2m 速度减为零，1m 、2m 反向运动，这时F 1、F 2又做负功，C 错误.故只有D 正确.
7．答案：C 本题容易错选，错选的原因就是没有根据功的定义去计算摩擦力的功，而直 接凭主观臆断去猜测答案，因此可设斜坡与水平面的夹角，然后根据摩擦力在斜坡上和 水平面上的功相加即可得到正确答案为C ．
8．答案：D 因重物在竖直方向上仅受两个力作用：重力mg 、拉力F ，这两个力的相互关 系决定了物体在竖直方向上的运动状态.设匀加速提升重物时拉力为F 1，加速度为a ，由 牛顿第二定律ma mg F =-1，所以有ma mg F +=1，则拉力F 1做功为
22111)(2
12
1)(at a g m at a g m s F W +=⋅+==匀速提升重物时，设拉力为F 2，由平衡条件得F 2=mg ， 匀速直线运动的位移22at vt s ==，力F 2所做的功2
222mgat s F W ==比较上述两种情
况
下拉力F 1、F 2分别对物体做功的表达式，可以发现，一切取决于加速度a 与重力加速度
的关系.若a>g 时，g a g >+)(2
1，则W 1>W 2；若a=g 时，g a g =+)(2
1
，则W 1=W 2；若a 时，g a g <+)(2 1，则W 1 10．答案：BD 选取物体开始运动的起点为重力零势能点，物体下降位移s ，则由动能定 理得，02 1 -=-mv Fs mgs ，则物体的机械能为Fs mgs mv E -=-+=)(2 12，在E —s 图象中，图 象斜率的大小反映拉力的大小，0～s 1过程中，斜率变大，所以拉力一定变大，A 错；s 1～s 2过程的图象为直线，拉力F 不变，物体可能在做匀加速或匀减速直线运动，B 对C 错；如果全过程都有F mg >，则D 项就有可能. 11．答案：（1）h mgs E p 42 = （3分） （2）p E 与x 的关系：p E 与x 2成正比 （3分） 猜 测的理由：由表中数据可知，在误差范围内，x ∝s ，从h mgs E p 42 =可猜测p E 与x 2成正 比（2分） 解析：由2 2 1gt h =，vt s =，所以h g s v 2=，根据机械能守恒定律：弹簧的弹性势能与 小钢球离开桌面的动能相等，因此h mgs mv E p 4212 2==. 12．答案：（1）OC （2分） （2）1.22m （3分） 1.23m （3分） 小于 （2分） 实 际测得的高度比自由落体对应下落的高度小（2分） 解析：（1）从有效数字的位数上不难选出OC 不符合有效数字读数要求；（2）重力势能 的减少量为 1.22m ，B 点的瞬时速度是AC 全程的平均速度，可以求出动能的增量为 2 2 1B mv =1.23m ；实验过程中由于存在阻力因素，实际上应是重力势能的减少量略大于动能的增加量，之所以出现这种可能，可能是实际测得的高度比自由落体对应的高度小. 13．解析：（1）汽车上坡时沿斜面做匀速运动，则θsin 1mg f F +=，（2分） 11v F P =（2分） 解得θ sin 1mg f P v += （1分） （2）汽车下坡时，同理有θsin 2mg F f +=，（2分） 22v F P =（2分） 解得θ sin 2mg f P v -=（1分） 上述计算结果告诉我们，汽车在输出功率一定的条件下，当F 1>F 2时，v 1 斜坡上行时，车速v 1小，换取汽车较大的牵引力F 1；当汽车沿斜坡下行时，车的牵引力F 2较小，则车速v 2较大. （3分） 14．解析：（1）在A 球未落地前，A 、B 、C 组成的系统机械能守恒，设A 球刚要落地时系 统的速度大小为v 1，则 112 1)(2 1C C B B A A C B A gh m gh m gh m v m m m --=++，（2分） 又L h A =，L L h h C B 2 1 30sin 11= ︒==（2分） 代入数据并解得，2 1gL v = （1分） （2）在A 球落地后，B 球未落地前，B 、C 组成的系统机械能守恒，设B 球刚要落地时 系统的速度大小为v 2，则222 122)(2 1)(21 C C B B C B C B gh m gh m v m m v m m -=+-+，（2分） 又L L h L h C B 2 130sin ,22=︒==（2分） 代入数据并解得，2 32gL v =（1分） 在B 球落地后，C 球未落地前，C 球在下落过程中机械能守恒，设C 球刚要落地时系 统的速度大小为v 3，则 322232121C C C C gh m v m v m =-，（2分） 又L h C =3，代入数据得，2143gL v =.（2分） 15．解析：（1）B 刚要离开地面时，A 的速度恰好为零，即以后B 不会离开地面. 当B 刚要离开地面时，地面对B 的支持力为零，设绳上拉力为F . B 受力平衡，F=m 2g ①（2分） 对A ，由牛顿第二定律，设沿斜面向上为正方向， m 1gsin θ－F=m 1a ②（2分） 联立①②解得，a =(sin θ－12m m )g ③（2分） 由最初A 自由静止在斜面上时，地面对B 支持力不为零，推得m 1gsin θ m m 故A 的加速度大小为(sin θ－12m m )g ，方向沿斜面向上（2分） （2）由题意，物块A 将以P 为平衡位置振动，当物块回到位置P 时有最大速度， 设为v m .从A 由静止释放，到A 刚好到达P 点过程，由系统能量守恒得， m 1gx 0sin θ=E p +212 1m v m ④（2分） 当A 自由静止在P 点时，A 受力平衡，m 1g sin θ=kx 0 ⑤（2分） 联立④⑤式解得，)sin (21 221m E k g m v p m -=θ.（2分） 16．解析：原来进入传送带：由212 1 mv mgh =，解得v 1=10m/s （2分） 离开B ：由2221gt h =，解得t 2=1s ，222==t x v m/s （4分） 因为12v v v <<，所以物体先减速后匀速，由5/2==v v m/s ，解得522='='t v x m （4分） 第一次传送带做的功：)(2121221v v m W -= （2分） 第二次传送带做的功：)(212122v v m W -=（2分） 两次做功之比253275962212 221 21==--=v v v v W W （2分） 17．解析：（1）设B 、C 一起下降h 1时，A 、B 、C 的共同速度为v ，B 被挡住后，C 再下落h 后，A 、C 两者均静止，分别对A 、B 、C 一起运动h 1和A 、C 一起再下降h 应用动能定理得， 211)(2 1)(v m m m gh m gh m m C B A A C B ++=-+μ①（2分） 2)(210v m m gh m gh m C A A C +-=-μ②（2分） 联立①②并代入已知数据解得，h =0.96m ，（2分） 显然h>h 2，因此B 被挡后C 能落至地面. （2分） （2）设C 落至地面时，对A 、C 应用能定理得， ))((2122/22v v m m gh m gh m C A A C -+=-μ③（2分） 对A 应用动能定理得，2/210v m gs m A A -=-μ④（2分） 联立③④并代入数据解得， s =0.165m （2分） 所以A 滑行的距离为s h h s A ++=21=（0.3+0.3+0.165）=0.765m （2分） 18．解析：设A 、B 相对静止一起向右匀速运动时的速度为v .撤去外力后至停止的过程中， A 受到的滑动摩擦力为mg f 11μ=（2分） 其加速度大小g m f a 111μ==（2分） 此时B 的加速度大小为M mg g M m a 122)(μμ-+=（2分） 由于12μμ>，所以1122a g g a =>>μμ（4分） 即木板B 先停止后，A 在木板上继续做匀减速运动，且其加速度大小不变. 对A 应用动能定理得21210)(mv x L f -=+-（2分） 对B 应用动能定理得221210)(Mv gx M m mgx -=+-μμ（2分） 消去v 解得，))((121M m ML x +-=μμμ.（3分） 高考物理专题训练：机械能守恒定律 （基础卷） 一、 (本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分) 1．能源是社会发展的基础，下列关于能量守恒和能源的说法正确的是( ) A．能量是守恒的，能源是取之不尽，用之不竭的 B．能量的耗散反映能量是不守恒的 C．开发新能源，是缓解能源危机的重要途径 D．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减小，形成“能源危机” 【答案】C 【解析】能量耗散表明，在能源的利用过程中，虽然能量的数量并未减小，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的了。所以我们要节约能量，不断开发新能源，选项C正确。 2．如图所示，游乐场中，从高处A到水平面B处有两条长度相同的轨道Ⅰ和Ⅱ，其中轨道Ⅰ光滑，轨道Ⅱ粗糙。质量相等的小孩甲和乙分别沿轨道Ⅰ和Ⅱ从A处滑向B处，两人重力做功分别为W1和W2，则( ) A．W1＞W2 B．W1＜W2 C．W1＝W2 D．因小孩乙与轨道Ⅱ的动摩擦因数未知，故无法比较重力做功的大小 【答案】C 【解析】重力做功等于重力乘以物体沿竖直方向的位移，与路径及粗糙与否无关。质量相等的两个小孩甲、乙分别沿轨道Ⅰ和Ⅱ从A处滑向B处，重力做功相等，选项C正确。 3．如图所示是某课题小组制作的平抛仪。M是半径为R固定于竖直平面内的 1 4光滑圆弧轨道，轨道上端切线水平。M的下端相切处放置着竖直向上的弹簧枪， 弹簧枪可发射速度不同、质量均为m的小钢珠，假设某次发射(钢珠距离枪口0.5R) 的小钢珠恰好通过M的上端点水平飞出，已知重力加速度为g，则发射该小钢珠 高三物理机械能守恒定律测试题及答案 1．下列说法正确的是 （ ） A ．如果物体（或系统）所受到的合外力为零，则机械能一定守恒 B ．如果合外力对物体（或系统）做功为零，则机械能一定守恒 C ．物体沿光滑曲面自由下滑过程中，机械能一定守恒 D ．做匀加速运动的物体，其机械能可能守恒 2．如图所示，木板OA 水平放置，长为L ，在A 处放置一个质量为m 的物体，现绕O 点缓 慢抬高到A '端，直到当木板转到与水平面成α角时停止转动.这时物体受到一个微小的干 扰便开始缓慢匀速下滑，物体又回到O 点，在整个过程中（ ） A ．支持力对物体做的总功为αsin mgL B ．摩擦力对物体做的总功为零 C ．木板对物体做的总功为零 D ．木板对物体做的总功为正功 3．静止在粗糙水平面上的物块A 受方向始终水平向右、大小先后为F 1、F 2、F 3的拉力作用做直线运动，t =4s 时停下，其速度—时间图象如图所示，已知物块A 与水平面间的动摩擦因数处处相同，下列判断正确的是（ ） A ．全过程中拉力做的功等于物块克服摩擦力做的功 B ．全过程拉力做的功等于零 C ．一定有F 1+F 3=2F 2 D ．可能有F 1+F 3>2F 2 4．质量为m 的物体，由静止开始下落，由于空气阻力，下落的加速度为 g 5 4 ，在物体下落h 的过程中，下列说法正确的是 （ ） A ．物体动能增加了 mgh 5 4 B ．物体的机械能减少了 mgh 5 4 C ．物体克服阻力所做的功为 mgh 5 1 D ．物体的重力势能减少了mgh 5．如图所示，木板质量为M ，长度为L ，小木块的质量为m ，水平地面光滑，一根不计质量的轻绳通过定滑轮分别与M 和m 连接，小木块与木板间的动摩擦因数为μ.开始时木块静止在木板左端，现用水平向右的力将m 拉至右端，拉力至少做功为 （ ） 机械能守恒定律及其应用 (45分钟100分) 一、选择题(本题共9小题，每小题6分，共54分，1～6题为单选题，7～9题为多选题) 1.(2019·青岛模拟)如图所示，用轻弹簧相连的物块A和B放在光滑的水平面上，物块A 紧靠竖直墙壁，一颗子弹沿水平方向射入物块B后留在其中，由子弹、弹簧和A、B所组成的系统在下列依次进行的过程中，机械能不守恒的 是( ) A.子弹射入物块B的过程 B.物块B带着子弹向左运动，直到弹簧压缩量达到最大的过程 C.弹簧推着带子弹的物块B向右运动，直到弹簧恢复原长的过程 D.带着子弹的物块B因惯性继续向右运动，直到弹簧伸长量达到最大的过程 【解析】选A。子弹射入物块B的过程中，由于要克服子弹与物块之间的滑动摩擦力做功，一部分机械能转化成了内能，所以机械能不守恒；在子弹与物块B获得了共同速度后一起向左压缩弹簧的过程中，对于A、B、弹簧和子弹组成的系统，由于墙壁给A一个弹力作用，系统的外力之和不为零，但这一过程中墙壁的弹力不做功，只有系统内的弹力做功，动能和弹性势能发生转化，系统机械能守恒，这一情形持续到弹簧恢复原长为止；当弹簧恢复原长后，整个系统将向右运动，墙壁不再有力作用在A上，这时物块的动能和弹簧的弹性势能相互转化，故系统的机械能守恒。 2.如图所示，一细线系一小球绕O点在竖直面内做圆周运动，a、b分别是轨迹的最高点和最低点，c、d两点与圆心等高，小球在a点时细线的拉力恰好为0，不计空气阻力，则下列说法正确的是( ) A.小球从a点运动到b点的过程中，先失重后超重 B.小球从a点运动到b点的过程中，机械能先增大后减小 C.小球从a点运动到b点的过程中，细线对小球的拉力先做正功后做负功 D.小球运动到c、d两点时，受到的合力指向圆心 【解析】选A。小球从a点运动到b点的过程中，加速度方向先向下后向上，所以小球先失重后超重，故A正确；小球从a点运动到b点的过程中，绳子拉力不做功，只有重力做功，机械能守恒，故B、C错误；小球运动到c、d两点时，绳子拉力的方向指向圆心，重力竖直向下，所以小球受到的合力不是指向圆心，故D错误。 3.总质量约为3.8吨的“嫦娥三号”探测器在距月面3 m处关闭反推发动机，让其以自由落体方式降落在月球表面。4条着陆腿触月信号显示，“嫦娥三号”完美着陆月球虹湾地区。月球表面附近重力加速度约为1.6 m/s2，4条着陆腿可视作完全相同的四个轻弹簧，在软着陆后，每个轻弹簧获得的弹性势能大约 是( ) A.28 500 J B.4 560 J C.18 240 J D.9 120 J 【解析】选B。由机械能守恒定律得mgh=4E p，解得E p==4 560 J，选项B正确。 4.(2020·定西模拟)最近一款名叫“跳一跳”的微信小游戏突然蹿红。游戏要求操作者通过控制棋子(质量为m)脱离平台时的速度，使其能从一个平台跳到旁边的平台上。如图所示的抛物线为棋子在某次跳跃过程中的运动轨迹，不计空气阻力。则下列说法中正确的是(重力加速度为g) ( ) A.棋子从起跳至运动到最高点的过程中，机械能增加mgh B.棋子离开平台时的动能为mgh C.棋子从离开平台至运动到最高点的过程中，重力势能增加mgh 2021届高考一轮（人教）物理：机械能及其守恒定律含答案一轮：机械能及其守恒定律 一、选择题 1、(双选)如图所示，质量为m的长木板B放在光滑的水平面上，质量为1 4m的 木块A放在长木板的左端，一颗质量为1 16m的子弹以速度v0射入木块并留在木 块中，当木块滑离木板时速度为1 8 v0，木块在木板上滑行的时间为t，则下列说 法正确的是() A．木块获得的最大速度为1 5 v0 B．木块滑离木板时，木板获得的速度大小为3 8 v0 C．木块在木板上滑动时，木块与木板间的滑动摩擦力大小为3m v0 128t D．木块在木板上滑动时，因摩擦产生的热量等于子弹射人木块后子弹和木块减少的动能 2、下列人或物在运动过程中，机械能守恒的是() A.风中飘落的羽毛 B.竖直放置的真空牛顿管中下落的羽毛 C.乘电梯匀速上升的人 D.弹性蹦床上跳跃的运动员(不计空气阻力) 3、(双选)如图所示，物块从足够长粗糙斜面底端O点，以某一速度向上运动，到达最高点后又沿斜面下滑．物块先后两次经过斜面上某一点A点时的动能分别为E k1和E k2，重力势能分别为E p1和E p2，从O点开始到第一次经过A点的过程中重力做功为W G1，合外力做功的绝对值为W1，从O点开始到第二次经过A点的过程中重力做功为W G2，合外力做功的绝对值为W2，则下列选项正确的是() A．E k1>E k2，E p1＝E p2B．E k1＝E k2，E p1>E p2 C．W G1＝W G2，W1 图 2 图3 《机械能守恒》 第Ⅰ卷（选择题，共40分） 一、选择题（每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,至少有一个选项是正确的,全部选对得4 分，对而不全得2分。） 1、关于机械能是否守恒的叙述，正确的是（ ） A ．做匀速直线运动的物体机械能一定守恒 B ．做变速运动的物体机械能可能守恒 C ．外力对物体做功为零时，机械能一定守恒 D ．若只有重力对物体做功，物体的机械能一定守恒 2、质量为m 的小球，从离桌面H 高处由静止下落,桌面离地面高度为h ，如图1所示，若以桌面为参考平 面,那么小球落地时的重力势能及整个下落过程中重力势能的变化分别是（ ） A ．mgh ，减少mg （Ｈ－h ） B ．mgh ，增加mg （Ｈ＋h ） C ．－mgh ，增加mg （Ｈ－h ) D ．－mgh ，减少mg （Ｈ＋h ） 3、一个物体以一定的初速度竖直上抛，不计空气阻力，那么如图2所示,表示物 体的动能E k 随高度h 变化的图象A 、物体的重力势能E p 随速度v 变化的图象B 、物体的机械能E 随高度h 变化的图象C 、物体的动能E k 随速度v 的变化图象D ，可能正确的是（ ) 4、物体从高处自由下落，若选地面为参考平面，则下落时间为落地时间的一半时,物体所具有的动能和重 力势能之比为 （ ） A ．1：4 B ．1:3 C ．1:2 D ．1：1 5、如图3所示，质量为m 的木块放在光滑的水平桌面上，用轻绳绕过 桌边的定滑轮与质量为M 的砝码相连，已知M =2m ，让绳拉直后使砝码 从静止开始下降h （小于桌面）的距离，木块仍没离开桌面，则砝码的速率为（ ） A ． 3 1 gh 6 B ．mgh C ．gh 2D ． gh 33 2 图1 高考物理小题必练 (1)机械能守恒的条件的理解及判断方法；(2)机械能守恒定律的三种表达形式；(3)多个物体机械能守恒。 例1．(2019∙全国II 卷∙18)从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E 总等于动能E k 与重力势能E p 之和。取地面为重力势能零点，该物体的E 总和E p 随它离开地面的高度h 的变化如图所示。重力加速度取10 m/s 2 。由图中数据可得( ) A ．物体的质量为2 kg B ．h ＝0时，物体的速率为20 m/s C ．h ＝2 m 时，物体的动能E k ＝40 J D ．从地面至h ＝4 m ，物体的动能减少100 J 【解析】E p －h 图像知其斜率为G ，故G ＝20 N ，解得m ＝2 kg ，A 正确；h ＝0时，E p ＝0，E k ＝E 机－E p ＝100 J －0＝100 J ，故12mv 2 ＝100 J ，解得v ＝10 m/s ，B 错误；h ＝2 m 时，E p ＝ 40 J ，E k ＝E 机－E p ＝85 J －40 J ＝45 J ，C 错误；h ＝0时，E k ＝E 机－E p ＝100 J －0＝100 J ， h ＝4 m 时，E k ʹ＝E 机－E p ＝80 J －80 J ＝0，故E k －E k ʹ＝100 J ，D 正确。 【答案】AD 【点睛】本题考查动能、重力势能、机械能的概念和动能定理的应用，以及利用数形结合处理物理问题的能力，体现了能量观念和科学推理的核心素养，同时还体现了图像展示物理关系的形式美。 小题必练10：机械能守恒定律及其应用 1．不计空气阻力，下列运动的物体中机械能不守恒的是( ) A．起重机吊起物体匀速上升 B．物体做平抛运动 C．圆锥摆球在水平面内做匀速圆周运动 D．一个轻质弹簧上端固定，下端系一个重物，重物在竖直方向上上下振动(以物体和弹簧整体为研究对象) 【答案】A 【解析】起重机吊起物体匀速上升，物体的动能不变而势能增加，故机械能不守恒，A项正确；物体做平抛运动，只有重力做功，机械能守恒，B项错误；圆锥摆球在水平面内做匀速圆周运动，没有力做功，机械能守恒，C项错误；一个轻质弹簧上端固定，下端系一个重物，重物在竖直方向上上下振动，只有重力和弹力做功，机械能守恒，D项错误。 2．(多选)一物体静止在水平地面上，在竖直向上的拉力F作用下开始向上运动，如图甲所示。在物体向上运动过程中，其机械能E与位移x的关系图像如图乙所示(空气阻力不计)，已知曲线上点A处的切线斜率最大，则( ) A．在x1处物体所受拉力最大 B．在x1～x2过程中，物体的动能先增大后减小 C．在x2处物体的速度最大 D．在x1～x2过程中，物体的加速度先增大后减小 【答案】AB 【解析】由题图可知，x1处物体图像的斜率最大，说明此时机械能变化最快，由E＝Fx可知此时所受的拉力最大，故A正确；x1～x2过程中，图像的斜率越来越小，则说明拉力越来越小，x2时刻图像的斜率为零，说明此时拉力为零，在这一过程中物体应先加速后减速，说明最大速度一定不在x2处，故B正确，C错误；由图像可知，在x1～x2过程中，拉力逐渐减小，直到变为零，则物体受到的合力应先减小到零，后反向增大，故加速度应先减小，后反向增 一、选择题 1．有一质量m=2kg 的带电小球沿光滑绝缘 的水平面只在电场力的作用下，以初速度v 0＝2m/s 在x 0＝7m 处开始向x 轴负方向运动。电势能E P 随位置x 的变化关系如图所示，则小球的运动范围和 最大速度分别为（ ） A. 运动范围x≥0 B. 运动范围x≥1m C. 最大速度v m ＝2m/s D. 最大速度v m ＝3m/s 【答案】BC 【解析】 试题分析：根据动能定理可得W 电＝0−1 2mv 02 ＝−4J ，故电势能增大4J ，因在开始时电势 能为零，故电势能最大增大4J ，故运动范围在x≥1m ，故A 错误，B 正确；由图可知， 电势能最大减小4J ，故动能最大增大4J ，根据动能定理可得W ＝1 2 mv 2−1 2 mv 02；解得v ＝2√2m/s ，故C 正确，D 错误；故选：BC 考点：动能定理；电势能. 2．如图所示，竖直平面内光滑圆弧轨道半径为R ，等边三角形ABC 的边长为L ，顶点C 恰好位于圆周最低点，CD 是AB 边的中垂线．在A 、B 两顶点上放置一对等量异种电荷．现把质量为m 带电荷量为+Q 的小球由圆弧的最高点M 处静止释放，到最低点C 时速度为v 0．不计+Q 对原电场的影响，取无穷远处为零电势，静电力常量为k ，则（ ） A. 小球在圆弧轨道上运动过程机械能守恒 B. C 点电势比D 点电势高 C. M 点电势为 （mv 02﹣2mgR ） D. 小球对轨道最低点C 处的压力大小为mg+m +2k 【答案】C 【解析】 试题分析：此题属于电场力与重力场的复合场，根据机械能守恒和功能关系即可进行判断． 第 1 页 机械能守恒定律练习题 一、选择题（每题6分，共36分） 1、下列说法正确的是：（选CD ） A 、物体机械能守恒时，一定只受重力和弹力的作用。（是只有重力和弹力做功） B 、物体处于平衡状态时机械能一定守恒。（吊车匀速提高物体） C 、在重力势能和动能的相互转化过程中，若物体除受重力外，还受到其他力作用时，物体的机械能也可能守恒。（受到一对平衡力） D 、物体的动能和重力势能之和增大，必定有重力以外的其他力对物体做功。 2、两个质量不同而动能相同的物体从地面开始竖直上抛(不计空气阻力)，当上升到同一高度时，它们(选 C) A.所具有的重力势能相等（质量不等） B.所具有的动能相等 C.所具有的机械能相等（初始时刻机械能相等） D.所具有的机械能不等 3、一个原长为L 的轻质弹簧竖直悬挂着。今将一质量为m 的物体挂在弹簧的下端，用手托住物体将它缓慢放下，并使物体最终静止在平衡位置。在此过程中，系统的重力势能减少，而弹性势能增加，以下说法正确的是（选A ） A 、减少的重力势能大于增加的弹性势能（手对物体的支持力也有做功，根据合外力做功为0） B 、减少的重力势能等于增加的弹性势能 C 、减少的重力势能小于增加的弹性势能 D 、系统的机械能增加（动能不变，势能减小） 4、如图所示，桌面高度为h ，质量为m 的小球，从离桌面高H 处自由落下，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为零，小球落到地面前的瞬间的机械能应为（选B ） A 、mgh B 、mgH C 、mg （H +h ） D 、mg （H -h ） 6、质量为m 的子弹，以水平速度v 射入静止在光滑水平面上质量为M 的木块，并留在其中，下列说法正确的是（选BD ） A.子弹克服阻力做的功及木块获得的动能相等（及木块和子弹的动能，还有热能） B.阻力对子弹做的功及子弹动能的减少相等（子弹的合外力是阻力） C.子弹克服阻力做的功及子弹对木块做的功相等 D.子弹克服阻力做的功大于子弹对木块做的功（一部分转化成热能） 二、填空题（每题8分，共24分） 7、从离地面H 高处落下一只小球，小球在运动过程中所受到的空气阻力是它重力的k 倍，而小球及地面相碰后，能以相同大小的速率反弹，则小球从释放开始，直至停止弹跳为止，所通过的总路程为 H/k 。 8、如图所示，在光滑水平桌面上有一质量为M 的小车，小车跟绳一端相连，绳子另 一端通过滑轮吊一个质量为m 的砖码，则当砝码着地的瞬间（小车未离开桌子） 小车的速度大小为 在这过程中，绳的拉力对小车所做的功为________。 9、物体以100=k E J 的初动能从斜面底端沿斜面向上运动，当该物体经过斜面上某一点时，动能减少了80J ，机械能减少了32J ，则物体滑到斜面顶端时的机械能为__60J__。（取斜面底端为零势面） 三、计算题（10分+15分+15分） 10、以10m/s 的初速度从10m 高的塔上水平抛出一颗石子，不计空气阻力,求石子落地时速度的大小． 11、如图所示，一根长为m 1，可绕O 轴在竖直平面内无摩擦转动的细杆AB ，已知m OB m OA 4.0;6.0==，质量相等的两个球分别固定在杆的B A 、端，由水平位置自由释放，求轻 B / 高三物理机械能及其守恒条件试题答案及解析 1.利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图所示，水平桌面上固定一倾 斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨 过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到光电门B处的距离， b 表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动。 ⑴用游标卡尺测量遮光条的宽度b，结果如图所示，由此读出b=mm； ⑵滑块通过B点的瞬时速度可表示为； ⑶某次实验测得倾角，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统 动能增加量可表示为ΔE k =，系统的重力势能减少量可表示为ΔEp=，在误差允许的范围内，若 ΔE k = ΔE p 则可认为系统的机械能守恒； ⑷在上次实验中，某同学改变A、B间的距离，作出的图象如图所示，并测得M=m，则重力加速度g＝m/s2。 【答案】⑴3.85mm⑵⑶，⑷ 9.6 【解析】⑴游标卡尺的读数为： ⑵因为滑块比较小，通过光电门的平均速度可看做瞬时速度，即通过B的速度为 ⑶系统动能增加量可表示为 系统的重力势能减少量可表示为 （4）根据机械能守恒可得即，代入数据可得 【考点】验证机械能守恒定律 2.(9分)如图示，竖直平面内一光滑水平轨道左边与墙壁对接，右边与一足够高的1/4光滑圆弧轨道平滑相连，木块A、B静置于光滑水平轨道上，A、B质量分别为1.5kg和0.5kg。现让A以 6m/s的速度水平向左运动，之后与墙壁碰撞，碰撞时间为0.3s，碰后速度大小变为4m/s。当A 与B碰撞后会立即粘在一起运动，已知g=10m/s2求： ①A与墙壁碰撞过程中，墙壁对小球平均作用力的大小； ②A、B滑上圆弧轨道的最大高度。 【答案】①②h=0.45m 【解析】①设水平向右为正方向，当A与墙壁碰撞时根据动能定理有： . ........ 2分 解得方向水平向左. …… 2分 ②当A与B碰撞时，设碰撞后两物体的速度为v，根据动量守恒定律有 …… …. 2分 机械能守恒----高中物理模块典型题归纳（含详细答案） 一、单选题 1.在“验证机械能守恒定律”实验中，纸带将被释放瞬间的四种情景如照片所示，其中最合适的是（） A. B. C. D. 2.如图所示，一个长直轻杆两端分别固定一个小球A和B，两球质量均为m，两球半径忽略不计，杆的长度为l．先将杆AB竖直靠放在竖直墙上，轻轻振动小球B，使小球B在水平面 上由静止开始向右滑动，当小球A沿墙下滑距离为l时，下列说法正确的是（） A.小球A和B的速度都为 B.小球A和B的速度都为 C.小球A的速度为，小球B的速度为 D.小球A的速度为，小球B的速度为 3.如图所示，一个长直轻杆两端分别固定一个小球A和B，两球质量均为m，两球半径忽略不计，杆的长度为。先将杆AB竖直靠放在竖直墙上，轻轻振动小球B，使小球B在水平面上由静止开始向右滑动，当小球A沿墙下滑距离为时，下列说法正确的是() A.小球A和B的速度都为 B.小球A和B的速度都为 C.小球A的速度为，小球B的速度为 D.小球A的速度为，小球B的速度为 4.物体在做下列哪些运动时机械能一定不守恒（） A.自由落体运动 B.竖直向上运动 C.沿斜面向下匀速运动 D.沿光滑的竖直圆环轨道的内壁做圆周运动 5.取水平地面为重力势能零点．一物块从地面以初速度v0竖直向上运动，不计空气阻力，当物块运动到某一高度时，它的重力势能和动能恰好相等，则在该高度时物块的速度大小为（） A. B. C. D. 6.如图所示，轻质弹簧的一端固定在竖直板P上，另一端与质量为m1的物体A相连，物体A静止于光滑桌面上，A右边结一细线绕过光滑的定滑轮悬一质量为m2的物体B，设定滑轮的质量不计，开始时用手托住B，让细线恰好拉直，然后由静止释放B，直到B获得最大速度，下列有关此过程的分析，其中正确的是（） A.B物体的机械能保持不变 B.B物体和A物体组成的系统机械能守恒 C.B物体和A物体以及弹簧三者组成的系统机械能守恒 D.B物体动能的增量等于细线拉力对B做的功 7.如图所示，一根自然长度（不受拉力作用时的长度）为L的橡皮绳，一端固定在某点O，另一端拴一质量为m的小球，将小球从与O点等高并使橡皮绳长度为自然长度的位置由静止释放，已知橡皮绳的弹力与其伸长量成正比。下列说法正确的是() A.小球从开始位置运动到最低点的过程中，重力做的功等于其动能的增加量 B.小球从开始位置运动到最低点的过程中，小球的动能和重力势能总和不变 C.小球运动到最低点时，橡皮绳的拉力等于小球的重力 D.小球运动到最低点时，橡皮绳的拉力大于小球的重力 8.一个物体沿粗糙斜面匀速下滑的过程中，下列说法正确的是（） A.动能不变，机械能也不变 B.动能不变，机械能减小 2017-2022年全国各地高考物理真题汇编：机械能守恒定律 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题（本大题共11题） 1．（2022·全国·高考真题）固定于竖直平面内的光滑大圆环上套有一个小环，小环从大圆环顶端P 点由静止开始自由下滑，在下滑过程中，小环的速率正比于（ ） A ．它滑过的弧长 B ．它下降的高度 C ．它到P 点的距离 D ．它与P 点的连线扫过的面积 2．（2022·全国·高考真题）北京2022年冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图所示。运动员从a 处由静止自由滑下，到b 处起跳，c 点为a 、b 之间的最低点，a 、c 两处的高度差为h 。要求运动员经过c 点时对滑雪板的压力不大于自身所受重力的k 倍，运动过程中将运动员视为质点并忽略所有阻力，则c 点处这一段圆弧雪道的半径不应小于（ ） A ．1h k + B ．h k C ．2h k D ．21 h k - 3．（2021·重庆·高考真题）如图所示，竖直平面内有两个半径为R ，而内壁光滑的14 圆弧轨道，固定在竖直平面内，地面水平，1O O 、为两圆弧的圆心，两圆弧相切于N 点。一小物块从左侧圆弧最高处静止释放，当通过N 点时，速度大小为（重力加速度为g ）（ ） A B C D 4．（2021·海南·高考真题）水上乐园有一末段水平的滑梯，人从滑梯顶端由静止开始滑下后落入水中。如图所示，滑梯顶端到末端的高度 4.0m H =，末端到水面的高度 1.0m h =。取重力加速度210m /s g =，将人视为质点，不计摩擦和空气阻力。则人的落水点到滑梯末端的水平距离为（ ） A ．4.0m B ．4.5m C ．5.0m D ．5.5m 5．（2021·北京·高考真题）2021年5月，“天问一号”探测器成功在火星软着陆，我国成为世界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”三项任务的国家。“天问一号”在火星停泊轨道运行时，近火点距离火星表面2.8⨯102 km 、远火点距离火星表面5.9⨯105 km ，则“天问一号” （ ） A ．在近火点的加速度比远火点的小 B ．在近火点的运行速度比远火点的小 C ．在近火点的机械能比远火点的小 D ．在近火点通过减速可实现绕火星做圆周运动 6．（2021·浙江·高考真题）中国制造的某一型号泵车如图所示，表中列出了其部分技术参数。已知混凝土密度为332.410kg/m ⨯，假设泵车的泵送系统以3150m /h 的输送量给30m 高处输送混凝土，则每小时泵送系统对混凝土做的功至少为（ ） A ．7J 1.0810⨯ B ．7J 5.0410⨯ C ．81.0810J ⨯ D ．82.7210J ⨯ 7．（2021·河北·高考真题）一半径为R 的圆柱体水平固定，横截面如图所示，长度为R π、不可伸长的轻细绳，一端固定在圆柱体最高点P 处，另一端系一个小球，小球位于P 点右侧同一水平高度的Q 点时，绳刚好拉直，将小球从Q 点由静止释放，当与圆柱体未接触部分的细绳竖直时，小球的速度大小为（重力加速度为g ，不计空气阻力）（ ） 高考物理基础知识综合复习： 阶段检测卷(五) 机械能守恒定律 (时间:60分钟满分:100分) 一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分) 1.物质、能量、信息是构成世界的基本要素,下面关于能量的认识中错误的是() A.能量是一个守恒量 B.同一个物体可能同时具有多种形式的能量 C.不同形式的能量可以相互转化 D.地面上滚动的足球最终停下来,说明能量消失了 2.下列情况中,运动物体机械能一定守恒的是() A.物体所受的合外力为零 B.物体不受摩擦力 C.物体只有重力做功 D.物体做匀速直线运动 3. 如图所示,木板可绕固定水平轴O转动。木板从水平位置OA缓慢转到OB位置,木板上的物块始终相对于木板静止。在这一过程中,物块的重力势能增加了2 J。用F N表示物块受到的支持力,用F f 表示物块受到的摩擦力。在此过程中,以下判断正确的是() A.F N和F f对物块都不做功 B.F N对物块做功为2 J,F f对物块不做功 C.F N对物块不做功,F f对物块做功为2 J D.F N和F f对物块所做功的代数和为0 4. 很多地下车位设计了双层停车位,如图所示的一辆车正在从一层车位被运送至二层车位,在运送过程中,该车经历了先向上加速,然后匀速上升,最后向上减速到零的过程。下列说法正确的是() A.该车在向上加速的过程中处于失重状态 B.该车在匀速上升过程中机械能守恒 C.该车在向上减速过程中处于失重状态 D.该车在整个过程中合力所做的功等于机械能的增加量 5.高二某同学参加引体向上体能测试,在20 s内完成10次标准动作,每次引体向上的高度约为50 cm,则此过程中该同学克服重力做功的平均功率最接近于(g取10 m/s2)() A.0 B.150 W C.300 W D.450 W 6.某人用手将质量为1 kg的物体由静止向上提起1 m,这时物体的速度为2 m/s,g取10 m/s2,则下列说法正确的是() A.物体的机械能增加10 J B.合外力做功12 J C.合外力做功2 J D.物体重力势能增加2 J 7.摩天轮是最受游客欢迎的游乐项目之一,摩天轮悬挂透明舱,乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动,下列叙述正确的是() A.在最高点,乘客处于失重状态 B.乘客对座椅的压力始终不变 C.摩天轮转动过程中,乘客的机械能保持不变 D.乘客的加速度始终恒定不变 8.用起重机提升货物,货物上升过程中的v-t图像如图所示,在t=3 s到t=5 s内,重力对货物做的功为W1,绳索拉力对货物做的功为W2,货物所受合力做的功为W3,则() A.W1>0 B.W2<0 C.W2>0 D.W3=0 9.如图所示,运动员在粗糙塑胶跑道上做负重起跑训练,轻质弹性橡皮条一端套在运动员的腰上,另一端系在一个大轮胎上,起跑过程可简化如下:运动员起跑初期拉动橡皮条使其变长,稍后轮胎在橡皮条牵引下开始运动,最后轮胎与运动员一起匀速运动。则起跑过程中,下列说法正确的是() A.起跑初期,轮胎未动时,人对橡皮条做的功等于橡皮条弹性势能的增加量 B.一起匀速运动时,轮胎受到的外力的合力对轮胎做正功 C.轮胎加速运动时,橡皮条对轮胎做的正功等于轮胎动能的增加量 D.整个过程中,摩擦力对轮胎做正功 高三物理机械能守恒定律试题答案及解析 1. 如图所示，质量为m 1、带有正电荷q 的金属小球和质量为m 2、不带电的小木球之间用绝缘细 线相连，置于竖直向上、场强为E 、范围足够大的匀强电场中，两球恰能以速度v 匀速竖直上升．当小木球运动到A 点时细线突然断开，小木球运动到B 点时速度为零，重力加速度为g ，则 A ．小木球的速度为零时，金属小球的速度大小为 B ．在小木球由点A 到点B 的过程中，两球组成的系统机械能增加 C ．A 、B 两点之间的电势差为 D ．在小木球由点A 到点B 的过程中，小木球动能的减少量等于两球重力势能的增加量 【答案】ABC 【解析】试题分析: A 、断开细线后，木球做匀减速直线运动,减速至零的时间 ；而金属小球 做匀加速直线运动，，而，故，金属球的速度，故A 正确．B 、小木球从点A 到点B 的过程中，由于电场力做正功，电势 能减小，则知A 和B 组成的系统机械能在增加，故B 正确．C 、断开细线后，木球的机械能守恒，则有，得A 和B 间距离为，两点之间的电势差为，故C 正确．D 、小木球从点A 到点B 的过程中，其动能的减少量等于木球重力势能的增加量，电场力对金属小球所做的功等于金属小球的机械能增加量．故D 错误．故选ABC ． 【考点】考查匀强电场中电势差和电场强度的关系；机械能守恒定律；电势差． 【名师】本题属于脱钩问题，两者的运动具有等时性；能区别系统的动能定理和机械能守恒定律。 2. 如图甲，MN 、PQ 两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ=30°角固定，M 、P 之间接电阻箱R ，导轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B=0.5T ．质量为m 的金属杆a b 水平放置在轨道上，其接入电路的电阻值为r ．现从静止释放杆a b ，测得最大速度为v m ．改变电阻箱的阻值R ，得到v m 与R 的关系如图乙所示．已知轨距为L=2m ，重力加速度g 取l0m/s 2，轨道足够长且电阻不计．求： （1）杆a b 下滑过程中感应电流的方向及R=0时最大感应电动势E 的大小； （2）金属杆的质量m 和阻值r ； （3）当R=4Ω时，求回路瞬时电功率每增加1W 的过程中合外力对杆做的功W ． 【答案】（1）2V ；方向为由b 到a （2）0.2kg ， 2Ω（3）0.6J 【解析】（1）由图可知，当R="0" 时，杆最终以v=2m/s 匀速运动， 产生电动势 E=BLv=0.5×2×2V=2V 电流方向为由b 到a 高三物理机械能守恒试题 竖直上抛，小球能上升到离抛出点的最大高度 1.质量为m的小球，从离地面高h处以初速度v 为H，若选取该最高点位置为零势能参考位置，不计阻力，则小球落回到抛出点时的机械能是A．0B．mgH C．D．mgh 【答案】A 【解析】小球在空中运动不计阻力，故机械能守恒，取最高点势能为零小球在最高点的机械能为0，故A正确。 【考点】机械能守恒定律。 2.如下图所示，长为L平台固定在地面上，平台的上平面光滑，平台上放有小物体 A和B，两 者彼此接触。物体A的上表面是半径为R（R< 2020--2022年三年全国高考物理真题汇编：机械能守恒定律 一、单选题 1．（2分）如图所示，质量分别为m和2m的小物块Р和Q，用轻质弹簧连接后放在水平地面上，Р通过一根水平轻绳连接到墙上。P的下表面光滑，Q与地面间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。用水平拉力将Q向右缓慢拉开一段距离，撤去拉力后，Q恰好能保持静止。弹簧形变始终在弹性限度内，弹簧的劲度系数为k，重力加速度大小为g。若剪断轻绳，Р在随后的运动过程中相对于其初始位置的最大位移大小为（） A．μmg k B． 2μmg k C． 4μmg k D． 6μmg k 2．（2分）我国多次成功使用“冷发射”技术发射长征十一号系列运载火箭。如图所示，发射仓内的高压气体先将火箭竖直向上推出，火箭速度接近零时再点火飞向太空。从火箭开始运动到点火的过程中（） A．火箭的加速度为零时，动能最大 B．高压气体释放的能量全部转化为火箭的动能 C．高压气体对火箭推力的冲量等于火箭动量的增加量 D．高压气体的推力和空气阻力对火箭做功之和等于火箭动能的增加量 3．（2分）北京2022年冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图所示。运动员从a处由静止自由滑下，到b处起跳，c点为a、b之间的最低点，a、c两处的高度差为h。要求运动员经过一点时对滑雪板的压力不大于自身所受重力的k倍，运动过程中将运动员视为质点并忽略所有阻力，则c点处这一段圆弧雪道的半径不应小于（） A．ℎ k+1B．ℎ k C． 2ℎ k D． 2ℎ k−1 4．（2分）如图，光滑水平地面上有一小车，一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连，另一端与滑块相连，滑块与车厢的水平底板间有摩擦。用力向右推动车厢使弹簧压缩，撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动。在地面参考系（可视为惯性系）中，从撤去推力开始，小车、弹簧和滑块组成的系统（） A．动量守恒，机械能守恒B．动量守恒，机械能不守恒 C．动量不守恒，机械能守恒D．动量不守恒，机械能不守恒 5．（2分）水上乐园有一末段水平的滑梯，人从滑梯顶端由静止开始滑下后落入水中。如图所示，滑梯顶端到末端的高度H=4.0m，末端到水面的高度ℎ=1.0m。取重力加速度g=10m/s2，将人视为质点，不计摩擦和空气阻力。则人的落水点到滑梯末端的水平距离为（） A．4.0m B．4.5m C．5.0m D．5.5m 6．（2分）甲、乙两个物块在光滑水平桌面上沿同一直线运动，甲追上乙，并与乙发生碰撞，碰撞前后甲、乙的速度随时间的变化如图中实线所示。已知甲的质量为1kg，则碰撞过程两物块损失的机械能为（） 高三物理机械能守恒试题答案及解析 1.如图所示，竖直平面内的3/4圆弧形光滑管道半径略大于小球半径，管道中心到圆心距离为R，A端与圆心O等高，AD为水平面，B点在O点的正下方，一小球自A点正上方由静止释放，自 由下落至A点进入管道，当小球到达B点时，管壁对小球的弹力大小为小球重力的9倍．求： （1）小球到B点时的速度； （2）释放点距A的竖直高度； （3）落点C与A的水平距离。 【答案】（1）2（2）（3） 【解析】（1）设小球到达B点的速度为，因为到达B点时管壁对小球的弹力大小为小球重力 =2 大小的9倍，所以有：解得:v 1 （2）由机械能守恒定律得∴ （3）设小球到达最高点的速度为，落点C与A的水平距离为 由机械能守恒定律得 由平抛运动规律得， 由此可解得 【考点】考查了圆周运动，机械能守恒，平抛运动 2.特战队员在进行素质训练时，抓住一端固定在同一水平高度的不同位置的绳索，从高度一定的 平台由水平状态无初速开始下摆，如图所示，在到达竖直状态时放开绳索，特战队员水平抛出直 到落地。不计绳索质量和空气阻力，特战队员可看成质点。下列说法正确的是 A．绳索越长，特战队员落地时的水平位移越大 B．绳索越长，特战队员在到达竖直状态时绳索拉力越大 C．绳索越长，特战队员落地时的水平速度越大 D．绳索越长，特战队员落地时的速度越大 【答案】C 【解析】据题意，特战队员随绳摆动到最低点后做平抛运动，设绳子长度为，平抛运动的高度为，起点到地面总高度为,且有；当下摆到最低点时速度由机械能守恒定律得：，平抛后运动时间为：，特战队员落地时水平位移为：， 由此可知，特战队员的水平位移有绳长和平抛高度决定，如果绳越长，虽然平抛速度越大，但高 度就越低，平抛运动的时间久越短，则水平位移不一定就越大，故选项A错误；据 《机械能守恒定律》单元检测题 一、单选题 1.如图所示，人站在电动扶梯的水平台阶上，假定人与扶梯一起沿斜面加速上升，在这个过程中，人脚所受的静摩擦力( ) A．等于零，对人不做功 B．水平向左，对人做负功 C．水平向右，对人做正功 D．沿斜面向上，对人做正功 2.如图所示，一个物体自光滑圆弧面下滑后冲上水平粗糙传送带，传送带顺时针匀速转动，则物体受到的摩擦力对物体做功情况不可能是( ) A．不做功 B．先做负功后不做功 C．先做负功后做正功 D．先做正功后不做功 3.如图所示，在一直立的光滑管内放置一轻质弹簧，上端O点与管口A的距离为2x0，一质量为m的小球从管口由静止下落，将弹簧压至最低点B，压缩量为x0，不计空气阻力，则( ) A．小球从接触弹簧开始速度一直减小 B．小球运动过程中最大速度等于2 C．弹簧最大弹性势能为3mgx0 D．弹簧劲度系数等于 4.一汽车在平直公路上行驶．从某时刻开始计时，发动机的功率P随时间t的变化如图所示．假定汽车所受阻力的大小F f恒定不变．下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图线中，可能正确的是( ) A． B． C． D． 5.一个质量为m的物体在水平恒力F的作用下，沿水平面从静止开始做匀加速直线运动，向前移动了一段距离s，那么在前半程s1＝及后半程s2＝中，F做功的平均功率之比为( )． A． (－1)∶1 B． (－2)∶1 C．1∶ D．1∶(－1) 6.关于运动物体所受的合外力、合外力做的功、物体动能的变化，下列说法正确的是( ) A．运动物体所受的合外力不为零，合外力必做功，物体的动能肯定要变化 B．运动物体所受的合外力为零，则物体的动能肯定不变 C．运动物体的动能保持不变，则该物体所受合外力一定为零 D．运动物体所受合外力不为零，则该物体一定做变速运动，其动能要变化 7.如图所示，在水平的船板上有一人拉着固定在岸边树上的绳子，用力使船向前移 2020年全国大市名校高三期末一模物理试题解析汇编（第一期） 机械能守恒定律 1、（2020·安徽黄山一模）乙的体积相同，但甲球的质量小于乙球的质量。两球在空气中由静止下落，假设它们运动时受到的阻力与球的半径成正比，与球的速度大小无关，若两球在空中下落相同的距离，则 A. 甲球的加速度小于乙球的加速度 B. 甲球用的时间比乙的长 C. 甲球的末速度大于乙球的末速度 D. 甲球克服阻力做的功小于乙球克服阻力做的功 【答案】AB 【解析】A. 下落时，加速度mg f f a g m m -= =-，因两球的体积相同，运动时受到的阻力与球的半径成正比，所以两球所受阻力f 相同，但m m <甲乙，所以a a <甲乙，选项A 正确； B. 两球在空中下落相同的距离，根据2 12 x at = ，a a <甲乙，所以甲球用的时间比乙的长，选项B 正确； C. 根据2 2t ax v =，,a a x x 甲乙甲乙<=，甲球的末速度小于乙球的末速度，选项C 错误； D. 两球所受阻力f 相同，在空中下落相同的距离，所以两球克服阻力做的功相等，选项D 错误。 故选AB 。 2、（2020·安徽蚌埠第二次检测）小球自水平地面上方A 处自由下落，经时间t 落地。若在A 处对小球施加一个竖直向上的恒力F 作用（如图所示），使小球由静止开始竖直向上运动，经时间t 撤去恒力F ，小球又经时间2t 恰好落到地面，已知重力加速度为g ，不计空气阻力，则 A. 撤去恒力F 时小球的速度大小为 35 gt B. 小球的质量为58F g C. 3t 时间内小球机械能的增量为 21 2 Fgt D. 小球落到地面时的速度大小为135 gt 【答案】AB 【解析】A.设A 点距地面高度为h ，从A 点到撤去恒力的高度为H ，施加恒力时的加速度为a ，则有 21=2 h gt 21=2H at ()2 1+=222 H h at t g t ⋅- 解得 3=5 a g 撤去恒力时的速度为 3==5 v at gt 故A 正确； B.施加恒力时，由牛顿第二定律可知2020届高考物理专题训练：机械能守恒定律(两套 附详细答案解析)
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