高三物理机械能守恒定律测试题及答案.doc

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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

慢抬高到端，直到当木板转到与水平面成角时停止转动.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

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F1、F2、F3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F1+F3=2F2

D．可能有F1+F3>2F2

4．质量为的物体，由静止开始下落，由于空气阻力，下落的加速度为，在物体下落

的过程中，下列说法正确的是 （）

A．物体动能增加了 B．物体的机械能减少了

C．物体克服阻力所做的功为 D．物体的重力势能减少了

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． B．2

C． D．

6．如图所示，一轻弹簧左端固定在长木板的左端，右端与小木块连接，且、及与地面之间接触面光滑，开始时和均静止，现同时对、施加等大反向的水平恒力和，从两物体开始运动以后的整个过程中，对、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、等大反向，故系统机械能守恒

B．由于、分别对、做正功，故系统动能不断增加

C．由于、分别对、做正功，故系统机械能不断增加

D．当弹簧弹力大小与、大小相等时，、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，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 B．小于

C．等于 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Ek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Ek

B．克服阻力做的功大于系统的动能Ek

C．克服阻力做的功可能小于系统的动能Ek

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Ep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Ep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vB=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Ep.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mA=0.7kg，mB=0.2kg，mC=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足够长）后A和B都停下.已知A、B间的动摩擦因数为，B与地面间的动摩擦因数为，且，求x的表达式.

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

，在此过程中支持力做功为，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，由动能定理得得，B不正确.木板对

物体的作用力为支持力N和摩擦力F，由得即木板对物体做

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，，1s末到3s末，

，第4s内，，所以F1+F3=2F2.

4．答案：

ACD物体下落的加速度为，说明物体下落过程中受到的阻力大小为，

由动能定理，；其中阻力做功为，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（此

时绳子上的拉力等于），而位移为，所以.

6．答案：

D本题可采用排除法.F1、F2大于弹力过程，向右加速运动，向左加速运

动，F1、F2均做正功，故系统动能和弹性势能增加，A错误；当F1、F2小于弹力，弹簧

仍伸长，F1、F2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、

速度减为零，、反向运动，这时F1、F2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F1，加速度为a，由

牛顿第二定律，所以有，则拉力F1做功为

匀速提升重物时，设拉力为F2，由平衡条件得F2=mg，

匀速直线运动的位移，力F2所做的功比较上述两种情况

下拉力F1、F2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，，则W1>W2；若a=g时，，则W1=W2；若a

时，，则W1

9．答案：

BD当A、B一起做匀加速直线运动时，弹簧一定处于伸长状态，因此当撤去外

力F到系统停止运动的过程中，系统克服阻力做功应包含系统的弹性势能，因此可以得

知BD正确.

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，，则物体的机械能为，在E—s图象中，图象斜率的大小反映拉力的大小，0～s1过程中，斜率变大，所以拉力一定变大，A错；s1～s2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，则D项就有可能.

11．答案：

（1）（3分）

（2）与x的关系：

与x2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，从可猜测与x2成正比（2分）

解析：

由，，所以，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.

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=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，（2分）

（2分） 解得（1分）

（2）汽车下坡时，同理有，（2分）（2分）

解得（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F1>F2时，v1

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v1，则，（2分）

又，（2分）代入数据并解得，（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v2，则，（2分）

又（2分）代入数据并解得，（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v3，则，（2分）又，代入数据得，.（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=m2g①（2分）对A，由牛顿第二定律，设沿斜面向上为正方向，

m1gsinθ－F=m1a②（2分）联立①②解得，a=（sinθ－）g③（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m1gsinθ

即sinθ<故A的加速度大小为（sinθ－）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vm.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，

m1gx0sinθ=Ep+④（2分）

当A自由静止在P点时，A受力平衡，m1gsinθ=kx0⑤（2分）

联立④⑤式解得，.（2分）

16．解析：

原来进入传送带：

由，解得v1=10m/s（2分）

离开B：

由，解得t2=1s，m/s（4分）

因为，所以物体先减速后匀速，由m/s，解得m（4分）

第一次传送带做的功：

（2分）

第二次传送带做的功：

（2分）

两次做功之比（2分）

17．解析：

（1）设B、C一起下降h1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h1和A、C一起再下降h应用动能定理得，

①（2分）

②（2分）

联立①②并代入已知数据解得，h=0.96m，（2分）

显然h>h2，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，

③（2分）

对A应用动能定理得，④（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=（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（2分）其加速度大小（2分）

此时B的加速度大小为（2分）

由于，所以（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（2分）

对B应用动能定理得（2分）

消去v解得，.（3分）