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2021屆高考一輪（人教）物理：機械能及其守恒定律Word含答案
一輪：機械能及其守恒定律
一、選擇題
1、(雙選)如圖所示，質量為m的長木板B放在光滑的水平面上，質量為m的木塊A放在長木板的左端，一顆質量為m的子彈以速度v0射入木塊并留在木塊中，當木塊滑離木板時速度為v0，木塊在木板上滑行的時間為t，則下列說法正確的是(　　)
A．木塊獲得的最大速度為v0
B．木塊滑離木板時，木板獲得的速度大小為v0
C．木塊在木板上滑動時，木塊與木板間的滑動摩擦力大小為
D．木塊在木板上滑動時，因摩擦產生的熱量等于子彈射人木塊后子彈和木塊減少的動能
2、下列人或物在運動過程中，機械能守恒的是
(　　)
A.風中飄落的羽毛
B.豎直放置的真空牛頓管中下落的羽毛
C.乘電梯勻速上升的人
D.彈性蹦床上跳躍的運動員(不計空氣阻力)
3、(雙選)如圖所示，物塊從足夠長粗糙斜面底端O點，以某一速度向上運動，到達最高點后又沿斜面下滑．物塊先后兩次經過斜面上某一點A點時的動能分別為Ek1和Ek2，重力勢能分別為Ep1和Ep2，從O點開始到第一次經過A點的過程中重力做功為WG1，合外力做功的絕對值為W1，從O點開始到第二次經過A點的過程中重力做功為WG2，合外力做功的絕對值為W2，則下列選項正確的是(　　)
A．Ek1>Ek2，Ep1＝Ep2
B．Ek1＝Ek2，Ep1>Ep2
C．WG1＝WG2，W1D．WG1>WG2，W1＝W2
4、(雙選)如圖所示，兩質量相同的小球A、B，分別用線懸在等高的O1、O2點，A球的懸線比B球的長，把兩球的懸線均拉到水平位置后將小球無初速度釋放，則經過最低點時(以懸點為零勢能點)(　　)
A．A球的速度等于B球的速度
B．A球的動能大于B球的動能
C．A球的機械能大于B球的機械能
D．A球的機械能等于B球的機械能
5、下列敘述中正確的是(　　)
A．一對作用力和反作用力做功之和一定為零
B．靜摩擦力一定不做功
C．一對滑動摩擦力所做總功不可能為零
D．一對靜摩擦力所做總功可能不為零
6、(多選)質量為2
kg的物體，放在動摩擦因數為μ＝0.1的水平面上，在水平拉力F的作用下，由靜止開始運動，拉力做的功W和物體發生的位移s之間的關系如圖所示，重力加速度g取10
m/s2，在物體位移為9
m的過程中，下列說法正確的是(　　)
A．物體先做勻加速運動，然后做勻減速運動
B．拉力F的平均功率為6.75
W
C．拉力F的最大瞬時功率為15
W
D．摩擦力做功為18
J
7、關于動能概念及動能定理表達式W＝Ek2－Ek1的說法中正確的是(　　)
A．若物體速度在變化，則動能一定在變化
B．速度大的物體，動能一定大
C．W＝Ek2－Ek1表示功可以變成能
D．動能的變化可以用合力做的功來量度
8、如圖所示，可視為質點的小球A、B用不可伸長的細軟輕線連接，跨過固定在地面上、半徑為R的光滑圓柱，A的質量為B的兩倍。當B位于地面上時，A恰與圓柱軸心等高。將A由靜止釋放，B上升的最大高度是(　　)
A．2R
B．
C．
D．
9、(雙選)如圖所示，輕質彈簧一端固定，另一端連接一小物塊，O點為彈簧在原長時物塊的位置。物塊由A點靜止釋放，沿粗糙程度相同的水平面向右運動，最遠到達B點。在從A到B的過程中，物塊(　　)
A．加速度先減小后增大
B．經過O點時的速度最大
C．所受彈簧彈力始終做正功
D．所受彈簧彈力做的功等于克服摩擦力做的功
10、如圖所示，一細線系一小球繞O點在豎直面內做圓周運動，a、b分別是軌跡的最高點和最低點，c、d兩點與圓心等高，小球在a點時細線的拉力恰好為0，不計空氣阻力，則下列說法正確的是
(　　)
A.小球從a點運動到b點的過程中，先失重后超重
B.小球從a點運動到b點的過程中，機械能先增大后減小
C.小球從a點運動到b點的過程中，細線對小球的拉力先做正功后做負功
D.小球運動到c、d兩點時，受到的合力指向圓心
11、如圖所示，勁度系數為k的豎直彈簧下端固定于水平地面上，質量為m的小球從彈簧的正上方高為h的地方自由下落到彈簧上端，經幾次反彈后小球最終在彈簧上靜止于某一點A處，在以上三個量中只改變其中一個量的情況下，下列說法正確的是(　　)
A．無論三個量中的一個怎樣改變，此過程小球與彈簧組成的系統機械能守恒
B．無論h怎樣變化，最終小球靜止在A點時的彈簧壓縮量與h無關
C．無論m怎樣變化，最終小球靜止在A點時彈簧的彈性勢能都不變
D．無論勁度系數k為多大，此過程中重力所做的功總是等于克服彈簧彈力做的功
12、從地面豎直上拋兩個質量不同、初動能相同的小球，不計空氣阻力，以地面為零勢能面，當兩小球上升到同一高度時，則(　　)
A．它們具有的重力勢能相等
B．質量小的小球動能一定小
C．它們具有的機械能相等
D．質量大的小球機械能一定大
二、非選擇題
1、思考辨析(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)
(1)一定質量的物體動能變化時，速度一定變化，但速度變化時，動能不一定變化。
(
)
(2)物體的合外力對物體做的功為零，動能一定不變。
(
)
(3)物體在合外力作用下做變速運動，動能一定變化。
(
)
(4)物體的動能不變，其所受的合外力必定為零。
(
)
2、如圖所示，水平面AB與水平皮帶BC平滑相切，右端有一個半徑為R的光滑圓弧CD與皮帶水平相切．AB段和BC段的動摩擦因數均為μ＝0.5，圖中AB＝BC＝R＝0.4
m，物體P和Q的質量均為m＝1
kg(可看成質點)，皮帶順時針轉動，皮帶速率恒為v＝2
m/s.現給靜止在A處物體P一個水平向右的初速度v0＝2
m/s，一段時間后與靜止在B處的物體Q發生正碰并粘在一起，以后粘合體沿圓弧向上運動，取g＝10
m/s2.
(1)求物體P運動到B點與物體Q碰撞前的速度v1；
(2)當粘合體第一次到達傳送帶末端C點時的速度v2；
(3)通過計算判斷粘合體能否到達D點？
一輪：機械能及其守恒定律
一、選擇題
1、(雙選)如圖所示，質量為m的長木板B放在光滑的水平面上，質量為m的木塊A放在長木板的左端，一顆質量為m的子彈以速度v0射入木塊并留在木塊中，當木塊滑離木板時速度為v0，木塊在木板上滑行的時間為t，則下列說法正確的是(　　)
A．木塊獲得的最大速度為v0
B．木塊滑離木板時，木板獲得的速度大小為v0
C．木塊在木板上滑動時，木塊與木板間的滑動摩擦力大小為
D．木塊在木板上滑動時，因摩擦產生的熱量等于子彈射人木塊后子彈和木塊減少的動能
【答案】AC
【解析】對子彈和木塊A系統，根據動量守恒定律mv0＝v1，解得v1＝v0，選項A正確；木塊滑離木板時，對木板和木塊(包括子彈)系統mv0＝·v0＋mv2，解得v2＝v0，選項B錯誤；對木板，由動量定理ft＝mv2，解得f＝，選項C正確；由能量守恒定律可知，木塊在木板上滑動時，因摩擦產生的熱量等于子彈射入木塊后子彈和木塊減少的動能與木板增加的動能之差，選項D錯誤．
2、下列人或物在運動過程中，機械能守恒的是
(　　)
A.風中飄落的羽毛
B.豎直放置的真空牛頓管中下落的羽毛
C.乘電梯勻速上升的人
D.彈性蹦床上跳躍的運動員(不計空氣阻力)
【解析】選B。風中飄落的羽毛運動過程中，由于空氣阻力對它做功，所以它的機械能不守恒，故A錯誤；豎直放置的真空牛頓管中下落的羽毛在運動過程中，只有重力做功，機械能守恒，故B正確；乘電梯勻速上升的人在運動過程中，電梯底板對人做功，則人的機械能不守恒，故C錯誤；彈性蹦床上跳躍的運動員在與蹦床接觸的過程，蹦床對運動員做功，人的機械能不守恒，故D錯誤。
3、(雙選)如圖所示，物塊從足夠長粗糙斜面底端O點，以某一速度向上運動，到達最高點后又沿斜面下滑．物塊先后兩次經過斜面上某一點A點時的動能分別為Ek1和Ek2，重力勢能分別為Ep1和Ep2，從O點開始到第一次經過A點的過程中重力做功為WG1，合外力做功的絕對值為W1，從O點開始到第二次經過A點的過程中重力做功為WG2，合外力做功的絕對值為W2，則下列選項正確的是(　　)
A．Ek1>Ek2，Ep1＝Ep2
B．Ek1＝Ek2，Ep1>Ep2
C．WG1＝WG2，W1D．WG1>WG2，W1＝W2
【答案】AC
4、(雙選)如圖所示，兩質量相同的小球A、B，分別用線懸在等高的O1、O2點，A球的懸線比B球的長，把兩球的懸線均拉到水平位置后將小球無初速度釋放，則經過最低點時(以懸點為零勢能點)(　　)
A．A球的速度等于B球的速度
B．A球的動能大于B球的動能
C．A球的機械能大于B球的機械能
D．A球的機械能等于B球的機械能
【答案】A
BD　[初始時刻，兩球的動能和勢能均為0，運動過程中只有重力做功，機械能守恒，所以到達最低點時，兩球的機械能相等，兩球獲得的動能分別等于各自重力勢能的減少量，即Ek＝mgl。]
5、下列敘述中正確的是(　　)
A．一對作用力和反作用力做功之和一定為零
B．靜摩擦力一定不做功
C．一對滑動摩擦力所做總功不可能為零
D．一對靜摩擦力所做總功可能不為零
【答案】C　[一對作用力和反作用力可能同時做正功或做負功，也可能一個做功另一個不做功，所以它們做功之和不一定為零，故A錯誤；靜摩擦力同樣能對物體做功，例如隨水平傳送帶加速運動的物體所受的靜摩擦力對物體做正功，故B錯誤；一對滑動摩擦力對相互作用的系統做的總功等于滑動摩擦力與相對位移的乘積，不可能為零，故C正確；一對靜摩擦力作用的物體間無相對滑動，故位移始終相等，而二力大小相等，方向相反，因而做功之和為零，故D錯誤。]
6、(多選)質量為2
kg的物體，放在動摩擦因數為μ＝0.1的水平面上，在水平拉力F的作用下，由靜止開始運動，拉力做的功W和物體發生的位移s之間的關系如圖所示，重力加速度g取10
m/s2，在物體位移為9
m的過程中，下列說法正確的是(　　)
A．物體先做勻加速運動，然后做勻減速運動
B．拉力F的平均功率為6.75
W
C．拉力F的最大瞬時功率為15
W
D．摩擦力做功為18
J
【答案】BC　根據做功公式可知，W－s圖象的斜率表示拉力的大小，0～3
m內，拉力F1＝5
N,3～9
m內，拉力F2＝2
N，摩擦力的大小f＝μmg＝2
N，根據牛頓第二定律可知，物塊先做勻加速運動后做勻速運動，A選項錯誤；分析圖象可知，0～9
m內，拉力做功為27
J，勻加速運動的加速度a＝＝1.5
m/s2，勻加速運動的時間t1＝＝2
s，勻加速運動的末速度v＝at1＝3
m/s，勻速運動的時間t2＝＝2
s，拉力的平均功率＝＝6.75
W，B選項正確；拉力的最大瞬時功率P＝F1v＝5×3
W＝15
W，C選項正確；摩擦力做功Wf＝－fs＝－18
J，D選項錯誤．
7、關于動能概念及動能定理表達式W＝Ek2－Ek1的說法中正確的是(　　)
A．若物體速度在變化，則動能一定在變化
B．速度大的物體，動能一定大
C．W＝Ek2－Ek1表示功可以變成能
D．動能的變化可以用合力做的功來量度
【答案】D　[速度是矢量，而動能是標量，若物體速度只改變方向，不改變大小，則動能不變，A錯誤；由Ek＝mv2知B錯誤；動能定理表達式W＝Ek2－Ek1表示動能的變化可用合力做的功量度，但功和能是兩個不同的概念，有著本質的區別，故C錯誤，D正確。]
8、如圖所示，可視為質點的小球A、B用不可伸長的細軟輕線連接，跨過固定在地面上、半徑為R的光滑圓柱，A的質量為B的兩倍。當B位于地面上時，A恰與圓柱軸心等高。將A由靜止釋放，B上升的最大高度是(　　)
A．2R
B．
C．
D．
【答案】C　[設B球質量為m，A球剛落地時，兩球速度大小都為v，根據機械能守恒定律2mgR－mgR＝(2m＋m)v2得v2＝gR，B球繼續上升的高度h＝＝，B球上升的最大高度為h＋R＝R，故選項C正確。]
9、(雙選)如圖所示，輕質彈簧一端固定，另一端連接一小物塊，O點為彈簧在原長時物塊的位置。物塊由A點靜止釋放，沿粗糙程度相同的水平面向右運動，最遠到達B點。在從A到B的過程中，物塊(　　)
A．加速度先減小后增大
B．經過O點時的速度最大
C．所受彈簧彈力始終做正功
D．所受彈簧彈力做的功等于克服摩擦力做的功
【答案】AD　[對物塊受力分析，當彈簧處于壓縮狀態時，由牛頓第二定律可得kx－f＝ma，x減小，a減小，當a＝0時，物塊速度最大，此時，物塊在O點左側，選項B錯誤；從加速度a＝0處到O點過程，由牛頓第二定律得f－kx＝ma，x減小，a增大，當彈簧處于伸長狀態時，由牛頓第二定律可得kx＋f＝ma，x增大，a繼續增大，可知物塊的加速度先減小后增大，選項A正確；物塊所受彈簧的彈力對物塊先做正功，后做負功，選項C錯誤；從A到B的過程，由動能定理可得W彈－Wf＝0，選項D正確。]
10、如圖所示，一細線系一小球繞O點在豎直面內做圓周運動，a、b分別是軌跡的最高點和最低點，c、d兩點與圓心等高，小球在a點時細線的拉力恰好為0，不計空氣阻力，則下列說法正確的是
(　　)
A.小球從a點運動到b點的過程中，先失重后超重
B.小球從a點運動到b點的過程中，機械能先增大后減小
C.小球從a點運動到b點的過程中，細線對小球的拉力先做正功后做負功
D.小球運動到c、d兩點時，受到的合力指向圓心
【解析】選A。小球從a點運動到b點的過程中，加速度方向先向下后向上，所以小球先失重后超重，故A正確；小球從a點運動到b點的過程中，繩子拉力不做功，只有重力做功，機械能守恒，故B、C錯誤；小球運動到c、d兩點時，繩子拉力的方向指向圓心，重力豎直向下，所以小球受到的合力不是指向圓心，故D錯誤。
11、如圖所示，勁度系數為k的豎直彈簧下端固定于水平地面上，質量為m的小球從彈簧的正上方高為h的地方自由下落到彈簧上端，經幾次反彈后小球最終在彈簧上靜止于某一點A處，在以上三個量中只改變其中一個量的情況下，下列說法正確的是(　　)
A．無論三個量中的一個怎樣改變，此過程小球與彈簧組成的系統機械能守恒
B．無論h怎樣變化，最終小球靜止在A點時的彈簧壓縮量與h無關
C．無論m怎樣變化，最終小球靜止在A點時彈簧的彈性勢能都不變
D．無論勁度系數k為多大，此過程中重力所做的功總是等于克服彈簧彈力做的功
【答案】B
12、從地面豎直上拋兩個質量不同、初動能相同的小球，不計空氣阻力，以地面為零勢能面，當兩小球上升到同一高度時，則(　　)
A．它們具有的重力勢能相等
B．質量小的小球動能一定小
C．它們具有的機械能相等
D．質量大的小球機械能一定大
【答案】A
C　[在上升到相同高度時，由于兩小球質量不同，由重力勢能Ep＝mgh可知重力勢能不同，故A錯誤；在小球上升過程中，根據機械能守恒定律，有Ek＝E－mgh，其中E為兩小球相同的初始動能。在上升到相同高度時，h相同，質量小的小球動能Ek大，故B錯誤；在上升過程中，只有重力做功，兩小球機械能守恒，由于初動能相同，則它們具有的機械能相等，故C正確，D錯誤。]
二、非選擇題
1、思考辨析(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)
(1)一定質量的物體動能變化時，速度一定變化，但速度變化時，動能不一定變化。
(
)
(2)物體的合外力對物體做的功為零，動能一定不變。
(
)
(3)物體在合外力作用下做變速運動，動能一定變化。
(
)
(4)物體的動能不變，其所受的合外力必定為零。
(
)
【答案】（1）√
（2）√
（3）×
（4）×
2、如圖所示，水平面AB與水平皮帶BC平滑相切，右端有一個半徑為R的光滑圓弧CD與皮帶水平相切．AB段和BC段的動摩擦因數均為μ＝0.5，圖中AB＝BC＝R＝0.4
m，物體P和Q的質量均為m＝1
kg(可看成質點)，皮帶順時針轉動，皮帶速率恒為v＝2
m/s.現給靜止在A處物體P一個水平向右的初速度v0＝2
m/s，一段時間后與靜止在B處的物體Q發生正碰并粘在一起，以后粘合體沿圓弧向上運動，取g＝10
m/s2.
(1)求物體P運動到B點與物體Q碰撞前的速度v1；
(2)當粘合體第一次到達傳送帶末端C點時的速度v2；
(3)通過計算判斷粘合體能否到達D點？
【答案】(1)4
m/s　(2)2
m/s　(3)可以
【解析】(1)由A到B過程，由動能定理得
－μmg·R＝mv－mv
解得v1＝4
m/s.
(2)P與Q在B處相碰，由動量守恒定律得
mv1＝2mv共
解得v共＝2
m/s
粘合體由B到C過程由動能定理得
－μ×2mgR＝×2mv－×2mv
解得v2＝2
m/s
(3)粘合體由C到D過程，由機械能守恒定律得
×2mv＝2mR＋×2mv
解得vD＝0
所以粘合體恰好可以到達D點．

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