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2021届高考一轮（人教）物理：机械能及其守恒定律Word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m的木块A放在长木板的左端，一颗质量为m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v0
B．木块滑离木板时，木板获得的速度大小为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
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Ek1和Ek2，重力势能分别为Ep1和Ep2，从O点开始到第一次经过A点的过程中重力做功为WG1，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WG2，合外力做功的绝对值为W2，则下列选项正确的是(　　)
A．Ek1>Ek2，Ep1＝Ep2
B．Ek1＝Ek2，Ep1>Ep2
C．WG1＝WG2，W1D．WG1>WG2，W1＝W2
4、(双选)如图所示，两质量相同的小球A、B，分别用线悬在等高的O1、O2点，A球的悬线比B球的长，把两球的悬线均拉到水平位置后将小球无初速度释放，则经过最低点时(以悬点为零势能点)(　　)
A．A球的速度等于B球的速度
B．A球的动能大于B球的动能
C．A球的机械能大于B球的机械能
D．A球的机械能等于B球的机械能
5、下列叙述中正确的是(　　)
A．一对作用力和反作用力做功之和一定为零
B．静摩擦力一定不做功
C．一对滑动摩擦力所做总功不可能为零
D．一对静摩擦力所做总功可能不为零
6、(多选)质量为2
kg的物体，放在动摩擦因数为μ＝0.1的水平面上，在水平拉力F的作用下，由静止开始运动，拉力做的功W和物体发生的位移s之间的关系如图所示，重力加速度g取10
m/s2，在物体位移为9
m的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．物体先做匀加速运动，然后做匀减速运动
B．拉力F的平均功率为6.75
W
C．拉力F的最大瞬时功率为15
W
D．摩擦力做功为18
J
7、关于动能概念及动能定理表达式W＝Ek2－Ek1的说法中正确的是(　　)
A．若物体速度在变化，则动能一定在变化
B．速度大的物体，动能一定大
C．W＝Ek2－Ek1表示功可以变成能
D．动能的变化可以用合力做的功来量度
8、如图所示，可视为质点的小球A、B用不可伸长的细软轻线连接，跨过固定在地面上、半径为R的光滑圆柱，A的质量为B的两倍。当B位于地面上时，A恰与圆柱轴心等高。将A由静止释放，B上升的最大高度是(　　)
A．2R
B．
C．
D．
9、(双选)如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端连接一小物块，O点为弹簧在原长时物块的位置。物块由A点静止释放，沿粗糙程度相同的水平面向右运动，最远到达B点。在从A到B的过程中，物块(　　)
A．加速度先减小后增大
B．经过O点时的速度最大
C．所受弹簧弹力始终做正功
D．所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功
10、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
11、如图所示，劲度系数为k的竖直弹簧下端固定于水平地面上，质量为m的小球从弹簧的正上方高为h的地方自由下落到弹簧上端，经几次反弹后小球最终在弹簧上静止于某一点A处，在以上三个量中只改变其中一个量的情况下，下列说法正确的是(　　)
A．无论三个量中的一个怎样改变，此过程小球与弹簧组成的系统机械能守恒
B．无论h怎样变化，最终小球静止在A点时的弹簧压缩量与h无关
C．无论m怎样变化，最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能都不变
D．无论劲度系数k为多大，此过程中重力所做的功总是等于克服弹簧弹力做的功
12、从地面竖直上抛两个质量不同、初动能相同的小球，不计空气阻力，以地面为零势能面，当两小球上升到同一高度时，则(　　)
A．它们具有的重力势能相等
B．质量小的小球动能一定小
C．它们具有的机械能相等
D．质量大的小球机械能一定大
二、非选择题
1、思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)
(1)一定质量的物体动能变化时，速度一定变化，但速度变化时，动能不一定变化。
(
)
(2)物体的合外力对物体做的功为零，动能一定不变。
(
)
(3)物体在合外力作用下做变速运动，动能一定变化。
(
)
(4)物体的动能不变，其所受的合外力必定为零。
(
)
2、如图所示，水平面AB与水平皮带BC平滑相切，右端有一个半径为R的光滑圆弧CD与皮带水平相切．AB段和BC段的动摩擦因数均为μ＝0.5，图中AB＝BC＝R＝0.4
m，物体P和Q的质量均为m＝1
kg(可看成质点)，皮带顺时针转动，皮带速率恒为v＝2
m/s.现给静止在A处物体P一个水平向右的初速度v0＝2
m/s，一段时间后与静止在B处的物体Q发生正碰并粘在一起，以后粘合体沿圆弧向上运动，取g＝10
m/s2.
(1)求物体P运动到B点与物体Q碰撞前的速度v1；
(2)当粘合体第一次到达传送带末端C点时的速度v2；
(3)通过计算判断粘合体能否到达D点？
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m的木块A放在长木板的左端，一颗质量为m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v0
B．木块滑离木板时，木板获得的速度大小为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
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
【答案】AC
【解析】对子弹和木块A系统，根据动量守恒定律mv0＝v1，解得v1＝v0，选项A正确；木块滑离木板时，对木板和木块(包括子弹)系统mv0＝·v0＋mv2，解得v2＝v0，选项B错误；对木板，由动量定理ft＝mv2，解得f＝，选项C正确；由能量守恒定律可知，木块在木板上滑动时，因摩擦产生的热量等于子弹射入木块后子弹和木块减少的动能与木板增加的动能之差，选项D错误．
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)
【解析】选B。风中飘落的羽毛运动过程中，由于空气阻力对它做功，所以它的机械能不守恒，故A错误；竖直放置的真空牛顿管中下落的羽毛在运动过程中，只有重力做功，机械能守恒，故B正确；乘电梯匀速上升的人在运动过程中，电梯底板对人做功，则人的机械能不守恒，故C错误；弹性蹦床上跳跃的运动员在与蹦床接触的过程，蹦床对运动员做功，人的机械能不守恒，故D错误。
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Ek1和Ek2，重力势能分别为Ep1和Ep2，从O点开始到第一次经过A点的过程中重力做功为WG1，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WG2，合外力做功的绝对值为W2，则下列选项正确的是(　　)
A．Ek1>Ek2，Ep1＝Ep2
B．Ek1＝Ek2，Ep1>Ep2
C．WG1＝WG2，W1D．WG1>WG2，W1＝W2
【答案】AC
4、(双选)如图所示，两质量相同的小球A、B，分别用线悬在等高的O1、O2点，A球的悬线比B球的长，把两球的悬线均拉到水平位置后将小球无初速度释放，则经过最低点时(以悬点为零势能点)(　　)
A．A球的速度等于B球的速度
B．A球的动能大于B球的动能
C．A球的机械能大于B球的机械能
D．A球的机械能等于B球的机械能
【答案】A
BD　[初始时刻，两球的动能和势能均为0，运动过程中只有重力做功，机械能守恒，所以到达最低点时，两球的机械能相等，两球获得的动能分别等于各自重力势能的减少量，即Ek＝mgl。]
5、下列叙述中正确的是(　　)
A．一对作用力和反作用力做功之和一定为零
B．静摩擦力一定不做功
C．一对滑动摩擦力所做总功不可能为零
D．一对静摩擦力所做总功可能不为零
【答案】C　[一对作用力和反作用力可能同时做正功或做负功，也可能一个做功另一个不做功，所以它们做功之和不一定为零，故A错误；静摩擦力同样能对物体做功，例如随水平传送带加速运动的物体所受的静摩擦力对物体做正功，故B错误；一对滑动摩擦力对相互作用的系统做的总功等于滑动摩擦力与相对位移的乘积，不可能为零，故C正确；一对静摩擦力作用的物体间无相对滑动，故位移始终相等，而二力大小相等，方向相反，因而做功之和为零，故D错误。]
6、(多选)质量为2
kg的物体，放在动摩擦因数为μ＝0.1的水平面上，在水平拉力F的作用下，由静止开始运动，拉力做的功W和物体发生的位移s之间的关系如图所示，重力加速度g取10
m/s2，在物体位移为9
m的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．物体先做匀加速运动，然后做匀减速运动
B．拉力F的平均功率为6.75
W
C．拉力F的最大瞬时功率为15
W
D．摩擦力做功为18
J
【答案】BC　根据做功公式可知，W－s图象的斜率表示拉力的大小，0～3
m内，拉力F1＝5
N,3～9
m内，拉力F2＝2
N，摩擦力的大小f＝μmg＝2
N，根据牛顿第二定律可知，物块先做匀加速运动后做匀速运动，A选项错误；分析图象可知，0～9
m内，拉力做功为27
J，匀加速运动的加速度a＝＝1.5
m/s2，匀加速运动的时间t1＝＝2
s，匀加速运动的末速度v＝at1＝3
m/s，匀速运动的时间t2＝＝2
s，拉力的平均功率＝＝6.75
W，B选项正确；拉力的最大瞬时功率P＝F1v＝5×3
W＝15
W，C选项正确；摩擦力做功Wf＝－fs＝－18
J，D选项错误．
7、关于动能概念及动能定理表达式W＝Ek2－Ek1的说法中正确的是(　　)
A．若物体速度在变化，则动能一定在变化
B．速度大的物体，动能一定大
C．W＝Ek2－Ek1表示功可以变成能
D．动能的变化可以用合力做的功来量度
【答案】D　[速度是矢量，而动能是标量，若物体速度只改变方向，不改变大小，则动能不变，A错误；由Ek＝mv2知B错误；动能定理表达式W＝Ek2－Ek1表示动能的变化可用合力做的功量度，但功和能是两个不同的概念，有着本质的区别，故C错误，D正确。]
8、如图所示，可视为质点的小球A、B用不可伸长的细软轻线连接，跨过固定在地面上、半径为R的光滑圆柱，A的质量为B的两倍。当B位于地面上时，A恰与圆柱轴心等高。将A由静止释放，B上升的最大高度是(　　)
A．2R
B．
C．
D．
【答案】C　[设B球质量为m，A球刚落地时，两球速度大小都为v，根据机械能守恒定律2mgR－mgR＝(2m＋m)v2得v2＝gR，B球继续上升的高度h＝＝，B球上升的最大高度为h＋R＝R，故选项C正确。]
9、(双选)如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端连接一小物块，O点为弹簧在原长时物块的位置。物块由A点静止释放，沿粗糙程度相同的水平面向右运动，最远到达B点。在从A到B的过程中，物块(　　)
A．加速度先减小后增大
B．经过O点时的速度最大
C．所受弹簧弹力始终做正功
D．所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功
【答案】AD　[对物块受力分析，当弹簧处于压缩状态时，由牛顿第二定律可得kx－f＝ma，x减小，a减小，当a＝0时，物块速度最大，此时，物块在O点左侧，选项B错误；从加速度a＝0处到O点过程，由牛顿第二定律得f－kx＝ma，x减小，a增大，当弹簧处于伸长状态时，由牛顿第二定律可得kx＋f＝ma，x增大，a继续增大，可知物块的加速度先减小后增大，选项A正确；物块所受弹簧的弹力对物块先做正功，后做负功，选项C错误；从A到B的过程，由动能定理可得W弹－Wf＝0，选项D正确。]
10、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。
11、如图所示，劲度系数为k的竖直弹簧下端固定于水平地面上，质量为m的小球从弹簧的正上方高为h的地方自由下落到弹簧上端，经几次反弹后小球最终在弹簧上静止于某一点A处，在以上三个量中只改变其中一个量的情况下，下列说法正确的是(　　)
A．无论三个量中的一个怎样改变，此过程小球与弹簧组成的系统机械能守恒
B．无论h怎样变化，最终小球静止在A点时的弹簧压缩量与h无关
C．无论m怎样变化，最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能都不变
D．无论劲度系数k为多大，此过程中重力所做的功总是等于克服弹簧弹力做的功
【答案】B
12、从地面竖直上抛两个质量不同、初动能相同的小球，不计空气阻力，以地面为零势能面，当两小球上升到同一高度时，则(　　)
A．它们具有的重力势能相等
B．质量小的小球动能一定小
C．它们具有的机械能相等
D．质量大的小球机械能一定大
【答案】A
C　[在上升到相同高度时，由于两小球质量不同，由重力势能Ep＝mgh可知重力势能不同，故A错误；在小球上升过程中，根据机械能守恒定律，有Ek＝E－mgh，其中E为两小球相同的初始动能。在上升到相同高度时，h相同，质量小的小球动能Ek大，故B错误；在上升过程中，只有重力做功，两小球机械能守恒，由于初动能相同，则它们具有的机械能相等，故C正确，D错误。]
二、非选择题
1、思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)
(1)一定质量的物体动能变化时，速度一定变化，但速度变化时，动能不一定变化。
(
)
(2)物体的合外力对物体做的功为零，动能一定不变。
(
)
(3)物体在合外力作用下做变速运动，动能一定变化。
(
)
(4)物体的动能不变，其所受的合外力必定为零。
(
)
【答案】（1）√
（2）√
（3）×
（4）×
2、如图所示，水平面AB与水平皮带BC平滑相切，右端有一个半径为R的光滑圆弧CD与皮带水平相切．AB段和BC段的动摩擦因数均为μ＝0.5，图中AB＝BC＝R＝0.4
m，物体P和Q的质量均为m＝1
kg(可看成质点)，皮带顺时针转动，皮带速率恒为v＝2
m/s.现给静止在A处物体P一个水平向右的初速度v0＝2
m/s，一段时间后与静止在B处的物体Q发生正碰并粘在一起，以后粘合体沿圆弧向上运动，取g＝10
m/s2.
(1)求物体P运动到B点与物体Q碰撞前的速度v1；
(2)当粘合体第一次到达传送带末端C点时的速度v2；
(3)通过计算判断粘合体能否到达D点？
【答案】(1)4
m/s　(2)2
m/s　(3)可以
【解析】(1)由A到B过程，由动能定理得
－μmg·R＝mv－mv
解得v1＝4
m/s.
(2)P与Q在B处相碰，由动量守恒定律得
mv1＝2mv共
解得v共＝2
m/s
粘合体由B到C过程由动能定理得
－μ×2mgR＝×2mv－×2mv
解得v2＝2
m/s
(3)粘合体由C到D过程，由机械能守恒定律得
×2mv＝2mR＋×2mv
解得vD＝0
所以粘合体恰好可以到达D点．

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