高中物理大题集练——机械能守恒1、如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验．有一直径为d、质量为m的金属小球由A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为H（H＞＞d），光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g．则：（1）如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径d= mm．（2）小球经过光电门B时的速度表达式为 ．（3）多次改变高度H，重复上述实验，作出随H的变化图象如图丙所示，当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足以下表达式： 时，可判断小球下落过程中机械能守恒．（4）实验中发现动能增加量△EK总是稍小于重力势能减少量△EP，增加下落高度后，则△Ep﹣△Ek将 （选填“增加”、“减小”或“不变”）．2、在验证机械能守恒的实验中，某同学利用图甲中器材进行实验，正确地完成实验操作后，得到一条点迹清晰的纸带，如图乙所示。在实验数据处理中，某同学取A.B两点来验证实验。已知打点计时器每隔0.02s打一个点，g取9.8m/s2，图中测量结果记录在下面的表格中。13\n项目x1/cmA点瞬时速度/(m·s－1)x2/cmB点瞬时速度/(m·s－1)AB两点间距离/cm数据3.920.9812.80 50.00 (1)观察纸带，可知连接重物的夹子应夹在纸带的________端；(选填“左”或“右”)(2)将表格中未填项目填写完整；(3)若重物和夹子的总质量为0.6kg，那么在A到B运动过程中，动能的增加量为____J，重力势能的减少量为______J。3、某同学利用自由落体运动验证机械能守恒定律，它在同一竖直线上不同高度处安装两个光电门，然后在高处的光电门正上方一定距离处由静止释放小球，下落中小球球心经过两光电门的细光束，光电门显示的遮光时间分别为和。（1）为验证机械能守恒定律，它还必须测出的物理量有________A．小球的质量mB．小球的直径DC．两光电门中心的距离LD．小球在两光电门中心间运动的时间（2）为验证机械能守恒定律，需要比较小球在两光电门间运动时重力势能的减少量与小球增加的动能是否相等，若运用所测量物理量及相关常量表示，则=________；=________；（3）为了减小实验误差，对选择小球的要求是___________________4、质量为m的小球在竖直向上的恒定拉力作用下，由静止开始从水平地面向上运动，经一段时间，拉力做功为W，此后撤去拉力，球又经相同时间回到地面。以地面为零势能面，不计空气阻力。求：（1）球回到地面时的动能Ekt；（2）撤去拉力前球的加速度大小a及拉力的大小F；（3）球动能为时的重力势能Ep。13\n5、如图所示装置由AB、BC、CD三段轨道组成，轨道交接处均由很小的圆弧平滑连接，其中轨道AB、CD段是光滑的，水平轨道BC的长度s＝5m，轨道CD足够长且倾角θ＝37°，A、D两点离轨道BC的高度分别为h1＝4.30m、h2＝1.35m。现让质量为m的小滑块自A点由静止释放。已知小滑块与轨道BC间的动摩擦因数μ＝0.5，重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：（1）小滑块第一次到达D点时的速度大小；（2）小滑块第一次与第二次通过C点的时间间隔．6、与打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况时常用的计时仪器，如图（甲）所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置。现利用如图（乙）所示的装置验证“机械能守恒定律”。方法是：在滑块上安装一遮光板，把滑块放在水平放置的气垫导轨上，通过跨过定滑轮的细绳与钩码相连，连接好1、2两个光电门，在图示位置释放滑块后，光电计时器记录下滑块上的遮光板先后通过两个光电门的时间分别为△t1、△t2。已知滑块（含遮光板）质量为M、钩码质量为m、两光电门间距为s、遮光板宽度为L、当地的重力加速度为g。（1）计算滑块先后通过两个光电门时的瞬时速度的表达式为v1= v2= （用题目中给定的字母表示）（2）本实验中验证机械能守恒的表达式为 （用题目中给定的字母表示）。13\n7、用如图实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒．m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．如图给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离已在图中标出．已知m1＝50g、m2＝150g，则(g取10m/s2，结果保留两位有效数字) (1)下面列举了该实验的几个操作步骤：A．按照图示的装置安装器件B．将打点计时器接到直流电源上C．先释放m2，再接通电源打出一条纸带D．测量纸带上某些点间的距离E．根据测量的结果，分别计算系统减少的重力势能和增加的动能其中操作不当的步骤是__________(填选项对应的字母)．(2)在纸带上打下计数点5时的速度v＝______m/s；(3)在打点0～5过程中系统动能的增量ΔEk＝________J，系统势能的减少量ΔEp＝______J，由此得出的结论是________________________________________________________________________________；(4)若某同学作出v213\n－h图象如图所示，写出计算当地重力加速度g的表达________________，并计算出当地的实际重力加速度g＝________m/s2.8、如图所示，质量为km的斜劈，其中k>1，静止放在光滑的水平面上，斜劈的曲面光滑且为半径为R的四分之一圆面，圆面下端与光滑水平面相切。一质量为m的小球位于水平面上某位置，现给小球水平向右的初速度v0。①若R足够大，求当小球从斜劈滑下离开时小球的速度；②若小球向右滑上斜劈刚好没有越过圆面上端，求k的取值.9、某活动小组利用图甲所示的装置验证机械能守恒定律。钢球自由下落过程中，先后通过光电门A.B，计时装置测出钢球通过A.B的时间分别为tA.tB。用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度。测出两光电门间的距离为h，当地的重力加速度为g。（1）用游标卡尺测量钢球的直径，读数如图乙所示，钢球直径为d＝__________cm。（2）要验证机械能守恒，只要比较__________。13\nA.与gh是否相等B.与2gh是否相等C.与gh是否相等D.与2gh是否相等（3）钢球通过光电门的平均速度______。（选填“>”或“<”）钢球球心通过光电门的瞬时速度，由此产生的误差______（选填“能”或“不能”）通过增加实验次数减小。10、在“验证机械能守恒定律”的实验中，若重物质量为0.50kg，选择好的纸带如图10所示，O、A之间有几个点未画出．已知相邻两点时间间隔为0.02s，长度单位是cm，g取9.8m/s2.则打点计时器打下点B时，重物的速度vB＝________m/s；从起点O到打下点B的过程中，重物重力势能的减少量ΔEp＝________J，动能的增加量ΔEk＝________J．(结果保留三位有效数字)11、如图所示，半径=0.4m的光滑半圆环轨道处于竖直平面内，半圆环与粗糙的水平地面相切于圆环的端点A．一质量=0.1kg的小球，以初速度=8m/s在水平地面上向左作加速度=4m/s2的匀减速直线运动，运动4m后，冲上竖直半圆环，经过最高点B最后小球落在C点。取重力加速度=10m/s2。求：（1）小球到达A点时速度大小；13\n（2）小球经过B点时对轨道的压力大小；（3）A、C两点间的距离。12、如图所示，斜面的倾角＝30°，另一边与地面垂直，高为，斜面顶点有一定滑轮，物块A和B的质量分别为和，通过轻而柔软的细绳连接并跨过定滑轮，开始时两物体与地面的垂直距离均为，释放两物块后，A沿斜面无摩擦地上滑，B沿斜面的竖直边下落，且落地后不反弹。若物块A恰好能达到斜面的顶点，试求和的比值．（滑轮的质量、半径和摩擦均可忽略不计）13、物体A的质量为mA，圆环B的质量为mB，通过绳子连结在一起，圆环套在光滑的竖直杆上，开始时连接圆环的绳子处于水平，如图所示，长度l=4m，现从静止释放圆环。不计定滑轮和空气的阻力，取g=10m/s2。求：（1）若mA:mB=5:2，则圆环能下降的最大距离hm。（2）若圆环下降h2=3m时的速度大小为4m/s，则两个物体的质量应满足怎样的关系？（3）若mA=mB，请定性说明小环下降过程中速度大小变化的情况及其理由。14、如图所示，半径R=0.6m13\n的光滑圆弧轨道BCD与足够长的粗糙轨道DE在D处平滑连接，O为圆弧轨道BCD的圆心，C点为圆弧轨道的最低点，半径OB、OD与OC的夹角分别为53°和37°。将一个质量m=0.5kg的物体(视为质点)从B点左侧高为h=0.8m处的A点水平抛出，恰从B点沿切线方向进入圆弧轨道。已知物体与轨道DE间的动摩擦因数=0.8，重力加速度g取10m/s2，sin37°="0."6，cos37°=0.8。求：（1）物体水平抛出时的初速度大小v0；（2）物体在轨道DE上运动的路程s。15、如图所示，竖直平面内的半圆形轨道下端与水平面相切，B、C分别为半圆形轨道的最低点和最高点。小滑块（可视为质点）沿水平面向左滑动，经过A点时的速度,恰好通过最高点C.已知半圆形轨道光滑，半径R=0.40m，滑块与水平面间的动摩擦因数m=0.50，A、B两点间的距离L=1.30m。取重力加速度g=10m/s2。求：（1）滑块运动到A点时速度的大小（2）滑块从C点水平飞出后，落地点与B点间的距离x。16、如图所示，一质量M=2kg的带有弧形轨道的平台置于足够长的水平轨道上，弧形轨道与水平轨道平滑连接，水平轨道上静置一小球B。从弧形轨道上距离水平轨道高h=0.3m处由静止释放一质量mA=1kg的小球A，小球A沿轨道下滑后与小球B发生弹性正碰，碰后小球A被弹回，且恰好追不上平台。已知所有接触面均光滑，重力加速度为g=10m/s2。求小球B的质量。13\n17、质量m=0.2kg的小球放在竖立的轻弹簧上，并把球往下按至A的位置，如图所示，迅速松手后，弹簧把球弹起，球升至最高位置C，途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态。已知B、A的高度差x1=0.1m，C、B的高度差x2=0.2m，空气的阻力可忽略，重力加速度g=10m/s2，弹性势能的表达式,式中x为弹簧的形变量。求:（1）弹簧的劲度系数k；（2）松手后瞬间小球的加速度大小a。18、如图所示，两光滑金属导轨，间距d="0.2"m，在桌面上的部分是水平的，处在磁感应强度B="0.1"T、方向竖直向下的有界磁场中，电阻R="3"Ω，桌面高H="0.8"m，金属杆ab质量m="0.2"kg、电阻r="1"Ω，在导轨上距桌面h="0.2"m高处由静止释放，落地点距桌面左边缘的水平距离s="0.4"m，g="10"m/s2，求：（1）金属杆刚进入磁场时，R上的电流大小；（2）整个过程中R放出的热量．13\n19、某水上游乐场举办了一场趣味水上比赛．如图所示，质量m=60kg的参赛者（可视为质点），在河岸上A点双手紧握一根长L=5.0m的不可伸长的轻绳，轻绳另一端系在距离水面高H=10.0m的O点，此时轻绳与竖直方向的夹角为θ=37°，C点是位于O点正下方水面上的一点，距离C点x=5.0m处的D点固定着一只救生圈，O、A、C、D各点均在同一竖直面内，若参赛者双手抓紧绳端点，从台阶上A点沿垂直于轻绳斜向下以一定的初速度跃出，当摆到O点正下方的B点时松开手，此后恰能落在救生圈内。（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2）（1）求参赛者经过B点时速度的大小v；（2）求参赛者从台阶上A点跃出时的动能EK；（3）若手与绳之间的动摩擦因数为0.6，参赛者要顺利完成比赛，则每只手对绳的最大握力不得小于多少？（设最大静摩擦等于滑动摩擦力）20、如图，质量为M的小车静止在光滑的水平面上，小车AB段是半径为R的四分之一圆弧光滑轨道，BC段是长为L的水平粗糙轨道，两段轨道相切于B点，一质量为m的滑块在小车上从A点静止开始沿轨道滑下，重力加速度为g。（1）若固定小车，求滑块运动过程中对小车的最大压力；13\n（2）若不固定小车，滑块仍从A点由静止下滑，然后滑入BC轨道，最后从C点滑出小车，已知滑块质量，在任一时刻滑块相对地面速度的水平分量是小车速度大小的2倍，滑块与轨道BC间的动摩擦因数为μ，求：①滑块运动过程中，小车的最大速度vm；②滑块从B到C运动过程中，小车的位移大小s。答案1、答案2、答案3、答案4、答案5、答案6、答案7、答案13\n8、答案9、答案10、答案11、答案12、答案13、答案14、答案15、答案13\n16、答案17、答案18、答案19、答案20、答案13
