机械能守恒定律
(40分钟 100分)
一、选择题(本题共8小题,每小题7分,共56分)
1.关于机械能守恒,下列说法中正确的是 ( )
A.物体做匀速运动,其机械能一定守恒
B.物体所受合外力不为零,其机械能一定不守恒
C.物体所受合外力做功不为零,其机械能一定不守恒
D.物体沿竖直方向向下做加速度为5 m/s2的匀加速运动,其机械能减少
【解析】选D。A选项,做匀速运动的物体,动能不变,势能可能改变,所以,机械能不一定守恒。B选项,物体只受重力,机械能守恒。C选项,物体做自由落体运动,只有重力做功,机械能守恒。D选项,物体除受重力外,还受到向上的拉力,拉力做负功,机械能减小。
2.关于机械能守恒定律的适用条件,下列说法正确的是 ( )
A.只有重力和弹力作用时,机械能才守恒
B.当有其他外力作用时,只要合外力为零,机械能就守恒
C.当有其他外力作用时,只要其他外力不做功,机械能就守恒
D.炮弹在空中飞行不计阻力时,仅受重力作用,所以爆炸前后机械能守恒
【解析】选C。机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功,也就是物体可以受其他力作用,只要其他力不做功或做功之和为零即可,故A、B均错,C正确。在炮弹爆炸过程中,爆炸时产生的化学能转化为机械能,机械能不守恒,D错。
3.用一细绳拉一物体匀速上升,则该物体 ( )
A.动能增加 B.重力势能增加
C.机械能减少 D.机械能不变
【解析】选B。匀速上升过程中动能不变,重力势能增加,机械能增加,所以只有B项正确。
4.从h高处以初速度v0竖直向上抛出一个质量为m的小球,如图所示。若取抛出处物体的重力势能为0,不计空气阻力,则物体着地时的机械能为 ( )
A.mgh B.mgh+m
C.m D.m-mgh
【解析】选C。初态时机械能为m,由于只有重力做功,机械能守恒,物体在任意时刻机械能都是这么大,故C正确。
5.(多选)(2017·万州区高一检测)如图所示,竖直放置在水平地面上的轻弹簧,下端固定在地面上,将一个金属球放置在弹簧顶端(球与弹簧不粘连),并用力向下压球,稳定后用细线把弹簧拴牢。烧断细线,球将被弹起,脱离弹簧后能继续向上运动,则该球从细线被烧断到刚脱离弹簧的运动过程中 ( )
A.球的机械能守恒
B.球的动能先增大后减小,机械能一直增加
C.金属球的动能与小弹簧的弹性势能之和一直在减小
D.球在刚脱离弹簧时动能最大
【解析】选B、C。小球在整个运动过程中,小球、弹簧组成的系统机械能守恒,小球向上运动的过程中,弹簧的弹性势能减小,小球的机械能一直增大,故A错误。烧断细线后,开始的一段时间内,弹力大于重力,小球向上做加速运动,当弹簧的弹力小于小球重力后,小球向上做减速运动,因此当重力与弹力相等时,小球速度最大;在整个过程中,弹簧弹力始终对小球做正功,小球的机械能一直增大,故B正确,D错误。小球与弹簧组成的系统机械能守恒,即小球的动能、重力势能、弹簧的弹性势能之和保持不变,小球向上运动过程中重力势能一直增大,所以小球的动能和弹簧的弹性势能之和一直减小,故C正确。
6.(2016·全国卷Ⅱ)小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上,P球的质量大于Q球的质量,悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短。将两球拉起,使两绳均被水平拉直,如图所示。将两球由静止释放。在各自轨迹的最低点 世纪金榜导学号35684183( )
A.P球的速度一定大于Q球的速度
B.P球的动能一定小于Q球的动能
C.P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力
D.P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度
【解析】选C。小球P和Q由两绳的水平位置运动到最低点的过程中机械能守恒,则有mgL=mv2,所以v=,由于悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短,所以P球的速度一定小于Q球的速度,选项A错误;又由于P球的质量大于Q球的质量,不能确定P球的动能是否一定小于Q球的动能,选项B错误;根据T-mg=,因为r=L,所以,T=3mg,所以P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力,选项C正确;由a=和r=L可得,P球和Q球的向心加速度大小均为a=2g,所以选项D错误。
