4 机械能守恒定律
考点一 机械能守恒的判断
1.(2019·重庆市江津中学、合川中学等七校高一下学期期末)下列描述中,机械能守恒的是(  )
A.沿斜面匀速向上行驶的汽车
B.被匀速向上吊起的集装箱
C.在真空中水平抛出的石块
D.物体g的加速度竖直向上做匀减速运动
答案 C
2.(2019·上饶市玉山一中高一下期中)关于机械能守恒的叙述,下列说法正确的是(  )
A.做匀速圆周运动的物体,机械能一定守恒
B.物体所受的合力不等于零,机械能可能守恒
C.物体做匀速直线运动,机械能一定守恒
D.物体所受合力做功为零,机械能一定守恒
答案 B
解析 若物体在竖直平面内做匀速圆周运动,动能不变,重力势能变化,机械能不守恒,故A错误;物体所受的合力不等于零,它的机械能可能守恒,例如物体做自由落体运动,故B正确;物体在竖直方向做匀速直线运动时,动能不变,重力势能变化,机械能不守恒,故C错误;物体所受合力做功为零,它的动能不变,重力势能可能变化,机械能不一定守恒,故D错误.
3.(多选)如图1所示,细绳的一端固定于O点,另一端系一小球,在s.h.e mvO点的正下方钉一个钉子C.小球从一定高度处释放,不计一切阻力,细绳摆到竖直位置时,被钉子挡住,比较细绳被钉子挡住前、后瞬间(  )
图1
A.小球的动能变小
B.小球的动能不变
C.小球的重力势能变小
D.小球的机械能不变
答案 BD
解析 小球到达最低点时,速度方向沿水平方向,在钉子挡住细绳瞬间,合外力对小球做功为零,则小球的动能不变,故A错误,B正确;在钉子挡住细绳瞬间,小球的质量和高度不变,则小球的重力势能不变,故C错误;在钉子挡住细绳瞬间,小球的动能与重力势能
都不变,则小球的机械能不变,故D正确.
4.(多选)(2019·三明市高一下学期期末)如图2所示,一轻弹簧一端固定于O点,另一端系一重物,将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度释放,让它自由摆下,不计空气阻力,在重物由A点摆到最低点的过程中(  )
图2
A.重物的机械能减少
B.重物与弹簧组成的系统的机械能不变
C.重物与弹簧组成的系统的机械能增加
D.重物与弹簧组成的系统的机械能减少
答案 AB
解析 重物自由摆下的过程中,弹簧拉力对重物做负功,重物的机械能减少,选项A正确;对重物与弹簧组成的系统而言,除重力、弹力外,无其他外力做功,故系统的机械能守恒,选项B正确.
考点二 机械能守恒定律的应用
5.(2019·天津市第一中学高一下期中)如图3,在地面上以初速度v0抛出质量为m的物体,抛出后物体落在比地面低h的海平面上,重力加速度为g,若以地面为参考平面,且不计空气阻力,则(  )
图3
A.物体在海平面上的重力势能为mgh
B.重力对物体做的功为-mgh
C.物体在海平面上的动能为mv02mgh
D.物体在海平面上的机械能为mv02mgh
答案 C
解析 以地面为参考平面,海平面低于地面的高度为h,所以物体在海平面上时的重力势能为-mgh,故A错误;重力做功与路径无关,与初、末位置的高度差有关,抛出点与海平面的高度差为h,并且重力做正功,所以整个过程重力对物体做功为mgh,故B错误;由动能定理得mghEk2mv02,则物体在海平面上的动能为Ek2mv02mgh,故C正确;根据机械能守恒知,物体在海平面上的机械能等于抛出时的机械能,为Emv02,故D错误.
6.(多选)(2019·江西萍乡高一下期中)如图所示,A、B、C、D四个图中的小球完全相同.现从同一高度h处由静止释放小球,小球下落同样的高度,然后进入不同的轨道.A图中的轨道是一个内径略大于小球直径的管,其上部为直管,下部为圆弧形,底端与斜面平滑衔接,管的高度高于h;B图中的轨道是半圆轨道,其直径等于h;C图中的轨道高度低于h;D图中的轨道是一段斜面,且高于h.如果不计任何阻力和拐弯处的能量损失,小球进入轨道后不能运动到h高度的图是(  )