2020-2021學(xué)年新教材粵教版物理必修第二冊課時(shí)分層作業(yè)：4.7　生產(chǎn)和生活中的機(jī)械能守恒 Word版含解析

1、好好學(xué)習(xí)，天天向上課時(shí)分層作業(yè)(十七)生產(chǎn)和生活中的機(jī)械能守恒（建議用時(shí)：25分鐘）考點(diǎn)一功能關(guān)系1(多選)節(jié)日燃放禮花彈時(shí)，要先將禮花彈放入一個(gè)豎直的炮筒中，然后點(diǎn)燃禮花彈的發(fā)射部分，通過火藥劇烈燃燒產(chǎn)生的高壓燃?xì)?將禮花彈由炮筒底部射向空中。若禮花彈在由炮筒底部出發(fā)至炮筒口的過程中,克服重力做功w1，克服炮筒阻力及空氣阻力做功w2,高壓燃?xì)鈱ΧY花彈做功w3,則禮花彈在炮筒內(nèi)運(yùn)動的過程中(設(shè)禮花彈發(fā)射過程中質(zhì)量不變)（）a禮花彈的動能變化量為w3w2w1b禮花彈的動能變化量為w3w2w1c禮花彈的機(jī)械能變化量為w3w2d禮花彈的機(jī)械能變化量為w3w1bc由動能定理,動能變化量等于合外力做的功

2、，即w3w2w1，b正確。除重力之外的力的功對應(yīng)機(jī)械能的變化量,即w3w2，c正確。2（多選)質(zhì)量為m的物體在豎直向上拉力f的作用下從靜止出發(fā)以2g的加速度勻加速上升h，則（)a物體的機(jī)械能增加3mghb物體的重力勢能增加mghc物體的動能增加fhd物體在上升過程中機(jī)械能守恒ab由fmg2mg得拉力f3mg,機(jī)械能的增加等于拉力f做的功，即wffh3mgh,a對，d錯(cuò)；重力勢能的增加等于克服重力做的功mgh，b對;動能的增加等于合力做的功,即w合m2gh2mghfh，c錯(cuò)。3。（多選)如圖所示,一木塊放在光滑水平面上，一子彈水平射入木塊中,射入深度為d,平均阻力為f。設(shè)木塊滑行距離為s時(shí)開始勻

3、速前進(jìn),下列判斷正確的是（）a子彈損失的動能等于fdb子彈損失的動能等于f(sd)c總機(jī)械能的損失等于fsd總機(jī)械能的損失等于fdbd子彈受到的合外力為f，合外力做負(fù)功，即wff（sd)，根據(jù)動能定理得，子彈損失的動能為f（sd)，選項(xiàng)a錯(cuò)誤，b正確；合外力對木塊做的功為wfs,則木塊增加的動能為fs，根據(jù)以上分析知道，子彈動能的減少量大于木塊動能的增加量，選項(xiàng)c錯(cuò)誤;根據(jù)能量守恒定律可知，子彈、木塊系統(tǒng)總機(jī)械能的損失為ef（sd)fsfd，選項(xiàng)d正確。4。如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m的物體(可視為質(zhì)點(diǎn)）以某一速度由a點(diǎn)沖上傾角為30的固定斜面,做勻減速直線運(yùn)動，其加速度的大小為g，在斜面上上升的最

4、大高度為h，則在這個(gè)過程中，物體(）a機(jī)械能損失了mghb動能損失了mghc動能損失了mghd機(jī)械能損失了mgha由于物體沿斜面以加速度g做減速運(yùn)動,由牛頓第二定律可知：mgsin 30fmg，fmg。摩擦力做功為：wff2hmgh，機(jī)械能損失mgh，故a正確，d錯(cuò)誤。由動能定理得ekmghmgh2mgh即動能損失了2mgh，故b、c錯(cuò)?？键c(diǎn)二打樁機(jī)、跳臺滑雪、過山車5如圖所示為游樂場中過山車的一段軌道，p點(diǎn)是這段軌道的最高點(diǎn)，a、b、c三處是過山車的車頭、中點(diǎn)和車尾，假設(shè)這段軌道是圓軌道，各節(jié)車廂的質(zhì)量相等，過山車在運(yùn)行過程中不受牽引力,所受阻力可忽略。那么過山車在通過p點(diǎn)的過程中，下列說法

5、正確的是()a車頭a通過p點(diǎn)時(shí)的速度最小b車的中點(diǎn)b通過p點(diǎn)時(shí)的速度最小c車尾c通過p點(diǎn)時(shí)的速度最小da、b、c通過p點(diǎn)時(shí)的速度一樣大b過山車在運(yùn)動過程中，受到重力和軌道支持力作用，只有重力做功,機(jī)械能守恒,動能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化，則當(dāng)重力勢能最大時(shí)，過山車的動能最小，即速度最小，根據(jù)題意可知，車的中點(diǎn)b通過p點(diǎn)時(shí),重心的位置最高，重力勢能最大，則動能最小，速度最小，故選項(xiàng)b正確.6一小球以一定的初速度從圖示位置進(jìn)入光滑的軌道，小球先進(jìn)入圓軌道1，再進(jìn)入圓軌道2，圓軌道1的半徑為r，圓軌道2的半徑是軌道1的1.8倍，小球的質(zhì)量為m，若小球恰好能通過軌道2的最高點(diǎn)b,則小球經(jīng)過軌道1的最高點(diǎn)a處

6、時(shí)對軌道的壓力為（)a2mgb3mgc4mgd5mgc小球恰好能通過軌道2的最高點(diǎn)b時(shí)，有mgm,小球在軌道1上經(jīng)過a處時(shí)，有fmgm，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，有1.6mgrmvmv，解得f4mg，由牛頓第三定律可知,小球?qū)壍赖膲毫f4mg，選項(xiàng)c正確。7跳臺滑雪就是運(yùn)動員腳著特制的滑雪板，沿著跳臺的傾斜助滑道下滑，以一定的速度從助滑道水平末端滑出，使整個(gè)身體在空中飛行約35 s后，落在著陸坡上，經(jīng)過一段減速運(yùn)動最終停在終止區(qū)。如圖所示是運(yùn)動員跳臺滑雪的模擬過程圖,設(shè)運(yùn)動員及裝備總質(zhì)量為60 kg，由靜止從出發(fā)點(diǎn)開始自由下滑，并從助滑道末端水平飛出，著陸點(diǎn)與助滑道末端的豎直高度為h60 m,著

7、陸瞬時(shí)速度的方向與水平面的夾角為60(設(shè)助滑道光滑，不計(jì)空氣阻力),則下列各項(xiàng)判斷中錯(cuò)誤的是(）a運(yùn)動員(含裝備)著地時(shí)的動能為4.8104jb運(yùn)動員在空中運(yùn)動的時(shí)間為2 sc運(yùn)動員著陸點(diǎn)到助滑道末端的水平距離是40 md運(yùn)動員離開助滑道時(shí)距離跳臺出發(fā)點(diǎn)的豎直高度為80 md根據(jù)平拋運(yùn)動規(guī)律可得,在豎直方向上hgt2,vygt；在水平方向上xv0t，且tan 60，聯(lián)立解得v020 m/s，t2s，水平距離x40 m，著陸時(shí)的動能為ekmv2m260400(102)24.8104j,abc正確；助滑道光滑，根據(jù)機(jī)械能守恒可得mghmv，解得h20 m，d錯(cuò)誤.8（多選)如圖甲所示是一打樁機(jī)的簡

8、易模型。質(zhì)量m1 kg的物體在拉力f作用下從與釘子接觸處由靜止開始運(yùn)動，上升一段高度后撤去f，到最高點(diǎn)后自由下落，撞擊釘子，將釘子打入2 cm深度，且物體不再被彈起，若以初始狀態(tài)物體與釘子接觸處為零勢能點(diǎn)，物體上升過程中，機(jī)械能e與上升高度h的關(guān)系圖像如圖乙所示。撞擊前不計(jì)所有摩擦，釘子質(zhì)量忽略不計(jì),g取10 m/s2。則()甲乙a物體上升過程中的加速度為12 m/s2b物體上升過程中的最大速度為2 m/sc物體上升到0.25 m高度處拉力f的瞬時(shí)功率為12 wd釘子受到的平均阻力為600 nbc物體上升1 m高度時(shí)的機(jī)械能emgh1mv,即121011v,解得物體上升過程中最大速度v12 m

9、/s，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的速度位移公式得v2ah1,可知物體上升過程的加速度為a2 m/s2，故a錯(cuò)誤b正確;根據(jù)速度位移公式得v2ah，解得v2 m/s1 m/s;根據(jù)牛頓第二定律得fmgma，解得fmgma112 n12 n，則拉力f的瞬時(shí)功率為pfv121 w12 w，故c正確;根據(jù)機(jī)械能守恒得，物體與釘子接觸時(shí)的動能為12 j，根據(jù)能量守恒得：mgh2mv2fh2,代入數(shù)據(jù)得f610 n，故d錯(cuò)誤。9（多選）如圖為過山車以及軌道簡化模型，以下判斷正確的是()a過山車在圓軌道上做勻速圓周運(yùn)動b過山車在圓軌道最高點(diǎn)時(shí)的速度應(yīng)不小于c過山車在圓軌道最低點(diǎn)時(shí)乘客處于超重狀態(tài)d過山車在斜面h2r

10、高處由靜止滑下能通過圓軌道最高點(diǎn)bc過山車在豎直圓軌道上做圓周運(yùn)動,機(jī)械能守恒，動能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化，速度大小變化，不是勻速圓周運(yùn)動,故a錯(cuò)誤；在最高點(diǎn),重力和軌道對車的壓力提供向心力，當(dāng)壓力為零時(shí)，速度最小，則mgm,解得:v,故b正確；在最低點(diǎn)時(shí),重力和軌道對車的壓力提供向心力，加速度向上,乘客處于超重狀態(tài)，故c正確；過山車在斜面h2r高處由靜止滑下到最高點(diǎn)的過程中，根據(jù)動能定理得：mv2mg（h2r)0,解得；v0，所以不能通過最高點(diǎn)，故d錯(cuò)誤.故選bc。(建議用時(shí):15分鐘）10。（多選)如圖所示,一塊長木板b放在光滑的水平面上，在b上放一物體a，現(xiàn)以一恒定的外力拉b，由于a、b間摩

11、擦力的作用，a將在b上滑動，以地面為參照物,a、b都向前移動一段距離。在此過程中（）a外力f做的功等于a和b動能的增量bb對a的摩擦力所做的功等于a的動能增量ca對b的摩擦力所做的功等于b對a的摩擦力所做的功d外力f對b做的功等于b的動能的增量與b克服摩擦力所做的功之和bd物體a所受的合外力等于b對a的摩擦力，對物體a運(yùn)用動能定理，則有b對a的摩擦力所做的功等于a的動能增量,b對。a對b的摩擦力與b對a的摩擦力是一對作用力與反作用力，大小相等，方向相反，但是由于a在b上滑動，a、b對地的位移不相等,故二者做功不相等，c錯(cuò)。對b應(yīng)用動能定理，wfwfekb，即wfwfekb就是外力f對b做的功,

12、等于b的動能增量與b克服摩擦力所做的功之和,d對。由上述討論知b克服摩擦力所做的功與a的動能增量（等于b對a的摩擦力所做的功)不相等，故a錯(cuò)。11.(多選)如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與一質(zhì)量為m、套在粗糙豎直固定桿a處的圓環(huán)相連,彈簧水平且處于原長。圓環(huán)從a處由靜止開始下滑，經(jīng)過b處的速度最大，到達(dá)c處的速度為零，ach。圓環(huán)在c處獲得一豎直向上的速度v,恰好能回到a.彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度為g。則圓環(huán)(）a下滑過程中，加速度一直減小b下滑過程中，克服摩擦力做的功為mv2c在c處，彈簧的彈性勢能為mv2mghd上滑經(jīng)過b的速度大于下滑經(jīng)過b的速度bd由題意知，圓環(huán)從a到c先加

13、速后減速，到達(dá)b處的加速度減小為零，故加速度先減小后增大，故a錯(cuò)誤；根據(jù)能量守恒，從a到c有mghwfep，從c到a有mv2epmghwf，聯(lián)立解得wfmv2，epmghmv2，所以b正確,c錯(cuò)誤；根據(jù)能量守恒,從a到b的過程有mvepwfmgh，b到a的過程有mvb2epmghwf，比較兩式得vbvb，所以d正確.12.如圖所示，一物體質(zhì)量m2 kg,在傾角37的斜面上的a點(diǎn)以初速度v03 m/s下滑，a點(diǎn)距彈簧上端b的距離ab4 m.當(dāng)物體到達(dá)b后將彈簧壓縮到c點(diǎn)，最大壓縮量bc0.2 m，然后物體又被彈簧彈上去,彈到最高位置為d點(diǎn)，d點(diǎn)距a點(diǎn)ad3 m。擋板及彈簧質(zhì)量不計(jì)，g取10 m/

14、s2，sin 370.6，cos 370。8。求：（小數(shù)點(diǎn)后保留兩位小數(shù)）(1)物體與斜面間的動摩擦因數(shù);（2）彈簧的最大彈性勢能epm.解析(1)物體從開始位置a點(diǎn)到最后d點(diǎn)的過程中，彈性勢能沒有發(fā)生變化，動能和重力勢能減少，機(jī)械能的減少量為eekepmvmgladsin 37物體克服摩擦力產(chǎn)生的熱量為qfs其中s為物體的路程，即s5。4 mfmgcos 37由能量守恒定律可得eq由式解得0。52。(2)物體由a到c的過程中,動能減小ekmv重力勢能減少epmglacsin 37摩擦生熱qflacmgcos 37lac由能量守恒定律得彈簧的最大彈性勢能為epmekepq聯(lián)立解得epm24。4

15、6 j。答案(1）0。52(2)24.46 j13如圖甲所示為2022年北京冬奧會跳臺滑雪場館“雪如意”的效果圖。如圖乙所示為由助滑區(qū)、空中飛行區(qū)、著陸緩沖區(qū)等組成的依山勢而建的賽道示意圖。運(yùn)動員保持蹲踞姿勢從a點(diǎn)由靜止出發(fā)沿直線向下加速運(yùn)動，經(jīng)過距離a點(diǎn)s20 m處的p點(diǎn)時(shí)，運(yùn)動員的速度為v150。4 km/h.運(yùn)動員滑到b點(diǎn)時(shí)快速后蹬，以v290 km/h的速度飛出，經(jīng)過一段時(shí)間的空中飛行，以v3126 km/h的速度在c點(diǎn)著地。已知bc兩點(diǎn)間的高度差h80 m，運(yùn)動員的質(zhì)量m60 kg，重力加速度g取9.8 m/s2，計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字。求：甲乙（1)a到p過程中運(yùn)動員的平均加速度大小；(2)以b點(diǎn)為零勢能參考點(diǎn)，求到c點(diǎn)時(shí)運(yùn)動員的機(jī)械能；(3)從b點(diǎn)起跳后到c點(diǎn)落地前的飛行過程中，運(yùn)動員克服阻力做的功。解析（1）v150。4 km/h14 m/s由速度位移的關(guān)系式得：v2as代入數(shù)據(jù)解得：a4。9 m/s2.(2)v290 km/h25 m/sv3126 km/h35 m/s以b