2024-2025學年高一物理必修第二冊（配魯科版）分層作業(yè)6 科學驗證 機械能守恒定律

分層作業(yè)6科學驗證:機械能守恒定律A組必備知識基礎練1.下列運動過程機械能守恒的是()A.熱氣球緩緩升空B.樹葉從枝頭飄落C.擲出的鉛球在空中運動D.跳水運動員在水中下沉2.(2024江蘇揚州高一階段練習)如圖所示,一條不可伸長的輕質軟繩跨過定滑輪,繩的兩端各系一個質量分別為m、3m的a和b兩球,用手按住a球靜止于地面時,b球離地面的高度為h,兩小球均可視為質點,定滑輪的質量及一切阻力均不計,a球與定滑輪間距足夠大,不會相碰,釋放a球后,b球剛要落地前,下列說法正確的是()A.a球機械能不守恒B.b球機械能守恒C.小球a和b組成的系統(tǒng)機械能不守恒D.同一時刻,小球a的速度是小球b的速度的3倍3.一物體從h高處自由下落,當其動能等于重力勢能時(以地面為零勢能面),物體的速度為()A.gh B.2C.2gh D.14.穿在光滑曲桿上的質量為m的小環(huán)從A點以初速度v0釋放,沿曲桿運動最終落地。B點離地高度為h1,C點離地高度為h2,且h1>h2。為使小環(huán)落地動能最小,則A點高度的最小值為()A.h1 B.h2C.h1-v022g D.5.如圖所示,質量為m的蘋果,從距地面高度為H的樹上由靜止開始落下,樹下有一深度為h的坑。若以地面為零勢能參考平面,則當蘋果落到坑底時的機械能為。

6.如圖所示,輕彈簧一端與墻相連處于自然狀態(tài),質量為4kg的木塊沿光滑的水平面以5m/s的速度運動并開始擠壓彈簧,彈簧始終處于彈性限度內,求:(1)彈簧的最大彈性勢能;(2)木塊被彈回速度增大到3m/s時彈簧的彈性勢能。7.如圖所示,某吊車裝置的水平軌道上有一質量為M的小車,且O點為鋼絲繩的懸點,質量為m的重物用鋼絲繩連接,懸掛在小車的正下方,重心到O點的距離為l,從A點到B點,重物與小車一起向右做勻速運動,重物到達B點時,小車突然停止,重物向右擺動到最高點C,上升的高度為h,整個運動過程中,鋼絲繩始終拉直,不計鋼絲繩質量和空氣阻力,重力加速度為g。求:(1)從B到C過程中,重物克服重力所做的功W。(2)從A到B過程中,重物運動的速度大小v。B組關鍵能力提升練8.蹦床運動是體操運動的一種,蹦床有“空中芭蕾”之稱。如圖所示,可視為質點的運動員在蹦床運動中沿豎直方向起跳,圖中虛線PQ是彈性蹦床的初始位置,A為運動員抵達的最高點,B為運動員剛抵達蹦床時的位置,C為運動員抵達的最低點。不考慮空氣阻力,在A、B、C三個位置上運動員、地球和蹦床組成的系統(tǒng)的機械能分別是EA、EB、EC,則下列判斷正確的是()A.EA=EB=EC B.EA>EB=ECC.EA=EB>EC D.EA>EB>EC9.內壁光滑的環(huán)形凹槽半徑為R,固定在豎直平面內,一根長度為2R的輕桿,一端固定有質量m的小球甲,另一端固定有質量為2m的小球乙?，F(xiàn)將兩小球放入凹槽內,小球乙位于凹槽的最低點,如圖所示,由靜止釋放后()A.下滑過程中甲球減少的機械能總是等于乙球增加的機械能B.下滑過程中甲球減少的重力勢能總是等于乙球增加的重力勢能C.甲球可沿凹槽下滑到槽的最低點D.桿從右向左滑回時,乙球一定不能回到凹槽的最低點10.(2024貴州黔東南高一階段練習)如圖所示,質量m=1kg的滑塊在傾角為30°的斜面上從a點由靜止下滑,到b點接觸到一個輕彈簧?；瑝K壓縮彈簧到c點開始反彈,返回到b點時離開彈簧,最后又回到a點。重力加速度g取10m/s2,ab=0.8m,bc=0.4m。下列說法正確的是()A.滑塊與斜面間有摩擦B.滑塊動能的最大值是4JC.彈簧彈性勢能的最大值是6JD.從b到c,滑塊動能的減少量等于彈簧彈性勢能的增加量11.在跳水比賽中,有一個單項是“3m跳板”。如圖所示,其比賽過程可簡化為:運動員走上跳板,跳板被壓彎到最低點C,跳板又將運動員豎直向上彈到最高點A,運動員由A點做自由落體運動,豎直落入水中。將運動員視為質點,運動員質量m=60kg。(g取10m/s2)求:(1)跳板被壓彎到最低點C時具有的彈性勢能;(2)運動員入水前的速度大小。(可以用根號表示結果)12.如圖所示,mA=2mB,不計摩擦阻力,物體A自距地面H高處由靜止開始下落,且B物體始終在水平臺面上。若以地面為零勢能面,求當物體A的動能與其重力勢能相等時,物體A距地面的高度。

分層作業(yè)6科學驗證:機械能守恒定律1.C熱氣球緩緩升空過程中,空氣的浮力做功,機械能不守恒,選項A錯誤;樹葉從枝頭飄落,所受的空氣阻力不能忽略,空氣阻力做負功,其機械能不守恒,選項B錯誤;擲出的鉛球在空中運動時,所受空氣的阻力對其運動的影響可以忽略,只有重力做功,其機械能守恒,選項C正確;跳水運動員在水中下沉時,所受水的浮力做負功,其機械能不守恒,選項D錯誤。2.A解析放手后,對a和b兩球組成的系統(tǒng)只有重力做功,則系統(tǒng)的機械能守恒,但是由于細繩分別對a和b兩球都做功,則a球機械能不守恒,b球機械能也不守恒,選項A正確,B、C錯誤;同一時刻,a球的速度等于b球的速度,選項D錯誤。3.A設物體的質量為m,其下落過程機械能守恒,有mgh=12mv2+Ep,Ep=12mv2,解得v=gh,選項4.C為使小環(huán)落地動能最小,則只需小環(huán)能恰好到達B點,則A到B由機械能守恒定律12mv02+mgH=mgh1,解得H=h1-5.解析以地面為零勢能參考平面,蘋果從高度為H的樹上由靜止開始落下,開始下落時的機械能E1=mgH,蘋果下落過程中,若不計空氣阻力,蘋果只受重力,機械能守恒,由機械能守恒定律可得,當蘋果落到坑底時的機械能為E2=E1=mgH。答案mgH6.答案(1)50J(2)32J解析(1)對彈簧和木塊組成的系統(tǒng)由機械能守恒定律有Epm=12mv02=12×4×5(2)對彈簧和木塊組成的系統(tǒng)由機械能守恒定律有12mv02=12mv12+E7.解析(1)重物上升h,克服重力所做的功W=mgh。(2)從A到C重物機械能守恒,有mgh=12mv2,得v=2答案(1)mgh(2)28.A不考慮空氣阻力,運動過程中,只有重力和彈力做功,系統(tǒng)的機械能守恒,所以有EA=EB=EC,故選A。9.A環(huán)形槽光滑,甲、乙組成的系統(tǒng)在運動過程中只有重力做功,故系統(tǒng)機械能守恒,下滑過程中甲減少的機械能總是等于乙增加的機械能,甲、乙系統(tǒng)減少的重力勢能等于系統(tǒng)增加的動能;甲減少的重力勢能等于乙增加的重力勢能與甲、乙增加的動能之和;由于乙的質量較大,系統(tǒng)的重心偏向乙一端,由機械能守恒知,甲不可能滑到槽的最低點,桿從右向左滑回時乙一定會回到槽的最低點。10.C滑塊從a點由靜止下滑最后又回到a點,滑塊機械能守恒,則滑塊與斜面間無摩擦,故A錯誤;滑塊運動到b點時動能為Ekb=mghab=1×10×0.8×12J=4J,由于滑塊此時受合外力仍沿斜面向下,動能繼續(xù)增加,滑塊動能的最大值一定大于4J,故B錯誤;滑塊運動到c點時,彈簧彈性勢能最大,根據(jù)機械能守恒有Epm=mghac=1×10×(0.8+0.4)×12J=6J,故C正確;從b到c,滑塊動能的減少量加上重力勢能的減少量等于彈簧彈性勢能的增加量,故11.解析(1)運動員由C點運動到A點時,跳板的彈性勢能轉化為運動員增加的重力勢能,則Ep=mghAC=60×10×(1.5+0.5)J=1200J。(2)運動員由A點開始做自由落體運動,機械能守恒,則mghA=12mv解得v=2ghA=2×10×4.5答案(1)1200J(2)310m/