2024年新教材高中物理第四章機(jī)械能及其守恒定律第七節(jié)生產(chǎn)和生活中的機(jī)械能守恒訓(xùn)練含解析粵教版必修2

PAGE6-第七節(jié)生產(chǎn)和生活中的機(jī)械能守恒A級合格達(dá)標(biāo)1.打樁機(jī)的重錘的質(zhì)量是250kg，它提升到離地面15m高處，后讓它做自由落體運動，當(dāng)重錘剛要接觸地面時，其動能為（）A.1.25×104J B.2.5×104JC.3.75×104J D.4.0×104J解析：重錘由15m高處做自由落體運動，到剛要接觸地面的過程中，只有重力做功，整個過程機(jī)械能守恒，削減的重力勢能轉(zhuǎn)化為重錘的動能，所以有Ek＝mgΔh＝250×10×15＝3.75×104J，選項A、B、D錯誤，C正確.故選C.答案：C2.跳臺滑雪是利用自然山形建成的跳臺進(jìn)行的滑雪運動之一，起源于挪威.運動員腳著特制的滑雪板，沿著跳臺的傾斜助滑道下滑，借助下滑速度和彈跳力，使身體躍入空中，在空中飛行4～5秒鐘后，落在山坡上.某滑雪運動員（可視為質(zhì)點）由坡道進(jìn)入豎直面內(nèi)的圓弧形滑道AB，從滑道的A點滑行到最低點B的過程中，由于摩擦力的存在，運動員的速率不變，則運動員沿AB下滑過程中（）A.所受合外力始終為零 B.所受摩擦力大小不變C.合外力做功肯定為零 D.機(jī)械能始終保持不變解析：運動員做曲線運動，合力方向與速度不共線，所受的合力不為零，選項A錯誤；運動員所受的摩擦力等于重力沿曲面對下的重量，可知運動員沿AB下滑過程中，摩擦力減小，選項B錯誤；依據(jù)動能定理可知，動能的改變量為零，可知合外力做功肯定為零，選項C正確；運動員的動能不變，勢能減小，則機(jī)械能減小，選項D錯誤；故選C.答案：C3.翻滾過山車是大型游樂園里比較刺激的一種消遣項目.如圖所示，翻滾過山車（可看成質(zhì)點）從高處沖下，過M點時速度方向如圖所示，在圓形軌道內(nèi)經(jīng)過A、B、C三點.下列說法正確的（）A.過山車做勻速運動B.過山車做變速運動C.過山車受到的合力等于零D.過山車經(jīng)過A、C兩點時的速度方向相同解析：過山車的速度方向沿軌道的切線方向，速度方向時刻在改變，速度是矢量，所以速度是改變的.故A錯誤，B正確.過山車的速度是改變的，加速度不為零，由牛頓其次定律得知，其合力不為零.故C錯誤.經(jīng)過A、C兩點時速度方向不同，速度不同.故D錯誤.故選B.答案：B4.如圖所示，當(dāng)小孩沿粗糙滑梯加速滑下時，其能量的改變狀況是（）A.重力勢能減小，動能不變，機(jī)械能減小，總能量減小B.重力勢能減小，動能增加，機(jī)械能減小，總能量不變C.重力勢能減小，動能增加，機(jī)械能增加，總能量增加D.重力勢能減小，動能增加，機(jī)械能守恒，總能量不變解析：由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，小孩在下滑過程中總能量守恒，A、C均錯誤；由于摩擦力要做負(fù)功，機(jī)械能不守恒，D錯誤；下滑過程中重力勢能向動能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化，只有B正確.答案：B5.質(zhì)量為0.4kg的塑料球，從離桌面高0.5m處自由落下，與桌面碰撞后獲得2m/s的速度，則碰撞時損失的機(jī)械能為（g取10m/s2）（）A.0.8J B.1.2JC.2.0J D.2.5J解析：依據(jù)機(jī)械能守恒定律得，小球碰地前的動能Ek1＝mgh＝0.4×10×0.5J＝2J，碰地后反彈的動能Ek2＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)×0.4×4J＝0.8J.由能量守恒定律可知，損失的機(jī)械能ΔE＝Ek1－Ek2＝1.2J，故B正確，A、C、D錯誤.答案：BB級等級提升6.（多選）如圖為過山車以及軌道簡化模型，以下推斷正確的是（）A.過山車在圓軌道上做勻速圓周運動B.過山車在圓軌道最高點時的速度應(yīng)不小于eq\r(gR)C.過山車在圓軌道最低點時乘客處于超重狀態(tài)D.過山車在斜面h＝2R高處由靜止滑下能通過圓軌道最高點解析：過山車在豎直圓軌道上做圓周運動，機(jī)械能守恒，動能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化，速度大小改變，不是勻速圓周運動，故A錯誤；在最高點，重力和軌道對車的壓力供應(yīng)向心力，當(dāng)壓力為零時，速度最小，則mg＝meq\f(v2,R)，解得v＝eq\r(gR)，故B正確；在最低點時，重力和軌道對車的壓力供應(yīng)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h＝2R高處由靜止滑下到最高點的過程中，依據(jù)動能定理得eq\f(1,2)mv′2＝mg（h－2R）＝0，解得v′＝0，所以不能通過最高點，故D錯誤.故選BC.答案：BC7.木箱靜止于水平地面上.現(xiàn)在用一個80N的水平推力推動木箱前進(jìn)10m，木箱受到地面的摩擦力為60N，則轉(zhuǎn)化為木箱與地面系統(tǒng)的內(nèi)能U和轉(zhuǎn)化為木箱的動能Ek分別是（空氣阻力不計）（）A.U＝200J，Ek＝600J B.U＝600J，Ek＝200JC.U＝600J，Ek＝800J D.U＝800J，Ek＝200J解析：轉(zhuǎn)化為木箱與地面系統(tǒng)的內(nèi)能：U＝Ffx＝60×10J＝600J；依據(jù)能量關(guān)系可知，轉(zhuǎn)化為木箱的動能：Ek＝Fx－U＝80×10J－600J＝200J，選項B正確.答案：B8.如圖所示，一個質(zhì)量為m的物體（可視為質(zhì)點）以某一速度由A點沖上傾角為30°的固定斜面，做勻減速直線運動，其加速度的大小為g，在斜面上上升的最大高度為h，則在這個過程中，物體（）A.機(jī)械能損失了mgh B.動能損失了mghC.動能損失了eq\f(1,2)mgh D.機(jī)械能損失了eq\f(1,2)mgh解析：由于物體沿斜面以加速度g做勻減速運動，由牛頓其次定律，可知mgsin30°＋f＝mg，得f＝eq\f(1,2)mg.摩擦力做功Wf＝－f·2h＝－mgh，機(jī)械能損失mgh，故A項正確，D項錯誤；由動能定理得ΔEk＝－mgh－mgh＝－2mgh，即動能損失了2mgh，故B、C兩項錯誤.答案：A9.如圖甲所示是一臺打樁機(jī)的簡易模型，重錘A在繩拉力F作用下從樁B處由靜止起先運動，上升一段高度后撤去F，重錘接著運動到最高點后自由下落，落回樁處，將樁打入肯定深度.已知重錘的質(zhì)量m＝42kg，重錘上升過程中，動能Ek與上上升度h的關(guān)系圖像如圖乙所示.不計一切摩擦，g取10m/s2.求：（1）重錘從最高點經(jīng)多長時間才撞擊到樁；（2）繩子有拉力作用時間內(nèi)，拉力F的平均功率.解析：（1）重錘自由落體時間t，H＝eq\f(1,2)gt2，t＝eq\r(\f(2H,g))＝1s.（2）解法一：重錘從起先運動到剛撤去F過程，對重錘探討，依據(jù)動能定理：Fh1－mgh1＝Ek－0.得：F＝500N.依據(jù)動能定義式：Ek1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，得：v1＝4m/s.W.解法二：重錘從起先運動到剛撤去F過程，對重錘探討，依據(jù)動能定理：Fh1－mgh1＝Ek－0，得：F＝500N.依據(jù)動能定義式：Ek1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，得：v1＝4m/s，依據(jù)牛頓其次定律：F－mg＝ma，①勻變速速度公式：v1＝at，②拉力做的功：W＝Fh1，③平均功率定義式：＝eq\f(W,t)，④由①②③④式聯(lián)立得：＝eq\f(F\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(F－mg,m)))h1,v1)＝1000W.答案：（1）1s（2）1000W10.高臺滑雪以其驚險刺激而著名，運動員在空中的飛躍姿態(tài)具有很強(qiáng)的欣賞性.某滑雪軌道的完整結(jié)構(gòu)可以簡化成如圖所示的示意圖.其中AB段是助滑坡，傾角α＝37°，BC段是水平起跳臺，CD段是著陸坡，傾角θ＝30°，DE段是停止區(qū)，AB段與BC段平滑相連，軌道各部分與滑雪板間的動摩擦因數(shù)均為μ＝0.03，圖中軌道最高點A處的起滑臺距起跳臺BC的豎直高度h＝47m.運動員連同滑雪板的質(zhì)量m＝60kg，滑雪運動員從A點由靜止起先下滑，通過起跳臺從C點水平飛出，運動員在著陸坡CD上的著陸位置與C點的距離L＝120m.設(shè)運動員在起跳前不運用雪杖助滑，忽視空氣阻力的影響，取重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：（1）運動員在助滑坡AB上運動加速度的大?。唬?）運動員在C點起跳時速度的大?。唬?）運動員從起滑臺A點到起跳臺C點的過程中克服摩擦力所做的功.解析：（1）運動員在助滑坡AB上運動時，依據(jù)牛頓其次定律得：mgsinα－μmgcosα＝ma，解得：a＝g（sinα－μcosα）＝10×（0.6－0.03×0.8）＝5.76m/s2.（2）設(shè)運動員從C點起跳后到落到著陸坡上的時間為t，C點有豎直方向Lsinθ＝eq\f(1,2)gt2，①水平方向Lcosθ＝v0t，②由①②得tanθ＝eq\f(gt,2v0).解得t＝2eq\r(3)s，v0＝30m/s.得mgh－Wf＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，解得克服摩擦力所做的功Wf＝mgh－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝（60×10×47－eq\f(1,2)×60×302）J＝1200J.答案：（1）5.76m/s2（2）30m/s（3）1200J11.如圖所示，一個可視為質(zhì)點的質(zhì)量為m＝1kg的小物塊，從光滑平臺上的A點以v0＝2m/s的初速度水平拋出，到達(dá)C點時，恰好沿C點的切線方向進(jìn)入固定在水平地面上的光滑圓弧軌道，最終小物塊滑上緊靠軌道末端D點的質(zhì)量為M＝3kg的長木板.已知木板上表面與圓弧軌道末端切線相平，木板下表面與水平地面之間光滑，小物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)μ＝0.3，圓弧軌道的半徑為R＝0.4m，C點和圓弧的圓心連線與豎直方向的夾角θ＝60°，不計空氣阻力，g取10m/s2.請回答下列問題：（1）小物塊剛要到達(dá)圓弧軌道末端D點時對軌道的壓力是多少？（2）要使小物塊不滑出長木板，木板的長度L至少多長？解析：（1）小物塊在C點時的速度大小vC＝eq\f(v0,cos60°)，小物塊由C到D的過程中，由機(jī)械能守恒定律得mgR（1－cos60°）＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,D)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)，代入數(shù)據(jù)解得vD＝2eq\r(5)m/s，小物塊在D點時，由牛頓其次定律得FN－mg＝meq\f(veq\o\al(2,D),R)，代入數(shù)據(jù)解得FN＝60N，由牛頓第三定律得F′N＝FN＝60N，方向豎直向下.（2）設(shè)小物塊剛好滑