【導學案】2021年高中物理人教版必修二教師用書-7.8-機械能守恒定律-配套練習

1.下列物體運動過程中滿足機械能守恒的是()。A.跳傘運動員張開傘后,在空中勻速下降B.忽視空氣阻力,物體豎直上拋C.火箭升空D.拉著物體沿光滑斜面勻速上升【解析】跳傘運動員勻速下降,除重力做功外,還有阻力做功,選項A錯;物體豎直上拋時,只有重力做功,機械能守恒,B正確;火箭升空時,推力做正功,機械能增加,選項C不正確;拉著物體沿光滑斜面勻速上升時,機械能增加,選項D不正確。【答案】B2.游樂場中的一種滑梯如圖所示,小伴侶從軌道頂端由靜止開頭下滑,沿水平軌道滑動了一段距離后停下來,則()。A.下滑過程中支持力對小伴侶做功B.整個運動過程中小伴侶的重力勢能削減量等于產(chǎn)生的熱量C.整個運動過程中小伴侶的機械能守恒D.在水平面滑動過程中摩擦力對小伴侶不做功【解析】下滑過程中支持力的方向總與速度方向垂直,所以支持力不做功,選項A錯誤;下滑過程中重力做正功,重力勢能削減,從能量轉(zhuǎn)換關(guān)系可知,重力勢能轉(zhuǎn)化為摩擦產(chǎn)生的熱量,選項B正確;摩擦力的方向與速度方向相反,所以摩擦力做負功,機械能削減,選項C、D錯誤。【答案】B3.下列四個選項中,木塊均在固定的斜面上運動,其中A、B、C中的斜面是光滑的,D中的斜面是粗糙的,A、B中的F為木塊所受的外力,方向如圖中箭頭所示,A、B、D中的木塊向下運動,C中的木塊向上運動。在這四個圖所示的運動過程中機械能守恒的是()?！窘馕觥恳罁?jù)機械能守恒條件:只有重力做功的狀況下,物體的機械能才能保持守恒。由此可見,A、B均有外力F參與做功,D中有摩擦力做功,故A、B、D均不符合機械能守恒的條件?！敬鸢浮緾4.如圖所示,A、B兩球質(zhì)量相等,A球用不能伸長的輕繩系于O點,B球用輕彈簧系于O'點,O與O'點在同一水平面上,分別將A、B球拉到與懸點等高處,使繩和輕彈簧均處于水平,彈簧處于自然狀態(tài),將兩球分別由靜止開頭釋放。當兩球到達各自懸點的正下方時,兩球仍處在同一水平面上,則()。A.兩球到達各自懸點的正下方時,兩球動能相等B.兩球到達各自懸點的正下方時,A球動能較大C.兩球到達各自懸點的正下方時,B球動能較大D.兩球到達各自懸點的正下方時,A球受到向上的拉力較大【解析】整個過程中兩球削減的重力勢能相等,A球削減的重力勢能完全轉(zhuǎn)化為A球的動能,B球削減的重力勢能轉(zhuǎn)化為B球的動能和彈簧的彈性勢能,所以A球的動能大于B球的動能,選項B正確;在O點正下方位置,依據(jù)牛頓其次定律,小球所受拉力與重力的合力供應(yīng)向心力,則A球受到的拉力較大,所以選項D正確?！敬鸢浮緽D5.如圖所示,距離地面h高處以初速度v0沿水平方向拋出一個物體,不計空氣阻力,物體在下落過程中,下列說法正確的是()。A.物體在c點具有的機械能比a點的大B.物體在a點具有的動能比c點的大C.物體在a、b、c三點具有的動能一樣大D.物體在a、b、c三點具有的機械能相等【解析】物體在水平拋出的過程中,只受重力,故物體的機械能守恒,故A錯,D正確;物體在下落過程中,重力勢能減小,動能增大,所以B、C都錯。【答案】D6.如圖所示,在高1.5m的光滑平臺上有一個質(zhì)量為2kg的小球被一細線拴在墻上,球與墻之間有一根被壓縮的輕質(zhì)彈簧。當燒斷細線時,小球被彈出,小球落地時的速度方向與水平方向成60°角,則彈簧被壓縮時具有的彈性勢能為(取g=10m/s2)(A.10JB.15JC.20JD.25J【解析】由h=gt2和vy=gt得:vy=m/s落地時,tan60°=,可得:v0==m/s由機械能守恒得:Ep=m,可求得:Ep=10J,故選項A正確?！敬鸢浮緼7.如圖所示,讓擺球從圖中A位置由靜止開頭下擺,正好到最低點B位置時線被拉斷。設(shè)擺線長為L=1.6m,B點與地面的豎直高度為h=6.4m,不計空氣阻力,求擺球著地時的速度大小。(g取【解析】在整個過程中只有重力做功,故機械能守恒,即有:mg[L(1-cos60°)+h]=mv2解得:v==m/s=12m/s?！敬鸢浮?2m/s8.從地面以初速度v0豎直上拋一個小球,不計空氣阻力,小球運動過程中的動能Ek與小球離地面高度h的關(guān)系是下圖中的()。【解析】小球運動過程中機械能守恒,取地面為參考面,有:m=Ek+mgh解得:Ek=m-mgh。【答案】B9.如圖所示,下列關(guān)于機械能是否守恒的推斷正確的是()。A.甲圖中,在物體A將彈簧壓縮的過程中,A機械能守恒B.乙圖中,物體B在大小等于摩擦力的拉力下沿斜面下滑時,機械能守恒C.丙圖中,不計任何阻力時A加速下落,B加速上升,此過程中A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒D.丁圖中,在小球沿水平面做勻速圓周運動時,小球的機械能守恒【解析】甲圖中重力和彈力做功,物體A和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒,但物體A機械能不守恒,A錯。乙圖中物體B除受重力外,還受彈力、拉力、摩擦力,但除重力之外的三個力做功代數(shù)和為零,機械能守恒,B對。丙圖中繩子張力對A做負功,對B做正功,繩子張力做功代數(shù)和為零,A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒,C對。丁圖中動能不變,勢能不變,機械能守恒,D對。【答案】BCD10.如圖所示,光滑的水平軌道與光滑半圓軌道相切,圓軌道半徑R=0.4m。一個小球停放在水平軌道上?，F(xiàn)給小球一個v0=5m/s的初速度,問:(g取10m/s(1)小球從C點飛出時的速度為多大?(2)小球到達C點時,對軌道的作用力是小球重力的幾倍?(3)小球從C點拋出后,經(jīng)多長時間落地?(4)落地時速度有多大?【解析】(1)小球運動至最高點C的過程中機械能守恒,有:m=2mgR+m得:vC==m/s=3m/s。(2)對在C點的小球進行分析,由向心力公式可知:FN+mg=m得:FN=m-mg=1.25mg由牛頓第三定律可知小球?qū)壍赖膲毫樾∏蛑亓Φ?.25倍。(3)小球從C點開頭做平拋運動由2R=gt2知:t==s=0.4s。(4)由于小球沿軌道運動及做平拋運動的整個過程機械能守恒,所以落地時速度大小等于v0,即5m/s?！敬鸢浮?1)3m/s(2)1.25倍(3)0.4s(4)5m/s11.如圖所示,一玩溜冰的小孩(可視作質(zhì)點)的質(zhì)量m=30kg,他在左側(cè)平臺上滑行一段距離后做平拋運動,恰能無碰撞地從A點沿圓弧切線進入光滑豎直圓弧軌道,并沿軌道下滑。A、B為圓弧軌道的兩端點,其連線水平,與平臺的高度差h=0.8m。已知圓弧軌道的半徑R=1.0m,對應(yīng)的圓心角θ=106°,sin53°=0.8,cos53°=0.6,g取(1)小孩做平拋運動的初速度。(2)小孩運動到圓弧軌道最低點O處對軌道壓力的大小?！窘馕觥?1)由于小孩無碰撞地進入圓弧軌道,即小孩落到A點時速度方向沿A點切線方向,則tan53°==又h=gt2,聯(lián)立以上兩式解得v0=3m/s。(2)設(shè)小孩到最低點的速度為v,依據(jù)機械能守恒定律有mv2-m=mg[h+R(1-cos53°)]在最低點,依據(jù)牛頓其次定律,有FN-mg=m聯(lián)立解得FN=1290N由牛頓第三定律可知,小孩對軌道的壓力大小為1290N?！敬鸢浮?1)3m/s(2)1290N12.如圖所示,一固定的楔形木塊,其斜面的傾角θ=30°,另一邊與地面垂直,頂上有肯定滑輪,一松軟的細線跨過定滑輪,兩端分別與物塊A和B連接,A的質(zhì)量為4m,B的質(zhì)量為m。開頭時將B按在地面上不動,然后放開手,讓A沿斜面下滑而B上升。物塊A與斜面間無摩擦,設(shè)當A沿斜面下滑l距離后,細線突然斷了,求物塊B上升的最大高度H【解析】設(shè)繩斷時A、B的速度為v,由機械能守恒得:4mg·lsin30°=mg·l+mv2+·4mv2解得v=設(shè)繩斷后,B上升的高度為h,由機械能守恒得mgh=mv2h=B物體上升的最大高度H=l+=l。【答案】l甲13.如圖甲所示,AB為光滑的水平面,BC是傾角為α的足夠長的光滑斜面(斜面體固定不動)。AB、BC間用一小段光滑圓弧軌道相連。一條長為L的均勻松軟鏈條開頭時靜止的放在ABC面上,其一端D至B的距離為L-a?，F(xiàn)自由釋放鏈條,則:(1)鏈條下滑過程中,系統(tǒng)的機械能是否守恒?簡述理由。(2)鏈條的D端滑到B點時,鏈條的速率為多大?【解析】(1)鏈條機械能守恒。由于斜面是光滑的,只有重力做功,符合機械能守恒的條件。乙(2)如