2024-2025學(xué)年新教材高中物理第八章機(jī)械能守恒定律第4節(jié)第1課時(shí)機(jī)械能守恒定律的理解和應(yīng)用訓(xùn)練含解析新人教版必修2

PAGE10-第1課時(shí)機(jī)械能守恒定律的理解和應(yīng)用學(xué)問點(diǎn)一動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化1.(多選)一物體在做自由落體運(yùn)動(dòng)過程中，重力做了2J的功，則()A．該物體重力勢(shì)能削減2JB．該物體重力勢(shì)能增加2JC．該物體動(dòng)能削減2JD．該物體動(dòng)能增加2J2．如圖所示，將一質(zhì)量為m的小球從A點(diǎn)以初速度v斜向上拋出，小球先后經(jīng)過B、C兩點(diǎn)．已知B、C之間的豎直高度和C、A之間的豎直高度都為h，重力加速度為g，取A點(diǎn)所在的平面為參考平面，不考慮空氣阻力，則()A．小球在B點(diǎn)的機(jī)械能是在C點(diǎn)機(jī)械能的兩倍B．小球在B點(diǎn)的動(dòng)能是在C點(diǎn)動(dòng)能的兩倍C．小球在B點(diǎn)的動(dòng)能為eq\f(1,2)mv2＋2mghD．小球在C點(diǎn)的動(dòng)能為eq\f(1,2)mv2－mgh3．(多選)如圖為某城市車站的站臺(tái)．為了有效地利用能量，進(jìn)站和出站的軌道都與站臺(tái)構(gòu)成一緩坡．關(guān)于列車在進(jìn)站和出站過程中能量的轉(zhuǎn)化，下列說法正確的是()A．出站時(shí)列車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能B．進(jìn)站時(shí)列車的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能C．出站時(shí)列車的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能D．進(jìn)站時(shí)列車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能學(xué)問點(diǎn)二機(jī)械能守恒定律4.下列說法正確的是()A．機(jī)械能守恒時(shí)，物體肯定不受阻力B．機(jī)械能守恒時(shí)，物體肯定只受重力和彈力作用C．物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，機(jī)械能必守恒D．物體所受的外力不等于零，其機(jī)械能也可以守恒5．關(guān)于該四幅圖示的運(yùn)動(dòng)過程中物體機(jī)械能不守恒的是()A．圖甲中，滑雪者沿光滑斜面自由下滑B．圖乙中，過山車關(guān)閉油門后通過不光滑的豎直圓軌道C．圖丙中，小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)D．圖丁中，石塊從高處被斜向上拋出后在空中運(yùn)動(dòng)(不計(jì)空氣阻力)6．一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊，以初速度v0沿光滑斜面對(duì)上滑行，當(dāng)滑塊從斜面底端滑到高為h的地方時(shí)，以斜面底端為參考平面，滑塊的機(jī)械能是()A.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)B．mghC.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mghD.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－mgh7．(多選)如圖所示，在地面上以速度v0拋出質(zhì)量為m的物體，拋出后物體落到比地面低h的海平面上．若以地面為參考平面，且不計(jì)空氣阻力，則下列選項(xiàng)正確的是()A．物體落在海平面時(shí)的勢(shì)能為mghB．重力對(duì)物體做的功為mghC．物體在海平面上的動(dòng)能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mghD．物體在海平面上的機(jī)械能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)關(guān)鍵實(shí)力綜合練進(jìn)階訓(xùn)練其次層一、單選題1．讓靜止的小球沿一個(gè)斜面滾下，小球?qū)L上另一個(gè)對(duì)接斜面，沒有摩擦?xí)r，hA＝hB，如圖所示．始、末位置高度相同．下列說法正確的是()A．小球運(yùn)動(dòng)中守恒的量叫動(dòng)能B．小球運(yùn)動(dòng)中守恒的量叫勢(shì)能C．小球運(yùn)動(dòng)中守恒的量叫能量D．小球運(yùn)動(dòng)中守恒的量叫功2．在室內(nèi)滑雪場(chǎng)，游客們足不出戶即可享受滑雪的樂趣，游客先乘自動(dòng)扶梯至雪坡頂端，然后順坡滑下，滑到平地上后很快便停下來，從雪坡頂端滑下到最終停下來的整個(gè)過程中，下列說法中正確的是()A．人的動(dòng)能先增大后減小，動(dòng)能與勢(shì)能之和不變B．人的動(dòng)能先增大后減小，動(dòng)能與勢(shì)能之和始終減小C．人的動(dòng)能先增大后減小，動(dòng)能與勢(shì)能之和先增大后不變D．人的動(dòng)能先增大后減小，動(dòng)能與勢(shì)能之和先增大后減小3．一輕質(zhì)彈簧，固定于天花板上的O點(diǎn)處，原長(zhǎng)為L(zhǎng)，如圖所示．一個(gè)質(zhì)量為m的物塊從A點(diǎn)豎直向上拋出，以速度v與彈簧在B點(diǎn)相接觸，然后向上壓縮彈簧，到C點(diǎn)時(shí)物塊速度為零，在此過程中無(wú)機(jī)械能損失，則下列說法正確的是()A．由A到C的過程中，動(dòng)能和重力勢(shì)能之和不變B．由B到C的過程中，彈性勢(shì)能和動(dòng)能之和不變C．由A到C的過程中，物塊的機(jī)械能守恒D．由B到C的過程中，物塊與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒4．從地面以初速度v0豎直上拋一個(gè)小球，不計(jì)空氣阻力，小球運(yùn)動(dòng)過程中的動(dòng)能Ek與小球離地面高度h的關(guān)系是選項(xiàng)中的()5．下列關(guān)于機(jī)械能守恒的說法中正確的是()A．物體只受重力時(shí)，機(jī)械能才守恒B．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其機(jī)械能肯定守恒C．物體所受合力為零時(shí)，物體的機(jī)械能肯定守恒D．除重力外，其他力不做功，物體的機(jī)械能肯定守恒二、多選題6．從同一高度以相同的速率分別拋出質(zhì)量相等的三個(gè)小球，一個(gè)豎直上拋，一個(gè)豎直下拋，另一個(gè)平拋，下列推斷正確的是()A．落地時(shí)的速度相同B．落地時(shí)的動(dòng)能相同C．從拋出到落回地面，豎直上拋時(shí)重力做功最多D．落地時(shí)機(jī)械能相同7．下列說法正確的是()A．物體的機(jī)械能守恒，肯定只受重力和彈簧彈力作用B．物體處于平衡狀態(tài)時(shí)機(jī)械能肯定守恒C．物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能之和增大時(shí)，必定有重力以外的其他力對(duì)物體做了功D．物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能在相互轉(zhuǎn)化過程中，肯定通過重力做功來實(shí)現(xiàn)8．如圖所示，下列關(guān)于機(jī)械能是否守恒的推斷正確的是()A．甲圖中，物體A將彈簧壓縮的過程中，A機(jī)械能守恒B．乙圖中，物體B在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑時(shí)，B機(jī)械能守恒C．丙圖中，不計(jì)任何阻力時(shí)，A加速下落，B加速上升的過程中，A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D．丁圖中，小球沿水平面做速度大小不變的圓錐擺運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球機(jī)械能守恒三、計(jì)算題9．豎直向上拋出質(zhì)量為0.1kg的石頭，石頭上升過程中，空氣阻力忽視不計(jì)，石頭離手時(shí)的速度v0＝20m/s.g取10m/s2.求：(1)石頭離手時(shí)的動(dòng)能；(2)石頭能夠上升的最大高度；(3)石頭離開拋出點(diǎn)15m高處的速度大?。?0．如圖所示，傾角為37°的斜面與一豎直光滑圓軌道相切于A點(diǎn)，軌道半徑為R＝1m，將滑塊由B點(diǎn)無(wú)初速度釋放后，滑塊恰能運(yùn)動(dòng)到圓周的C點(diǎn)，OC水平，AB＝2m；滑塊可視為質(zhì)點(diǎn)，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：(1)滑塊在斜面上由B到A運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(2)若要使滑塊能夠從圓軌道最高點(diǎn)D拋出，應(yīng)將釋放點(diǎn)位置適當(dāng)提高，滑塊在斜面上的釋放點(diǎn)至少應(yīng)距A點(diǎn)多遠(yuǎn)？學(xué)科素養(yǎng)升級(jí)練進(jìn)階訓(xùn)練第三層1．(多選)從地面豎直向上拋出一物體，其機(jī)械能E總等于動(dòng)能Ek與重力勢(shì)能Ep之和．取地面為重力勢(shì)能零點(diǎn)，該物體的E總和Ep隨它離開地面的高度h的改變?nèi)鐖D所示．重力加速度取10m/s2.由圖中數(shù)據(jù)可得()A．物體的質(zhì)量為2kgB．h＝0時(shí)，物體的速率為20m/sC．h＝2m時(shí)，物體的動(dòng)能Ek＝40JD．從地面至h＝4m，物體的動(dòng)能削減100J2．三個(gè)小物塊分別從3條不同光滑軌道的上端由靜止起先滑下．已知軌道1、軌道2、軌道3的上端距水平地面的高度均為4h0；它們的下端水平，距地面的高度分別為h1＝h0、h2＝2h0、h3＝3h0，如圖所示．若沿軌道1、2、3下滑的小物塊的落地點(diǎn)到軌道下端的水平距離分別記為s1、s2、s3，則()A．s1>s2B．s2>s3C．s1＝s3D．s2＝s33.如圖，半圓形光滑軌道固定在水平地面上，半圓的直徑與地面垂直．一小物塊以速度v從軌道下端滑入軌道，并從軌道上端水平飛出，小物塊落地點(diǎn)到軌道下端的距離與軌道半徑有關(guān)，此距離最大時(shí)對(duì)應(yīng)的軌道半徑為(重力加速度大小為g)()A.eq\f(v2,16g)B.eq\f(v2,8g)C.eq\f(v2,4g)D.eq\f(v2,2g)4．一質(zhì)量為8.00×104kg的太空飛船從其飛行軌道返回地面．飛船在離地面高度1.60×105m處以7.50×103m/s的速度進(jìn)入大氣層，漸漸減慢至速度為(1)分別求出該飛船著地前瞬間的機(jī)械能和它進(jìn)入大氣層時(shí)的機(jī)械能；(2)求飛船從離地面高度600m處至著地前瞬間的過程中克服阻力所做的功，已知飛船在該處的速度大小是其進(jìn)入大氣層時(shí)速度大小的2.0%.第4節(jié)機(jī)械能守恒定律第1課時(shí)機(jī)械能守恒定律的理解和應(yīng)用必備學(xué)問基礎(chǔ)練1．答案：AD解析：在自由落體過程中，重力做了2J的功，重力勢(shì)能削減2J；通過重力做功，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，則物體動(dòng)能增加了2J，故A、D正確，B、C錯(cuò)誤．2．答案：D解析：不計(jì)空氣阻力，小球在斜上拋運(yùn)動(dòng)過程中只受重力作用，運(yùn)動(dòng)過程中小球的機(jī)械能守恒，則小球在B點(diǎn)的機(jī)械能等于在C點(diǎn)的機(jī)械能，A錯(cuò)誤；小球在B點(diǎn)的重力勢(shì)能大于在C點(diǎn)的重力勢(shì)能，依據(jù)機(jī)械能守恒定律知，小球在B點(diǎn)的動(dòng)能小于在C點(diǎn)的動(dòng)能，B錯(cuò)誤；小球由A到B過程中，依據(jù)機(jī)械能守恒定律有mg·2h＋EkB＝eq\f(1,2)mv2，解得小球在B點(diǎn)的動(dòng)能為EkB＝eq\f(1,2)mv2－2mgh，C錯(cuò)誤；小球由B到C過程中，依據(jù)機(jī)械能守恒定律有mg·2h＋EkB＝mgh＋EkC，解得小球在C點(diǎn)的動(dòng)能為EkC＝EkB＋mgh＝eq\f(1,2)mv2－mgh，D正確．3．答案：CD解析：進(jìn)站時(shí)列車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，出站時(shí)列車的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，故C、D正確．4．答案：D解析：機(jī)械能守恒的條件是只有重力做功或系統(tǒng)內(nèi)物體間的彈力做功．機(jī)械能守恒時(shí)，物體或系統(tǒng)可能不只受重力和彈力作用，也可能受其他力．但其他力不做功或做的總功肯定為零，A、B錯(cuò)；物體沿斜面勻速下滑時(shí)，它處于平衡狀態(tài)，但機(jī)械能不守恒，C錯(cuò)；物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，合力不為零，但機(jī)械能守恒，D對(duì)．5．答案：B解析：滑雪者沿光滑斜面自由下滑時(shí)，斜面的支持力不做功，只有重力做功，其機(jī)械能守恒．過山車關(guān)閉油門后通過不光滑的豎直圓軌道，阻力做負(fù)功，其機(jī)械能減小，機(jī)械能不守恒．小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不變，重力勢(shì)能也不變，兩者之和不變，即機(jī)械能守恒．石塊從高處被斜向上拋出后在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)，不計(jì)空氣阻力，只受重力，其機(jī)械能肯定守恒．6．答案：A解析：在整個(gè)過程中，只有重力做功，機(jī)械能守恒，總量都是eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，因在高度h處，速度可能不為零，所以B項(xiàng)錯(cuò)誤．C、D也錯(cuò)誤．7．答案：BCD解析：若以地面為參考平面，物體落到海平面時(shí)的勢(shì)能為－mgh，所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤；此過程重力做正功，做功的數(shù)值為mgh，因而B正確；不計(jì)空氣阻力，只有重力做功，所以機(jī)械能守恒，有eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝－mgh＋Ek，在海平面上的動(dòng)能為Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mgh，C選項(xiàng)正確；在地面處的機(jī)械能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，因此在海平面上的機(jī)械能也為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，D選項(xiàng)正確．關(guān)鍵實(shí)力綜合練1．答案：C解析：在沒有摩擦的狀況下，小球始、末位置高度相同，這個(gè)不變的量是動(dòng)能與勢(shì)能的和，是能量．故選項(xiàng)C正確．2．答案：B解析：游客從雪坡頂端滑下到最終停下來的整個(gè)過程中，速度先是越來越大，滑到平地上速度又越來越小，所以動(dòng)能先增大后減小，游客在滑雪過程中要受到摩擦力作用，會(huì)因摩擦生熱而損失機(jī)械能，所以機(jī)械能(動(dòng)能與勢(shì)能之和)會(huì)始終減小．綜上可知選項(xiàng)B正確．3．答案：D解析：A、C錯(cuò)：由A到C的過程中，由于有彈力做負(fù)功，因此物塊的機(jī)械能減小，動(dòng)能和重力勢(shì)能之和減?。瓸錯(cuò)，D對(duì)：從B到C的過程中，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，物塊的重力勢(shì)能增大，因此系統(tǒng)的彈性勢(shì)能和動(dòng)能之和減?。?．答案：B解析：小球運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，取地面為零勢(shì)能參考平面，有eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝Ek＋mgh，解得Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－mgh，B正確．5．答案：D解析：物體除受重力或彈力外，也受其他力，但其他力不做功或做功的代數(shù)和為零，機(jī)械能也守恒，A錯(cuò)誤．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的動(dòng)能不變，但勢(shì)能可能改變，B錯(cuò)誤．物體所受合力為零時(shí)，其機(jī)械能不肯定守恒，C錯(cuò)誤．由機(jī)械能守恒條件知，D正確．6．答案：BD解析：三種拋法，重力做功相同，故落地時(shí)動(dòng)能相同，但速度方向不同，故速度不同；拋出時(shí)三個(gè)球機(jī)械能相等，故落地時(shí)機(jī)械能相等．7．答案：CD解析：物體的機(jī)械能守恒時(shí)，肯定只有重力或彈簧的彈力做功，但不肯定只受重力或彈簧彈力的作用．8．答案：BCD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(jī)械能守恒，但A機(jī)械能不守恒，A錯(cuò)誤；乙圖中物體B除受重力外，還受支持力、拉力、摩擦力，但當(dāng)拉力與摩擦力大小相等時(shí)，除重力之外的三個(gè)力做功的代數(shù)和為零，故B機(jī)械能守恒，B正確；丙圖中繩子的張力對(duì)A做負(fù)功，對(duì)B做正功，兩者代數(shù)和為零．又不計(jì)任何阻力，故A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，C正確；丁圖中小球的動(dòng)能不變，勢(shì)能不變，故機(jī)械能守恒，D正確．9．答案：(1)20J(2)20m(3)10m/s解析：(1)依據(jù)動(dòng)能的表達(dá)式得Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)×0.1×202J＝20J.(2)依據(jù)機(jī)械能守恒定律：eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝mgH，解得H＝20m.(3)依據(jù)機(jī)械能守恒定律，選拋出點(diǎn)為零勢(shì)能點(diǎn)：eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mv2＋mgh，解得v＝10m/s.10．答案：(1)1s(2)5.75m解析：(1)滑塊到達(dá)A點(diǎn)的速度為vA，從A到C過程機(jī)械能守恒eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)＝mgRcos37°從B到A過程勻加速運(yùn)動(dòng)：veq\o\al(2,A)＝2axAB，vA＝at解得：t＝1s，a＝4m/s2(2)能從D點(diǎn)拋出的最小速度為vD，mg＝meq\f(v\o\al(2,D),R)從A到D由機(jī)械能守恒：eq\f(1,2)m(v′A)2＝mgR(1＋cos37°)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,D)，v′eq\o\al(2,A)＝2ax′解得x′＝5.75m.學(xué)科素養(yǎng)升級(jí)練1．答案：AD解析：重力勢(shì)能Ep＝mgh，結(jié)合Ep-h圖像有mg＝eq\f(80,4)N，則m＝2kg，故A正確.h＝0時(shí)E總＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，即100J＝eq\f(1,2)×2kg×veq\o\al(2,0)，解得v0＝10m/s，故B錯(cuò).由圖像可知，h＝2m時(shí)，E總＝90J、Ep＝40J，則Ek＝50J，故C錯(cuò).當(dāng)h＝4m時(shí)，E總＝Ep＝80J，則Ek＝0，故從地面至h＝4m，物體的動(dòng)能削減了100J，故D正確．2．答案：BC解析：小物塊沿軌道下滑到下端時(shí)，由機(jī)械能守恒定律得mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，小物塊做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，豎直方向h′＝eq\f(1,2)gt2，水平方向s＝v0t，聯(lián)立以上三式得s＝2eq\r(hh′)，則小物塊沿軌道1、2、3下滑到軌道下端的水平距離s1＝2eq\r(3h0·h0)＝2eq\r(3)h0，s2＝2eq\r(2h0·2h0)＝4h0，s3＝2eq\r(h0·3h0)＝2eq\r(3)h0，故B、C對(duì)，