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2019-2020年高中物理 機(jī)械能守恒定律 第八節(jié) 機(jī)械能守恒定律課時作業(yè) 新人教版必修1 一、選擇題 1．如下圖所示，下列四個選項的圖中，木塊均在固定的斜面上運動，其中圖A、B、C中的斜面是光滑的，圖D的斜面是粗糙的，圖A、B中的F為木塊所受的力，方向如圖中箭頭所示．圖A、B、D的木塊向下運動，圖C中的木塊向上運動．在這四個圖所示的運動過程中機(jī)械能守恒的是(　　) [解析]　根據(jù)機(jī)械能守恒條件，除重力做功外，選項A、B、D中均有外力做功，故機(jī)械能不守恒． [答案]　C 2．水平飛行的子彈打中放在光滑水平面上的木塊，并留在木塊中，下列關(guān)于機(jī)械能敘述正確的是(　　) A．子彈的機(jī)械能不守恒 B．木塊的機(jī)械能不守恒 C．子彈和木塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 D．子彈動能的減少量大于木塊動能的增加量 [解析]　由于子彈與木塊之間存在摩擦力，因而有內(nèi)能產(chǎn)生，對于子彈本身、木塊本身及系統(tǒng)來說機(jī)械能都不守恒，子彈動能減少量大于木塊動能增加量，因而選項A、B、D正確，選項C錯誤． [答案]　ABD 3．關(guān)于機(jī)械能守恒，下列說法中正確的是(　　) A．物體做勻速運動，其機(jī)械能一定守恒 B．物體所受合外力不為零，其機(jī)械能一定不守恒 C．物體所受合外力做功不為零，其機(jī)械能一定不守恒 D．物體沿豎直方向向下做加速度為5 m/s2的勻加速運動，其機(jī)械能減少 [解析]　物體做勻速運動其動能不變，但機(jī)械能可能變，如物體勻速上升或下降，機(jī)械能會相應(yīng)的增加或減少，選項A錯誤；物體僅受重力作用，只有重力做功時，物體機(jī)械能守恒，選項B、C錯誤；物體沿豎直方向向下做加速度為5 m/s2的勻加速運動時，物體一定受到一個與運動方向相反的力作用，此力對物體做負(fù)功，物體機(jī)械能減少，故選項D正確． [答案]　D 4．關(guān)于機(jī)械能守恒的條件，下列說法正確的是(　　) A．只有物體所受的合外力為零，物體的機(jī)械能才守恒 B．若物體所受合外力做功為零，物體的機(jī)械能守恒 C．做勻速圓周運動的物體，其機(jī)械能一定守恒 D．做勻加速直線運動的物體，其機(jī)械能可能守恒 [解析]　當(dāng)物體勻速上升時，所受合外力為零，合外力做功也為零，但向上的力做了功，機(jī)械能增加了，故A、B不對．若物體在豎直面內(nèi)做勻速圓周運動，動能不變，但勢能改變，所以機(jī)械能不守恒，C錯．自由落體運動是勻加速直線運動，并且機(jī)械能守恒，所以D對，故應(yīng)選D. [答案]　D 5．如右圖所示，一斜面放在光滑的水平面上，一個小物體從斜面頂端無摩擦地自由滑下，則在下滑的過程中(　　) A．斜面對小物體的彈力做的功為零 B．小物體的重力勢能完全轉(zhuǎn)化為小物體的動能 C．小物體的機(jī)械能守恒 D．小物體、斜面和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 [解析]　小物體、斜面和地球三者機(jī)械能守恒，選項D正確．而小物體的重力勢能轉(zhuǎn)化為它和斜面的動能；斜面的重力勢能不變，動能增加，則其機(jī)械能增加，斜面對小物體做負(fù)功，故選項A、B、C錯誤． [答案]　D 6．如右圖所示，一滑塊從半圓形光滑軌道上端由靜止開始滑下，當(dāng)滑到最低點時，關(guān)于滑塊的動能大小和對軌道的壓力，下列說法正確的是(　　) A．軌道半徑越大，滑塊動能越大，對軌道的壓力越大 B．軌道半徑越大，滑塊動能越大，對軌道的壓力與半徑無關(guān) C．軌道半徑越大，滑塊動能越大，對軌道的壓力越小 D．軌道半徑變化時，滑塊動能和對軌道的壓力都不變 [解析]　軌道半徑越大，滑塊轉(zhuǎn)化為動能的重力勢能就越大，故動能越大．由機(jī)械能守恒定律得mgR＝mv2，而滑塊對軌道的壓力N＝mg＋＝3mg，與半徑的大小無關(guān). 選項B正確． [答案]　B 7．如右圖所示，傾斜軌道AC與有缺口的圓軌道BCD相切于C，圓軌道半徑為R，兩軌道在同一豎直平面內(nèi)，D是圓軌道的最高點，缺口DB所對的圓心角為90，把一個小球從斜軌道上某處由靜止釋放，它下滑到C點后便進(jìn)入圓軌道，要想使它上升到D點后再落到B點，不計摩擦，則下列說法正確的是(　　) A．釋放點須與D點等高 B．釋放點須比D點高 C．釋放點須比D點高 D．使小球經(jīng)D點后再落到B點是不可能的 [解析]　要使小球在D點平拋出去后落回B點，則平拋時的速度v＝＝＝，由圓周運動知識可知小球若要到達(dá)D點，到達(dá)D點時的速度應(yīng)不小于.故選項D正確． [答案]　D 8．如右圖所示，在跨過一光滑輕滑輪的繩子兩端分別掛著質(zhì)量為m1、m2的兩個物體，已知m2>m1.若m1向上運動，m2以加速度a向下運動時，阻力不計，則(　　) A．m1、m2的總機(jī)械能不守恒 B．m2的機(jī)械能守恒 C．m1、m2的總機(jī)械能守恒 D．m1的機(jī)械能守恒 [解析]　繩子對m1和m2的彈力大小相等，兩個物體在彈力的方向上發(fā)生的位移大小相等．由于m2>m1，所以m2向下運動，而m1向上運動．m2克服彈力做的功為W1，彈力對m1所做的功為W2，可以看出兩個物體的機(jī)械能都不守恒．但W1＝W2，以m1和m2整體為研究對象，只有重力對整體做功，所以總的機(jī)械能守恒． [答案]　C 二、非選擇題 9．物體以Ek＝100 J的初動能從斜面底端沿斜面向上運動，當(dāng)該物體經(jīng)過斜面上某一點時，動能減少了80 J，機(jī)械能減少了32 J，則物體重返斜面底端時的動能為________． [解析]　根據(jù)題意，當(dāng)物體滑到斜面某一點時，機(jī)械能減少32 J，動能減少80 J，即重力勢能增加ΔEP1＝80 J－32 J＝48 J．當(dāng)物體滑到斜面的最高點時，機(jī)械能有減少，設(shè)摩擦力做的功為Ff，動能減少100 J，即重力勢能增加ΔEP＝100－WFf.由于物體在斜面上做勻變速運動，因此＝，即＝，解得WFf＝40 J，即物體從斜面底端滑到斜面頂端時克服摩擦力做功40 J．當(dāng)物體再次滑到斜面底端時的動能為Ek2＝Ek1－2WFf＝100 J－240 J＝20 J. [答案]　20 J 10．把一塊質(zhì)量是3.0 kg的石頭，從10 m高的山崖上，以30角、5.0 m/s的速度朝斜上方拋出(空氣阻力不計)，石頭落地時速度的大小為__________m/s.石頭落地時速度的大小與__________有關(guān)系；與__________沒有關(guān)系．(填后面的序號)①石塊的質(zhì)量．②石塊拋出時的速度大小．③石塊拋出時的速度方向(拋射角)．④石塊拋出時的高度． [解析]　石頭在空中飛行的過程中，根據(jù)動能定理列出方程為mgh＝mv－mv，解得石頭落地時的速度為v2＝＝15 m/s.從v2的表達(dá)式可以看出，石頭落地時的速度大小跟石頭的質(zhì)量沒有關(guān)系，跟石頭被拋出時的速度方向沒有關(guān)系，只跟拋出時的高度和拋出時的速度大小有關(guān)． [答案]　15?、冖堋、佗? 11．如右圖所示，輕彈簧k一端與墻相連，處于自然狀態(tài)，質(zhì)量為4 kg的木塊沿光滑的水平面以5 m/s的速度運動并開始擠壓彈簧，求彈簧的最大彈性勢能及木塊被彈回速度增大到3 m/s時彈簧的彈性勢能． [解析]　物體和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，當(dāng)彈簧的彈性勢能最大時，物體的動能為零，由機(jī)械能守恒定律得，彈簧的最大彈性勢能為 Epm＝mv＝452 J＝50 J. 當(dāng)物體的速度為v＝3 m/s時，彈簧的彈性勢能為Ep，由機(jī)械能守恒定律得 Ep＋mv2＝mv，Ep＝mv－mv2＝50 J－432 J＝32 J. [答案]　50 J　32 J 12．如圖所示，一固定的楔形木塊，其斜面的傾角θ＝30，另一邊與水平地面垂直，頂上有一個定滑輪，跨過定滑輪的細(xì)線兩端分別與物塊A和B連接，A的質(zhì)量為4m，B的質(zhì)量為m.開始時，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，所有摩擦均忽略不計．當(dāng)A沿斜面下滑距離s后，細(xì)線突然斷了．求物塊B上升的最大高度H.(設(shè)B不會與定滑輪相碰) [解析]　設(shè)細(xì)線斷裂前一瞬間A和B的速度大小為v，A沿斜面下滑s的過程中，A的高度降低了ssinθ，B的高度升 高了s.對A和B以及地球組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，物塊A機(jī)械能的減少量等于物塊B機(jī)械能的增加量，即4mgssinθ－4mv2＝mgs＋mv2.細(xì)線斷后，物塊B做豎直上拋運動，物塊B與地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，設(shè)物塊B繼續(xù)上升的高度為h，有mgh＝mv2.由以上兩式聯(lián)立解得h＝，故物塊B上升的最大高度為H＝s＋h＝s＋＝s. [答案]　s