2022年高考物理总复习 第5章 第3课时 机械能守恒定律课时作业（含解析）

2022年高考物理总复习 第5章 第3课时 机械能守恒定律课时作业（含解析）一、单项选择题1以下说法中哪些是正确的()A物体做匀速运动，它的机械能一定守恒B物体所受合力的功为零，它的机械能一定守恒C物体所受合力不等于零，它的机械能可能守恒D物体所受合力等于零，它的机械能一定守恒【答案】C【解析】物体做匀速运动动能不变，但是高度可以改变，重力势能改变，所以A错误；合力的功为零，只是动能不变，B错误；物体所受合力不等于零，例如只在重力作用下的运动，机械能守恒，所以C正确；D选项实质与A选项相同，所以错误2一个人站在阳台上，以相同的速率v0分别把三个球竖直向上抛出、竖直向下抛出、水平抛出，不计空气阻力，则三球落地时的速率()A上抛球最大 B下抛球最大C平抛球最大 D三球一样大【答案】D【解析】三个小球从相同的高度抛出，虽然运动的路径不同，但是下落过程中，小球都仅在重力的作用下运动，符合机械能守恒条件，mghmvmv2，可解得，三个小球落地的速度均为v.3.如图1所示，一根跨过光滑定滑轮的轻绳，两端各有一杂技演员(可视为质点)a站在地面上，b从图示的位置由静止开始向下摆动，运动过程中绳始终处于伸直状态当演员b摆至最低点时，a刚好对地面无压力，则演员a的质量与演员b的质量之比为()图1A11 B21 C31 D41【答案】B【解析】设b摆至最低点时的速度为v，b侧所拉绳子长度为l，由机械能守恒定律可得：mgl(1cos 60)mv2，解得v.设b摆至最低点时绳子的拉力为FT，由牛顿第二定律得：FTmbgmb，解得FT2mbg，对演员a有FTmag，所以，演员a与演员b之比为21.4(xx南京模拟)自由下落的物体，其动能与位移的关系如图所示则图中直线的斜率表示该物体的()图2A质量 B机械能C重力大小 D重力加速度【答案】C【解析】由机械能守恒定律，Ekmgh，动能Ek与位移h的关系图线的斜率表示该物体的重力大小，选项C正确5如图3所示，在高1.5 m的光滑平台上有一个质量为2 kg的小球被一细线拴在墙上，球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧当烧断细线时，小球被弹出，小球落地时的速度方向与水平方向成60角，则弹簧被压缩时具有的弹性势能为(g10 m/s2)()图3A10 J B15 JC20 J D25 J【答案】A【解析】由hgt2，tan 60，可得v0 m/s.由小球被弹射过程中，小球和弹簧组成的系统机械能守恒得，Epmv10 J，故A正确6如图4所示，一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮，绳两端各系一小球a和b.a球质量为m，静置于地面；b球质量为3m，用手托住，高度为h，此时轻绳刚好拉紧从静止开始释放b后，a可能达到的最大高度为()图4Ah B1.5hC2h D2.5h【答案】B【解析】在b球落地前，a、b球组成的系统机械能守恒，且a、b两球速度大小相等，根据机械能守恒定律可知：3mghmgh(m3m)v2，v，b球落地时，a球高度为h，之后a球向上做竖直上抛运动，在这个过程中机械能守恒，mv2mgh，h，所以a球可能达到的最大高度为1.5h，B正确二、双项选择题7如图5所示，两光滑斜面的倾角分别为30和45、质量分别为2m和m的两个滑块用不可伸长的轻绳通过滑轮连接(不计滑轮的质量和摩擦)，分别置于两个斜面上并由静止释放；若交换两滑块位置，再由静止释放，则在上述两种情形中正确的有()图5A质量为2m的滑块受到重力、绳的张力、沿斜面的下滑力和斜面的支持力的作用B质量为m的滑块均沿斜面向上运动C绳对质量为m的滑块的拉力均大于该滑块对绳的拉力D在运动过程中系统机械能均守恒【答案】BD【解析】每个滑块受到三个力：重力、绳子的拉力和斜面的支持力，受力分析中的力应该是按性质分类的力，沿着斜面的下滑力是分解出来的按照效果命名的力，A错；对于B选项，滑块是上滑还是下滑要看两个滑块的重力沿着斜面向下的分量的大小关系，由于质量为2m的滑块的重力沿着斜面的下滑分力较大，故质量为m的滑块必定沿着斜面向上运动，B对；任何一个滑块受到的绳子的拉力与绳子对滑块的拉力等大反向，C错；系统中除了重力之外，支持力对系统每个滑块都不做功，绳子拉力对每个滑块的拉力等大反向，且两滑块的位移必定大小相等，故绳子拉力作为系统的内力对系统做功总和必定为零，故只有重力做功的系统，机械能守恒，D对8.如图6所示，细绳跨过定滑轮悬挂两物体M和m，且Mm，不计摩擦，系统由静止开始运动的过程中()图6AM、m各自的机械能分别守恒BM减少的机械能等于m增加的机械能CM减少的重力势能等于m增加的重力势能DM和m组成的系统机械能守恒【答案】BD【解析】M下落过程，绳的拉力对M做负功，M的机械能不守恒，减少；m上升过程，绳的拉力对m做正功，m的机械能增加，A错误；对M、m组成的系统，机械能守恒，易得B、D正确；M减少的重力势能并没有全部用于m重力势能的增加，还有一部分转变成M、m的动能，所以C错误9. (xx柳州联考)如图7所示，一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球A和物块B，跨过固定于斜面体顶端的小滑轮O，倾角为30的斜面体置于水平地面上A的质量为m，B的质量为4m.开始时，用手托住A，使OA段绳恰处于水平伸直状态(绳中无拉力)，OB绳平行于斜面，此时B静止不动将A由静止释放，在其下摆过程中，斜面体始终保持静止，下列判断中正确的是()图7A物块B受到的摩擦力逐渐增大B地面对斜面体的摩擦力方向一直向右C小球A的机械能守恒D小球A的机械能不守恒，A、B系统的机械能守恒【答案】BC【解析】解题时需要判断B物块在整个过程中是否发生了运动当A球未释放时B物块静止，则此时B受沿斜面向上的摩擦力f4mgsin 2mg，为静摩擦力假设在A球运动的过程中B未动，则A球下落的过程中机械能守恒，mgRmv2，v，对A球进行受力分析可得，在最低点时FTmgm，FT3mg，A球运动至最低点时绳子拉力最大，此时FT3mgf4mgsin 4mg，说明A球在运动的过程中不能拉动B物块，故小球A的机械能守恒，C正确，D错误；斜面体对B物块的静摩擦力方向先沿斜面向上，后沿斜面向下，故先减小后增大，A错误；小球下降时有沿着绳子方向的加速度，根据整体法可判断出地面对斜面体的摩擦力方向一直向右，故B正确10(xx济南模拟)如图8所示，跳水运动员最后踏板的过程可以简化为下述模型：运动员从高处落到处于自然状态的跳板(A位置)上，随跳板一同向下运动到最低点(B位置)，对于运动员从开始与跳板接触到运动至最低点的过程中，下列说法正确的是()图8A运动员到达最低点时，其所受外力的合力为零B在这个过程中，运动员的动能一直在减小C在这个过程中，跳板的弹性势能一直在增加D在这个过程中，运动员所受重力对他做的功小于跳板的作用力对他做的功【答案】CD【解析】由题意可知A位置为跳板的自然状态，故跳水运动员到达A位置时对跳板的作用力为零，其平衡位置应该在A位置、B位置之间，故运动员从A位置向B位置运动的过程中，动能先增大后减小，所以A、B错误；运动员由A位置运动到B位置的过程中，跳板的弹力始终做负功，故其弹性势能一直增加，C正确；由于跳水运动员从某高处落到处于自然状态的跳板上，故初速度不为零，根据动能定理可知重力对运动员做的功小于跳板的作用力对他做的功，D正确11(xx茂名一模)如图9所示，物体A、B的质量相等，物体B刚好与地面接触现剪断绳子OA，下列说法正确的是()图9A剪断绳子的瞬间，物体A的加速度为gB弹簧恢复原长时，物体A的速度最大C剪断绳子后，弹簧、物体A、物体B和地球组成的系统机械能守恒D物体A运动到最下端时，弹簧的弹性势能最大【答案】CD【解析】本题考查牛顿第二定律、机械能守恒定律，意在考查考生的理解能力开始时物体B刚好与地面接触，即地面对B没有支持力，所以弹簧对B有向上的拉力，大小为mg，对A有向下的拉力，大小也是mg，剪断绳子OA时，弹簧的弹力不变，所以A受到2mg的合力，则加速度为2g，A错；弹簧恢复原长时，A受到的合力为mg，物体A的速度不是最大，B错；剪断绳子后，弹簧、物体A、物体B和地球组成的系统，只有重力和弹簧的弹力做功，系统机械能守恒，C对；物体A运动到最下端时，弹簧形变最大，弹簧的弹性势能最大，D对三、非选择题12(xx苏州模拟)如图所示，水平地面与一半径为l的竖直光滑圆弧轨道相接于B点，轨道上的C点位置处于圆心O的正下方在距地面高度为l的水平平台边缘上的A点，质量为m的小球以v0的速度水平飞出，小球在空中运动至B点时，恰好沿圆弧轨道在该点的切线方向滑入轨道小球运动过程中空气阻力不计，重力加速度为g，试求：图10(1)B点与抛出点A正下方的水平距离x；(2)圆弧BC段所对的圆心角；(3)小球滑到C点时，对圆轨道的压力【解析】(1)设小球做平抛运动到达B点的时间为t，由平抛运动规律，lgt2，xv0t，联立解得x2l.(2)由小球到达B点时竖直分速度v2gl，tan vy/v0，解得45.(3)小球从A运动到C点的过程中机械能守恒，设到达C点时速度大小为vC，有机械能守恒定律，mgl(11)mvmv设轨道对小球的支持力为F，有：Fmgm，解得：F(7)mg，由牛顿第三定律可知，小球对圆轨道的压力大小为F(7)mg，方向竖直向下13.如图11所示，光滑固定的竖直杆上套有一个质量m0.4 kg的小物块A，不可伸长的轻质细绳通过固定在墙壁上大小可忽略的定滑轮D连接小物块A和小物块B虚线CD水平，间距d1.2 m，此时连接小物块A的细绳与竖直杆的夹角为37，小物块A恰能保持静止现在在小物块B的下端挂一个小物块Q(未画出)，小物块A可从图示位置上升并恰好能到达C处不计摩擦和空气阻力，cos 370.8，sin 370.6，重力加速度g取10 m/s2.求：图11(1)小物块A到达C处时的加速度大小；(2)小物块B的质量；(3)小物块Q的质量【答案】(1)10 m/s2(2)0.5 kg(3)0.3 kg【解析】(1)当小物块A到达C处时，由受力分析可知：水平方向受力平衡，竖直方向只受重力作用，所以小物块A的加速度ag10 m/s2.(2)设小物块B的质量为mB，绳子拉力为FT.根据平衡条件有FTcos 37mg，FTmBg联立解得mB0.5 kg.(3)设小物块Q的质量为m0，根据系统机械能守恒得mghAC(mBm0)ghBhAC1.6 m，hBd0.8 m解得m00.3 kg.