2022高中物理 第七章 机械能守恒定律练习 新人教版必修2

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2022高中物理 第七章 机械能守恒定律练习 新人教版必修2(答题时间:30分钟)1. 关于重力势能,下列说法中正确的是()A. 重力势能是地球与物体所组成的系统共有的B. 重力势能为负值,表示物体的重力势能比在参考平面上具有的重力势能少C. 卫星绕地球做椭圆运动,当由近地点向远地点运动时,其重力势能减小D. 只要物体在水平面以下,其重力势能为负值2. 如图所示,在光滑水平面上有一物体,它的左端连接着一轻质弹簧,弹簧的另一端固定在墙上,在力F作用下物体处于静止状态,当撤去力F后,物体将向右运动,在物体向右运动的过程中,下列说法正确的是()A. 弹簧的弹性势能逐渐减少B. 物体的机械能不变C. 弹簧的弹性势能先增加后减少D. 弹簧的弹性势能先减少后增加3. 一质量为m的小球以初动能冲上倾角为的粗糙固定斜面,图中两条图线分别表示小球在上升过程中动能、重力势能与其上升高度之间的关系(以斜面底端所在平面为零重力势能面),h0表示上升的最大高度,图中坐标数据中的k为常数且满足0k1,则由图可知,下列结论正确的是()A. 上升过程中摩擦力大小fkmgB. 上升过程中摩擦力大小fkmgcosC. 上升高度hh0sin时,小球重力势能和动能相等D. 上升高度hh0时,小球重力势能和动能相等4. 如图所示,质量为m的小球套在倾斜放置的固定光滑杆上,一根轻质弹簧一端固定于O点,另一端与小球相连,弹簧与杆在同一竖直平面内。现将小球沿杆拉到使弹簧处于水平位置时由静止释放,小球沿杆下滑,当弹簧位于竖直位置时,小球速度恰好为零,此时小球下降的竖直高度为h。若全过程中弹簧始终处于伸长状态且处于弹性限度范围内,则下列说法正确的是()A. 弹簧与杆垂直时,小球速度最大B. 弹簧与杆垂直时,小球的动能与重力势能之和最大C. 小球下滑至最低点的过程中,弹簧的弹性势能增加量小于mghD. 小球下滑至最低点的过程中,弹簧的弹性势能增加量等于mgh5. 如图所示,在轻质弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A,若将小球A从弹簧原长位置由静止释放,小球A能够下降的最大高度为h.若将小球A换为质量为2m的小球B,仍从弹簧原长位置由静止释放,已知重力加速度为g,不计空气阻力,则小球B下降h时的速度为()A. B.C. D. 06. 取水平地面为重力势能零点。一物块从某一高度水平抛出,在抛出点其动能与重力势能恰好相等。不计空气阻力,该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角为()A.B. C. D. 7. 如图所示,质量为m的小球从四分之一光滑圆弧轨道顶端由静止释放,从轨道末端O点水平抛出,击中平台右下侧挡板上的P点。以O为原点在竖直面内建立如图所示的平面直角坐标系,挡板形状满足方程y6x2(单位:m),小球质量m0.4 kg,圆弧轨道半径R1.25 m,g取10 m/s2,求:(1)小球对圆弧轨道末端的压力大小;(2)小球从O点到P点所需的时间(结果可保留根号)。8. 如图为某游乐场内水上滑梯轨道示意图,整个轨道在同一竖直平面内,表面粗糙的AB段轨道与四分之一光滑圆弧轨道BC在B点水平相切。点A距水面的高度为H,圆弧轨道BC的半径为R,圆心O恰在水面。一质量为m的游客(视为质点)可从轨道AB的任意位置滑下,不计空气阻力。(1)若游客从A点由静止开始滑下,到B点时沿切线方向滑离轨道落在水面D点,OD2R,求游客滑到B点时的速度vB大小及运动过程轨道摩擦力对其所做的功Wf;(2)若游客从AB段某处滑下,恰好停在B点,又因受到微小扰动,继续沿圆弧轨道滑到P点后滑离轨道,求P点离水面的高度h。(提示:在圆周运动过程中任一点,质点所受的向心力与其速率的关系为F向m)1. AB 解析:重力势能是物体与地球的相互作用所具有的能量,其为负值表示物体在所选的参考面以下,不一定在水平面以下,A、B均正确,D错误;卫星由近地点向远地点运动时,万有引力做负功,重力势能增加,C错误。2. D 解析:因弹簧左端固定在墙上,右端与物体连接,故撤去F后,弹簧先伸长到原长后,再被物体拉伸,其弹性势能先减少后增加,物体的机械能先增大后减小,故D正确,A、B、C均错误。3. D 解析:上升过程中,重力势能是逐渐增加的,动能是逐渐减少的,所以表示重力势能Ep随上升高度变化的关系,表示动能Ek随上升高度变化的关系。由知mgh0,根据动能定理有mgh0f0,得fkmgsin,选项A、B均错误;由知Eph,由知Ekh,由EpEk得h,选项D正确,C错误。 4. BD 解析:设斜杆的倾角为,则当弹簧与杆垂直时,小球所受的合力为mgsin0,小球继续向下加速,当小球所受的合力为零时小球速度才达到最大,选项A错误;由小球、地球和弹簧组成的系统机械能守恒,当弹簧与杆垂直时,弹簧伸长量最短,其弹性势能最小,那么小球的动能与重力势能之和最大,选项B正确;小球下滑至最低点的过程中,动能的变化为零,根据机械能守恒定律知小球重力势能的减少量mgh等于弹簧的弹性势能的增加量,选项D正确。5. B 解析:对弹簧和小球A组成的系统,根据机械能守恒定律得弹性势能Epmgh;对弹簧和小球B组成的系统,根据机械能守恒定律有Ep2mv22mgh,得小球B下降h时的速度v,只有选项B正确。6. B 解析:设物块抛出的初速度为v0,落地时速度为v,根据题意知,物块抛出时的机械能为mv,由机械能守恒定律,有mvmv2,得物块落地时的速度vv0,故物块落地时速度方向与水平方向的夹角为,选项B正确。7. 解:(1)对小球,从释放到到达O点过程中由机械能守恒:mgRmv2 v m/s5 m/s小球在圆弧轨道最低点:FNmgmFNmgm12 N由牛顿第三定律,小球对轨道末端的压力FNFN12 N。(2)小球从O点水平抛出后满足ygt2xvt又有y6x2联立得ts。8. 解:(1)游客从B点做平抛运动,有2RvBtRgt2由式得vB从A到B,根据动能定理,有mg(HR)WfmvB20由式得Wf(mgH2mgR)。(2)设OP与OB间夹角为,游客在P点时的速度为vP,受到的支持力为N,从B到P由机械能守恒定律,有mg(RRcos )mvP20过P点时,根据向心力公式,有mgcos Nm又N0cos 由式解得hR。
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