高中物理滚动检测9机械能守恒定律粤教版必修2

滚动检测9机械能守恒定律 (时间：50分钟满分：100分)一、单项选择题(每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，共4题，每小题4分，共计16分)1物体做自由落体运动，Ek代表动能，Ep代表势能，h代表下落的距离，以水平地面为零势面下列所示图象中，能正确反映各物理量之间关系的是()【答案】B【解析】设物体的质量为m，初态势能为E0，则有EpE0mg2t2E0mv2E0EkE0mgh，综上可知只有B正确2以相同大小的初速度v1将物体从同一水平面分别竖直上抛、斜上抛、沿光滑斜面(足够长)上滑，如图1三种情况达到的最大高度分别为h1、h2和h3，不计空气阻力，则()图1Ah1h2h3 Bh1h2h3Ch1h3h2 Dh1h3h2【答案】D【解析】三次运动中机械能都是守恒的，但在斜上抛运动中，物体到达最高点的速度不为零，物体的动能不能全部转变为重力势能，故D正确3一个高尔夫球静止于平坦的地面上，在t0时球被击出，飞行中球的速率与时间的关系如图2所示若不计空气阻力的影响，根据图象提供的信息无法求出的是()图2A高尔夫球在何时落地B高尔夫球可上升的最大高度C人击球时对高尔夫球做的功D高尔夫球落地时离击球点的距离【答案】C【解析】球刚被击出时v031 m/s，根据机械能守恒，小球到达最高点时重力势能最大，动能最小，所以v19 m/s时小球处于最高点由mvmghmv2，可求最大高度为30 m；仍根据机械能守恒，小球落地时速度与击出时速度相等，所以高尔夫球5 s时落地；研究击球过程中，根据动能定理，人做的功Wmv2，由于m未知，所以求不出W；研究球的水平分运动，由xvxt，其中vx19 m/s，t5 s，可求得x95 m.4如图3甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹篱上升到一定高度后再下落，如此反复通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则()甲乙图3At1时刻小球动能最大Bt2时刻小球动能最大Ct2t3这段时间内，小球的动能先增加后减少Dt2t3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能【答案】C【解析】由Ft图象可知t1到t2时刻弹力先小于重力，合力做正功，后弹力大于重力，合力做负功，t1t2这段时间动能先增大后减小，t2时刻弹力最大，动能为零，动能最大时介于t1与t2之间某时刻；t2t3这段时间弹力先大于重力，后小于重力，到t3时刻为零，所以t2t3这段时间合力先做正功后做负功，动能先增加后减小，增加的动能等于弹簧减小的弹性势能与增加的重力势能之差，故C正确二、双项选择题(每小题给出的四个选项中，有两个选项符合题目要求，全选对得6分，只选对1个得3分，错选或不选得0分，共5个小题，共计30分)5一小球自由下落，与地面发生碰撞，原速率反弹若从释放小球开始计时，不计小球与地面发生碰撞的时间及空气阻力则下图中能正确描述小球位移s、速度v、动能Ek、机械能E与时间t的关系的是()【答案】BD【解析】小球自由下落然后反弹的过程是先向下匀加速再向上匀减速，然后周期性重复，故B正确；而运动过程中只有重力做功故机械能守恒，因此D正确；A图象表示小球的速率不变，与实际不符，故A错误；由Ekmv2，而vgt，故Ekmg2t2，因此下落阶段图象应为抛物线，上升阶段同样为抛物线，C错误6一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正确的是()A运动员到达最低点前重力势能始终减小B蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加C蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒D蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关【答案】ABC【解析】本题考查的是功和能的关系，意在考查学生对功能关系的理解重力做功决定重力势能的变化，随着高度的降低，重力一直做正功，重力势能一直减小，故A选项正确；弹性势能的变化取决于弹力做功，当橡皮筋张紧后，随着运动员的下落弹力一直做负功，弹性势能一直增大，故B选项正确；在蹦极过程中，由于只有重力和弹性绳的弹力做功，故由运动员、地球及弹 性绳组成的系统机械能守恒，故选项C正确；重力势能的大小与势能零点的选取有关，而势能的改变与势能零点选取无关，故选项D错误图47如图4所示，一轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速地释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点的过程中()A重物的重力势能减少 B重物的重力势能增大C重物的机械能不变 D重物的机械能减少【答案】AD【解析】物体从A点释放后，在从A点向B点运动的过程中，物体的重力势能逐渐减小，动能逐渐增加，弹簧逐渐被拉长，弹性势能逐渐增大，所以，物体减小的重力势能一部分转化为物体的动能，另一部分转化为弹簧的弹性势能对物体和弹簧构成的系统，机械能守恒，但对物体来说，其机械能减小8如图5甲所示，一小球以初速度v0从斜面底端A沿光滑斜面自由上滑，恰好滑到B点，已知A、B两点的竖直高度差为h，则以下说法正确的是()甲乙丙丁图5A如图乙所示，当将斜面从B点以下的某一个位置C让截去后，小球仍以v0的初速度沿斜面上滑，冲出C点后，所能达到的最大高度仍为hB如图丙所示，当小球用长为L0h的细绳系于O点时，小球获得同样大小的初速度v0后，会沿圆弧运动到最高点C如图丁所示，小球以同样大小的初速度v0，从固定在竖直平面内的半圆形细管的底端开口处滑入光滑管道，细管弯曲半径为R，这时小球能沿细管上滑到最高点D在图丙中，当绳长L0h时，小球获得同样大小的水平初速度v0后，会沿圆弧经过悬点正上方【答案】CD【解析】乙图情况下，小球做斜抛运动，最高点有水平速度，由机械能守恒知所能达到的最大高度小于h，则A项错；用绳子连接的小球过最高点的最小速度应为v，不能为零，则B项错；管道对小球可以提供支撑力，小球过最高点速度可以为零，则C项正确；最高点的临界速度vgh，由机械能守恒，可求得此种情况下小球过最高点时速度v2gh，即恰好过最高点，则D项正确9在利用公式mghmv2验证机械能守恒定律的实验中，需要特别注意的有()A称出重物的质量B手提纸带，先接通打点计时器，再松开纸带让重物落下C取下纸带，可不考虑前面较密集的点，选某个清晰的点作为起始点来处理纸带，验证mghmv2D必须选取第1、2点间的距离接近2 mm的纸带，从第1点算起处理纸带【答案】BD【解析】重物质量不需要测得，A错误；由于利用公式mghmv2时，必须保证打第1个点时速度为零，所以B、D正确，C错误三、非选择题(本题共3小题，每小题18分，共计54分，解答时应写出必要的文字说明、方程式重要解题步骤，有数值计算的题要注明单位)10光电计时器也是一种研究物体运动情况的常见计时仪器，当物体经过光电门时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间现利用如图6所示的装置验证机械能守恒定律图中AB是固定的光滑斜面，倾角为30，1和2是固定在斜面上的两个光电门(与它们连接的光电计时器没有画出)让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1和2的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00102 s、2.00102 s，已知滑块质量为2.00 kg，滑块沿斜面方向的长度为5.00 cm，光电门1和2之间的距离为0.54 m，g取9.8 m/s2，滑块经过光电门时的速度为其平均速度，求：图6(1)滑块经过光电门1和2时的速度v1_ m/s，v2_ m/s；(2)滑块经过光电门1和2之间的动能增加了_J，重力势能减少了_J.【答案】(1)1 m/s2.5(2)5.255.292【解析】(1)v1 m/s1 m/s，v2 m/s2.5 m/s；(2)Ekm(vv)5.25 J，Epmgs12sin 305.292 J.图711如图7所示，为某游乐场的过山车的轨道，竖直圆形轨道的半径为R，现有一节车厢(可视为质点)，从高处由静止滑下，不计摩擦和空气阻力(1)要使过山车通过圆形轨道的最高点，过山车开始下滑时的高度至少应多高？(2)若车厢的质量为m，重力加速度为g，则车厢在轨道最低处时对轨道的压力是多少？【答案】(1)R(2)6mg【解析】(1)设过山车的质量为m，开始下滑时的高度为h，运动到圆形轨道最高点时的最小速度为v.要使过山车通过圆形轨道的最高点，应有mgm，过山车在下滑过程中，只有重力做功，故机械能守恒选取轨道最低点所在平面为零势能参考平面，由机械能守恒定律得mv2mg2Rmgh，联立以上两式解得hR；(2)设车厢到达轨道最低点时的速度为v，受到的支持力为F，则由机械能守恒定律得mv2mgh，再由牛顿第二定律得Fmg，由以上两式解得F6mg，由牛顿第三定律知，车厢对轨道的压力FF6mg.12如图8甲所示，在同一竖直平面内两正对着的相同的半圆光滑轨道，相隔一定的距离，虚线沿竖直方向，一小球能在其间运动今在最低点与最高点各放一个压力传感器，测试小球对轨道的压力，并通过计算机显示出来当轨道距离变化时，测得两点压力差N与距离x的图象如图乙所示(不计空气阻力，g取10 m/s2)求：(1)小球的质量；(2)相同半圆光滑轨道的半径；(3)若小球在最低点B的速度为20 m/s，为使小球能沿光滑轨道运动，x的最大值甲乙图8【答案】(1)0.1 kg(2)2 m(3)15 m【解析】(1)设轨道半径为R，由机械能守恒定律：mvmg(2Rx)mv，在B点：N1mgm，在A点：N2mgm，由式得两点的压力差：NN1N26mg，由图象得：截距6mg6，得m0.1 kg；(2)由式可知：因为图线的斜率k1，所以R2 m(3)在A点小球不脱离的条件为：N2mgm，N20，即vA，由和题中所给条件解得：x15 m.5