2019-2020年高中物理 7.8机械能守恒定律（探究导学课型）课时提升作业 新人教版必修2.doc

2019-2020年高中物理 7.8机械能守恒定律（探究导学课型）课时提升作业 新人教版必修2一、选择题(本题共5小题,每小题7分,共35分。多选题已在题号后标出)1.(多选)(xx济南高一检测)下列运动物体,机械能守恒的有()A.物体沿斜面匀速下滑B.物体做自由落体运动C.跳伞运动员在空中匀速下落D.沿光滑曲面自由下滑的木块【解析】选B、D。物体沿斜面匀速下滑、跳伞运动员在空中匀速下落,都属于物体的动能不变,重力势能减小的情况,因此机械能不守恒,A、C错;物体做自由落体运动,此时它只受重力作用,机械能守恒,木块沿光滑曲面自由下滑时只有重力做功,故机械能守恒,所以B、D正确。【变式训练】物体在平衡力作用下运动的过程中,下列说法正确的是()A.机械能一定不变B.物体的动能保持不变,而势能一定变化C.若物体的势能变化,则机械能一定变化D.若物体的势能变化,则机械能不一定变化【解析】选C。由于物体在平衡力的作用下做匀速直线运动,所以物体的动能不变,而势能可能不变,也可能变化。当物体的势能变化时,机械能一定变化;当物体的势能不变时,机械能一定不变。故C正确,A、B、D错误。2.(xx黄浦区高一检测)质量为m的小球,以速度v斜向上抛离高为H的桌面。如图,那么经过A点时所具有的机械能是(以桌面为零势面)()A.mv2B.mgH+mv2C.mv2-mgHD.mgH【解析】选A。物体的机械能守恒,在任何位置的机械能都相同,且E=mv2,A正确。3.从高处自由下落的物体,它的重力势能Ep和机械能E随下落高度h的变化图线如图所示,正确的是()【解析】选C。物体的重力势能Ep=Ep0-mgh,其中Ep0是物体在开始下落位置的重力势能,故随下落高度h的增大,物体的重力势能呈线性递减变化,故A、B错误;物体自由下落的过程中,只有重力做功,机械能守恒,故C正确,D错误。4.如图所示,物体A静止在光滑的水平面上,A的左边固定有轻质弹簧,与A质量相等的物体B以速度v向A运动并与弹簧发生碰撞,A、B始终沿同一直线运动,则A、B组成的系统动能损失最大的时刻是()A.A开始运动时B.A的速度等于v时C.B的速度等于零时D.A和B的速度相等时【解析】选D。因系统只有弹力做功,系统机械能守恒,故A、B组成的系统动能损失最大时,弹簧弹性势能最大。又因当两物体速度相等时,A、B间弹簧形变量最大,弹性势能最大,故D项正确。【总结提升】机械能守恒的判断方法(1)做功条件分析法,分三种情况:物体只受重力(或系统内的弹力)作用;物体同时受重力和其他力,但其他力不做功;有系统的内力做功,但是内力做功的代数和为零。(2)能量转化分析法:若物体只有动能、重力势能及弹性势能间相互转化,或系统内只有物体间的机械能相互转移,则机械能守恒。(3)定义判断法:如物体沿水平方向匀速运动时,动能和势能之和不变则机械能守恒;物体沿竖直方向或沿斜面匀速运动时,动能不变,势能变化,机械能不守恒。5.(多选)(xx温州高一检测)如图所示,两个内壁光滑、半径不同的半球形碗,放在不同高度的水平面上,使两碗口处于同一水平面,现将质量相同的两个小球(小球半径远小于碗的半径),分别从两个碗的边缘由静止释放,当两球分别通过碗的最低点时()A.两球的动能相等B.两球的加速度大小相等C.两球对碗底的压力大小相等D.两球的角速度大小相等【解析】选B、C。设小球的质量为m,通过最低点时的速度大小为v,碗的半径为R,则根据动能定理mgR=mv2,由于两碗的半径不同,两球过最低点时的动能不同,A错。a=2g,两球过最低点时的加速度相等,B对。由牛顿第二定律知FN-mg=m,FN=mg+m=3mg,两球过最低点时对碗的压力大小相等,C对。=,R不同,不相等,D错。二、非选择题(15分)6.长为L的均匀链条,放在光滑的水平桌面上,且使其长度的垂在桌边,如图所示,松手后链条从静止开始沿桌边下滑,取桌面为零势能面。(1)开始时两部分链条重力势能之和为多少?(2)刚离开桌面时,整个链条重力势能为多少?(3)链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为多大?【解题指南】解答该题时应注意以下两点:(1)在运动过程中,链条的机械能守恒;(2)具体解题时是将链条看作整体,还是分为水平和竖直两段应灵活掌握。【解析】(1)开始时链条的重力势能=(-)=- (2)刚滑离桌面时,链条的重力势能=mg(-)=- (3)设链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为v,根据机械能守恒定律-=mv2 联立得v=答案:(1)- (2)- (3)一、选择题(本题共4小题,每小题7分,共28分。多选题已在题号后标出)1.(多选)2013年12月6日,嫦娥三号卫星到达月球附近并绕月球在椭圆轨道上运动,月球在椭圆轨道的一个焦点上,如图所示。已知卫星在运行中是无动力飞行,只受到月球对它的万有引力作用。在卫星从轨道的A点沿箭头方向运行到B点的过程中()A.卫星的速度逐渐减小B.卫星的速度逐渐增大C.卫星的机械能守恒D.卫星的机械能逐渐增大【解析】选A、C。嫦娥三号卫星在椭圆轨道上绕月运动时,只受月球的引力作用,机械能守恒,C对,D错。由A点沿箭头方向运行到B点的过程中,卫星距离月球的高度变大,重力势能增大,动能减小,A对,B错。2.(xx三门峡高一检测)如图所示,一斜面放在光滑的水平面上,一个小物体从斜面顶端无摩擦地自由滑下,则在下滑的过程中,下列结论正确的是()A.斜面对小物体的弹力做的功为零B.小物体的重力势能完全转化为小物体的动能C.小物体的机械能守恒D.小物体、斜面和地球组成的系统机械能守恒【解题指南】由于水平面光滑,物体沿斜面下滑的同时,斜面也沿着水平面向右运动,故物体所受的支持力与它的运动位移不再垂直。【解析】选D。物体受到的弹力与其位移的夹角为钝角,弹力做负功,A错。根据动能定理,物体动能的增加量等于重力与弹力做功的代数和,B错。由于斜面对物体的作用力对物体做负功,故物体的机械能不守恒,C错。对物体、斜面和地球组成的系统,只有物体的重力和系统内部之间的弹力做功,故机械能守恒,D对。3.(多选)(xx桂林高一检测)如图所示,一根轻弹簧下端固定,竖立在水平面上。其正上方A位置有一只小球。小球从静止开始下落,在B位置接触弹簧的上端,在C位置小球所受弹力大小等于重力,在D位置小球速度减小到零。小球下降阶段,下列说法中正确的是()A.在B位置小球速度最大B.在C位置小球速度最大C.从AC位置小球重力势能的减少量小于重力做的功D.从AD位置小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量【解析】选B、D。小球到达C位置之前,所受的合外力一直做正功,之后开始做负功,故由动能定理知在C位置,小球的速度最大,A错,B对;到达C位置时,小球重力势能的减少量等于小球重力做的功,C错;到达D位置时,小球的动能仍为零,它的机械能(重力势能)的减少量等于弹簧的机械能(弹性势能)的增加量,D对。4.(xx杭州高一检测)如图所示,小球a、b的质量分别是2m和m,a从倾角为30的光滑固定斜面的顶端无初速下滑,b从斜面等高处以初速度v0平抛,比较a、b落地的运动过程有()A.a、b两球同时到达地面B.a、b落地前的速度相同C.重力对a、b做的功相同D.落地前瞬间a、b两球重力做功的瞬时功率相等【解析】选D。设斜面高度为h,a、b球竖直向下的加速度分别为aa=gsin230=g,ab=g,由h=at2知b球先到达地面,A错。根据机械能守恒,对a球:2mgh=2m,va=;对b球:mgh+m=m,vb=,a、b下落高度相同,落地时速度vavb,B错。落地时两球的重力的瞬时功率分别为Pa=2mgvasin30=mg,Pb=mgvg=mg,D对。重力对a、b做的功分别为Wa=2mgh,Wb=mgh,C错。二、非选择题(本题共2小题,共22分)5.(11分)(xx济宁高一检测)如图所示,质量m=2kg的小球用长L=1.05m的轻质细绳悬挂在距水平地面高H=6.05m的O点。现将细绳拉直至水平状态,自A点无初速度释放小球,运动至悬点O的正下方B点时细绳恰好断裂,接着小球做平抛运动,落至水平地面上C点。不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2。求:(1)细绳能承受的最大拉力;(2)细绳断裂后小球在空中运动所用的时间;(3)小球落地瞬间速度的大小。【解析】(1)根据机械能守恒mgL=m由牛顿第二定律得F-mg=m故最大拉力F=3mg=60N(2)细绳断裂后,小球做平抛运动,且H-L=gt2故t=s=1 s(3)整个过程,小球的机械能不变,故:mgH=m所以vC=m/s=11 m/s答案:(1)60 N(2)1 s(3)11 m/s【变式训练】(多选)如图所示,小球沿水平面通过O点进入半径为R的半圆弧轨道后恰能通过最高点P,然后落回水平面,不计一切阻力。下列说法正确的是()A.小球落地点离O点的水平距离为2RB.小球落地时的动能为C.小球运动到半圆弧最高点P时向心力恰好为零D.若将半圆弧轨道上部的圆弧截去,其他条件不变,则小球能达到的最大高度比P点高0.5R【解析】选A、B、D。由题意知mg=m,故小球经P点时的速度大小v=,C错。由2R=gt2、x=vt得小球落地点离O点的水平距离为2R,A对。根据动能定理-2mgR=mv2-Ek得小球落地时的动能Ek=2mgR+mv2=mgR,B对。由mgh=mgR得小球能达到的最大高度h=2.5R,比P点高0.5R,D对。6.(11分)如图所示,质量为m的木块放在光滑的水平桌面上,用轻绳绕过桌边光滑的定滑轮与质量为2m的砝码相连,把绳拉直后使砝码从静止开始下降h的距离时砝码未落地,木块仍在桌面上,求此时砝码的速度以及轻绳对砝码做的功。【解析】砝码从静止开始下降h的过程中,两物体组成的系统机械能守恒,根据机械能守恒定律,系统减少的重力势能等于系统增加的动能,则:2mgh=mv2+2mv2,解得:v=,设轻绳对砝码做的功为W,对砝码由动能定理得:2mgh+W=2mv2-0解得:W=-mgh。答案:gh-mgh【总结提升】动能定理与机械能守恒定律的选择(1)一般来讲,能用机械能守恒定律求解的问题用动能定理也能解决,但能用动能定理解决的问题用机械能守恒定律不一定就能解决。(2)两种方法都能解题时,一般应用动能定理解题较为方便,因为这样可以省去判断机械能是否守恒和选定零势能面的麻烦。(3)只有重力做功时,动能定理的表达式WG=Ek2-Ek1=Ep1-Ep2,显然该式也是机械能守恒定律的方程式。