2019年高考物理一轮总复习 机械能守恒定律及其应用课时作业 新人教版必修2.doc

2019年高考物理一轮总复习 机械能守恒定律及其应用课时作业 新人教版必修21如图所示，光滑半球的半径为R，球心为O，其上方有一个光滑曲面轨道AB，高度为R/2.轨道底端水平并与半球顶端相切质量为m的小球由A点静止滑下小球在水平面上的落点为C，则() A小球将沿半球表面做一段圆周运动后抛至C点 B小球将从B点开始做平抛运动到达C点 COC之间的距离为R DOC之间的距离为R第1题图第2题图2一个质量为m的小铁块沿半径为R的固定半圆轨道上边缘由静止滑下，到半圆底部时，轨道所受压力为铁块重力的1.5倍，则此过程中铁块损失的机械能为() A.mgR B.mgR C.mgR D.mgR3在奥运比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动，设水对他的阻力大小恒为F，那么在他减速下降高度为h的过程中，下列说法正确的是() A他的动能减少了Fh B他的重力势能增加了mgh C他的机械能减少了 Fh D他的机械能减少了(Fmg)h 4如图所示，倾角30的粗糙斜面固定在地面上，长为l、质量为m、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平用细线将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面(此时物块未到达地面)，在此过程中()第4题图 A物块的机械能逐渐增加 B软绳重力势能共减少了mgl C物块重力势能的减少等于软绳克服摩擦力所做的功 D软绳重力势能的减少小于其动能的增加与克服摩擦力所做功之和5构建和谐型、节约型社会深得民心，遍布于生活的方方面面自动充电式电动车就是很好的一例. 将电动车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接，当电动车自动滑行时，就可以向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来现有某人骑车以500J的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化关系如图线所示；第二次启动充电装置 ，其动能随位移变化关系如图线所示，则第二次向蓄电池所充的电能是()第5题图 A200J B250J C300J D500J 6如图所示，一轻弹簧的左端固定，右端与一小球相连，小球处于光滑水面上，现对小球施加一个方向水平向右的恒力F，使小球从静止开始运动则小球在向右运动的整个过程中()第6题图 A小球和弹簧组成的系统机械能守恒 B小球和弹簧组成的系统机械能逐渐增大 C小球的动能逐渐增大 D小球的动能先增大后减小7杂技演员甲的质量为M80kg，乙的质量为m60kg.跳板轴间光滑，质量不计甲、乙一起表演节目如图所示，开始时，乙站在B端，A端离地面1m，且OAOB.甲先从离地面H6m的高处自由跳下落在A端当A端落地时，乙在B端恰好被弹起假设甲碰到A端时，由于甲的技艺高超，没有能量损失分析过程假定甲、乙可看做质点第7题图(1)当A端落地时，甲、乙两人速度大小各为多少？(2)若乙在B端的上升可以看成是竖直方向，则乙离开B端还能被弹起多高？8如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相接，导轨半径为R.一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧，当它经过B点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的7倍，之后向上运动恰能完成半个圆周运动到达C点试求：(1)弹簧开始时的弹性势能；(2)物体从B点运动至C点克服阻力做的功；(3)物体离开C点后落回水平面时的动能第8题图9如图所示，将一质量为m0.1kg的小球自水平平台右端O点以初速度v0水平抛出，小球飞离平台后由A点沿切线落入竖直光滑圆轨道ABC，并沿轨道恰好通过最高点C，圆轨道ABC的形状为半径R2.5m的圆截去了左上角127的圆弧，CB为其竖直直径，(sin530.8，cos530.6，重力加速度g取10m/s2)求：(1)小球经过C点的速度大小；(2)小球运动到轨道最低点B时小球对轨道的压力大小；(3)平台末端O点到A点的竖直高度H.第9题图第10题图10如图所示，轻质弹簧的一端固定在地面上，另一端与质量为m0.2kg的小球接触但不相连现用竖直向下的力F作用在小球上将弹簧压缩，此时小球位于P点并处于静止状态在球的上方固定有内壁光滑的四分之一竖直圆弧轨道，O为圆心，K为最高点，OK沿竖直方向，半径R0.4m，圆弧下端Q点与P点相距的高度h0.4m.当撤去外力F后，小球竖直上升并从Q点切入轨道，到达圆弧最高点K的速度为vk3m/s.重力加速度g取10m/s2，求：(1)小球在K点时所受轨道压力的大小Fk；(2)小球从K点飞出到运动至与P点等高位置的过程中，其水平距离x；(3)小球位于P点静止时弹簧中的弹性势能Ep.11如图，质量为m的b球用长h的细绳悬挂于水平轨道BC的出口C处质量也为m的小球a，从距BC高h的A处由静止释放，沿ABC光滑轨道滑下，在C处与b球正碰并与b粘在一起已知BC轨道距地面的高度为0.5h，悬挂b球的细绳能承受的最大拉力为2.8mg.试问：第11题图(1)a与b球碰前瞬间的速度多大？(2)a、b两球碰后，细绳是否会断裂？若细绳断裂，小球在DE水平面上的落点距C的水平距离是多少？若细绳不断裂，小球最高将摆多高？12过山车是游乐场中常见的设施如图是一种过山车的简易模型，它由水平轨道和在竖直平面内的三个圆形轨道组成，B、C、D分别是三个圆形轨道的最低点，B、C间距与C、D间距相等，半径R12.0m、R21.4m.一个质量为m1.0kg的小球(视为质点)，从轨道的左侧A点以v012m/s的初速度沿轨道向右运动，A、B间距L16.0m.小球与水平轨道间的动摩擦因数0.2，圆形轨道是光滑的假设水平轨道足够长，圆形轨道间不相互重叠重力加速度取g10m/s2，计算结果保留小数点后一位数字试求： 第12题图(1)小球在经过第一个圆形轨道的最高点时，轨道对小球作用力的大小；(2)如果小球恰能通过第二个圆形轨道，B、C间距L应是多少；(3)在满足(2)的条件下，如果要使小球不脱离轨道，在第三个圆形轨道的设计中，半径R3应满足的条件；小球最终停留点与起点A的距离课时作业(十九)机械能守恒定律及其应用1.BC【解析】 由mgmv得小球到B点时速度vB此时mmg，所以小球恰好做平抛运动，由Rgt2得做平均运动的时间t，所以OC间距离sOCvBtR，B、 C正确2.D【解析】 FNmgm1.5mg，解得v，所以EEPEKmgRmv2mgRmgRmgR，故选D.3.C【解析】 跳水运动员在水中减速下降的过程中，由动能定理知，他的功能减少了(Fmg)h，而重力势能减少了mgh，所以机械能减少了Fh，故选C.4.BD【解析】 物块向下运动过程中，绳子拉力对物块做负功，物块的机械能减少，A项错误；软绳重心下降的高度为sinl，软绳的重力势能减少mgl，B项正确；由能的转化和守恒知，物块和软绳重力势能的减少等于物块和软绳增加的动能和软绳克服摩擦力所做的功，C项错误；对于软绳，由能的转化和守恒知，绳子拉力对软绳所做的功和软绳重力势能的减少之和等于软绳动能的增加与克服摩擦力所做功之和，D项正确5.A【解析】 由能量守恒可知，EkWfW电，Wf6300J，则W电EKWf500J300J200J，故选A.6.BD【解析】 在外力下的作用下，小球和弹簧组成的系统机械能的增加量等于F所做的功，A错B对；在弹簧弹力小于F时，小球做加速运动，动能增大，当弹簧弹力大于F后，小球开始做减速运动，小球动能减小，C错D对，故选BD.7.(1)2m/s2m/s(2)3m【解析】 (1)由于OAOB，所以A端落地时甲、乙速度均为v：MgH(Mm)v2mghv2m/s(2)mghBmv2hB3m8.(1)3mgR(2)mgR(3)mgR【解析】 (1)物块在B点时由牛顿第二定律得NBmg，由NB7mg得v6gR，由机械能守恒知Wmv3mgR.(2)由牛顿第二定律知NCmg，由题意知NC0，得vgR.由BC由动能定理得2mgRWfmvmv，解得WfmgR，即克服摩擦阻力做功mgR.(3)由机械能守恒可得mg2REkmv，由vgR可得EkmgR.9.(1)5m/s(2)6.0N(3)3.36m【解析】 (1)恰好运动到C点，由重力提供向心力，即mgm，可得vC5m/s.(2)从B点到C点，由机械能守恒定律有mv2mgRmv，在B点对小球进行受力分析，由牛顿第二定律有FNmgm，FN6.0N，根据牛顿第三定律，小球对轨道的压力大小为6.0N.(3)从A到B由机械能守恒定律有mvmgR(1cos53)mv，所以vAm/s.在A点进行速度的分解有：vyvAsin53，所以H3.36m.10.(1)Fk2.5N(2)x1.2m(3)Ep2.5J【解析】 (1)根据牛顿第二定律有 mgFk.解得Fk2.5N(2)球从K点飞出后做平抛运动，则hRgt2xvkt解得x1.2m(3)研究小球处于P点到运动至K点的过程，根据机械能守恒定律，有Epmg(hR)mv解得Ep2.5J11.(1)(2)绳会断裂，sh.【解析】(1)设a球经C点时速度为vC，则由机械能守恒得mghmv解得vC，即a与b球碰前的速度为(2)设b球碰后的速度为v ，由动量守恒得mvC(mm)v故vvC小球被细绳悬挂绕O摆动时，若细绳拉力为T，则T2mg2m解得T3mgT2.8mg，细绳会断裂，小球做平抛运动设平抛的时间为t，则05hgt2t故落点距C的水平距离为svth小球最终落到地面距C水平距离h处12.(1)10N(2)12.5m(3)0R0.4m36m或1mR27.9m26m【解析】 (1)小球由A到B，由动能定理mgL1mvmv，得vBm/s.由B到最高点，机械能守恒mvmv2mg2R1, vm/s在最高点，向心力： mgFN，得FN10.0N(2)小球恰能通过第二个圆形轨道，则在最高点mg， vm/s由动能定理： mgLmvmv，又由机械能守恒mvmv2mg2R2解得L12.5m(3)又由机械能守恒，小球由C点到D点mgLmvmv，得vDm/s要保证小球不脱离轨道轨道半径较小时，小球应能做完整的圆周运动最高点： mg，由机械能守恒mvmg2Rmv得R0.4m，即0R0.4m轨道半径较大时，小球速度为零时的高度hR3第12题图因mvmgh，故R31m要保证与第二轨道不重叠，如图，最大值满足(R2R3)2L2(R3R2)2得R327.9m综合以上分析可知，要使小球不脱离轨道，R3满足0R30.4m或1mR327.9m当0R30.4m时，小球最终停留点mgL总0mv， L总36.0m当1mR327.9m时，小球将返回，因mgL0mv， L5m，则L总L12LL26.0m