【志鸿优化设计】（浙江专用）高考物理一轮复习 第五章 功和能机械能及其守恒定律第三节机械能守恒定律课时作业.doc

课时作业17机械能守恒定律一、不定项选择题1(2012江苏南京、盐城模拟)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()a质量b机械能c重力大小 d重力加速度2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，以水平地面为零势能面。如图所示图象中，能正确反映各物理量之间关系的是()3如图所示，a、b两球质量相等，a球用不能伸长的轻绳系于o点，b球用轻弹簧系于o点，o与o点在同一水平面上，分别将a、b球拉到与悬点等高处，使绳和轻弹簧均处于水平，弹簧处于自然状态，将两球分别由静止开始释放，当两球达到各自悬点的正下方时，两球仍处在同一水平面上，则()a两球到达各自悬点的正下方时，两球动能相等b两球到达各自悬点的正下方时，a球动能较大c两球到达各自悬点的正下方时，b球动能较大d两球到达各自悬点的正下方时，a球受到向上的拉力较大4(2012浙江五校联考)如图所示，光滑固定斜面c倾角为，质量均为m的a、b一起以某一初速沿斜面向上做匀减速运动，已知a上表面是水平的。则下列正确的是()aa受到b的摩擦力水平向右bb受到a的支持力不做功cb的机械能不变da、b之间的摩擦力为mgsin cos 5如图所示，一轻绳的一端系在固定粗糙斜面上的o点，另一端系一小球，给小球一足够大的初速度，使小球在斜面上做圆周运动。在此过程中()a小球的机械能减少b重力对小球不做功c绳的拉力对小球不做功d在任何一段时间内，小球克服摩擦力所做的功总是等于小球动能的减少6如图所示，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()ab受到的摩擦力先减小后增大b地面对斜面体的摩擦力方向一直向右ca的机械能守恒da的机械能不守恒，a、b系统的机械能守恒7如图所示，离水平地面一定高处水平固定一内壁光滑的圆筒，筒内固定一轻质弹簧，弹簧处于自然长度。现将一小球从地面以某一初速度斜向上抛出，刚好能水平进入圆筒中，不计空气阻力。下列说法中正确的是()a弹簧获得的最大弹性势能小于小球抛出时的动能b小球从抛出到将弹簧压缩到最短的过程中小球的机械能守恒c小球抛出的初速度大小仅与圆筒离地面的高度有关d小球从抛出点运动到圆筒口的时间与小球抛出时的角度无关8(2012南昌模拟)如图所示，绝缘弹簧的下端固定在斜面底端，弹簧与斜面平行，带电小球q(可视为质点)固定在光滑绝缘斜面上的m点，且在通过弹簧中心的直线ab上。现把与q大小相同、带电性也相同的小球p从直线ab上的n点由静止释放，在小球p与弹簧接触到速度变为零的过程中()a小球p的速度先增大后减小b小球p和弹簧组成的系统的机械能守恒c小球p的动能、重力势能、电势能与弹簧的弹性势能的总和不变d小球p速度最大时所受弹簧弹力和库仑力的合力最大二、非选择题9如图所示，长度为l的轻绳上端固定在o点，下端系一质量为m的小球(小球的大小可以忽略)。(1)在水平拉力f的作用下，轻绳与竖直方向的夹角为，小球保持静止。画出此时小球的受力图，并求力f的大小。(2)由图示位置无初速释放小球，求当小球通过最低点时的速度大小及轻绳对小球的拉力。不计空气阻力。10.如图所示，在竖直方向上a、b物体通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，a放在水平地面上，b、c两物体通过细绳绕过光滑轻质定滑轮相连，c放在固定的光滑斜面上，斜面倾角为30。用手拿住c，使细线刚刚拉直但无拉力作用，并保证ab段的细线竖直、cd段的细线与斜面平行，已知b的质量为m，c的质量为4m，a的质量远大于m，重力加速度为g，细线与滑轮之间的摩擦力不计，开始时整个系统处于静止状态，释放c后它沿斜面下滑，斜面足够长，求：(1)当b物体的速度最大时，弹簧的伸长量；(2)b物体的最大速度。11.如图所示，abdo是处于竖直平面内的光滑轨道，ab是半径r=15 m的四分之一圆周轨道，半径oa处于水平位置，bdo是直径为15 m的半圆轨道，d为bdo轨道的中央。一个小球p从a点的正上方距水平半径oa高h处自由落下，沿竖直平面内的轨道通过d点时对轨道的压力等于其重力的倍。(1)求h的大小。(2)试讨论此球能否到达bdo轨道的o点，并说明理由。(3)小球沿轨道运动后再次落到轨道上的速度的大小是多少？参考答案 1c解析：根据机械能守恒定律有ekmgh，显然ekh图象的斜率表示物体重力大小mg，所以选项c正确。本题答案为c。2b解析：由机械能守恒定律：epeek，故势能与动能的图象为倾斜的直线，c错；由动能定理：ekmghmv2mg2t2，则epemgh，故势能与h的图象也为倾斜的直线，d错；且epemv2，故势能与速度的图象为开口向下的抛物线，b对；同理epemg2t2，势能与时间的图象也为开口向下的抛物线，a错。3bd解析：整个过程中两球减少的重力势能相等，a球减少的重力势能完全转化为a球的动能，b球减少的重力势能转化为b球的动能和弹簧的弹性势能，所以a球的动能大于b球的动能，所以b正确；在o点正下方位置根据牛顿第二定律，小球所受拉力与重力的合力提供向心力，则a球受到的拉力较大，所以d正确。4acd解析：根据题意，a、b的加速度方向和合外力方向均是沿斜面向下；先对b受力分析，它受到竖直向下的重力、竖直向上的支持力和沿水平方向的摩擦力，因为三个力的合力方向沿斜面向下，所以摩擦力方向水平向左，根据牛顿第三定律可知，a受到b的摩擦力水平向右，选项a正确；b受到a的支持力竖直向上，而b在竖直方向上发生了位移，所以该支持力做功，选项b错误；在上滑过程中，由a、b组成的系统机械能守恒，即系统的机械能大小保持不变，显然，a和b的机械能均不变，选项c正确；b的加速度大小为agsin ，合外力沿斜面向下，大小为mamgsin ，合外力沿水平方向上的分量等于a对b的摩擦力大小为mgsin cos ，所以a、b之间的摩擦力为mgsin cos ，选项d正确。本题答案为a、c、d。5ac解析：斜面粗糙，小球受到重力、支持力、摩擦力和绳子的拉力，由于除重力做功外，摩擦力做负功，故机械能减少，a正确，b错误；绳子的拉力总是与运动方向垂直，故不做功，选项c正确；小球动能的变化等于合外力做的功，即重力与摩擦力做功的代数和，选项d错误。6abc解析：首先判断b在整个过程中是否运动，当a未释放时b静止，则此时b受向上的静摩擦力ff4mgsin 2mg。假设在a运动的过程中b未动，则a下落的过程中机械能守恒，有mgloamv2，对a进行受力分析可知，a运动至最低点时绳子拉力t最大，此时有tmg，t3mgff4mgsin 4mg，说明a摆动过程中不能拉动b，故小球a的机械能守恒，选项c正确，d错误；斜面体对b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，选项a正确；a下摆时对斜面体、b、定滑轮组成的系统有沿着绳子方向斜向左的拉力，由此可判断出地面对斜面体的摩擦力方向一直向右，故选项b正确。7ab解析：小球从抛出到弹簧压缩到最短的过程中，只有重力和弹力做功，小球的机械能守恒，即mvmghep，所以epek0，故a对，b对；斜上抛运动可分解为竖直上抛运动和水平方向的匀速直线运动，所以h(为v0与水平方向的夹角)，即v0，知c错；由0v0sin gt，t知d错。8ac解析：小球p与弹簧接触时，沿平行斜面方向受到小球q对p的静电力、重力的分力、弹簧的弹力，开始时合力的方向沿斜面向下，速度增大，后来随着弹簧压缩量变大，合力的方向沿斜面向上，速度逐渐减小，当合力为零，即弹簧的弹力与库仑力的合力与重力沿斜面向下的分力等大反向时，小球p的速度最大，选项a正确，选项d错误；小球p和弹簧组成的系统受到小球q的静电力，且静电力做正功，所以系统机械能不守恒，选项b错误；把弹簧、小球p和q看成一个系统，该系统的总能量守恒，选项c正确。9答案：(1)如解析图所示mgtan (2)mg(32cos )解析： (1)受力图如图所示。根据平衡条件，应满足tcos =mg，tsin =f则拉力大小f=mgtan 。 (2)设小球通过最低点时速度为v，运动中只有重力做功，小球机械能守恒，则：mgl(1cos )=mv2解得v=根据牛顿第二定律，有tmg=m解得t=mg+=mg(32cos )，方向竖直向上。10答案：(1)(2)2g解析：(1)通过受力分析可知：当b的速度最大时，其加速度为零，绳子上的拉力大小为2mg，此时弹簧处于伸长状态，弹簧的伸长量x2满足kx2mg则x2(2)开始时弹簧压缩的长度为：x1因a质量远大于m，所以a一直保持静止状态。物体b上升的距离以及物体c沿斜面下滑的距离均为hx1x2，由于x1x2，弹簧处于压缩状态和伸长状态时的弹性势能相等，弹簧弹力做功为零，设b物体的最大速度为vm，由机械能守恒定律得：4mghsin mgh(m4m)v解得vm2g。11答案：(1)10 m(2)能到达理由见解析(3)17.3 m/s解析：(1)设小球通过d点的速度为v，通过d点时轨道对小球的支持力为f。则有：mfmg小球从p点落下直到沿光滑轨道运动到d的过程中，由机械能守恒，有：mgmv2由上二式可得：hr1