【立体设计】高考物理 第5章 第3讲 机械能守恒定律及其应用课后限时作业 新人教版.docVIP

【立体设计】2012高考生物理 第5章 第3讲 机械能守恒定律及其应用课后限时作业 新人教版一、选择题(每小题5分，共40分)1.在一次课外趣味游戏中，有四位同学分别将四个质量不同的光滑小球沿竖直放置的内壁光滑的半球形碗的碗口内侧同时由静止释放，碗口水平，如图所示.他们分别记下了这四个小球下滑速率为v时的位置，则这些位置应该在同一个（ ）a.球面 b.抛物面c.水平面 d.椭圆面【解析】因半球形碗的内壁光滑，所以小球下滑过程中机械能守恒，取小球速率为v时所在的平面为零势能面，则根据机械能守恒定律得mgh=,因为速率v相等，所以高度相等，与小球的质量无关，即这些位置应该在同一个水平面上，c正确.【答案】c2竖直平面内固定着一个螺旋形光滑水平轨道，如图所示一个小球以一定速度沿轨道切线方向进入轨道，小球能通过轨道的最高点，以下关于小球运动的说法中正确的是()a轨道对小球做正功，小球的机械能不断增大b轨道对小球做负功，小球的机械能不断减小c轨道对小球不做功，小球的机械能不断变化d轨道对小球不做功，小球的机械能保持不变【解析】小球在运动过程中，只有重力做功，机械能守恒，故d正确【答案】d3一个质量为m的质点，在外力f和重力的作用下，由静止开始斜向下做匀加速直线运动，加速度方向与竖直方向成.为使质点机械能保持不变，f的大小必须等于()amg bmgsincmgtan dmgcos【解析】由于质点的机械能保持不变，则f一定与速度方向垂直，合力方向与速度及加速度方向同向，即：fmgsin，选项b正确【答案】b4如图所示,两个质量相同的小球a和b,分别用线悬在等高的o1、o2两点，a球的悬线比b球的悬线长，把两球的悬线拉到水平后将小球无初速度的释放，则经过最低点时（以悬点为零势能点） （ ）a.a球的速度大于b球的速度b.a球的动能大于b球的动能c.a球的机械能大于b球的机械能d.a球的机械能等于b球的机械能【解析】a的势能变化量大于b的势能变化量，整个过程a、b的机械能均为零.【答案】a、b、d5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位置小球动能最大b在c位置小球动能最大c在ac位置小球重力势能的减少大于小球动能的增加d从ad位置小球重力势能的减少等于弹簧性势能的增加【解析】小球动能的增减用合外力做功来量度，ac小球受的合力一直向下，对小球做正功，使动能增加；cd小球受的合力一直向上，对小球做负功，使动能减小，所以b正确，a错从ac小球重力势能的减少等于小球动能的增加和弹性势能之和，所以c正确a、d两位置动能均为零，重力做的正功等于弹力做的负功，所以d正确应选b、c、d.【答案】b、c、d6(2011届沈阳测试)半径为r的圆桶固定在小车上，有一光滑小球静止在圆桶的最低点，如图所示小车以速度v向右匀速运动，当小车遇到障碍物突然停止时，小球在圆桶中上升的高度可能为()a等于 b大于 c小于 d等于2r【答案】a、c、d7.体育比赛中的“3 m跳板跳水”的运动过程可简化为：质量为m的运动员走上跳板，跳板被压缩到最低点c，跳板又将运动员竖直向上弹到最高点a，然后运动员做自由落体运动，竖直落入水中，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，他在水中减速下降高度为h,而后逐渐浮出水面，则下列说法正确的是（g为当地的重力加速度）（ ）a.运动员从c点到a点运动过程中处于超重状态b.运动员从c点开始到落水之前机械能守恒c.运动员从入水至速度减为零的过程中机械能减少了（f-mg)hd.运动员从入水至速度减为零的过程中机械能减少了fh【解析】运动员从c点到a点的运动过程，跳板对运动员的弹力先是大于重力，后小于重力，最后弹力为零，故运动员先处于超重状态，后处于失重状态，a错误；运动员从c点开始到落水之前，除重力做功外，跳板弹力对运动员做功，运动员机械能增加，b错误；运动员从入水至速度减为零的过程中，除重力（或弹力）以外的力对运动员所做的功等于其机械能的变化量，故c错误，d正确.【答案】d8如图所示，将倾角为30的斜面体置于水平地面上，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光滑支点o.已知a的质量为m，b的质量为4m.现用手托住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，此时物块b恰好静止不动将a由静止释放，在其下摆过程中，斜面体与物块b始终保持静止，下列判断中正确的是()aa物块b受到的摩擦力先减小后增大b物块b受到的摩擦力方向不变c小球a与地球组成的系统机械能守恒d小球a与地球组成的系统机械能不守恒【解析】由小球a在下摆过程中斜面体与b保持静止，则小球a在该过程中只有重力做功，机械能守恒，故c对，d错.设oa间距离为，斜面与物块b间最大静摩擦力为=4mgsin30=2mg,方向沿斜面向上.当小球摆到最低点时对绳有最大拉力fm,由机械能守恒mg=,fm-mg=，联立得fm=3mg.此时物块b受摩擦力=fm-=3mg-2mg=mg,方向沿斜面向下.故a对，b错.【答案】a、c二、非选择题(共60分)9(12分)如图所示，轻弹簧k一端与墙相连，质量为4 kg的木块沿光滑的水平面以5 m/s的速度运动并压缩弹簧求弹簧在被压缩过程中的最大弹性势能及木块速度减为3 m/s时的弹性势能【解析】木块压缩弹簧的过程中，只有弹簧的弹力做功，系统的机械能守恒当木块速度减为0时，弹簧压缩量最大，弹性势能最大为ep.由机械能守恒定律有epmv452 j50 j当木块速度v13 m/s时，弹簧的弹性势能为ep，满足mvepmv，解得epmvmv4(5232) j32 j.【答案】50 j32 j10. (15分) 如图所示,一固定的楔形木块,其斜面的倾角=30,另一边与地面垂直,顶上有一定滑轮.一柔软的细线跨过定滑轮,两端分别与物块a和b连接,a的质量为4m,b的质量为m.开始时将b按在地面上不动,然后放开手,让a沿斜面下滑而b上升,物块a与斜面间无摩擦.设当a沿斜面下滑x后细绳突然断了,求物体b上升的最大高度h.【解析】a、b组成的系统机械能守恒.设物块a沿斜面下滑x时速度为v,则4mgxsin30=mgx+5mv2.绳断瞬间，物块b的速度竖直向上，大小为v.之后b做竖直上抛运动.设继续上升的高度为h,由机械能守恒定律得mgh=.物块b上升的最大高度h=x+h.由以上各式得h=1.2x.【答案】1.2x11(16分)如图所示的木板由倾斜部分和水平部分组成，两部分之间由一段圆弧面相连接在木板的中间有位于竖直面内的光滑圆槽轨道，斜面的倾角为.现有10个质量均为m、半径均为r的均匀刚性球，在施加于1号球的水平外力f的作用下均静止，力f与圆槽在同一竖直面内，此时1号球球心距它在水平槽运动时的球心高度差为h.现撤去力f使小球开始运动，直到所有小球均运动到水平槽内重力加速度为g.求：(1)水平外力f的大小；(2)1号球刚运动到水平槽时的速度；(3)整个运动过程中，2号球对1号球所做的功【解析】(1)以10个小球整体为研究对象，由力的平衡条件可得tan.得f10mgtan.(2)以1号球为研究对象，根据机械能守恒定律可得mghmv2，解得v.(3)撤去水平外力f后，以10个小球整体为研究对象利用机械能守恒定律可得：10mg(hsin)10mv2，解得v.以1号球为研究对象，由动能定理得mghwmv2，得w9mgrsin.【答案】(1)10mgtan(2)(3)9mgrsin12 (17分)如图所示，质量均为m的物块a和b用轻弹簧连接起来，将它们悬于空中静止，使弹簧处于原长状态，a距地面高度h0.90 m同时释放两物块，a与地面碰撞后速度立