【全程复习方略】（安徽专用）高中物理 第五章 第3讲 机械能守恒定律及其应用课时提升作业 新人教版.doc

第五章 第3讲 机械能守恒定律及其应用 (40分钟 100分)一、选择题(本大题共7小题,每小题8分,共56分。每小题只有一个答案正确)1.(2013南京模拟)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.(2013安庆模拟)如图是被誉为“豪小子”的华裔球员林书豪在nba赛场上投二分球时的照片。现假设林书豪准备投二分球前先曲腿下蹲再竖直向上跃起,已知林书豪的质量为m,双脚离开地面时的速度为v,从开始下蹲到跃起过程中重心上升的高度为h,则下列说法正确的是()a.从地面跃起过程中,地面对他所做的功为0b.从地面跃起过程中,地面对他所做的功为12mv2+mghc.从下蹲到离开地面上升过程中,他的机械能守恒d.离开地面后,他在上升过程中处于超重状态,在下落过程中处于失重状态3.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4.(2013安庆模拟)我国于2011年9月29日成功发射了“天宫一号”目标飞行器,2011年11月1日发射“神舟八号”飞船并与“天宫一号”实现对接,这在我国航天史上具有划时代意义。假设“神舟八号”飞船从椭圆轨道近地点q到达椭圆轨道的远地点p进行变轨,此后它的运行轨道变成圆形轨道,如图所示。则“神舟八号”飞船()a.在由椭圆轨道变成圆形轨道过程中机械能不变b.在由椭圆轨道变成圆形轨道过程中动能减小c.在q点的机械能等于沿椭圆轨道运动时过p点的机械能d.在q点的加速度比在p点的加速度小5.如图所示,劲度系数为k的轻质弹簧,一端系在竖直放置的半径为r的圆环顶点p,另一端系一质量为m的小球,小球穿在圆环上做无摩擦的运动。设开始时小球置于a点,弹簧处于自然状态,当小球运动到最低点时速率为v,对圆环恰好没有压力。下列分析正确的是()a.从a到b的过程中,小球的机械能守恒b.从a到b的过程中,小球的机械能增加c.小球过b点时,弹簧的弹力为mg+mv2rd.小球过b点时,弹簧的弹力为mg+mv22r6.(2013徐州模拟)重10n的滑块在倾角为30的光滑斜面上,从a点由静止下滑,到b点接触到一个轻弹簧,滑块压缩弹簧到c点开始弹回,返回b点离开弹簧,最后又回到a点,已知ab=1m,bc=0.2m,那么在整个过程中,下列选项不正确的是()a.滑块动能的最大值是6jb.弹簧弹性势能的最大值是6jc.从c到b弹簧的弹力对滑块做的功是6jd.整个过程系统机械能守恒7.(2013芜湖模拟)静止在地面上的一小物体,在竖直向上的拉力作用下开始运动,在向上运动的过程中,物体的机械能与位移的关系图像如图所示,其中0s1过程的图线是曲线,s1s2过程的图线为平行于横轴的直线(不计空气阻力)。关于物体上升过程的下列说法正确的是()a.0s1过程中物体所受的拉力是变力,且不断增大b.s1s2过程中物体做匀速直线运动c.0s1过程中物体的动能先增大后减小d.0s2过程中物体的加速度先增大,最后保持不变且等于重力加速度二、计算题(本大题共3小题,共44分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)8.(12分)如图所示是一个横截面为半圆、半径为r的光滑柱面,一根不可伸长的细线两端分别系有物体a、b,且ma=2mb,从图示位置由静止开始释放物体a,当物体b到达半圆顶点时,求绳的张力对物体b所做的功。9.(2013芜湖模拟)(16分)如图所示,一半径r =0.2m的1/4光滑圆弧形槽底端b与水平传送带相接,传送带的运行速度为v0=4m/s,长为l=1.25m,滑块与传送带间的动摩擦因数=0.2,def为固定于竖直平面内的一段内壁光滑的中空方形细管,ef段被弯成以o为圆心、半径r =0.25m的一小段圆弧,管的d端与水平传送带c端平滑相接,o点位于地面,of连线竖直。一质量为m=0.2kg的滑块从圆弧顶端a点无初速度滑下,滑到传送带上后做匀加速运动,然后滑块被传送带送入管def。滑块可视为质点,滑块横截面略小于管中空部分的横截面,重力加速度g取10m/s2。求:(1)滑块到达底端b时的速度vb;(2)滑块刚到达管顶f点时对管壁的压力。10.(能力挑战题)(16分)如图所示,半径分别为r和r的甲、乙两个光滑的圆形轨道安置在同一竖直平面上,轨道之间有一条水平轨道cd相通,一小球以一定的速度先滑上甲轨道,通过动摩擦因数为的cd段,又滑上乙轨道,最后离开两圆轨道,若小球在两圆轨道的最高点对轨道的压力都恰好为零,试求cd段的长度。答案解析1.【解析】选c。根据机械能守恒定律有ek=mgh,显然ek-h图像的斜率表示物体重力大小mg,所以选项c正确。2.【解析】选a。从地面跃起过程中,地面对他有支持力但没有位移,所以地面对他不做功,故a对,b错。从下蹲到离开地面上升时,消耗体内化学能从而使他具有一定的动能,机械能增加,故c错。离开地面后无论上升还是下落都处于失重状态,d错。3.【解析】选c。小球由静止释放后机械能守恒,由mgh=12mv2可知,速率为v时小球的下落高度相同,所以它们在同一个水平面上,故c正确。4.【解析】选c。在p点“神舟八号”要通过点火加速才能从椭圆轨道进入圆形轨道,故此过程“神舟八号”的机械能增加,a、b错;“神舟八号”在椭圆轨道上运动时只有重力做功,机械能守恒,c对;“神舟八号”在q点离地球较近,受地球引力较大,根据牛顿第二定律,在q点“神舟八号”的加速度较大,d错。5.【解析】选c。从a到b的过程中,因弹簧对小球做负功,小球的机械能将减少,a、b错误;在b点对小球应用牛顿第二定律可得:fb-mg=mv2r,解得fb=mg+mv2r,c正确,d错误。6.【解析】选a。滑块和弹簧组成的系统,在滑块的整个运动过程中,只发生动能、重力势能和弹性势能之间的相互转化,系统的机械能守恒,d正确;滑块从a到c,重力势能减小了mgacsin30=6j,全部转化为弹簧的弹性势能,a错误,b正确;从c到b弹簧恢复原长,通过弹簧的弹力对滑块做功,将6j的弹性势能全部转化为滑块的机械能,c正确。7.【解析】选c。以地面为零势能位置,则在某一位置时的机械能等于拉力的功,即e=fs,0s1过程中,某点的切线的斜率表示此时的拉力,由题图可知,物体所受的拉力是变力,且不断减小,a错误;s1s2过程的图线为平行于横轴的直线,机械能守恒,说明此过程中,拉力为零,物体做竖直上抛运动,动能减小,加速度变为竖直向下且等于重力加速度g。综合考虑得出,在上升过程中先是拉力大于重力,接着是拉力小于重力,最后是拉力等于零,物体只受重力作用减速运动,故b错误,c正确。物体的加速度先减小后反向增大,最后变为重力加速度g,d错误。8.【解题指南】解答本题应注意以下两点:(1)当物体到达顶点时,上升的竖直高度为r,但物体a下降的距离不等于r。(2)由于绳的拉力对物体做功,故单个物体的机械能不守恒。【解析】物体b升高h2=r,物体a下降的距离为h1=142r=r2 (2分)由机械能守恒定律得magh1-mbgh2=12(ma+mb)v2 (5分)绳的张力对物体b所做的功w=mbgh2+12mbv2 (3分)解得w=(2+)mbgr3 (2分)答案：(2+)mbgr39.【解析】(1)设滑块到达b点的速度为vb,由机械能守恒定律,有mgr=12mvb2 (3分)vb=2gr=2m/s (2分)(2)滑块在传送带上做匀加速运动,受到传送带对它的滑动摩擦力,由牛顿第二定律mg =ma (1分)滑块对地位移为l,末速度为vc,设滑块在传送带上一直加速由速度位移关系式2al=vc2-vb2 (1分)得vc=3m/s4 m/s,可知滑块与传送带未达到共同速度 (1分)滑块从c至f,由机械能守恒定律,有12mvc2=mgr+12mvf2 (3分)得vf=2m/s(1分)在f处由牛顿第二定律mg+fn=mvf2r (2分)得fn=1.2n,由牛顿第三定律得管上壁受到的压力为1.2n,压力方向竖直向上(2分)答案：(1)2m/s (2)1.2 n方向竖直向上10.【解析】设小球通过c点时的速度为vc,通过甲轨道最高点的速度为v1,根据小球对轨道压力为零,有mg=mv12r (2分)取轨道最低点所在水平面为参考平面,由机械能守恒定律有12mvc2=mg2r+12mv12 (3分)联立式,可得vc=5gr (1分)设小球通过d点的速度为vd,通过乙轨道最高点的速度为v2,则有:mg=mv22r (2分)取轨道最低点所在水平面为参考平面,由机械能守恒定律有:12mvd2=mg2r+12mv22(3分)联立式,可得vd=5gr (1分)设cd段长度为l,对小球通过cd段的过程,由动能定理有:-mgl=12mvd2-12mvc2(3分)解得:l=5(r-r)2 (1分)答案：5(r-r)2【总结提升】机械能守恒定律应用三要点(1)正确选取研究对象,必须明确机械能守恒定律针对的是一个系统,而不是