2019_2020学年高中物理课时作业15机械能守恒定律（含解析）粤教版必修2.docx

课时分层作业(十五)(时间：40分钟分值：100分)基础达标练一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1下列说法正确的是()A机械能守恒时，物体一定不受阻力B机械能守恒时，物体一定只受重力和弹力作用C物体处于平衡状态时，机械能必守恒D物体所受的外力不等于零，其机械能也可以守恒D机械能守恒的条件是只有重力做功或系统内物体间的弹力做功机械能守恒时，物体或系统可能不只受重力和弹力作用，也可能受其他力，但其他力不做功或做的总功一定为零，A、B错物体沿斜面匀速下滑时，它处于平衡状态，但机械能不守恒，C错物体做自由落体运动时，合力不为零，但机械能守恒，D对2(多选)如图所示装置中，木块与水平桌面间的接触面是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短，则从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中()A子弹与木块组成的系统机械能守恒B子弹与木块组成的系统机械能不守恒C子弹、木块和弹簧组成的系统机械能守恒D子弹、木块和弹簧组成的系统机械能不守恒BD从子弹射入木块到木块压缩弹簧至最短的整个过程，由于存在机械能与内能的相互转化，所以对整个系统机械能不守恒对子弹和木块，除摩擦生热外，还要克服弹簧弹力做功，故机械能也不守恒3.(多选)竖直放置的轻弹簧下连接一个小球，用手托起小球，使弹簧处于压缩状态，如图所示则迅速放手后(不计空气阻力)()A放手瞬间小球的加速度等于重力加速度B小球与弹簧与地球组成的系统机械能守恒C小球的机械能守恒D小球向下运动过程中，小球动能与弹簧弹性势能之和不断增大BD放手瞬间小球加速度大于重力加速度，A错；整个系统(包括地球)的机械能守恒，B对，C错；向下运动过程中，由于重力势能减小，所以小球的动能与弹簧弹性势能之和增大，D对4如图所示，光滑的曲面与光滑的水平面平滑相连，一轻弹簧右端固定，质量为m的小球从高度h处由静止下滑，则()A小球与弹簧刚接触时，速度大小为B小球与弹簧接触的过程中，小球机械能守恒C小球压缩弹簧至最短时，弹簧的弹性势能为mghD小球在压缩弹簧的过程中，小球的加速度保持不变A小球在曲面上下滑过程中，根据机械能守恒定律得mghmv2，得v，即小球与弹簧刚接触时，速度大小为，故A正确小球与弹簧接触的过程中，弹簧的弹力对小球做负功，则小球机械能不守恒，故B错误对整个过程，根据系统的机械能守恒可知，小球压缩弹簧至最短时，弹簧的弹性势能为mgh，故C错误小球在压缩弹簧的过程中，弹力增大，则小球的加速度增大，故D错误5如图所示，一固定在地面上的光滑斜面的顶端固定有一轻弹簧，地面上质量为m的物块(可视为质点)向右滑行并冲上斜面设物块在斜面最低点A的速率为v，压缩弹簧至C点时弹簧最短，C点距地面高度为h，则物块运动到C点时弹簧的弹性势能为()AmghBmghmv2Cmghmv2 D.mv2mghD由机械能守恒定律可得物块的动能转化为其重力势能和弹簧的弹性势能，有mv2mghEp，故Epmv2mgh.6.如图所示的光滑轻质滑轮，阻力不计，M12 kg，M21 kg，M1离地高度为H0.5 mM1与M2从静止开始释放，M1由静止下落0.3 m时的速度为()A. m/s B3 m/sC2 m/s D1 m/sA对系统运用机械能守恒定律得，(M1M2)gh(M1M2)v2，代入数据解得v m/s，故A正确，B、C、D错误二、非选择题(14分)7某游乐场过山车模型简化为如图所示，光滑的过山车轨道位于竖直平面内，该轨道由一段斜轨道和与之相切的圆形轨道连接而成，圆形轨道的半径为R，可视为质点的过山车从斜轨道上某处由静止开始下滑，然后沿圆形轨道运动(1)若要求过山车能通过圆形轨道最高点，则过山车初始位置相对于圆形轨道底部的高度至少要多少？(2)考虑到游客的安全，要求全过程游客受到的支持力不超过自身重力的7倍，过山车初始位置相对于圆形轨道底部的高度不得超过多少？解析(1)设过山车总质量为M，从高度h1处开始下滑，恰能以v1通过圆形轨道最高点在圆形轨道最高点有：MgM运动过程机械能守恒：Mgh12MgRMv由式得h12.5R即高度至少为2.5R.(2)设从高度h2处开始下滑，游客质量为m，过圆周最低点时速度为v2，游客受到的支持力最大是N7mg.最低点：Nmgm运动过程机械能守恒：mgh2mv由式得h23R即高度不得超过3R.答案(1)2.5R(2)3R能力提升练一、选择题(本题共4小题，每小题7分)1(多选)如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上若以地面为参考平面，且不计空气阻力，则下列选项正确的是()A物体落到海平面时的势能为mghB重力对物体做的功为mghC物体在海平面上的动能为mvmghD物体在海平面上的机械能为mvBCD若以地面为参考平面，物体落到海平面时的势能为mgh，所以A选项错误；此过程重力做正功，做功的数值为mgh，因而B正确；不计空气阻力，只有重力做功，所以机械能守恒，有mvmghEk，在海平面上的动能为Ekmvmgh，C选项正确；在地面处的机械能为mv，因此在海平面上的机械能也为mv，D选项正确2(多选)如图所示，竖直放置的光滑圆轨道被固定在水平地面上，半径r0.4 m，最低点有一小球(半径比r小很多)，现给小球以水平向右的初速度v0，如果要使小球不脱离圆轨道运动，那么v0应当满足(g取10 m/s2)()Av00 Bv04 m/sCv02m/s Dv02m/sCD当小球沿轨道上升的最大高度等于r时，由机械能守恒定律得mvmgr，得v02m/s；当小球恰能到达圆轨道的最高点时有mgm又由机械能守恒定律得mvmg2rmv2解得v02m/s.所以满足条件的选项为CD.3(多选)如图所示，游乐场中，从高处A到水面B处有两条长度相同的光滑轨道甲、乙两小孩沿不同轨道同时从A处自由滑向B处，下列说法正确的有()A甲的切向加速度始终比乙的大B甲、乙在同一高度的速度大小相等C甲、乙在同一时刻总能到达同一高度D甲比乙先到达B处BD甲、乙两小孩沿不同轨道从A运动到B，只有重力做功，根据机械能守恒定律和甲、乙两小孩运动的vt图象解决问题甲、乙两小孩沿光滑轨道从A运动到B，只有重力做功，根据机械能守恒定律，得mghmv2，即v，所以甲、乙两小孩在同一高度时，速度大小相等，选项B正确；甲、乙两小孩在运动过程的vt图象如图所示由vt图象可知，选项A、C错误，选项D正确4(多选)轻杆AB长2L，A端连在固定轴上，B端固定一个质量为2m的小球，中点C固定一个质量为m的小球AB杆可以绕A端在竖直平面内自由转动现将杆置于水平位置，如图所示，然后由静止释放，不计各处摩擦力与空气阻力，则下列说法正确的是()AAB杆转到竖直位置时，角速度为BAB杆转到竖直位置的过程中，B端小球的机械能的增量为mgLCAB杆转动过程中杆CB对B球做正功，对C球做负功DAB杆转动过程中，C球机械能守恒ABC在AB杆由静止释放转到竖直位置的过程中，两小球和杆组成的系统机械能守恒，则以B端球的最低点为零势能点，根据机械能守恒定律有mg2L2mg2LmgL2m(2L)2m(L)2，解得角速度，A项正确；在此过程中，B端小球机械能的增量为EBE末E初2m(2L)22mg2LmgL，B项正确；AB杆转动过程中，由于B球机械能增加，故杆对于B球做正功，由机械能守恒，C球机械能必然减少，所以CB杆对C球做负功，C项正确，D项错误二、非选择题(本题共2小题，共22分)5(10分)如图所示，在竖直平面内有一固定光滑轨道，其中AB是长为R的水平直轨道，BCD是圆心为O、半径为R的圆弧轨道，两轨道相切于B点在外力作用下，一小球从A点由静止开始做匀加速直线运动，到达B点时撤除外力已知小球刚好能沿圆轨道经过最高点C，重力加速度为g.求：(1)小球在AB段运动的加速度的大小；(2)小球从D点运动到A点所用的时间解析(1)设小球在C点的速度大小为vC，根据牛顿第二定律有mgm小球从B点运动到C点，根据机械能守恒定律mvmv2mgR在AB段设加速度的大小为a，由运动学公式，有v2aR联立解得AB段运动的加速度的大小ag.(2)设小球在D处的速度大小为vD，下落到A点时的速度大小为v，由机械能守恒定律有mvmvmgRmvmv2设小球从D点运动到A点所用的时间为t，由运动学公式得gtvvD联立解得t().答案(1)g(2)()6(12分)如图所示，A物体用板托着，位于离地h1.0 m处，轻质细绳通过光滑定滑轮与A、B相连，绳子处于绷直状态，已知A物体质量M1.5 kg，B物体质量m1.0 kg，现将板抽走，A将拉动B上升，设A与地面碰后不反弹，B上升过程中不会碰到定滑轮，问：(1)A落地前瞬间的速度大小为多少？(2)B物体在上升过程中离地的最大高度为多大？解析(1