高考物理总复习 课时作业15 机械能 机械能守恒定律 教科版.doc

课时作业(十五)机械能机械能守恒定律1(2012海南单科)下列关于功和机械能的说法，正确的是()a在有阻力作用的情况下，物体重力势能的减少不等于重力对物体所做的功b合力对物体所做的功等于物体动能的改变量c物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能，其大小与势能零点的选取有关d运动物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量2.如图所示，用长为l的轻绳把一个小铁球悬挂在高2l的o点处，小铁球以o为圆心在竖直平面内做圆周运动且恰能到达最高点b处，若运动中轻绳断开，则小铁球落到地面时的速度大小为()a.bc.d3(2013上海徐汇区)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小球的机械能守恒b重力对小球不做功c绳的张力对小球不做功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量4.如图所示，斜面置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物体由静止下滑，在物体下滑过程中，下列说法正确的是()a物体的重力势能减少，动能增加b斜面的机械能不变c斜面对物体的作用力垂直于接触面，不对物体做功d物体和斜面组成的系统机械能守恒5.(2013上海徐汇区)如图所示，一根跨越光滑定滑轮的轻绳，两端各有一杂技演员(可视为质点)，a站在地面，b从图示的位置由静止开始向下摆动，运动过程中绳始终处于伸直状态，当演员b摆至最低点时，a刚好对地面无压力，则演员a质量与演员b质量之比为()a11b21c31d416.某位溜冰爱好者先在岸上从o点由静止开始匀加速助跑，2 s后到达岸边a处，接着进入冰面(冰面与岸边基本相平)开始滑行，又经3 s停在了冰上的b点，如图所示若该过程中，他的位移是x，速度是v，受的合外力是f，机械能是e，则对以上各量随时间变化规律的描述中正确的是()7(2013上海徐汇区)一物体沿固定斜面从静止开始向下运动，经过时间t0滑至斜面底端已知在物体运动过程中物体所受的摩擦力恒定，若用f、v、x和e分别表示该物体所受的合力、物体的速度、位移和机械能，则图中可能正确的是()8(2013北京东城区)2010年广州亚运会上，刘翔重归赛场，以打破亚运记录的方式夺得110米跨栏的冠军他采用蹲踞式起跑，在发令枪响后，左脚迅速蹬离起跑器，在向前加速的同时提升身体重心如图所示，假设质量为m的运动员，在起跑时前进的跑离x内，重心上升高度为h，获得的速度为v，阻力做功为w阻、重力对人做功w重、地面对人做功w地、运动员自身做功w人，则在此过程中，下列说法中不正确的是()a地面对人做功w地mv2mghb运动员机械能增加了mv2mghc运动员的重力做功为w重mghd运动员自身做功w人mv2mghw阻9.(2012天津理综)如图所示，水平地面上固定有高为h的平台，台面上有固定的光滑坡道，坡道顶端距台面高也为h，坡道底端与台面相切小球a从坡道顶端由静止开始滑下，到达水平光滑的台面后与静止在台面上的小球b发生碰撞，并粘连在一起，共同沿台面滑行并从台面边缘飞出，落地点与飞出点的水平距离恰好为台高的一半两球均可视为质点，忽略空气阻力，重力加速度为g.求小球a刚滑至水平台面的速度va.10(2013沈阳市)有一个固定的光滑直杆，该直杆与水平面的夹角为53，杆上套着一个质量为m2 kg的滑块(可视为质点)(1)如图甲所示，滑块从o点由静止释放，下滑了位移x1 m后到达p点，求滑块此时的速率(2)如果用不可伸长的细绳将滑块m与另一个质量为m2.7 kg的物块通过光滑的定滑轮相连接，细绳因悬挂m而绷紧，此时滑轮左侧绳恰好水平，其长度l m(如图乙所示)再次将滑块从o点由静止释放，求滑块滑至p点的速度大小(整个运动过程中m不会触地，sin 530.8，cos 530.6，g取10 m/s2)11.(2013郑州市)在某中学举办的智力竞赛中，有一个叫做“保护鸡蛋”的竞赛项目要求制作一个装置，让鸡蛋从两层楼的高度落到地面且不被摔坏如果没有保护，鸡蛋最多只能从0.1 m的高度落到地面而不被摔坏有一位同学设计了如图所示的一个装置来保护鸡蛋，用a、b两块较粗糙的夹板夹住鸡蛋，夹板a和夹板b与鸡蛋之间的摩擦力都为鸡蛋重力的5倍现将该装置从距地面4 m的高处落下，装置着地时间短且保持竖直不被弹起取g10 m/s2，不考虑空气阻力，求：(1)如果没有保护，鸡蛋直接撞击地面而不被摔坏，其速度最大不能超过多少？(2)如果使用该装置，鸡蛋夹放的位置离装置下端的距离x至少为多少米？(保留三位有效数字)12(2012大纲全国卷)一探险队员在探险时遇到一山沟，山沟的一侧竖直，另一侧的坡面呈抛物线形状此队员从山沟的竖直一侧，以速度v0沿水平方向跳向另一侧坡面如图所示，以沟底的o点为原点建立坐标系oxy.已知，山沟竖直一侧的高度为2h，坡面的抛物线方程为yx2；探险队员的质量为m.人视为质点，忽略空气阻力，重力加速度为g.(1)求此人落到坡面时的动能；(2)此人水平跳出的速度为多大时，他落在坡面时的动能最小？动能的最小值为多少？13(2012江苏启东)如图所示，两质量相等的物块a、b通过一轻质弹簧连接，b足够长、放置在水平面上，所有接触面均光滑弹簧开始时处于原长，运动过程中始终处在弹性限度内在物块a上施加一个水平恒力，a、b从静止开始运动到第一次速度相等的过程中，下列说法中正确的有()a当a、b加速度相等时，系统的机械能最大b当a、b加速度相等时，a、b的速度差最大c当a、b的速度相等时，a的速度达到最大d当a、b的速度相等时，弹簧的弹性势能最大14.(2013西南师大附中)固定在水平地面上表面光滑的斜面，倾角为.斜面底端固定一个与斜面垂直的挡板，一木板a被放在斜面上，其下端离地面高为h，上端放着一个小物块b，如图所示木板和物块的质量均为m.相互间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，动摩擦力因数为(tan )，把它们由静止释放，木板与挡板发生碰撞时，时间极短，无动能损失，而物块b始终不会与挡板发生碰撞求：(1)木板a即将与挡板第一次碰撞前的速度为多大？(2)木板a与挡板第一次碰撞后沿斜面上升的最大距离为多少？(3)从释放木板到木板和物块都静止，木板和物块系统损失的机械能详解答案课时作业(十五)1bc物体重力势能的减少始终等于重力对物体所做的功，a项错误；运动物体动能的减少量等于合外力对物体做的功，d项错误2d小球恰能到达最高点b，则小球在最高点处的速度v.以地面为重力势能零势面，铁球在b点处的总机械能为mg3lmv2mgl，无论轻绳是在何处断的，铁球的机械能总是守恒的，因此到达地面时的动能mv2mgl，故小球落到地面的速度v，正确答案为d.3c因有摩擦力做功，机械能不守恒a错因在竖直方向上有位置变化，故重力做功，b错绳中拉力始终与运动方向垂直，不做功，c正确合外力做功等于动能的变化，克服摩擦力做功等于机械能的减少量，d错4ad物体下滑过程中，由于物体与斜面相互间有垂直于斜面的作用力，使斜面加速运动，斜面的动能增加；物体沿斜面下滑时，既沿斜面向下运动，又随斜面向右运动，其合速度方向与弹力方向不垂直，且夹角大于90，所以物体克服相互作用力做功，物体的机械能减少，但动能增加，重力势能减少，故a正确，b、c项错误对物体与斜面组成的系统内，只有动能和重力势能之间的转化，故系统机械能守恒，d项正确5b设b摆至最低点时的速度为v，此时对应绳长为l，由机械能守恒定律可得：mbgl(1cos 60)mbv2，解得v.设b至最低点时绳子的拉力为t，由圆周运动知识得：tmbgmb，解得t2mbg，对演员a有tmag，所以，演员a质量与演员b质量之比为21.故b正确6bc此爱好者先做匀加速直线运动再做匀减速直线运动直至静止，故b正确先后做匀加速运动和匀减速运动，两过程合外力大小均为定值，故c正确位移图像是二次函数曲线，故a错整个过程中的机械能即动能先增大后减小，故d错7ad物体沿斜面下滑时，受到的合外力f为恒力，故a正确物体下滑的加速度a也为恒定值，由vat可知b错误由xat2可知c错误设初态时物体的机械能为e0，由功能关系可得末态的机械能ee0fxe0fe0，又因为物体滑到底端时仍有动能，故在tt0时刻e0，故d正确8a9解析：小球a从坡道顶端滑至水平台面的过程中，由机械能守恒定律得maghmav解得va答案：10解析：(1)设滑块下滑至p点时的速度为v1，由机械能守恒定律得mgxsin 53mv解得v14 m/s(2)设滑块再次滑到p点时速度为v2，绳与斜杆的夹角为，m的速度为vm，如图将绳端进行分解得：vmv2cos 由x1 m、l m，结合几何关系得90vm0再由系统机械能守恒定律得：mgl(1sin 53)mgxsin 53mv0解得v25 m/s答案：(1)4 m/s(2)5 m/s11解析：(1)如果没有保护，鸡蛋直接撞击地面而不被摔坏，其速度最大为鸡蛋从高度h0.1 m处自由落地时的速度，即mghmvvmm/s(2)装置从高度h4 m处落到地面时，设鸡蛋的速度为v，mghmv2v m/s装置与地面作用过程中，鸡蛋从离地x处滑到地面时速度只要小于vm就不会被摔坏，于是(mg25 mg)xmvmv2x0.433 m答案：(1) m/s(2)0.433 m12解析：(1)设该队员在空中运动的时间为t，在坡面上落点的横坐标为x，纵坐标为y.由运动学公式和已知条件得xv0t2hygt2根据题意有y由机械能守恒知落到坡面时的动能为mv2mvmg(2hy)联立式得mv2m.(2)式可以改写为v223ghv2极小的条件为式中的平方项等于0，由此得v0此时v23gh，则最小动能为minmgh.答案：(1)m(2)mgh13bcd处理本题的关键是对物体进行受力分析和运动过程分析，使用图像处理则可以使问题大大简化对a、b在水平方向受力分析如图，f1为弹簧的拉力；当加速度大小相同为a时，对a有ff1ma，对b有f1ma，得f1，在整个过程中a的合力(加速度)一直减小而b的合力(加速度)一直增大，在达到共同加速度之前a的合力(加速度)一直大于b的合力(加速度)，之后a的合力(加速度)一直小于b的合力(加速度)两物体运动的vt图像如图，t1时刻，两物体加速度相等，斜率相同，速度差最大，t2时刻两物体的速度相等