高中物理 4.4 机械能守恒定律每课一练 粤教版必修2

用心 爱心 专心1 4 44 4 机械能守恒定律机械能守恒定律 每课一练 粤教版必修每课一练 粤教版必修 2 2 我夯基我夯基 我达标我达标 1 关于机械能是否守恒的叙述 正确的是 A 做匀速直线运动的物体机械能一定守恒 B 做变速运动的物体机械能可能守恒 C 外力对物体做功为零时 机械能一定守恒 D 若只有重力对物体做功 物体的机械能一定守恒 思路解析 思路解析 判断机械能是否守恒 依据是重力以外的力是否做了功 不管物体是做匀速运 动还是变速运动 也不管物体是做直线运动还是做曲线运动 只要重力以外的力不做功 机械能就一定守恒 外力做功为零 并不意味着重力以外的力做功为零 所以 机械能不一 定守恒 选项 B D 正确 答案答案 BD 2 绳子拉着物体沿竖直方向减速上升 下面关于物体上升过程中的叙述正确的是 A 动能减少 重力势能增加 B 机械能不变 C 机械能一定增加 D 机械能一定减少 思路解析 思路解析 有拉力做功 机械能不守恒 物体减速上升 则动能减少 重力势能增加 除重 力以外 绳子的拉力对绳子做正功 则物体的机械能一定增加 故 A C 正确 答案答案 AC 3 一个人站在高出地面 h 处 抛出一个质量为 m 的物体 物体落地时的速率为 v 不计空气 阻力 则人对物体所做的功为 A mgh B mgh 2 C mv2 2 mgh D mgh mv2 2 思路解析 思路解析 设人对物体所做的功为 W 则由抛出前到落地整个过程中由动能定理知 W mgh mv2 解得 W mv2 2 mgh 2 1 答案答案 C 4 一颗子弹水平射入置于光滑水平面上的木块 A 并留在 A 中 A B 是用一根弹性良好的弹 簧连在一起 如图 4 4 10 所示 则在子弹打击木块 A 并压缩弹簧的整个过程中 对子弹 用心 爱心 专心2 两木块和弹簧组成的系统 图 4 4 10 A 系统机械能守恒 B 系统机械能不守恒 C 仅对 A B 组成的系统机械能守恒 D 无法判定 思路解析 思路解析 此题分为两个过程 一是子弹射入木块 A 中 二是弹簧被压缩 这两个过程并 非独立 而是同时发生的 当子弹射入木块 A 中时 子弹受摩擦力的作用 与木块 A 发生相对运动 摩擦生热 机械能有损失 转化为内能 当子弹相对 A 静止以后 木块 A B 与弹簧组成的系统机械能守恒 内部有动能与弹性 势能的转化 答案答案 B 5 2006 云南昆明一中高三摸底 一个质量 m 5 kg 的小球系于弹簧的一端 套在光滑竖直 圆环上 环半径 R 0 5 m 弹簧原长 L0 R 0 5 m 当球从图中 4 4 11 所示位置 C 滑至最低 点 B 时 测得 vb 3 m s 则在 B 点时弹簧的弹性势能 Ep 图 4 4 11 思路解析 思路解析 由题意可知 小球在 C 点时弹簧处于原长 在小球滑到 B 点的过程中机械能守 恒 取 B 点为零势能面 mg 2R mv2 Ep 即 2 R 2 1 Ep mgR mv2 5 10 0 5 J 5 32 J 15 J 2 3 2 1 2 3 2 1 答案 答案 15 J 6 如图 4 4 12 所示 小球自高 h 处以初速度 v0竖直下抛 正好落在弹簧上 把弹簧压缩 后又被弹起 弹簧质量不计 空气阻力不计 则 用心 爱心 专心3 图 4 4 12 A 小球落到弹簧上后立即做减速运动 动能不断减少 但动能与弹性势能总和保持不变 B 在碰到弹簧后的下落过程中 系统的弹性势能与重力势能之和先变小后变大 C 在碰到弹簧后的下落过程中 重力势能与动能之和一直减少 D 小球被弹起后 最高点仍是出发点 思路解析 思路解析 由于没有空气阻力等做功 小球 弹簧组成的系统机械能守恒 小球运动过程 中 动能 重力势能与弹性势能之和保持不变 小球碰到弹簧后 开始时弹力小于重力 合力方向向下 小球加速向下运动 动能增 加 重力势能减少 弹性势能增加 但弹性势能与重力势能之和将随动能的增加而减少 当小球运动到弹力大小与重力相等时 加速度为零 速度达到最大值 再继续向下运动时 弹力大于重力 合力方向向上 小球将做减速运动 动能减少 弹性势能继续增加 重力 势能继续减少 但重力势能与弹性势能之和将随动能的减少而增加 当到达最低点时 小 球的速度变为零 即此时动能为零 重力势能与弹性势能之和达到最大值 在小球的下落过 程中 重力势能与弹性势能之和经历了先变小后变大的过程 接触弹簧后 因弹簧不断被压缩 弹性势能不断增加 因而重力势能与动能之和一直 减少 从最低点反弹后 动能 重力势能 弹性势能经历了相反的变化过程 最后离开弹 簧回到出发点时 由机械能守恒知道小球还有方向向上 大小为 v0的速度 从而继续上升 到最高点 答案答案 BC 7 将物体由地面竖直上抛 不计空气阻力 物体能够达到的最大高度为 H 当物体在上升 过程中的某一位置时 它的动能是重力势能的 2 倍 则这一位置的高度为 取地面为参考面 思路解析 思路解析 利用机械能守恒定律 解题时只需注意初 末状态 而不必考虑物体的运动过 程 设物体上升到高 h 处时 动能是重力势能的 2 倍 即mv2 2mgh 由机械能守恒定律得 2 1 mgH mv2 mgh 2mgh mgh 3mgh h 2 1 3 H 用心 爱心 专心4 答案答案 3 H 8 气球以 10 m s 的速度匀速上升 当它上升到离地 15 m 高时 从气球里掉下一个物体 如 果不计空气阻力 则物体落地时的速度为 m s 思路解析 思路解析 物体离开气球后 以 10 m s 的初速度做竖直上抛运动 由机械能守恒定律得 mgh m m 2 1 2 0 v 2 1 2 t v 物体落地时的速度为 vt ghv2 2 0 即 vt m s 20 m s 15102102 答案答案 20 我综合我综合 我发展我发展 9 如图 4 4 13 所示 一轻弹簧固定于 O 点 另一端系一重物 将重物从与悬点 O 在同一高 度且弹簧保持原长的 A 点无初速地释放 让它自由摆下 不计空气阻力 在重物由 A 点摆向 最低点的过程中 图 4 4 13 A 重物的重力势能减少 B 重物的重力势能增加 C 重物的机械能不变 D 重物的机械能减少 思路解析 思路解析 应用机械能守恒定律解题时 要注意对哪一系统机械能是守恒的 对哪一系统 机械能是不守恒的 要分析清楚 物体从 A 点释放后 在从 A 点向 B 点运动的过程中 物体的重力势能逐渐减少 动能 逐渐增加 弹簧逐渐被拉长 弹性势能逐渐增加 所以 物体减少的重力势能一部分转化为 物体的动能 另一部分转化为弹簧的弹性势能 对物体和弹簧构成的系统 机械能守恒 但 对物体来说 其机械能减少 选项 A D 正确 答案答案 AD 10 如图 4 4 14 所示 轻弹簧 k 一端与墙相连 处于自然状态 质量为 4 kg 的木块沿光滑 的水平面以 5 m s 的速度运动并开始挤压弹簧 求弹簧的最大弹性势能及木块被弹回速度增 大到 3 m s 时弹簧的弹性势能 用心 爱心 专心5 图 4 4 14 思路解析 思路解析 物体和弹簧构成的系统机械能守恒 当弹簧的弹性势能最大时 物体的动能为 零 由机械能守恒定律得 弹簧的最大弹性势能为 Epm m 4 52J 50 J 2 1 2 0 v 2 1 当物体的速度为 v 3 m s 时 弹簧的弹性势能为 Ep 由机械能守恒定律得 Ep mv2 m 2 1 2 1 2 0 v Ep m mv2 50 J 4 32J 32 J 2 1 2 0 v 2 1 2 1 答案答案 50 J 32 J 11 如图 4 4 15 所示 在一个很长的斜面上的某处 A 水平抛出一个物体 已知物体抛出时 动能为 1 5 J 斜面的倾角 30 空气阻力不计 求它落到斜面上 B 点时的动能 图 4 4 15 思路解析 思路解析 设物体的质量为 m 初速度为 v0 A B 两点的高度差为 h 水平距离为 s 则 h stan30 由平抛运动规律可得 h gt2 s v0t 2 1 解得 h g v 3 2 2 0 以 B 点所在平面为参考平面 根据机械能守恒定律得 EkB m mgh 2 1 2 0 v 则 EkB m EkA 1 5 J 3 5 J 6 7 2 0 v 3 7 3 7 答案答案 3 5 J 12 2006 四川高考 荡秋千是大家喜爱的一项体育活动 随着科技的迅速发展 将来的某一 天 同学们也许会在其他星球上享受荡秋千的乐趣 假设你当时所在星球的质量是 M 半径 为 R 可将人视为质点 秋千质量不计 摆长不变 摆角小于 90 万有引力常量为 G 那 么 1 该星球表面附近的重力加速度 g星等于多少 用心 爱心 专心6 2 若经过最低位置的速度为 v0 你能上升的最大高度是多少 思路解析 思路解析 我们可以依据星球对人的万有引