高中物理第七章机械能守恒定律8机械能守恒定律课时训练新人教版.docx

机械能守恒定律题组一对机械能守恒定律的理解1.高台滑雪运动员腾空跃下,如果不考虑空气阻力则下落过程中该运动员机械能的转换关系是()A.动能减少,重力势能减少B.动能减少,重力势能增加C.动能增加,重力势能减少D.动能增加,重力势能增加解析:运动员腾空跃下,不考虑空气阻力,只受重力作用,故机械能守恒。下落过程中高度减小,重力势能减少,速度增大,动能增加。故选项C正确。答案:C2.如图所示,长为L1的橡皮条与长为L2的绳子一端固定于O点,橡皮条另一端系一A球,绳子另一端系一B球,两球质量相等。现将橡皮条和绳子都拉至水平位置,由静止释放两球,摆至最低点时,橡皮条和绳子的长度恰好相等。若不计橡皮条和绳子质量,两球在最低点时速度的大小比较()A.A球较大B.B球较大C.两球一样大D.条件不足,无法比较解析:A球摆至最低点时,重力势能的减少除转化为动能外,还转化为弹性势能。所以A球在最低点时的速度较小。答案:B3.(多选)如图所示,弹簧固定在地面上,一小球从它的正上方A处自由下落,到达B处开始与弹簧接触,到达C处速度为0,不计空气阻力,则在小球从B到C的过程中()A.弹簧的弹性势能不断增大B.弹簧的弹性势能不断减小C.系统机械能不断减小D.系统机械能保持不变解析:从B到C,小球克服弹力做功,弹簧的弹性势能不断增加,A正确,B错误;对小球、弹簧组成的系统,只有重力和系统内弹力做功,系统机械能守恒,C错误,D正确。答案:AD题组二机械能守恒定律的应用4.如图所示,在水平台面上的A点,一个质量为m的物体以初速度v0抛出,不计空气阻力,以水平地面为零势能面,则当它到达B点时的机械能为()A.+mghB.+mgHC.mgH-mghD.+mg(H-h)解析:初状态物体的动能Ek=,重力势能Ep=mgH,机械能为E=+mgH,运动过程中机械能守恒,所以到达B点的机械能仍是+mgH。答案:B5.如图,一质量为M的光滑大圆环,用一细轻杆固定在竖直平面内;套在大环上质量为m的小环(可视为质点),从大环的最高处由静止滑下。重力加速度大小为g。当小环滑到大环的最低点时,大环对轻杆拉力的大小为()A.Mg-5mgB.Mg+mgC.Mg+5mgD.Mg+10mg解析:设大环半径为R,质量为m的小环滑下过程中遵守机械能守恒定律,所以mv2=mg2R,小环滑到大环的最低点时的速度为v=2,根据牛顿第二定律得FN-mg=,所以在最低点时大环对小环的支持力FN=mg+=5mg,根据牛顿第三定律知,小环对大环的压力FN=FN=5mg,方向向下;对大环,据平衡条件,轻杆对大环的拉力FT=Mg+FN=Mg+5mg,根据牛顿第三定律,大环对轻杆拉力的大小为FT=FT=Mg+5mg,C正确,A、B、D错误。答案:C6.某人站在离地面h=10 m高处的平台上以水平速度v0=5 m/s抛出一个质量m=1 kg的小球,不计空气阻力,g取10 m/s2,求:(1)人对小球做了多少功?(2)小球落地时的速度为多大?解析:(1)人对小球做的功等于小球获得的初动能,由动能定理得W=152 J=12.5 J。(2)小球下落过程中,只有重力做功,取地面为零势能面,由机械能守恒定律得mgh+mv2解得v= m/s=15 m/s。答案:(1)12.5 J(2)15 m/s(建议用时:30分钟)1.如图所示实例中均不考虑空气阻力,系统机械能守恒的是()解析:人上楼、跳绳过程中机械能不守恒,从能量转化角度看都要消耗人体的化学能,从做功角度看,上楼时除人所受重力做功外,楼梯对人的支持力也做功,人匀速上楼时,机械能增加;跳绳时,人落地跳起时,地面支持力对人做功,故A、B两项机械能不守恒;水滴石穿,水滴的机械能减少转变为内能;弓箭射出过程中是弹性势能与动能、重力势能的相互转化,只有重力和弹力做功,机械能守恒。答案:D2.质量为m的物体,在距地面h高处以g的加速度由静止竖直下落到地面。下面说法中正确的是()A.物体的重力势能减少mghB.物体的机械能减少mghC.物体的动能增加mghD.重力做功mgh解析:物体在下落h过程中,重力做功为mgh,所以重力势能减少mgh,A、D项错误;因为a=,所以F合=mg,W合=F合h=mgh,动能增加mgh,C项正确;mg-f=ma,f=mg,所以阻力做功为-mgh,机械能减少mgh,B项错误。答案:C3.如图所示的装置中,木块B静止在光滑的水平面上,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。现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统),则此系统在从子弹开始射入到弹簧压缩至最短的整个过程中()A.机械能守恒,子弹减少的动能等于弹簧增加的势能B.机械能不守恒,子弹减少的动能等于系统产生的内能C.机械能不守恒,子弹减少的动能等于系统产生的内能与弹簧的弹性势能增加量D.机械能守恒,子弹减少的动能等于弹簧增加的势能与木块的动能解析:子弹打击木块B,子弹和B组成系统。子弹打入木块中有能量损失,机械能减少,即有弹簧的弹力和重力之外的力对系统做了功,机械能不守恒。答案:C4.从高处自由下落的物体,它的重力势能Ep和机械能E随下落高度h的变化图线如图所示,正确的是()解析:物体的重力势能Ep=Ep0-mgh,其中Ep0是物体在开始下落位置的重力势能,故随下落高度h的增大,物体的重力势能呈线性递减变化,故A、B错误;物体自由下落的过程中,只有重力做功,机械能守恒,故C正确,D错误。答案:C5.(多选)两个质量不同的小铁块A和B,分别从高度相同的都是光滑的斜面和圆弧斜面的顶点滑向底部,如图所示。如果它们的初速度都为零,则下列说法正确的是()A.下滑过程中重力所做的功相等B.它们到达底部时动能相等C.它们到达底部时速率相等D.它们在下滑过程中各自机械能不变解析:小铁块A和B在下滑过程中,只有重力做功,机械能守恒,由mgH=mv2得v=,所以A和B到达底部时速率相等,故C、D均正确。由于A和B的质量不同,所以下滑过程中重力所做的功不相等,到达底部时的动能也不相等,故A、B错误。正确选项为C、D。答案:CD6.(多选)如图所示,固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的小球,小球与一轻质弹簧一端相连,弹簧的另一端固定在地面上的A点。已知杆与水平面之间的夹角45,当小球位于B点时,弹簧与杆垂直,此时弹簧处于原长。现让小球自C点由静止释放,在小球滑到杆底端的整个过程中,关于小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能,下列说法正确的是()A.小球的动能与重力势能之和保持不变B.小球的动能与重力势能之和先增大后减小C.小球的动能与弹簧的弹性势能之和增大D.小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和保持不变解析:以弹簧为研究对象,小球运动过程中,弹簧的形变量先变小到原长,后变大,所以弹簧的弹性势能Ep1先减小后增大。再以弹簧和小球组成的系统为研究对象,只有重力、弹力做功,所以系统的机械能守恒,则弹簧的弹性势能Ep1、小球的动能Ek和重力势能Ep2之和保持不变,即Ek+Ep1+Ep2=恒量。由于Ep1先减小后增大,故选项A错误,选项B正确。由于Ep2一直减小,所以Ek与Ep1之和一直增大,选项C正确;由题意知,小球的速度先增大后减小,即Ek先增大后减小,所以Ep1与Ep2之和先减小后增大,选项D错误。答案:BC7.质量不计的直角形支架两端分别连接质量为m和2m的小球A和B。支架的两直角边长度分别为2l和l,支架可绕固定轴O在竖直平面内无摩擦转动,如图所示。开始时OA边处于水平位置,由静止释放,则()A.A球的最大速度为2B.A球的速度最大时,两小球的总重力势能最小C.A球的速度最大时,A球在竖直位置D.A、B两球的最大速度之比v1v2=12解析:A、B两球速度总满足v1v2=21,D错。系统机械能守恒,A在竖直位置时,两球速度都为零,C错。A在单独下降2l时速度才为2,A错。故选B。答案:B8.如图所示,有一条长为L的均匀金属链条,一半长度在光滑斜面上,斜面倾角为,另一半长度沿竖直方向下垂在空中,当链条从静止开始释放后链条滑动,求链条刚好全部滑出斜面时的速度是多大。解析:释放后的链条,竖直方向的一半向下运动,放在斜面上的一半向上运动,由于竖直部分越来越多,所以链条做的是变加速运动,不能用一般运动学公式去解。因为斜面光滑,所以机械能守恒,链条得到的动能应是由势能转化的,重力势能