2019-2020学年新教材高中物理 课时分层作业5 科学验证：机械能守恒定律（含解析）鲁科版必修第二册

课时分层作业(五)(时间：40分钟分值：100分)合格基础练一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1运动会中的投掷链球、铅球、铁饼和标枪等体育比赛项目，都是把物体斜向上抛出的运动，如图所示，若不计空气阻力，这些物体从被抛出到落地的过程中()链球铅球铁饼标枪a物体的机械能先减小后增大b物体的机械能先增大后减小c物体的动能先增大后减小，重力势能先减小后增大d物体的动能先减小后增大，重力势能先增大后减小d若不计空气阻力，这些物体被抛出后只有重力做功，故机械能均守恒，a、b均错误；因物体均被斜向上抛出，在整个运动过程中，重力先做负功，再做正功，因此重力势能先增大后减小，而动能先减小后增大，d正确，c错误2两物体质量之比为13，它们距离地面高度之比也为13，让它们自由下落，它们落地时的动能之比为()a13b31c19d91c只有重力做功，机械能守恒取地面为零势能面，则落地时动能之比等于初位置重力势能之比，据epmgh，有ep1ep219，所以 ek1ek219，选c.3汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速下滑，在这个过程中()a汽车的机械能守恒b汽车的动能和势能相互转化c机械能转化为内能，总能量守恒d机械能和内能之间没有转化c汽车关闭发动机后，匀速下滑，汽车与地面摩擦生热、温度升高有部分机械能转化为内能，机械能减小(动能不变，重力势能减小)，但总能量守恒，故a、b、d错误，c正确4(多选)石块自由下落过程中，由a点到b点重力做的功是10 j，下列说法正确的是()a由a到b，石块的势能减少了10 jb由a到b，功减少了10 jc由a到b,10 j的功转化为石块的动能d由a到b,10 j的势能转化为石块的动能ad重力的功与重力势能和其他形式的能转化对应5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的海平面上若以海平面为参考平面，不计空气阻力，则下列说法中正确的是()a物体到海平面时的重力势能为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mvc物体到达海平面时位于参考平面上，重力势能为零，a错；物体运动过程下落了h高度，重力做功mgh，b错；根据机械能守恒定律得mghmvmv2，即物体在海平面上的机械能e2mv2mghmv，c对，d错6在“验证机械能守恒定律”的实验中，某同学依据纸带求得相关各点的瞬时速度以及与此相对应的下落距离h，以v2为纵轴，以h为横轴，建立坐标系，描点后画出关系图线，从而验证机械能守恒定律若所有操作均正确，则得到的v2h，图像应是图中的()abcdc若满足机械能守恒，应有v2gh，即v2与h成正比，c正确二、非选择题(14分)7如图所示是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道有一个小坡度，电车进站时要上坡，出站时要下坡，如果坡高2 m，电车到a点的速度是25.2 km/h，此后便切断电动机的电源如果不考虑电车所受的摩擦力，则：(1)电车到a点电源切断后，能不能冲上站台？(2)如果能冲上，它到达b点时的速度是多大？(g取10 m/s2)解析(1)取a所在水平面为重力势能的参考平面，电车在a点的机械能为e1mv式中v125.2 km/h7 m/s将这些动能全部转化为势能，据机械能守恒定律有mghmv所以h m2.45 m因为hh，所以电车能够冲上站台(2)设电车到达b点时的速度为v2，根据机械能守恒定律有mvmghmv所以v2 m/s3 m/s.答案(1)能(2)3 m/s等级过关练一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1.在奥运比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项如图所示，质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动，设水对她的阻力大小恒为f，那么在她减速下降高度为h的过程中，下列说法正确的是(g为当地的重力加速度)()a她的动能减少了fhb她的重力势能增加了mghc她的机械能减少了(fmg)hd她的机械能减少了fhd运动员下降高度h的过程中，重力势能减少了mgh，b错误；除重力做功以外，只有水对她的阻力f做负功，因此机械能减少了fh，c错误，d正确；由动能定理可知，动能减少了(fmg)h，故a错误2.如图所示，地面上竖直放一根轻弹簧，其下端和地面连接，一物体从弹簧正上方距弹簧一定高度处自由下落，则()a物体和弹簧接触时，物体的动能最大b与弹簧接触的整个过程，物体的动能和弹簧弹性势能的和不断增加c与弹簧接触的整个过程，物体的动能与弹簧弹性势能的和先增加后减小d物体在反弹阶段，动能一直增加，直到物体脱离弹簧为止c物体在接触弹簧前做的是自由落体运动，从接触弹簧到弹力等于重力时，其做的是加速度逐渐减小的加速运动，弹力等于重力时加速度最小，速度最大，再向下做的是加速度逐渐增大的减速运动，速度减至零后向上完成相反的过程，故a、d错误；接触弹簧后，重力势能先减小后增大，根据能量转化，动能和弹性势能之和先增大后减小，b错误，c正确3(多选)如图所示，楔形木块固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面bc与水平面的夹角相同，顶角b处安装一定滑轮质量分别为m、m(mm)的滑块，通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中()a两滑块组成的系统机械能守恒b重力对m做的功等于m动能的增加量c轻绳对m做的功等于m机械能的增加量d两滑块组成的系统的机械能损失等于m克服摩擦力做的功cd由于m与ab面之间存在滑动摩擦力，故两滑块组成的系统机械能不守恒，选项a错误；合外力对m做的功等于m动能的增加量，选项b错误；对于m，除了重力对其做功外，只有轻绳对其做功，故轻绳对m做的功等于m机械能的增加量，选项c正确；对于两滑块组成的系统，在运动过程中克服摩擦阻力做功，系统的机械能转化为内能，故该系统机械能的损失等于m克服摩擦力做的功，选项d正确4.(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对二、非选择题(本题共2小题，共26分)5(12分)用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中：(g取9.8 m/s2)(1)运用公式mv2mgh，对实验条件的要求是 ，为达到此目的，所选择的纸带第1、第2两点间的距离应接近 (2)若实验中所用重锤的质量m1 kg，打点纸带如图所示，打点时间间隔为0.02 s，则记录b点时，重锤的速度vb ，重锤的动能ek ，从开始下落起至b点，重锤的重力势能减少量是 ，由此可得出的结论是 (3)根据纸带算出相关各点的速度v，下落距离h，则以为纵轴，以h为横轴画出的图像应是()abcd解析(1)重锤从静止开始自由下落时，在0.02 s内的位移应为hgt29.80.022 m2 mm.(2)vb m/s0.58 m/s，此时重锤的动能为ekmv10.582 j0.168 j，重锤的重力势能减少量为epmghb19.817.6103 j0.172 j因此在实验误差允许的范围内，重锤的机械能守恒(3)由机械能守恒定律可知，mghmv2，即要验证机械能守恒定律成立，只需验证v2gh即可若以为纵坐标，h为横坐标，则图像是过原点且斜率为g的直线，故选项c正确答案(1)打第一个点时重锤的初速度为零2 mm(2)0.58 m/s0.168 j0.172 j在实验误差允许的范围内，重锤的机械能守恒(3)c6.(14分)小物块a的质量为m，物块与坡道间的动摩擦因数为，水平面光滑；坡道顶端距水平面高度为h，倾角为；物块从坡道进入水平滑道时，在底端o点处无机械能损失，重力加速度为g.将轻弹簧的一端连接在水平滑道m处并固定在墙上，另一自由端恰位于坡道的底端o点，如图所示物块a从坡顶由静止滑下，求：(1)物块滑到o点时的速度大小；(2)弹簧为最大