2019-2020学年高中物理 能力导练二十一 机械能守恒定律（含解析）新人教版必修2

能力导练二十一机械能守恒定律基础巩固1以下说法正确的是()a机械能守恒时，物体一定只受重力和弹力作用b物体处于平衡状态时，机械能一定守恒c物体所受合外力不为零时，其机械能可能守恒d物体机械能的变化等于合外力对物体做的功解析：机械能守恒时，只有重力或弹力做功，但可以受其他外力作用，外力所做的功为零即可，故a错误；物体处于平衡状态时机械能不一定守恒，如在竖直方向匀速上升的物体，其机械能一直增大，故b错误；若物体做各种抛体运动时，只受重力作用，则机械能守恒，故c正确；若合外力仅为重力对物体做功，不会引起机械能变化，如在光滑斜面上向下滑动的物体，不要与动能定理混为一谈，故d错误答案：c2下列四个选项的图中，木块均在固定的斜面上运动，其中选项a、b、c中斜面是光滑的，选项d中的斜面是粗糙的，选项a、b中的f为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，选项a、b、d中的木块向下运动，选项c中的木块自由向上滑行运动在这四个图所示的运动过程中木块机械能守恒的是()解析：根据机械能守恒条件：只有重力(或弹力)做功的情况下，物体的机械能才能守恒，由此可见，a、b均有外力f参与做功，d中有摩擦力做功，故a、b、d均不符合机械能守恒的条件，故答案为c.答案：c3(2019年哈尔滨六中二模)以水平面为零势能面，则小球水平抛出时重力势能等于动能的2倍，那么在抛体运动过程中，当其动能和势能相等时，水平速度和竖直速度之比为()a.1 b11c1 d.1解析：最高点处时mgh2ekmv02，解得v0.设动能和势能相等时，高度为h；由机械能守恒定律可知：mghmv2mghmv02，联立解得：h，则竖直分速度vy，故水平速度和竖直速度之比为：v0vy1，故选d.答案：d4从地面以初速度v0竖直上抛一个小球，不计空气阻力，小球运动过程中的动能ek与小球离地面高度h的关系是选项中的()解析：小球运动过程中机械能守恒，取地面为零势能参考平面，有mv02ekmgh，解得ekmv02mgh，b正确答案：b图15(2019年四川宜宾江安二模)(多选)如图1所示，一根不可伸长的轻绳两端各系一个小球a和b，跨在两根固定在同一高度的光滑水平细杆上，质量为3 m的a球置于地面上，质量为m的b球从水平位置静止释放，当a球对地面压力刚好为零时，b球摆过的角度为.下列结论正确的是()a90b45cb球摆动到最低点的过程中，重力对小球做功的功率先增大后减小db球摆动到最低点的过程中，重力对小球做功的功率一直增大解析：假设小球a静止不动，小球b下摆到最低点的过程中机械能守恒，有mgrmv2；在最低点，有fmgm；联立解得f3mg.故a小球一直保持静止，假设成立，当小球b摆到最低点时，小球a恰好对地面无压力，故a正确，b错误；小球b加速下降过程，速度与重力的夹角不断变大，刚开始，速度为零，故功率为零，最后重力与速度垂直，故功率也为零，故功率先增大后减小，故c正确，d错误；故选ac.答案：ac6如图2所示，半径为r和r(rr，则ek1m)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两滑块组成系统的机械能守恒b重力对m做的功等于m动能的增加c轻绳对m做的功等于m机械能的增加d两滑块组成系统的机械能损失等于m克服摩擦力做的功解析：机械能守恒定律的条件是没有非机械能形式的参与转化，本情景有摩擦热产生，故机械能减少，减少的机械能等于产生的摩擦热，也等于m克服摩擦力做的功，所以a不正确，d正确根据动能定理，合外力做的功等于动能的增加，所以b不正确根据功能关系，除重力和弹簧的弹力之外的力做的功等于机械能的增加，所以c正确答案：cd图812如图8所示，位于竖直平面内的光滑轨道，由一段斜的直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.一质量为m的小物块从斜轨道上某处由静止开始下滑，然后沿圆形轨道运动到最高点，且在最高点与轨道间的压力不能超过5mg(g为重力加速度)求物块初始位置相对圆形轨道底部的高度h的取值范围解析：设物块在圆形轨道最高点的速度为v，由机械能守恒得mgh2mgrmv2物块在最高点，设轨道压力为n，有mgnm物块能通过最高点的条件n0由两式得v由式得hr按题意的要求n5mg，由式得v由式得h5r所以h的取值范围是rh5r.答案：rh5r13.图9如图9所示，质量分别为3 kg和5 kg的物体a、b，用轻绳连接跨在一个定滑轮两侧，轻绳刚好拉直，且a物体底面与地面接触，b物体距地面0.8 m，求：放开b物体，当b物体着地时a物体的速度；b物体着地后a物体还能上升多高？(g取10 m/s2)解析：解法1：由e1e2得对a、b组成的系统，当b下落时系统的机械能守恒，以地面为零势能面，则mbghmagh(mamb)v2v m/s2 m/s.解法2：由ek增ep减得mbghmagh(mamb)v2，解得v2 m/s.方法3：由ea增eb减得mbghmbv2maghmav2，解得v2 m/s.当b落地后，a以2 m/s的速度竖直上抛，则a上升的高度由机械能守恒得maghmava2，得h m0.2 m.答案：2 m/s0.2 m探究拓展14如图10所示，竖直平面内的圆弧形光滑管道半径略大于小球半径，管道中心到圆心距离为r，a点与圆心o等高，ad为水平面，b点在o的正下方，小球自a点正上方由静止释放，自由下落至a点时进入管道，当小球到达b点时管壁对小球的弹力大小为小球重力大小的9倍，求：(1)释放点距a点的竖直高度；(2)落点c与a的水平距离图10解析：(1)因为到达b点时管壁对小球的弹力大小为小球重力大小的9倍，设小球到达b点的速度为v1则有：9mgmgm，又由机械能