2021-2022学年高中物理沪科版必修二课后巩固提升：4-2　研究机械能守恒定律 WORD版含解析.docx

1、4.2研究机械能守恒定律课后篇巩固探究学业水平引导一、选择题1.关于机械能守恒,下列说法正确的是()A.做自由落体运动的物体,机械能一定守恒B.人乘电梯加速上升的过程,机械能守恒C.物体必须在只受重力作用的情况下,机械能才守恒D.合外力对物体做功为零时,机械能一定守恒解析:做自由落体运动的物体,只受重力作用,机械能守恒,A正确;人乘电梯加速上升的过程,电梯对人的支持力做功,故人的机械能不守恒,B错误;物体在只有重力做功,其他力也可存在,但不做功或做功之和为0的情况下,机械能守恒,故C错误;合外力对物体做功为零,物体的动能不变,机械能不一定守恒,D错误。答案:A2.质量为m的苹果,从离地面H高的

2、树上由静止开始落下,树下有一深度为h的坑。若以坑底为零势能面,则苹果落到坑底时的机械能为()A.mghB.mgHC.mg(H+h)D.mg(H-h)解析:以坑底为零势能面,苹果最初的机械能为E=Ep=mg(H+h),苹果下落过程中机械能守恒,故落到坑底时机械能等于mg(H+h),故C项正确。答案:C3.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被抛出,不计空气阻力,则它到达B点时速度的大小是()A.B.C.D.v0解析:若选桌面为参考面,则=-mgh+,解得vB=。答案:B4.(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

3、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解析: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。答案:BD5.质量为1 kg的物体从倾角为30、长2 m的光滑斜面顶端由静止开始下滑,若选初始位置为零势能点,那么,当它滑到斜面中点时具有的机械能和重力势能分别是(g取10 m/s2)()A.0,-5 JB.0,-10 JC.10 J,5 JD.20 J,-

4、10 J解析:物体下滑时机械能守恒,故它下滑到斜面中点时的机械能等于在初始位置的机械能,下滑到斜面中点时的重力势能Ep=-mgsin 30=-5 J,故选项A正确。答案:A6.导学号44904051右图是光滑轻质滑轮,阻力不计,m1=2 kg,m2=1 kg,m1离地高度为h=0.5 m,m1与m2从静止开始释放,m1由静止下落0.3 m时的速度为()A. m/sB.3 m/sC.2 m/sD.1 m/s解析:对系统运用机械能守恒定律得(m1-m2)gh=(m1+m2)v2,代入数据解得v= m/s,故A正确。答案:A二、非选择题7.下图为滑雪运动员在空中滑行图片和滑雪跳台的示意图。假设运动员

5、从雪道的最高点A由静止开始滑下,不借助其他器械,沿光滑雪道到达跳台的B点时速度多大?当他落到离B点竖直高度为10 m的雪地C点时,速度又是多大?(设这一过程中运动员没有做其他动作,忽略摩擦和空气阻力,g取10 m/s2)解析:运动员在滑雪过程中只有重力做功,故运动员在滑雪过程中机械能守恒。取B点所在水平面为参考平面,由题意知A点到B点的高度差h1=4 m,B点到C点的高度差h2=10 m,从A点到B点的过程由机械能守恒定律得=mgh1,即vB=4 m/s8.9 m/s从B点到C点的过程由机械能守恒定律得=-mgh2+,故vC=2 m/s16.7 m/s。答案:8.9 m/s16.7 m/s能力

6、素养拓展一、选择题1.如图所示,一固定在地面上的光滑斜面的顶端固定有一轻弹簧,地面上质量为m的物块(可视为质点)向右滑行并冲上斜面。设物块在斜面最低点A的速率为v,压缩弹簧至C点时弹簧最短,C点距地面高度为h,则物块运动到C点时弹簧的弹性势能为()A.mghB.mgh+mv2C.mgh-mv2D.mv2-mgh解析:由机械能守恒定律可得物块的动能转化为其重力势能和弹簧的弹性势能,有mv2=mgh+Ep,故Ep=mv2-mgh,D正确。答案:D2.如图所示,小球的质量为m,自光滑的斜槽的顶端无初速度滑下,沿虚线轨迹落地,不计空气阻力,则小球着地瞬间的动能和重力势能分别是(选取斜槽末端切线所在平面

7、为参考平面)()A.mg(h+H),-mghB.mg(h+H),mghC.mgH,0D.mgH,-mgH解析:选取斜槽末端切线所在平面为零势能参考平面,小球初始状态的重力势能为Ep1=mgH,落地时的重力势能为Ep2=-mgh,小球下落过程机械能守恒,则mgH=Ek+(-mgh),即Ek=mg(h+H),选项A正确。答案:A3.(多选)如图所示,竖直放置的光滑圆轨道被固定在水平地面上,半径r=0.4 m,最低点有一小球(半径比r小很多),现给小球以水平向右的初速度v0,如果要使小球不脱离圆轨道运动,那么v0应当满足(g取10 m/s2)()A.v00B.v04 m/sC.v02 m/sD.v0

8、2 m/s解析:当小球沿轨道上升的最大高度等于r时,由机械能守恒定律得=mgr,得v0=2 m/s;当小球恰能到达圆轨道的最高点时有mg=m,又由机械能守恒=mg2r+mv2,解得v0=2 m/s,所以满足条件的选项为C、D。答案:CD4.(多选)质量相同的两个摆球A和B,其摆线长度不同,当它们都从同一水平位置,而且摆线都处于水平不松弛状态由静止释放,如图所示,并以此位置为零势能面,到达最低点时,以下说法正确的应是()A.它们的机械能相等B.它们的动能相等C.它们的加速度相等D.它们对摆线的拉力相等解析:两球下摆过程中机械能均守恒,均等于初始位置的机械能,故A正确;由机械能守恒可知,两球最低点

9、的动能Ek=mgl,与绳长有关,故B错误;由mgl=mv2,a=2g,F-mg=m,得F=3mg可知,两球在最低点时的加速度和对应绳的拉力均相等,故C、D均正确。答案:ACD二、非选择题5.导学号44904052如图所示,AB是倾角为45的直轨道,CD是半径R=0.4 m的圆弧轨道,它们通过一段曲面BC平滑相接,整个轨道处于竖直平面内且处处光滑。一个质量m=1 kg的物体(可以看作质点)从高H的地方由静止释放,结果它从圆弧最高点D点飞出,垂直斜面击中P点。已知P点与圆弧的圆心O等高,g取10 m/s2。求:(1)物体击中P点前瞬间的速度;(2)在C点轨道对物体的压力大小;(3)物体静止释放时的高度H。解析:(1)物体从D点运动到P点,做平抛运动,在竖直方向上满足2gR=,求得vy=2 m/s物体击中P点的速度v=4 m/s。(2)物体在D点的速度为平抛运动的水平速度vD=vytan =2 m/s根据机械能守恒定律=mg2R+由牛顿运动定律得FN-mg=解得支持力FN=70 N,即在C点轨道对物体的压力为70 N。(3)由A点到D点,物体的机械能也守恒,故mgH=+mg(2R)解得H=1.2 m。答案:(1)4 m/s(2)70 N(3)1.2 m