学年高中物理人教版必修二76 机械能守恒定律 课后巩固提高.docx

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学年高中物理人教版必修二76机械能守恒定律课后巩固提高

课后巩固提高

限时：

45分钟总分：

100分

一、选择题（1～4为单选，5～6为多选。

每小题8分，共48分。

）

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

2.物体在平衡力作用下，下列说法正确的是（　　）

A．物体的机械能一定不变

B．物体的机械能一定增加

C．物体的机械能一定减少

D．以上说法都不对

3．一个人站在阳台上，以相同速度v0分别把三个球竖直向上抛出，竖直向下抛出，水平抛出，不计空气阻力，则三球落地时的速率（　　）

A．上抛时最大　　　　B．下抛时最大

C．平抛时最大D．三球一样大

4．如图（甲）所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图（乙）所示，则（　　）

A．t1时刻小球动能最大

B．t2时刻小球动能最大

C．t2～t3这段时间内，小球的动能先增加后减少

D．t2～t3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能

5．如图所示装置中，木块与水平桌面间的接触面是光滑的，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，则从子弹开始射木块到弹簧压缩至最短的整个过程中（　　）

A．子弹与木块组成的系统机械能守恒

B．子弹与木块组成的系统机械能不守恒

C．子弹、木块和弹簧组成的系统机械能守恒

D．子弹、木块和弹簧组成的系统机械能不守恒

6．如图所示，两个质量相同的物体a、b，在同一高度处，a自由下落，b沿光滑斜面由静止下滑，则它们到达地面时（空气阻力不计）（　　）

A．速率相同，动能相同

B．a物体速度大，动能也大

C．a、b两物体在运动过程中机械能守恒

D．b物体重力做功比a物体的重力做功大

二、非选择题（共52分）

7．（8分）枪竖直向上以初速度v0发射子弹，忽略空气阻力，当子弹离枪口距离为__________时，子弹的动能是其重力势能的一半．（子弹的出发点为零势能点）

8．（8分）

如图所示，将A、B两个砝码用细线相连，挂在定滑轮上，已知mA＝0.2kg，mB＝0.05kg.托起砝码A使其比砝码B的位置高0.2m，然后由静止释放，不计滑轮的质量和摩擦．当两砝码运动到同一高度时，它们的速度大小为________m/s.（g取10m/s2）

答案

1．C　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，外力做功为零即可，故A错；匀速直线运动为一种平衡状态，但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，所以B错；若物体做平抛运动、自由落体运动、竖直上抛、竖直下抛或斜抛运动，只受重力作用，机械能均守恒，故C正确；若合外力仅为重力对物体做功，如在光滑斜面上下滑的物体，不会引起物体机械能的变化，据功能关系知D错．

2．D　物体在平衡力的作用下，保持静止状态或匀速直线运动状态．如果保持静止状态，机械能不变．如果保持匀速直线运动状态，就有多种情况：

当物体在水平面上做匀速直线运动时，物体的高度和速度都不变，那么它的动能和势能也不变，所以机械能不变；当物体向上做匀速直线运动时，虽然速度不变，动能不变，但物体的位置升高，势能增加，所以机械能增加；当物体向下做匀速直线运动时，虽然速度不变，动能不变，但物体高度降低，势能减小，所以机械能减小．一对平衡力做功之和为零，物体动能不变，所以物体在平衡力作用下只能保证速度不变，不能保证高度不变，机械能可能增加，可能减少，也可能不变．

3．D　不论沿什么方向抛出，球只受重力作用，落地前的过程中机械能是守恒的．设球落地时的速度为vt，阳台高度为h，选地面为参考平面，则mv＋mgh＝mv，vt＝.由此式可以看出，落地速率与质量和初速度方向无关，只与初速度大小及阳台距地面的高度有关，因此三球落地速率一样大，选项D正确．机械能守恒定律是标量方程．

4．C　由F－t图象结合题意可知：

t1时刻，小球刚落到弹簧上，t2时刻弹簧形变量最大．

t3时刻，小球刚要离开弹簧，故在t1～t2或t2～t3，某一时刻F＝mg，故该时刻v最大，Ek也最大，A、B选项错，C项正确，由系统机械能守恒定律可知：

小球增加的机械能等于弹簧减少的弹性势能，故D错．

5．BD　从子弹射入木块到木块压缩弹簧至最短的整个过程，由于存在机械能与内能的相互转化，所以整个系统机械能不守恒．对子弹和木块，除摩擦生热外，还要克服弹簧弹力做功，故机械能也不守恒．

6．AC　不论是自由落体还是沿光滑斜面下滑，都只有重力做功，符合机械能守恒定律，所以C正确；由机械能守恒得：

mgh＝mv2，所以落地时，速率相同动能也相同，A正确，故选A、C.机械能守恒定律经常和多种运动形式相结合，考查定律的条件和使用．使用机械能守恒定律的方便之处在于只需考虑初、末状态，而不必考虑过程中的细节．

7.

解析：

子弹上升过程中机械能守恒，设刚发射时重力势能为零，由机械能守恒定律得mv＝Ek＋Ep　①，由题目条件得Ek＝Ep　②，Ep＝mgh　③，联立①②③解得h＝.

8．1.1

解析：

由机械能守恒定律得：

mAgh＝mAg＋mBg＋（mA＋mB）v2，v＝m/s≈1.1m/s.

明确全过程中初态机械能和末态机械能是解题关键．

9．（10分）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，求它到达B点时速度的大小．

10.

（12分）如图所示，长为L、内壁光滑的直管与水平地面成30°角固定放置．将一质量为m的小球固定在管底，用一轻质光滑细线将小球与质量为M＝km的小物块相连，小物块悬挂于管口．现将小球释放，一段时间后，小物块落地静止不动，小球继续向上运动，通过管口的转向装置后做平抛运动，小球在转向过程中速率不变．（重力加速度为g）

（1）求小物块下落过程中的加速度大小；

（2）求小球从管口抛出时的速度大小；

（3）试证明小球平抛运动的水平位移总小于L.

11.

（14分）如图所示，半径为r，质量不计的圆盘盘面与地面相垂直，圆心处有一个垂直盘面的光滑水平固定轴O，在盘的最右边缘固定一个质量为m的小球A，在O点的正下方离O点r/2处固定一个质量也为m的小球B，放开盘让其自由转动．问：

（1）当A球转到最低点时，两小球的重力势能之和减少了多少？

（2）在转动过程中半径OA向左偏离竖直方向的最大角度是多少？

答案

9.

解析：

解法一：

运用动能定理，物体从A运动到B的过程中，只有重力做功，所以

mgh＝m（v－v），vB＝.

解法二：

运用机械能守恒定律，A和B点的机械能相等．规定地面为参考平面，则mgH＋mv＝mg（H－h）＋mv，vB＝.

解法三：

运用机械能守恒定律，物体从A到B过程中重力势能的减少量等于动能的增加量，不必选参考平面．则mgh＝m（v－v），vB＝.

10．

（1）g　

（2）（k>2）　（3）见解析

解析：

（1）设细线中的张力为T，根据牛顿第二定律

Mg－T＝Ma，

T－mgsin30°＝ma，

且M＝km，

解得a＝g.

（2）设M落地时的速度大小为v，m射出管口时速度大小为v0，M落地后m的加速度为a0.

根据牛顿第二定律mgsin30°＝ma0，

匀变速直线运动，v2＝2aLsin30°，v－v2＝2a0L（1－sin30°），

解得v0＝（k>2）．

（3）平抛运动x＝v0t，Lsin30°＝gt2，

解得x＝L

＝L

＝L.

－<，

则x

11．

（1）mgr　

（2）α＝arcsin＝37°.

解析：

依机械能守恒定律考虑此题，因为题设条件满足圆盘与A、B两球构成的系统机械能守恒．可选过C点的水平面为零势面，则初始位置，机械能E＝Ep＋Ek＝mgr＋0

（1）A球转到最低点时，两小球重力势能之和减少ΔEp＝mgr.

（2）由机械能守恒律得E1＝E2

mgr＝mg（1－cosα）r＋mg（1＋sinα）r，

化简有：

＝cosα－sinα，＝－sinα，

解得：

sinα＝，α＝arcsin＝37°.