2016版高中物理7.8機(jī)械能守恒定律精講優(yōu)練課型課時提升作業(yè)新人教版必修2

1、課時提升作業(yè)(十六)機(jī)械能守恒定律(15分鐘·50分)一、選擇題(本題共5小題，每小題8分，共40分。多選題已在題號后標(biāo)出)1.(多選)(2015·濟(jì)南高一檢測)關(guān)于機(jī)械能守恒，下列說法中正確的是( )A.物體受力平衡，則機(jī)械能守恒B.物體做勻速直線運(yùn)動，則機(jī)械能守恒C.物體做自由落體運(yùn)動，則機(jī)械能守恒D.只有重力對物體做功，物體機(jī)械能一定守恒【解析】選C、D。物體若沿斜面勻速下滑，物體受力平衡，機(jī)械能不守恒，A、B錯；物體做自由落體運(yùn)動時只受重力，機(jī)械能守恒，C對；只有重力做功時，只有重力勢能與動能間的轉(zhuǎn)化，物體的機(jī)械能守恒，D對。2.如圖所示，具有一定初速度v的物塊，在

2、沿傾角為30°的粗糙斜面向上運(yùn)動的過程中，受一個恒定的沿斜面向上的拉力F作用，這時物塊的加速度大小為5m/s2，方向沿斜面向下，g取10m/s2，那么在物塊向上運(yùn)動的過程中，下列說法正確的是( )A.物塊的機(jī)械能一定增加B.物塊的機(jī)械能一定減少C.物塊的機(jī)械能不變D.物塊的機(jī)械能可能增加，也可能減少【解題指南】對于單個物體，以下情況下機(jī)械能守恒：(1)物體只受重力作用。(2)物體不只受重力作用，但只有重力做功。(3)其他力做功，但除重力外其他力做的總功為零?！窘馕觥窟xC。以物塊為研究對象進(jìn)行受力分析如圖。根據(jù)牛頓第二定律得mgsin30°+Ff-F=ma代入數(shù)據(jù)得Ff=F，

3、故此過程中只有重力做功，物塊的機(jī)械能不變，C正確。3.(2015·三明高一檢測)從同一高度以相同的速率分別拋出質(zhì)量相等的三個小球，一個豎直上拋，一個豎直下拋，另一個平拋，則它們從拋出到落地：運(yùn)動的時間相等加速度相同落地時的速度相同落地時的動能相等。以上說法正確的是( )A.B.C.D.【解析】選D。平拋運(yùn)動在豎直方向上做自由落體運(yùn)動，在同一高度自由落體運(yùn)動的時間小于豎直上拋運(yùn)動的時間，大于豎直下拋運(yùn)動的時間。故錯誤。豎直上拋運(yùn)動、豎直下拋運(yùn)動、平拋運(yùn)動僅受重力，加速度都為g。故正確。根據(jù)機(jī)械能守恒mgh=m-m，知初動能相等，高度相同，則末動能相等。末速度的大小相等，但方向不同，所以

4、落地速度不同。故錯誤，正確。故D正確。4.如圖所示的滑輪光滑輕質(zhì)，阻力不計(jì)，M1=2kg，M2=1kg，M1離地高度為H=0.5m。M1與M2從靜止開始釋放，M1由靜止下落0.3m時的速度為( )A.m/sB.3 m/sC.2 m/sD.1 m/s【解析】選A。對系統(tǒng)運(yùn)用機(jī)械能守恒定律得，(M1-M2)gh=(M1+M2)v2，代入數(shù)據(jù)解得v=m/s，故A正確，B、C、D錯誤。5.(多選)(2015·寧波高一檢測)如圖為兩個半徑不同而內(nèi)壁光滑的固定半圓軌道，質(zhì)量相等的兩個小球分別從與球心在同一水平高度的A、B兩點(diǎn)由靜止開始自由滑下，它們通過軌道最低點(diǎn)時，下列說法正確的是( )A.向心

5、加速度相同B.對軌道的壓力相等C.機(jī)械能相等D.速度相同【解析】選A、B、C。設(shè)小球的質(zhì)量為m，通過最低點(diǎn)時的速度大小為v，碗的半徑為R，則根據(jù)機(jī)械能守恒定律mgR=mv2，得v=，由于兩碗的半徑不同，兩球過最低點(diǎn)時的速度不同，D錯。a=2g，兩球過最低點(diǎn)時的加速度相等，A對。由牛頓第二定律知FN-mg=m，F(xiàn)N=mg+m=3mg，兩球過最低點(diǎn)時對碗的壓力大小相等，B對。兩球的機(jī)械能都守恒，均等于它們在最高點(diǎn)的機(jī)械能，若取最高點(diǎn)所在水平面為參考平面，則兩球的機(jī)械能都等于零，C對。二、計(jì)算題(10分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)6.(2015·臨汾高一檢測)如

6、圖所示，光滑細(xì)圓管軌道AB部分平直，BC部分是處于豎直平面內(nèi)半徑為R的半圓，C為半圓的最高點(diǎn)。有一質(zhì)量為m，半徑較管道略小的光滑的小球以水平初速度v0射入圓管。(1)若要小球從C端出來，初速度v0應(yīng)滿足什么條件？(2)在小球從C端出來瞬間，對管壁壓力有哪幾種情況，初速度v0各應(yīng)滿足什么條件？【解析】(1)小球恰好能達(dá)到最高點(diǎn)的條件是vC=0，由機(jī)械能守恒定律，此時需要初速度v0滿足m=mg2R，得v0=，因此要使小球能從C端出來需滿足入射速度v0>。(2)小球從C端出來瞬間，對管壁作用力可以有三種情況：剛好對管壁無作用力，此時重力恰好充當(dāng)向心力，由圓周運(yùn)動知識得mg=m。由機(jī)械能守恒定律

7、，m=mg2R+m，聯(lián)立解得v0=。對下管壁有作用力，此時應(yīng)有mg>m，此時相應(yīng)的入射速度v0應(yīng)滿足<v0<。對上管壁有作用力，此時應(yīng)有mg<m，此時相應(yīng)的入射速度v0應(yīng)滿足v0>。答案：(1)v0>(2)v0=時對管壁無作用力；<v0<時對下管壁有作用力；v0>時對上管壁有作用力【補(bǔ)償訓(xùn)練】 (多選)如圖所示，小球沿水平面通過O點(diǎn)進(jìn)入半徑為R的半圓弧軌道后恰能通過最高點(diǎn)P，然后落回水平面，不計(jì)一切阻力。下列說法正確的是( )A.小球落地點(diǎn)離O點(diǎn)的水平距離為2RB.小球落地時的動能為C.小球運(yùn)動到半圓弧最高點(diǎn)P時向心力恰好為零D.若將半圓弧

8、軌道上部的圓弧截去，其他條件不變，則小球能達(dá)到的最大高度比P點(diǎn)高0.5R【解析】選A、B、D。由題意知mg=m，故小球經(jīng)P點(diǎn)時的速度大小v=，C錯。由2R=gt2、x=vt得小球落地點(diǎn)離O點(diǎn)的水平距離為2R，A對。根據(jù)動能定理-2mgR=mv2-Ek得小球落地時的動能Ek=2mgR+mv2=mgR，B對。由mgh=mgR得小球能達(dá)到的最大高度h=2.5R，比P點(diǎn)高0.5R，D對。(25分鐘·50分)一、選擇題(本題共4小題，每小題8分，共32分。多選題已在題號后標(biāo)出)1.下列運(yùn)動過程滿足機(jī)械能守恒的是( )A.電梯勻速下降過程B.起重機(jī)吊起重物過程C.物體做自由落體運(yùn)動過程D.考慮阻

9、力條件下滑雪者沿斜面下滑過程【解析】選C。機(jī)械能守恒的條件是只有重力或彈簧彈力做功，只發(fā)生動能和勢能的轉(zhuǎn)化，A中機(jī)械能減少，B中機(jī)械能增加，C中機(jī)械能守恒，D中機(jī)械能減少。2.(2015·天津高考)如圖所示，固定的豎直光滑長桿上套有質(zhì)量為m的小圓環(huán)，圓環(huán)與水平狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧一端連接，彈簧的另一端連接在墻上，且處于原長狀態(tài)，現(xiàn)讓圓環(huán)由靜止開始下滑，已知彈簧原長為L，圓環(huán)下滑到最大距離時彈簧的長度變?yōu)?L(未超過彈性限度)，則在圓環(huán)下滑到最大距離的過程中( )A.圓環(huán)的機(jī)械能守恒B.彈簧彈性勢能變化了mgLC.圓環(huán)下滑到最大距離時，所受合力為零D.圓環(huán)重力勢能與彈簧彈性勢能之和保持不變【

10、解題指南】解答本題時應(yīng)從以下兩點(diǎn)進(jìn)行分析：(1)圓環(huán)下滑過程中，圓環(huán)動能、重力勢能與彈簧彈性勢能之和不變。(2)圓環(huán)由靜止開始下滑到圓環(huán)下滑到最大距離過程中，先加速后減速?！窘馕觥窟xB。圓環(huán)下滑過程中，圓環(huán)動能、重力勢能與彈簧彈性勢能之和保持不變，故選項(xiàng)A、D錯誤；圓環(huán)從最高點(diǎn)(動能為零)到最低點(diǎn)(動能為零)，重力勢能減少了mg=mgL，根據(jù)機(jī)械能守恒，彈簧彈性勢能增加了mgL，故選項(xiàng)B正確；圓環(huán)由靜止開始下滑到圓環(huán)下滑到最大距離過程中，先加速后減速，下滑到最大距離時，所受合力不為零，故選項(xiàng)C錯誤。3.(多選)(2015·延安高一檢測)如圖所示，同一物體沿傾角不同的光滑斜面AB和AC

11、的頂端A點(diǎn)分別由靜止開始下滑到底端，斜面固定，則下列說法中正確的是( )A.兩次運(yùn)動，重力對物體做功相同B.滑到底端時，兩次重力的瞬時功率相同C.滑到底端時，兩次物體的速度相同D.滑到底端時，兩次物體的動能相同【解析】選A、D。根據(jù)重力做功的公式W=mgh，可得兩次運(yùn)動，重力對物體做的功相同，A正確。根據(jù)機(jī)械能守恒：mgh=mv2，所以滑到底端時，兩次物體的動能相同，速度大小相等，但方向不同。故D正確，C錯誤。根據(jù)公式P=Fvcos，兩次重力瞬時功率不同，故B錯誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】如圖所示，小球a、b的質(zhì)量分別是2m和m，a從傾角為30°的光滑固定斜面的頂端無初速下滑，b從斜面等高處以初

12、速度v0平拋，比較a、b落地的運(yùn)動過程有( )A.a、b兩球同時到達(dá)地面B.a、b落地前的速度相同C.重力對a、b做的功相同D.落地前瞬間a、b兩球重力做功的瞬時功率相等【解析】選D。設(shè)斜面高度為h，a、b球豎直向下的加速度分別為aa=gsin230°=g，ab=g，由h=at2知b球先到達(dá)地面，A錯。根據(jù)機(jī)械能守恒，對a球：2mgh=·2m，va=；對b球：mgh+m=m，vb=，a、b下落高度相同，落地時速度va<vb，B錯。落地時兩球的重力的瞬時功率分別為Pa=2mgvasin30°=mg，Pb=mgvg=mg·，D對。重力對a、b做的功分別

13、為Wa=2mgh，Wb=mgh，C錯。4.(2014·安徽高考)如圖所示，有一內(nèi)壁光滑的閉合橢圓形管道，置于豎直平面內(nèi)，MN是通過橢圓中心O點(diǎn)的水平線。已知一小球從M點(diǎn)出發(fā)，初速率為v0，沿管道MPN運(yùn)動，到N點(diǎn)的速率為v1，所需時間為t1；若該小球仍由M點(diǎn)以初速率v0出發(fā)，而沿管道MQN運(yùn)動，到N點(diǎn)的速率為v2，所需時間為t2。則( )A.v1=v2，t1>t2B.v1<v2，t1>t2C.v1=v2，t1<t2D.v1<v2，t1<t2【解題指南】解答本題注意以下兩點(diǎn)：(1)小球在運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒，并且v1=v2。(2)小球沿管道MPN運(yùn)動

14、到N點(diǎn)與沿管道MQN運(yùn)動到N點(diǎn)的路程相等?！窘馕觥窟xA。小球在運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒，沿管道MPN運(yùn)動時，重力勢能先增加后減少，則動能先減少后增加；沿管道MQN運(yùn)動時，重力勢能先減少后增加，則動能先增加后減少，并且v1=v2。小球沿管道MPN運(yùn)動到N點(diǎn)與沿管道MQN運(yùn)動到N點(diǎn)的路程相等，而沿管道MPN運(yùn)動比沿管道MQN運(yùn)動的平均速率小，所以沿管道MPN運(yùn)動到N點(diǎn)比沿管道MQN運(yùn)動到N點(diǎn)的時間長，即t1>t2，故選項(xiàng)A正確。二、計(jì)算題(本題共2小題，共18分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)5.(8分)長為L的均勻鏈條，放在光滑的水平桌面上，且使其長度的垂在桌邊，如圖所

15、示，松手后鏈條從靜止開始沿桌邊下滑，取桌面為零勢能面。(1)開始時兩部分鏈條重力勢能之和為多少？(2)剛離開桌面時，整個鏈條重力勢能為多少？(3)鏈條滑至剛剛離開桌邊時的速度大小為多大？【解題指南】解答該題時應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)在運(yùn)動過程中，鏈條的機(jī)械能守恒。(2)具體解題時是將鏈條看作整體，還是分為水平和豎直兩段應(yīng)靈活掌握?！窘馕觥?1)開始時鏈條的重力勢能=×(-)=-(2)剛滑離桌面時，鏈條的重力勢能=mg×(-)=-(3)設(shè)鏈條滑至剛剛離開桌邊時的速度大小為v，根據(jù)機(jī)械能守恒定律-=0-mv2聯(lián)立得v=答案：(1)-(2)-(3)6.(10分) (2015

16、3;福建高考)如圖，質(zhì)量為M的小車靜止在光滑水平面上，小車AB段是半徑為R的四分之一光滑圓弧軌道，BC段是長為L的粗糙水平軌道，兩段軌道相切于B點(diǎn)。一質(zhì)量為m的滑塊在小車上從A點(diǎn)由靜止開始沿軌道滑下，重力加速度為g。(1)若固定小車，求滑塊運(yùn)動過程中對小車的最大壓力。(2)若不固定小車，滑塊仍從A點(diǎn)由靜止下滑，然后滑入BC軌道，最后從C點(diǎn)滑出小車。已知滑塊質(zhì)量m=，在任一時刻滑塊相對地面速度的水平分量是小車速度大小的2倍，滑塊與軌道BC間的動摩擦因數(shù)為，求：滑塊運(yùn)動過程中，小車的最大速度大小vm?；瑝K從B到C運(yùn)動過程中，小車的位移大小s?！窘馕觥?1)由于圓弧軌道光滑，滑塊下滑過程機(jī)械能守恒，有mgR=m滑塊在B點(diǎn)處，對小車的壓力最大，由牛頓第二定律有N-mg=m解得N=3mg據(jù)牛頓第三定律可知N=3mg(2)滑塊滑到B處時小車和滑塊速度達(dá)到最大，由機(jī)械能守恒有mgR=m(2vm)2+M解得vm=設(shè)滑塊的位移為s1，