生產(chǎn)和生活中的機械能守恒 課時作業(yè) - 高一年級下冊物理粵教版（2019）必修第二冊

粵教版高一物理必修第二冊課時作業(yè)

第七節(jié)生產(chǎn)和生活中的機械能守恒

一、單項選擇題

1、下圖是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結(jié)構(gòu)圖，圖中①和②為

楔塊，③和④為墊板，楔塊與彈簧盒、墊板間均有摩擦，在車廂相互

撞擊使彈簧壓縮的過程中（）

A.緩沖器的機械能守恒

B.摩擦力做功消耗機械能

C.墊板的動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

D.彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為動能

2、打樁機的重錘的質(zhì)量是250kg,它提升到離地面15m高處，后

讓它做自由落體運動，當重錘剛要接觸地面時，其動能為（）

A.1.25X104JB.2.5X101J

C.3.75X104JD.4.0X101J

3、翻滾過山車是大型游樂園里比較刺激的一種娛樂項目.如圖所示,

翻滾過山車（可看成質(zhì)點）從高處沖下，過M點時速度方向如圖所示,

在圓形軌道內(nèi)經(jīng)過A、B、C三點.下列說法正確的（）

A.過山車做勻速運動

B.過山車做變速運動

C.過山車受到的合力等于零

D.過山車經(jīng)過A、C兩點時的速度方向相同

4、如圖所示，當小孩沿粗糙滑梯加速滑下時，其能量的變化情況是

)

A.重力勢能減小,動能不變,機械能減小，總能量減小

B.重力勢能減小,動能增加,機械能減小，總能量不變

C.重力勢能減小,動能增加,機械能增加，總能量增加

D.重力勢能減小，動能增加，機械能守恒，總能量不變

5、質(zhì)量為0.4kg的塑料球，從離桌面高0.5m處自由落下，與桌面

碰撞后獲得2m/s的速度，則碰撞時損失的機械能為（g取10m/s2）

（）

A.0.8JB.1.2J

C.2.0JD.2.5J

6、跳臺滑雪是利用自然山形建成的跳臺進行的滑雪運動之一，起源

于挪威.運動員腳著特制的滑雪板，沿著跳臺的傾斜助滑道下滑，借

助下滑速度和彈跳力，使身體躍入空中，在空中飛行4?5秒鐘后，

落在山坡上.某滑雪運動員（可視為質(zhì)點）由坡道進入豎直面內(nèi)的圓

弧形滑道AB,從滑道的A點滑行到最低點B的過程中，由于摩擦力

的存在，運動員的速率不變，則運動員沿AB下滑過程中（）

B

A.所受合外力始終為零B.所受摩擦力大小不變

C.合外力做功一定為零D.機械能始終保持不變

7、一小球以一定的初速度從圖示位置進入光滑的軌道，小球先進入

圓軌道1,再進入圓軌道2,圓軌道1的半徑為R,圓軌道2的半徑

是軌道1的1.8倍，小球的質(zhì)量為m,若小球恰好能通過軌道2的最

高點B,則小球經(jīng)過軌道1的最高點A處時對軌道的壓力為（）

A.2mgB.3mg

C.4mgD.5mg

8、如圖所示，一個質(zhì)量為m的物體（可視為質(zhì)點）以某一速度由A

點沖上傾角為30°的固定斜面，做勻減速直線運動，其加速度的大

小為g,在斜面上上升的最大高度為h,則在這個過程中，物體（）

A.機械能損失了mghB.動能損失了mgh

C.動能損失了1mghD.機械能損失了1mgh

二、多項選擇題

9、打樁機重錘的質(zhì)量是200kg,把它提升到離地面25m的高處，

然后讓它自由落下，取地面做參考平面，則重錘下落10m時.（g取

10m/s2）（）

A.重力勢能為3X10"J

B.重力勢能為2X10,J

C.動能為2義IO,J

D.機械能為5X10"J

10、如圖為過山車以及軌道簡化模型，以下判斷正確的是（）

A.過山車在圓軌道上做勻速圓周運動

B.過山車在圓軌道最高點時的速度應(yīng)不小于加

C.過山車在圓軌道最低點時乘客處于超重狀態(tài)

D.過山車在斜面h=2R高處由靜止滑下能通過圓軌道最高點

11、如圖為過山車以及軌道簡化模型，以下判斷正確的是（）

A.過山車在圓軌道上做勻速圓周運動

B.過山車在圓軌道最高點時的速度應(yīng)不小于#血

C.過山車在圓軌道最低點時乘客處于超重狀態(tài)

D.過山車在斜面h=2R高處由靜止滑下能通過圓軌道最高點

12、如圖所示，一木塊放在光滑水平面上，一子彈水平射入木塊中，

射入深度為d,平均阻力為fo設(shè)木塊滑行距離為s時開始勻速前進,

下列判斷正確的是（）

A.子彈損失的動能等于fd

B.子彈損失的動能等于f（s+d）

C.總機械能的損失等于fs

D.總機械能的損失等于fd

13、如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與一質(zhì)量為m、套在粗糙

豎直固定桿A處的圓環(huán)相連，彈簧水平且處于原長。圓環(huán)從A處由靜

止開始下滑，經(jīng)過B處的速度最大，到達C處的速度為零，AC=h。

圓環(huán)在C處獲得一豎直向上的速度v,恰好能回到A。彈簧始終在彈

性限度內(nèi)，重力加速度為g。則圓環(huán)（）

A.下滑過程中，加速度一直減小

B.下滑過程中，克服摩擦力做的功為*nV?

C.在C處，彈簧的彈性勢能為jn^—mgh

D.上滑經(jīng)過B的速度大于下滑經(jīng)過B的速度

三、非選擇題

14、如圖甲所示是一臺打樁機的簡易模型，重錘A在繩拉力F作用下

從樁B處由靜止開始運動，上升一段高度后撤去F,重錘繼續(xù)運動到

最高點后自由下落，落回樁處，將樁打入一定深度.已知重錘的質(zhì)量

m=42kg,重錘上升過程中，動能Ek與上升高度h的關(guān)系圖像如圖乙

所示.不^一切摩擦，g取10m/s：求：

(1)重錘從最高點經(jīng)多長時間才撞擊到樁；

(2)繩子有拉力作用時間內(nèi)，拉力F的平均功率.

15、過山車是游樂場中常見的設(shè)施。如圖是一種過山車運行軌道的簡

易模型，它由豎直平面內(nèi)粗糙斜面軌道和光滑圓形軌道組成。過山車

與斜面軌道間的動摩擦因數(shù)為U,圓形軌道半徑為R,A點是圓形軌

道與斜面軌道的切點。過山車（可視為質(zhì)點）從傾角為9的斜面軌道

某一點由靜止開始釋放并順利通過圓形軌道。若整個過程中，人能承

受過山車對他的作用力不超過其自身重力的8倍。求過山車釋放點距

A點的距離范圍。

旦

16、小軍看到打樁機，對打樁機的工作原理產(chǎn)生了興趣。他構(gòu)建了一

個打樁機的簡易模型，如圖甲所示。他設(shè)想，用恒定大小的拉力F拉

動繩端B,使物體從A點（與釘子接觸處）由靜止開始運動，上升一段

高度后撤去F,物體運動到最高點后自由下落并撞擊釘子，將釘子打

入一定深度。按此模型分析，若物體質(zhì)量m=lkg,上升1m高度時

撤去拉力，撤去拉力前物體的動能Ek與上升高度h的關(guān)系圖像如圖乙

所示。（g取10m/s2,不計空氣阻力）

/7N

00

80

60

40

20

二4/jnm

0.20.40.60.81.0

丙

⑴求物體上升到0.4m圖度處F的瞬時功率；

（2）若物體撞擊釘子后瞬間彈起，且使其不再落下，釘子獲得20J

的動能向下運動，釘子總長為10cm,撞擊前插入部分可以忽略，不

計釘子重力。已知釘子在插入過程中所受的阻力f與深度X的關(guān)系圖

像如圖丙所示，求釘子能夠插入的最大深度。

17、吊錘打樁機如圖a,其工作過程可以簡化為圖b,質(zhì)量m=2.0X103

kg的吊錘在繩子的恒定拉力F作用下從與釘子接觸處由靜止開始運

動,上升一段高度后撤去F,到最高點后自由落下，撞擊釘子將釘子打

入一定深度。吊錘上升過程中，機械能E與上升高度h的關(guān)系如圖c,

不計摩擦及空氣阻力,g=10m/s%求：

(1)吊錘上升h,=l.6m時的速度大小;

⑵吊錘上升h.=l.6m后,再經(jīng)過多長時間撞擊釘子;

(3)吊錘上升hz=O.4m時，拉力F的瞬時功率。

答案與解析

1、B

解析：在車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過程中，由于緩沖器要克服摩擦

力做功，且緩沖器所受合力做功不為零，所以此過程中機械能不守恒，

A錯；緩沖器克服摩擦力做功消耗機械能，B對；墊板的動能部分轉(zhuǎn)

化為彈性勢能，C錯；壓縮彈簧過程的彈簧的彈性勢能增加，D錯。

2、C

解析：重錘由15nl高處做自由落體運動，到剛要接觸地面的過程中，

只有重力做功，整個過程機械能守恒，減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為重錘的

動能，所以有Ek=mgAh=250X10X15=3.75X10'J,選項A、B、D

錯誤，C正確.故選C.

3、B

解析：過山車的速度方向沿軌道的切線方向，速度方向時刻在變化，

速度是矢量，所以速度是變化的.故A錯誤，B正確.過山車的速度是

變化的，加速度不為零，由牛頓第二定律得知，其合力不為零.故C

錯誤.經(jīng)過A、C兩點時速度方向不同，速度不同.故D錯誤.故選B.

4、B

解析：由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，小孩在下滑過程中總能量守恒，

A、C均錯誤；由于摩擦力要做負功，機械能不守恒，D錯誤；下滑過

程中重力勢能向動能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化，只有B正確.

5、B

解析：根據(jù)機械能守恒定律得，小球碰地前的動能Eki=mgh=O.4義

10X0.5J=2J,碰地后反彈的動能Ek2=1mv'=1x0.4X4J=0.8J.

由能量守恒定律可知，損失的機械能AE=Eki—Ek2=L2J,故B正

確，A、C、D錯誤.

6、C

解析：運動員做曲線運動，合力方向與速度不共線，所受的合力不為

零，選項A錯誤；運動員所受的摩擦力等于重力沿曲面向下的分量，

可知運動員沿AB下滑過程中，摩擦力減小，選項B錯誤；根據(jù)動能

定理可知，動能的變化量為零，可知合外力做功一定為零，選項C正

確；運動員的動能不變，勢能減小，則機械能減小，選項D錯誤；故

選C.

7、C

2

解析：小球恰好能通過軌道2的最高點B時;有mg=m7^,小球在

1.oK

軌道1上經(jīng)過A處時，有F+mg=m^,根據(jù)機械能守恒定律，有1.6mgR

+1mvB=1mvA,解得F=4mg,由牛頓第三定律可知，小球?qū)壍赖膲?/p>

力F'=F=4mg,選項C正確。

8、A

解析：由于物體沿斜面以加速度g做勻減速運動，

由牛頓第二定律，可知mgsin30°+f=mg,

得f=|mg.

摩擦力做功Wf=-f?2h=-mgh,

機械能損失mgh,故A項正確，D項錯誤；

由動能定理得AEk=—mgh—mgh=—2mgh,

即動能損失了2mgh,故B、C兩項錯誤.

二、多項選擇題

9、ACD

解析：以地面為零勢能面，則重錘下落10m時離地面的高度為h=

15m,重力勢能為Ep=mgh=200X10X15=30000J,A對，B錯；

設(shè)離地面的最大高度為H,由題H=25m,由機械能守恒可知：mg(H

-h)=Ek；解得動能為Ek=20000J,C對;機械能為￡=瓊+￡14=5

X101J,D對.

10、BC

解析：過山車在豎直圓軌道上做圓周運動，機械能守恒，動能和重力

勢能相互轉(zhuǎn)化，速度大小變化，不是勻速圓周運動，故A錯誤；在最

高點，重力和軌道對車的壓力提供向心力，當壓力為零時一，速度最小,

2

則mg=m￡,解得v=4就，故B正確；在最低點時，重力和軌道對車

的壓力提供向心力，加速度向上，乘客處于超重狀態(tài)，故C正確；過

山車在斜面h=2R高處由靜止滑下到最高點的過程中，根據(jù)動能定理

得|mv'2=mg(h—2R)=0,解得v'=0,所以不能通過最高點，故

D錯誤.故選BC.

11、BC

解析：過山車在豎直圓軌道上做圓周運動，機械能守恒，動能和重力

勢能相互轉(zhuǎn)化，速度大小變化，不是勻速圓周運動，故A錯誤；在最

高點，重力和軌道對車的壓力提供向心力，當壓力為零時，速度最小,

2

則mg=m^,解得:v=^/gR,故B正確；在最低點時，重力和軌道對

車的壓力提供向心力，加速度向上，乘客處于超重狀態(tài)，故C正確；

過山車在斜面h=2R高處由靜止滑下到最高點的過程中，根據(jù)動能定

理得：!mv'2=mg(h—2R)=0,解得;v'=0,所以不能通過最高點,

故D錯誤。故選BC。

12、BD

解析：子彈受到的合外力為f,合外力做負功，即w「=-f(s+d),

根據(jù)動能定理得，子彈損失的動能為f(s+d),選項A錯誤，B正確;

合外力對木塊做的功為1丫=￡$,則木塊增加的動能為fs,根據(jù)以上分

析知道，子彈動能的減少量大于木塊動能的增加量，選項C錯誤；根

據(jù)能量守恒定律可知，子彈、木塊系統(tǒng)總機械能的損失為△￡=一￡(5

+d)+fs=—fd,選項D正確。

13、BD

解析：由題意知，圓環(huán)從A到C先加速后減速，到達B處的加速度減

小為零，故加速度先減小后增大，故A錯誤；根據(jù)能量守恒，從A到

2

C有mgh=Wf+E”從C到A有1mv2+Ep=mgh+Wf,聯(lián)立解得Wf=jnv,

Ep=mgh—1mv%所以B正確，C錯誤；根據(jù)能量守恒，從A到B的過

程有，端+AEJ+WJ=mgh',B到A的過程有|mvB'？+△Ep'=

mgh'+WJ,比較兩式得VB'>VB,所以D正確。

14、解析：(1)重錘自由落體時間t,H=-gt\t=A/—=1s.

2g

(2)解法一：

重錘從開始運動到剛撤去F過程，對重錘研究,

根據(jù)動能定理：Fh!-mghi=Ek—0.

得:F=500N.

根據(jù)動能定義式：Ekl=|mvi,得：V|=4m/s.

.—Vi-

重錘做勻加速直線運動，v=-r=2m/s,平均功率P=Fv=l000W.

解法二：

重錘從開始運動到剛撤去F過程，對重錘研究，根據(jù)動能定理:

Fhi-mgh尸EL0,

得：F=500N.

根據(jù)動能定義式：Eki=|mvt得：v,=4m/s,

根據(jù)牛頓第二定律：F—mg=ma,①

勻變速速度公式：w=at,②

拉力做的功：W=Fh.,③

平均功率定義式：P=④

—F——ni-h.

由①②③④式聯(lián)立得：P=-----—=1000W.

Vi

答案：（1）1S

(2)1000W

15、解析：過山車恰能通過圓軌道的最高點

從釋放的最低點到A點，由動能定理mgLsin。一umgLcos0

設(shè)過山車經(jīng)過最高點速度為v,從A點到圓軌道的最高點，由機

械能守恒定律

^mvA=mgR(l+cos。

mv2

在圓軌道最高點，由牛頓第二定律mg=k

K

R3+2cos0

解得：

sin9—1Jcos9

過山車在圓軌道最低點承受作用力最大

從釋放的最高點到A點，由動能定理mgLzsin0—umgL2cos。

從A點到圓軌道的最低點，由機械能守恒定律5nv，；+mgR（l-

cos9)

在圓軌道最低點，由牛頓第二定律

mv2

FN—mg=-；FN=8mg

R5+2cos9

解得：L=

22sin0—pcos9

過山車釋放點距A點的距離范圍

R3+2cos9R5+2cos0

2sin