高中物理 第七章 機械能守恒定律 第九節(jié) 實驗：驗證機械能守恒定律練習 新人教版必修2

【成才之路】高中物理第七章機械能守恒定律第九節(jié)實驗：驗證機械能守恒定律練習新人教版必修2基礎夯實1．(上海金山中學09～10學年高一下學期期中)以下說法正確的是()A．物體做勻速運動，它的機械能一定守恒B．物體所受合力的功為零，它的機械能一定守恒C．物體所受的合力不等于零，它的機械能可能守恒D．物體所受的合力等于零，它的機械能一定守恒答案：C2．(唐山二中09～10學年高一下學期期中)游樂場中的一種滑梯如圖所示．小朋友從軌道頂端由靜止開始下滑，沿水平軌道滑動了一段距離后停下來，則()A．下滑過程中支持力對小朋友不做功B．下滑過程中小朋友的重力勢能增加C．整個運動過程中小朋友的機械能守恒D．在水平面滑動過程中摩擦力對小朋友做負功答案：AD解析：下滑過程中支持力的方向總與速度方向垂直，所以支持力不做功，A正確；越往下滑動重力勢能越小，B錯誤；摩擦力的方向與速度方向相反，所以摩擦力做負功，機械能減少，D正確，C錯誤．3．(·朝陽區(qū)高一檢測)北京殘奧會的開幕式上，三屆殘奧會冠軍侯斌依靠雙手牽引使自己和輪椅升至高空，點燃了殘奧會主火炬，其超越極限、克服萬難的形象震撼了大家的心靈．假設侯斌和輪椅是勻速上升的，則在上升過程中侯斌和輪椅的()A．動能增加 B．重力勢能增加C．機械能減少 D．機械能不變答案：B解析：勻速上升過程中動能不變，重力勢能增加，機械能增加，所以只有B項正確．4．如圖甲所示，一個小環(huán)套在豎直放置的光滑圓形軌道上做圓周運動．小環(huán)從最高點A滑到最低點B的過程中，其線速度大小的平方v2隨下落高度h變化的圖象可能是圖乙所示四個圖中的()A．①②B．③④C．③D．④答案：A解析：設小環(huán)在A點的速度為v0，由機械能守恒定律得－mgh＋eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mv0得v2＝veq\o\al(2,0)＋2gh，可見v2與h是線性關系，若v0＝0，②正確；v0≠0，①正確，故正確選項是A.5．豎直放置的輕彈簧下端固定在地面上，上端與輕質平板相連，平板與地面間的距離為H1，如圖所示．現(xiàn)將一質量為m的物塊輕輕放在平板中心，讓它從靜止開始往下運動，直至物塊速度為零，此時平板與地面的距離為H2，則此時彈簧的彈性勢能EP＝________.答案：EP＝mg(H1－H2)解析：選物塊和彈簧組成的系統(tǒng)為研究對象，從物塊開始運動到速度為零的過程中，只有重力和彈簧的彈力做功，系統(tǒng)的機械能守恒，彈性勢能增加應等于重力勢能的減少量，即EP＝mg(H1－H2)．6．如圖所示，質量為m的A球與質量為2m的B球由輕桿相連，兩球心間距離為l，放置在成直角的光滑槽內．開始時輕桿成豎直狀態(tài)，兩球均處于靜止狀態(tài)．放開后，A沿豎直槽壁向下滑動，B球沿水平槽壁向右滑動，最終兩球一起在水平槽中滑動，求兩球最終速度．答案：eq\r(\f(2,3)gl)解析：設兩球的最終速度為v，兩球的質量分別為mA和mB，則應有mAgl＝eq\f(1,2)mAv2＋eq\f(1,2)mBv2，因為mA＝m，mB＝2mmgl＝eq\f(1,2)(m＋2m)v2，v＝eq\r(\f(2,3)gl).7．如圖是為了檢驗某種防護罩承受沖擊能力的裝置，M為半徑R＝1.0m，固定于豎直平面內的eq\f(1,4)光滑圓弧軌道，軌道上端切線水平，N為待檢驗的固定曲面，該曲面在豎直面內的截面為半徑r＝eq\r(0.69)m的eq\f(1,4)圓弧，圓弧下端切線水平且圓心恰好位于M軌道的上端點．M的下端相切處置放豎直向上的彈簧槍，可發(fā)射速度不同的質量m＝0.01kg的小鋼珠，假設某次發(fā)射的鋼珠沿軌道恰好能過M的上端點，水平飛出后落到N的某一點上．取g＝10m/s2，求：(1)發(fā)射該鋼珠前，彈簧的彈性勢能EP多大？(2)鋼珠落到圓弧N上時的速度大小vN是多少？答案：(1)0.15J(2)4m/s解析：(1)設鋼珠在M軌道最高點的速度為v，mg＝meq\f(v2,R)①從發(fā)射前到最高點，由機械能守恒定律得：EP＝mgR＋eq\f(1,2)mv2②聯(lián)立①、②解出EP＝0.15J(2)鋼珠從最高點飛出后，做平拋運動x＝vt③y＝eq\f(1,2)gt2④由幾何關系x2＋y2＝r2⑤從飛出M到打在N的圓弧面上，由機械能守恒定律：mgy＋eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,N)⑥聯(lián)立①、③、④、⑤、⑥解出所求vN＝4m/s能力提升1．如圖所示，在地面上以速度v0拋出質量為m的物體，拋出后物體落到比地面低h的海平面上．若以地面為參考平面，且不計空氣阻力，則下列選項正確的是()A．物體落到海平面時的勢能為mghB．重力對物體做的功為mghC．物體在海平面上的動能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mghD．物體在海平面上的機械能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)答案：BCD2．如圖所示，mA＝2mB，不計摩擦阻力，A物體自H高處由靜止開始下落，且B物體始終在水平臺面上．若以地面為零勢能面，當物體A的動能與其勢能相等時，物體A距地面高度是()A．H/5B．2H/5C．4H/5D．H/3答案：B解析：AB組成的系統(tǒng)機械能守恒，設物體A的動能與其勢能相等時，物體A距地面的高度是h，A的速度為v.則有：mAgh＝eq\f(1,2)mAv2，v2＝2gh從開始到距地面的高度為h的過程中，減少的重力勢能為：ΔEP＝mAg(H－h(huán))＝2mBg(H－h(huán))增加的動能為：ΔEK＝eq\f(1,2)(mA＋mB)v2＝eq\f(1,2)(3mB)2gh＝3mBgh，由ΔEP＝ΔEK得h＝eq\f(2,5)H.3．一個物體以一定的初速度豎直上拋，不計空氣阻力，那么如圖所示中，表示物體的動能隨高度h變化的圖象A，物體的重力勢能EP隨速度v變化的圖象B，物體的機械能E隨高度h變化的圖象C，物體的動能Ek隨速度v的變化圖象D，可能正確的是()答案：ABCD解析：以一定的速度豎直上拋的物體，不計空氣阻力，機械能守恒，因此C選項正確．由機械能守恒定律可得：mgh＋EK＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，所以A選項正確．由公式EP＋eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，可知B選項正確．又因為EK＝eq\f(1,2)mv2，所以D選項正確，故選A、B、C、D.4．(重慶一中09～10學年高一下學期期中)如圖所示，固定的傾斜光滑桿上套有一個質量為m的圓環(huán)，圓環(huán)與豎直放置的輕質彈簧一端相連，彈簧的另一端固定在地面上的A點，彈簧處于原長h.讓圓環(huán)沿桿滑下，滑到桿的底端時速度為零．則在圓環(huán)下滑到底端的過程中()A．圓環(huán)機械能守恒B．彈簧的彈性勢能先減小后增大C．彈簧的彈性勢能變化了mghD．彈簧與光滑桿垂直時圓環(huán)動能最大答案：AC5．如圖所示，物體以100J的初動能從斜面的底端向上運動，當它通過斜面上的M點時，其動能減少80J，機械能減少32J，如果物體能從斜面上返回底端，則物體到達底端時的動能為________．答案：20J解析：因物體從斜面底端到達M點過程中機械能減少32J，即摩擦生熱32J，從M點到最高點，動能減少20J，摩擦生熱8J，所以上滑過程摩擦生熱等于40J，物體返回斜面底端時機械能損失等于80J，此時動能應為100－2×40＝20(J)．6．質量為50kg的男孩在距離河面40m高的橋上做“蹦極跳”，未拉伸前，長度為15m的彈性繩AB一端縛著他的雙腳，另一端則固定在橋上的A點，如圖所示，男孩從橋面下墜，達到的最低點為水面上的一點D，假定繩在整個運動中遵循胡克定律．不計空氣阻力、男孩的身高和繩的重力(g取10m/s2)．男孩的速率v跟下降的距離s的變化關系如圖乙所示，男孩在C點時的速度最大．試探究如下幾個問題：(1)當男孩在D點時，求繩所儲存的彈性勢能；(2)繩的勁度系數(shù)是多少？(3)就男孩在AB、BC、CD期間的運動，試討論作用于男孩的力．答案：(1)2×104J(2)62.5N/m(3)見解析解析：(1)ΔEk＝mghAD－EP＝0所以EP＝mghAD＝2×104J(2)當v＝vm＝20m/s(C點為平衡位置)時，有mg＝kx＝k(23－15)，所以k＝eq\f(500,8)N/m＝62.5N/m(3)AB間僅受重力作用，BC間受重力與彈力作用，且BC間重力大于彈力，CD間彈力大于重力，重力的方向豎直向下，彈力的方向豎直向上．7．如圖所示，一玩溜冰的小孩(可視作質點)的質量m＝30kg，他在左側平臺上滑行一段距離后做平拋運動，恰能無碰撞地從A點沿圓弧切線進入光滑豎直圓弧軌道，并沿軌道下滑．A、B為圓弧軌道的兩端點，其連線水平，與平臺的高度差h＝0.8m.已知圓弧軌道的半徑R＝1.0m，對應的圓心角θ＝106°，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，g取10m/s2，求(1)小孩做平拋運動的初速度．(2)小孩運動到圓弧軌道最低點O時對軌道的壓力大?。鸢福?1)3m/s(2)1290N解析：(1)由于小孩無碰撞進入圓弧軌道，即小孩落到A點時速度方向沿A點切線方向，則tan53°＝eq\f(vy,v0)