2024-2025學(xué)年高中物理課時(shí)分層作業(yè)15機(jī)械能守恒定律含解析教科版必修2

PAGE8-課時(shí)分層作業(yè)(十五)[基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練](時(shí)間：15分鐘分值：50分)一、選擇題(本題共5小題，每小題6分，共30分)1．關(guān)于機(jī)械能守恒，以下說(shuō)法中正確的是()A．機(jī)械能守恒的物體肯定只受重力和彈力的作用B．物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，機(jī)械能肯定守恒C．物體所受合外力不等于零時(shí)，機(jī)械能可能守恒D．合外力做功時(shí)，物體的機(jī)械能肯定不守恒C[物體機(jī)械能守恒時(shí)，還有可能受其他力的作用，但是其他力做功為零，故A錯(cuò)誤．物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，機(jī)械能不肯定守恒，例如物體勻速上升，動(dòng)能不變，重力勢(shì)能增大，B錯(cuò)誤．物體所受合外力不等于零時(shí)，機(jī)械能可能守恒，例如自由下落的物體，C正確．自由落體運(yùn)動(dòng)中，合外力做正功，機(jī)械能守恒，D錯(cuò)誤．]2．(多選)下列幾種狀況，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒的是()甲乙丙A．圖甲中，一顆彈丸在光滑的碗內(nèi)做困難的曲線運(yùn)動(dòng)B．圖乙中，運(yùn)動(dòng)員在蹦床上越跳越高C．圖丙中，小車上放一木塊，小車的左側(cè)有彈簧與墻壁相連，小車在左右振動(dòng)時(shí)，木塊相對(duì)于小車無(wú)滑動(dòng)(車輪與地面摩擦不計(jì))D．圖丙中，假如小車振動(dòng)時(shí)，木塊相對(duì)小車有滑動(dòng)AC[圖甲中，彈丸在碗內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，只有重力做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，A正確．圖乙中，運(yùn)動(dòng)員越跳越高，表明她不斷做功，系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，B錯(cuò)誤．圖丙中，若小車和木塊間是靜摩擦力，二者相對(duì)于地面的位移總是相同，小車和木塊間的靜摩擦力做功總是一正一負(fù)，數(shù)值相等，總功為零，系統(tǒng)中只有彈簧的彈力做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒；若木塊相對(duì)小車滑動(dòng)，滑動(dòng)摩擦力做功，有內(nèi)(熱)能產(chǎn)生，系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，C正確．D錯(cuò)誤．]3．如圖所示的光滑輕質(zhì)滑輪，阻力不計(jì)，M1＝2kg，M2＝1kg，M1離地高度為H＝0.5m．M1與M2從靜止起先釋放，M1由靜止下落0.3m時(shí)的速度為()A.eq\r(2)m/s B．3m/sC．2m/s D．1m/sA[對(duì)系統(tǒng)運(yùn)用機(jī)械能守恒定律得，(M1－M2)gh＝eq\f(1,2)(M1＋M2)v2，代入數(shù)據(jù)解得v＝eq\r(2)m/s，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．]4．半徑為R＝0.4m的圓桶固定在小車內(nèi)，有一光滑小球靜止在圓桶最低點(diǎn)，如圖所示．小車以速度v＝4m/s向右做勻速運(yùn)動(dòng)，g取10m/s2，當(dāng)小車突然停止，此后關(guān)于小球在圓桶中上升的最大高度，下列說(shuō)法正確的是()A．等于0.8mB．等于0.4mC．大于0.4m小于0.8mD．小于0.4mC[小車突然停止后，小球在圓桶內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)．當(dāng)小球的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能時(shí)，小球能上升的高度為h＝eq\f(v2,2g)＝0.8m，但它若能沿軌道運(yùn)動(dòng)到圓桶的最高點(diǎn)時(shí)，在最高點(diǎn)還須滿意meq\f(v2,R)≥mg，即v≥eq\r(gR)＝2m/s，所以它必定在上升到圓心位置之上而到達(dá)最高點(diǎn)之前離開(kāi)軌道做斜上拋運(yùn)動(dòng)，C正確．]5.如圖所示，重10N的滑塊在傾角為30°的斜面上，從a點(diǎn)由靜止下滑，到b點(diǎn)接觸到一個(gè)輕彈簧．滑塊壓縮彈簧到c點(diǎn)起先彈回，返回b點(diǎn)離開(kāi)彈簧，最終又回到a點(diǎn)，已知ab＝0.8m，bc＝0.4m，那么在整個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．滑塊動(dòng)能的最大值是6JB．彈簧彈性勢(shì)能的最大值是6JC．從c到b彈簧的彈力對(duì)滑塊做的功是6JD．滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)整個(gè)過(guò)程機(jī)械能守恒A[滑塊能回到原動(dòng)身點(diǎn)，所以機(jī)械能守恒，D正確；以c點(diǎn)為參考點(diǎn)，則a點(diǎn)的機(jī)械能為6J，c點(diǎn)時(shí)的速度為0，重力勢(shì)能也為0，所以彈性勢(shì)能的最大值為6J，從c到b彈簧的彈力對(duì)滑塊做的功等于彈性勢(shì)能的減小量，故為6J，所以B、C正確．由a到c時(shí)，因重力勢(shì)能不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，故A錯(cuò)誤．]二、非選擇題(20分)6．利用如圖所示裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的試驗(yàn)．(1)除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含紙帶、復(fù)寫(xiě)紙)、溝通電源、鐵架臺(tái)、導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)外，在下面的器材中，必需運(yùn)用的還有__________．(選填器材前的字母)A．大小合適的鐵質(zhì)重錘B．體積較大的木質(zhì)重錘C．刻度尺D．游標(biāo)卡尺E．秒表(2)某同學(xué)在紙帶上選取計(jì)數(shù)點(diǎn)后，測(cè)量它們到起始點(diǎn)O的距離h，并計(jì)算出打相應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)重錘的速度v，通過(guò)描繪v2-h圖像去探討機(jī)械能是否守恒．若試驗(yàn)中重錘所受阻力不行忽視，且阻力大小保持不變，從理論上分析，合理的v2-h圖像是圖中的________．ABCD[解析](1)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律試驗(yàn)，須要盡量減小阻力，以使得削減的重力勢(shì)能接近增加的動(dòng)能，所以選擇鐵質(zhì)重錘而不是木質(zhì)，這樣可以盡量削減阻力影響，即選項(xiàng)A對(duì)，B錯(cuò)；在計(jì)算速度時(shí)，須要刻度尺測(cè)量點(diǎn)跡之間的距離，以及下落的高度，所以選項(xiàng)C是必需的；而秒表不須要，只要查相鄰點(diǎn)的間隔，即可得時(shí)間間隔，因?yàn)榇螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02秒打一個(gè)點(diǎn)，所以E錯(cuò)誤；用刻度尺測(cè)量點(diǎn)間距，而不須要游標(biāo)卡尺，選項(xiàng)D錯(cuò)．(3)若有恒定的阻力存在，依據(jù)動(dòng)能定理可得(mg－f)h＝eq\f(1,2)mv2，即eq\f(v2,h)＝2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(g－\f(f,m)))，所以圖像斜率為定值，而且過(guò)原點(diǎn)，比照選項(xiàng)A對(duì)．[答案](1)AC(2)A[實(shí)力提升練](時(shí)間：25分鐘分值：50分)一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分)1．(多選)如圖所示，在地面上以速度v0拋出質(zhì)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(jì)空氣阻力，則下列選項(xiàng)正確的是()A．物體落到海平面時(shí)的勢(shì)能為mghB．重力對(duì)物體做的功為mghC．物體在海平面上的動(dòng)能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mghD．物體在海平面上的機(jī)械能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)BCD[若以地面為參考平面，物體落到海平面時(shí)的勢(shì)能為－mgh，所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤；此過(guò)程重力做正功，做功的數(shù)值為mgh，B正確；不計(jì)空氣阻力，只有重力做功，所以機(jī)械能守恒，有eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝－mgh＋Ek，在海平面上的動(dòng)能為Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mgh，C選項(xiàng)正確；在地面處的機(jī)械能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，因此在海平面上的機(jī)械能也為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，D選項(xiàng)正確．]2.一根全長(zhǎng)為l、粗細(xì)勻稱的鐵鏈，對(duì)稱地掛在輕小光滑的定滑輪上，如圖所示，當(dāng)受到稍微的擾動(dòng)，鐵鏈起先滑動(dòng)，當(dāng)鐵鏈脫離滑輪瞬間，鐵鏈速度大小為()A.eq\f(\r(2gl),2) B.eq\r(2gl)C.eq\r(\f(gl,2)) D.eq\r(\f(2gl,4))A[設(shè)鐵鏈脫離滑輪瞬間鏈條的速度為v，則下落過(guò)程只有重力做功，機(jī)械能守恒．以鐵鏈脫離瞬間在豎直方向時(shí)鐵鏈的重心為參考面，則有eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)mg×\f(1,4)l))×2＝eq\f(1,2)mv2，解得v＝eq\f(\r(2gl),2)，選項(xiàng)A正確．]3.(多選)如圖所示，豎直放置的光滑圓軌道被固定在水平地面上，半徑r＝0.4m，最低點(diǎn)有一小球(半徑比r小許多)，現(xiàn)給小球以水平向右的初速度v0，假如要使小球不脫離圓軌道運(yùn)動(dòng)，那么v0應(yīng)當(dāng)滿意(g取10m/s2)()A．v0≥0 B．v0≥4m/sC．v0≥2eq\r(5)m/s D．v0≤2eq\r(2)m/sCD[當(dāng)小球沿軌道上升的最大高度等于r時(shí)，由機(jī)械能守恒定律得eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝mgr，得v0＝2eq\r(2)m/s；當(dāng)小球恰能到達(dá)圓軌道的最高點(diǎn)時(shí)有mg＝meq\f(v2,R)又由機(jī)械能守恒eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝mg2r＋eq\f(1,2)mv2解得v0＝2eq\r(5)m/s.所以滿意條件的選項(xiàng)為C、D.]

4.(多選)由光滑細(xì)管組成的軌道如圖所示，其中AB、BC段均為半徑為R的四分之一圓弧，軌道固定在豎直平面內(nèi)．一質(zhì)量為m的小球，從距離水平地面高為H的管口D處由靜止釋放，最終能夠從A端水平拋出落到地面上．下列說(shuō)法正確的是()A．小球落到地面相對(duì)于A點(diǎn)的水平位移值為2eq\r(RH－2R2)B．小球落到地面相對(duì)于A點(diǎn)的水平位移值為2eq\r(2RH－4R2)C．小球能從細(xì)管A端水平拋出的條件是H＞2RD．小球能從細(xì)管A端水平拋出的最小高度Hmin＝eq\f(5,2)RBC[小球從D到A，依據(jù)機(jī)械能守恒定律知，mg(H－2R)＝eq\f(1,2)mv2，小球從A動(dòng)身后平拋，有eq\f(1,2)gt2＝2R，水平位移x＝vt＝2eq\r(2RH－4R2)，則B正確，A錯(cuò)誤；豎直平面內(nèi)小球在細(xì)管中可以過(guò)最高點(diǎn)A的最小速度為0，依據(jù)機(jī)械能守恒定律知，小球要到達(dá)A點(diǎn)且水平拋出，則須要滿意H＞2R，則C正確，D錯(cuò)誤．]二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5．(12分)用如圖所示的試驗(yàn)裝置驗(yàn)證質(zhì)量分別為m1、m2的物體組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒．物體m2從高處由靜止起先下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒．如圖所示是試驗(yàn)中獲得的一條紙帶，0是打下的第一個(gè)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示．已知m1＝50g，m2＝150g．(g取10m/s2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)下面列舉了該試驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟A．依據(jù)圖示的裝置安裝器件B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到直流電源上C．先釋放m2，再接通電源打出一條紙帶D．測(cè)量紙帶上某些點(diǎn)間的距離E．依據(jù)測(cè)量的結(jié)果，分別計(jì)算系統(tǒng)削減的重力勢(shì)能和增加的動(dòng)能其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是________(填選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的字母)；(2)在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度v＝________m/s；(3)在打點(diǎn)0～5過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量ΔEk＝________J，系統(tǒng)重力勢(shì)能的削減量ΔEp＝________J，由此得出的結(jié)論是________________________________________________________________；(4)若某同學(xué)作出eq\f(1,2)v2-h圖像如圖所示，寫(xiě)出計(jì)算當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭的表達(dá)式________，并計(jì)算出當(dāng)?shù)氐膶?shí)際重力加速度g＝________m/s2.[解析](1)試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到溝通電源上，B錯(cuò)誤；應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后再釋放m2，C錯(cuò)誤．(2)在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度為v＝eq\f(21.60＋26.40,2×0.1)×10－2m/s＝2.4m/s.(3)ΔEk＝eq\f(1,2)(m1＋m2)v2＝0.58J，系統(tǒng)重力勢(shì)能的削減量ΔEp＝(m2－m1)gh＝0.60J，因此可得出：在誤差允許的范圍內(nèi)，m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒．(4)因?yàn)閑q\f(1,2)(m1＋m2)v2＝(m2－m1)gh，整理得g＝eq\f(m1＋m2,2hm2－m1)v2，整理也可得到eq\f(1,2)v2＝eq\f(m2－m1g,m1＋m2)h，所以eq\f(1,2)v2-h圖像的斜率為eq\f(m2－m1g,m1＋m2)＝eq\f(1,2)g，即eq\f(g,2)＝eq\f(5.82,1.20)m/s2，解得g＝9.7m/s2.[答案](1)BC(2)2.4(3)0.580.60在誤差允許的范圍內(nèi)，m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒(4)g＝eq\f(m1＋m2,2hm2－m1)v29.76．(14分)山谷中有三塊石頭和一根不行伸長(zhǎng)的輕質(zhì)青藤，其示意圖如圖所示，圖中A、B、C、D均為石頭的邊緣點(diǎn)，O為青藤的固定點(diǎn)，h1＝1.8m，h2＝4.0m，x1＝4.8m，x2＝8.0m．起先時(shí)，質(zhì)量分別為M＝10kg和m＝2kg的大、小兩只滇金絲猴分別位于左邊和中間的石頭上，當(dāng)大猴發(fā)覺(jué)小猴將受到損害時(shí)，快速?gòu)淖筮吺^的A點(diǎn)水平跳至中間石頭．大猴抱起小猴跑到C點(diǎn)，抓住青藤下端，蕩到右邊石頭上的D點(diǎn)，此時(shí)速度恰好為零．運(yùn)動(dòng)過(guò)程中猴子均可看成質(zhì)點(diǎn)，空氣阻力不計(jì)，重力加速度g取10m/s2.求：(1)大猴從A點(diǎn)水平跳離時(shí)速度的最小值；(2)猴子抓住青藤蕩起時(shí)的速度大??；(3)猴子蕩起時(shí)，青藤對(duì)猴子的拉力大?。甗解析](1)設(shè)猴子從A點(diǎn)水平跳離時(shí)速度最小值為vmin，依據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，有h1＝eq\f(1,2)gt2 ①x1＝vmint ②由①②式得vm