2022年高考物理總復習 第5章 第3課時 機械能守恒定律課時作業(yè)（含解析）

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1、2022年高考物理總復習 第5章 第3課時 機械能守恒定律課時作業(yè)（含解析） 一、單項選擇題 1．以下說法中哪些是正確的(　　) 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．物體所受合力不等于零，它的機械能可能守恒 D．物體所受合力等于零，它的機械能一定守恒 【答案】C 【解析】物體做勻速運動動能不變，但是高度可以改變，重力勢能改變，所以A錯誤；合力的功為零，只是動能不變，B錯誤；物體所受合力不等于零，例如只在重力作用下的運動，機械能守恒，所以C正確；D選項實質與A選項相同，所以錯誤． 2．一個人站在陽臺上，以相同的速率v0分別把

2、三個球豎直向上拋出、豎直向下拋出、水平拋出，不計空氣阻力，則三球落地時的速率(　　) A．上拋球最大 B．下拋球最大 C．平拋球最大 D．三球一樣大 【答案】D 【解析】三個小球從相同的高度拋出，雖然運動的路徑不同，但是下落過程中，小球都僅在重力的作用下運動，符合機械能守恒條件，mgh＋mv＝mv2，可解得，三個小球落地的速度均為v＝. 3.如圖1所示，一根跨過光滑定滑輪的輕繩，兩端各有一雜技演員(可視為質點)．a站在地面上，b從圖示的位置由靜止開始向下擺動，運動過程中繩始終處于伸直狀態(tài)．當演員b擺至最低點時，a剛好對地面無壓力，則演員a的質量與演員b的質量之比為(　　) 圖1

3、 A．1∶1 B．2∶1 C．3∶1 D．4∶1 【答案】B 【解析】設b擺至最低點時的速度為v，b側所拉繩子長度為l，由機械能守恒定律可得：mgl(1－cos 60°)＝mv2，解得v＝.設b擺至最低點時繩子的拉力為FT，由牛頓第二定律得：FT－mbg＝mb，解得FT＝2mbg，對演員a有FT＝mag，所以，演員a與演員b之比為2∶1. 4．(xx·南京模擬)自由下落的物體，其動能與位移的關系如圖所示．則圖中直線的斜率表示該物體的(　　) 圖2 A．質量 B．機械能 C．重力大小 D．重力加速度 【答案】C 【解析】由機械能守恒定律，Ek＝mgh，動能Ek與

4、位移h的關系圖線的斜率表示該物體的重力大小，選項C正確． 5．如圖3所示，在高1.5 m的光滑平臺上有一個質量為2 kg的小球被一細線拴在墻上，球與墻之間有一根被壓縮的輕質彈簧．當燒斷細線時，小球被彈出，小球落地時的速度方向與水平方向成60°角，則彈簧被壓縮時具有的彈性勢能為(g＝10 m/s2)(　　) 圖3 A．10 J B．15 J C．20 J D．25 J 【答案】A 【解析】由h＝gt2，tan 60°＝，可得v0＝ m/s.由小球被彈射過程中，小球和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒得，Ep＝mv＝10 J，故A正確． 6．如圖4所示，一很長的、不可伸長的柔軟輕繩跨過

5、光滑定滑輪，繩兩端各系一小球a和b.a球質量為m，靜置于地面；b球質量為3m，用手托住，高度為h，此時輕繩剛好拉緊．從靜止開始釋放b后，a可能達到的最大高度為(　　) 圖4 A．h B．1.5h C．2h D．2.5h 【答案】B 【解析】在b球落地前，a、b球組成的系統(tǒng)機械能守恒，且a、b兩球速度大小相等，根據(jù)機械能守恒定律可知：3mgh－mgh＝(m＋3m)v2，v＝，b球落地時，a球高度為h，之后a球向上做豎直上拋運動，在這個過程中機械能守恒，mv2＝mgΔh，Δh＝＝，所以a球可能達到的最大高度為1.5h，B正確． 二、雙項選擇題 7．如圖5所示，兩光滑斜面的傾角

6、分別為30°和45°、質量分別為2m和m的兩個滑塊用不可伸長的輕繩通過滑輪連接(不計滑輪的質量和摩擦)，分別置于兩個斜面上并由靜止釋放；若交換兩滑塊位置，再由靜止釋放，則在上述兩種情形中正確的有(　　) 圖5 A．質量為2m的滑塊受到重力、繩的張力、沿斜面的下滑力和斜面的支持力的作用 B．質量為m的滑塊均沿斜面向上運動 C．繩對質量為m的滑塊的拉力均大于該滑塊對繩的拉力 D．在運動過程中系統(tǒng)機械能均守恒 【答案】BD 【解析】每個滑塊受到三個力：重力、繩子的拉力和斜面的支持力，受力分析中的力應該是按性質分類的力，沿著斜面的下滑力是分解出來的按照效果命名的力，A錯；對于B選項，

7、滑塊是上滑還是下滑要看兩個滑塊的重力沿著斜面向下的分量的大小關系，由于質量為2m的滑塊的重力沿著斜面的下滑分力較大，故質量為m的滑塊必定沿著斜面向上運動，B對；任何一個滑塊受到的繩子的拉力與繩子對滑塊的拉力等大反向，C錯；系統(tǒng)中除了重力之外，支持力對系統(tǒng)每個滑塊都不做功，繩子拉力對每個滑塊的拉力等大反向，且兩滑塊的位移必定大小相等，故繩子拉力作為系統(tǒng)的內力對系統(tǒng)做功總和必定為零，故只有重力做功的系統(tǒng)，機械能守恒，D對． 8.如圖6所示，細繩跨過定滑輪懸掛兩物體M和m，且M>m，不計摩擦，系統(tǒng)由靜止開始運動的過程中(　　) 圖6 A．M、m各自的機械能分別守恒 B．M減少的機械能等于

8、m增加的機械能 C．M減少的重力勢能等于m增加的重力勢能 D．M和m組成的系統(tǒng)機械能守恒 【答案】BD 【解析】M下落過程，繩的拉力對M做負功，M的機械能不守恒，減少；m上升過程，繩的拉力對m做正功，m的機械能增加，A錯誤；對M、m組成的系統(tǒng)，機械能守恒，易得B、D正確；M減少的重力勢能并沒有全部用于m重力勢能的增加，還有一部分轉變成M、m的動能，所以C錯誤． 9. (xx·柳州聯(lián)考)如圖7所示，一根不可伸長的輕繩兩端分別系著小球A和物塊B，跨過固定于斜面體頂端的小滑輪O，傾角為θ＝30°的斜面體置于水平地面上．A的質量為m，B的質量為4m.開始時，用手托住A，使OA段繩恰處于水平伸

9、直狀態(tài)(繩中無拉力)，OB繩平行于斜面，此時B靜止不動．將A由靜止釋放，在其下擺過程中，斜面體始終保持靜止，下列判斷中正確的是(　　) 圖7 A．物塊B受到的摩擦力逐漸增大 B．地面對斜面體的摩擦力方向一直向右 C．小球A的機械能守恒 D．小球A的機械能不守恒，A、B系統(tǒng)的機械能守恒 【答案】BC 【解析】解題時需要判斷B物塊在整個過程中是否發(fā)生了運動．當A球未釋放時B物塊靜止，則此時B受沿斜面向上的摩擦力f＝4mg·sin θ＝2mg，為靜摩擦力．假設在A球運動的過程中B未動，則A球下落的過程中機械能守恒，mgR＝mv2，v＝，對A球進行受力分析可得，在最低點時FT－mg＝

10、m，F(xiàn)T＝3mg，A球運動至最低點時繩子拉力最大，此時FT＝3mg

11、 圖8 A．運動員到達最低點時，其所受外力的合力為零 B．在這個過程中，運動員的動能一直在減小 C．在這個過程中，跳板的彈性勢能一直在增加 D．在這個過程中，運動員所受重力對他做的功小于跳板的作用力對他做的功 【答案】CD 【解析】由題意可知A位置為跳板的自然狀態(tài)，故跳水運動員到達A位置時對跳板的作用力為零，其平衡位置應該在A位置、B位置之間，故運動員從A位置向B位置運動的過程中，動能先增大后減小，所以A、B錯誤；運動員由A位置運動到B位置的過程中，跳板的彈力始終做負功，故其彈性勢能一直增加，C正確；由于跳水運動員從某高處落到處于自然狀態(tài)的跳板上，故初速度不為零，根據(jù)動能定理可知

12、重力對運動員做的功小于跳板的作用力對他做的功，D正確． 11．(xx·茂名一模)如圖9所示，物體A、B的質量相等，物體B剛好與地面接觸．現(xiàn)剪斷繩子OA，下列說法正確的是(　　) 圖9 A．剪斷繩子的瞬間，物體A的加速度為g B．彈簧恢復原長時，物體A的速度最大 C．剪斷繩子后，彈簧、物體A、物體B和地球組成的系統(tǒng)機械能守恒 D．物體A運動到最下端時，彈簧的彈性勢能最大 【答案】CD 【解析】本題考查牛頓第二定律、機械能守恒定律，意在考查考生的理解能力．開始時物體B剛好與地面接觸，即地面對B沒有支持力，所以彈簧對B有向上的拉力，大小為mg，對A有向下的拉力，大小也是mg，剪斷

13、繩子OA時，彈簧的彈力不變，所以A受到2mg的合力，則加速度為2g，A錯；彈簧恢復原長時，A受到的合力為mg，物體A的速度不是最大，B錯；剪斷繩子后，彈簧、物體A、物體B和地球組成的系統(tǒng)，只有重力和彈簧的彈力做功，系統(tǒng)機械能守恒，C對；物體A運動到最下端時，彈簧形變最大，彈簧的彈性勢能最大，D對． 三、非選擇題 12．(xx·蘇州模擬)如圖所示，水平地面與一半徑為l的豎直光滑圓弧軌道相接于B點，軌道上的C點位置處于圓心O的正下方．在距地面高度為l的水平平臺邊緣上的A點，質量為m的小球以v0＝的速度水平飛出，小球在空中運動至B點時，恰好沿圓弧軌道在該點的切線方向滑入軌道．小球運動過程中空氣阻

14、力不計，重力加速度為g，試求： 圖10 (1)B點與拋出點A正下方的水平距離x； (2)圓弧BC段所對的圓心角θ； (3)小球滑到C點時，對圓軌道的壓力． 【解析】(1)設小球做平拋運動到達B點的時間為t，由平拋運動規(guī)律，l＝gt2，x＝v0t，聯(lián)立解得x＝2l. (2)由小球到達B點時豎直分速度v＝2gl，tan θ＝vy/v0，解得θ＝45°. (3)小球從A運動到C點的過程中機械能守恒，設到達C點時速度大小為vC，有機械能守恒定律， mgl(1＋1－)＝mv－mv 設軌道對小球的支持力為F，有： F－mg＝m， 解得：F＝(7－)mg， 由牛頓第三定律可知，小

15、球對圓軌道的壓力大小為F′＝(7－)mg，方向豎直向下． 13.如圖11所示，光滑固定的豎直桿上套有一個質量m＝0.4 kg的小物塊A，不可伸長的輕質細繩通過固定在墻壁上大小可忽略的定滑輪D連接小物塊A和小物塊B．虛線CD水平，間距d＝1.2 m，此時連接小物塊A的細繩與豎直桿的夾角為37°，小物塊A恰能保持靜止．現(xiàn)在在小物塊B的下端掛一個小物塊Q(未畫出)，小物塊A可從圖示位置上升并恰好能到達C處．不計摩擦和空氣阻力，cos 37°＝0.8，sin 37°＝0.6，重力加速度g取10 m/s2.求： 圖11 (1)小物塊A到達C處時的加速度大?。? (2)小物塊B的質量； (3)小物塊Q的質量． 【答案】(1)10 m/s2　(2)0.5 kg　(3)0.3 kg 【解析】(1)當小物塊A到達C處時，由受力分析可知：水平方向受力平衡，豎直方向只受重力作用，所以小物塊A的加速度a＝g＝10 m/s2. (2)設小物塊B的質量為mB，繩子拉力為FT.根據(jù)平衡條件有FTcos 37°＝mg，F(xiàn)T＝mBg 聯(lián)立解得mB＝0.5 kg. (3)設小物塊Q的質量為m0，根據(jù)系統(tǒng)機械能守恒得 mghAC＝(mB＋m0)ghB hAC＝＝1.6 m，hB＝－d＝0.8 m 解得m0＝0.3 kg.