2019-2020學(xué)年新教材高中物理 課時作業(yè)（十五）機(jī)械能守恒定律 新人教版必修第二冊

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1、課時作業(yè)(十五)　機(jī)械能守恒定律 A組：基礎(chǔ)落實(shí)練 1．(多選)關(guān)于這四幅圖示的運(yùn)動過程中物體機(jī)械能守恒的是(　　) A．圖甲中，滑雪者沿光滑斜面自由下滑 B．圖乙中，過山車關(guān)閉油門后通過不光滑的豎直圓軌道 C．圖丙中，小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動 D．圖丁中，石塊從高處被斜向上拋出后在空中運(yùn)動(不計空氣阻力) 答案：ACD 2. 如圖，質(zhì)量為m的蘋果，從離地面H高的樹上由靜止開始落下，樹下有一深度為h的坑．若以地面為零勢能參考平面，則當(dāng)蘋果落到坑底時的機(jī)械能為(　　) A．－mgh　　　　　　　B．mgH C．mg(H＋h) D．mg(H－h(huán)) 解析：蘋果下

2、落過程機(jī)械能守恒，開始下落時其機(jī)械能為E＝mgH，落到坑底時機(jī)械能仍為mgH. 答案：B 3．[2019·中山檢測]如圖所示，斜面體置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物體由靜止沿斜面下滑，在物體下滑過程中，下列說法正確的是(　　) A．物體的重力勢能增加，動能減小 B．斜面體的機(jī)械能不變 C．斜面對物體的彈力垂直于接觸面，不對物體做功 D．物體和斜面組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 解析：物體沿斜面下滑，重力勢能減少，動能增加，所以A項(xiàng)錯誤；斜面體除受重力外，還會在物體對它的壓力的作用下向右運(yùn)動，故其機(jī)械能不守恒，B項(xiàng)錯誤；由于只有系統(tǒng)內(nèi)的動能和重力勢能互相轉(zhuǎn)化，無其他形式能量轉(zhuǎn)化，故

3、系統(tǒng)機(jī)械能守恒，D項(xiàng)正確；系統(tǒng)機(jī)械能守恒，而斜面體的機(jī)械能增加，所以物體的機(jī)械能減少，即斜面體對物體做負(fù)功，C項(xiàng)錯誤． 答案：D 4．[2019·合肥檢測]以水平面為零勢能面，小球水平拋出時重力勢能等于動能的2倍，那么在拋體運(yùn)動過程中，當(dāng)其動能和勢能相等時，水平速度和豎直速度之比為(　　) A.:1 B．1:1 C．1: D.:1 解析：開始拋出時：mgh＝2·mv，當(dāng)動能和勢能相等時：mgh1＝mv2，此時小球的豎直速度vy＝＝＝，解得＝，選項(xiàng)D正確． 答案：D 5．兩個質(zhì)量不同的小鐵塊A和B，分別從高度相同的都是光滑的斜面和圓弧面的頂點(diǎn)滑向底部，如圖所示．如果它們的初

4、速度都為0，則下列說法正確的是(　　) A．下滑過程中重力所做的功相等 B．它們到達(dá)底部時動能相等 C．它們到達(dá)底部時速率相等 D．它們在最高點(diǎn)時的機(jī)械能和它們到達(dá)最低點(diǎn)時的機(jī)械能大小各自相等 解析：小鐵塊A和B在下滑過程中，只有重力做功，機(jī)械能守恒，則由mgH＝mv2得v＝，所以A和B到達(dá)底部的速率相等，故C、D正確；由于A和B的質(zhì)量不同，所以下滑過程中重力所做的功不相等，到達(dá)底部時的動能也不相等，故A、B錯誤． 答案：CD 6．(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，且不計空氣阻力，則下列選項(xiàng)正確的是

5、(　　) A．物體落到海平面時的重力勢能為mgh B．重力對物體做的功為mgh C．物體在海平面上的動能為mv＋mgh D．物體在海平面上的機(jī)械能為mv 解析：若以地面為參考平面，物體落到海平面時的重力勢能為－mgh，所以A選項(xiàng)錯誤；此過程重力做正功，做功的數(shù)值為mgh，B選項(xiàng)正確；不計空氣阻力，只有重力做功，所以機(jī)械能守恒，有mv＝－mgh＋Ek，在海平面上的動能為Ek＝mv＋mgh，C選項(xiàng)正確；在地面處的機(jī)械能為mv，因此在海平面上的機(jī)械能也為mv，D選項(xiàng)正確． 答案：BCD 7．如圖所示，在高1.5 m的光滑平臺上有一個質(zhì)量為2 kg的小球被細(xì)線拴在墻上，球與墻之間有一

6、根被壓縮的輕質(zhì)彈簧．當(dāng)燒斷細(xì)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)(　　) A．10 J B．15 J C．20 J D．25 J 解析：由h＝gt2和vy＝gt得vy＝ m/s，落地時，tan 60°＝，可得v0＝＝ m/s，由彈簧與小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒得Ep＝，可求得Ep＝10 J，A正確． 答案：A 8. 如圖，在豎直平面內(nèi)由圓弧AB和圓弧BC組成的光滑固定軌道，兩者在最低點(diǎn)B平滑連接．AB弧的半徑為R，BC弧的半徑為.一小球在A點(diǎn)正上方與A相距處由靜止開始自由下落，經(jīng)A點(diǎn)沿圓弧軌道運(yùn)動．

7、 (1)求小球在B、A兩點(diǎn)的動能之比． (2)通過計算判斷小球能否沿軌道運(yùn)動到C點(diǎn)． 解析：(1)設(shè)小球的質(zhì)量為m，小球在A點(diǎn)的動能為EkA，由機(jī)械能守恒可得EkA＝mg 設(shè)小球在B點(diǎn)的動能為EkB，同理有EkB＝mg 由以上公式聯(lián)立可得EkBEkA＝51 (2)小球能通過最高點(diǎn)的條件N＋mg＝m，N≥0， 設(shè)小球在C點(diǎn)的速度大小為vC，由牛頓運(yùn)動定律和向心力公式有N＋mg＝m，聯(lián)立可得m≥mg， 根據(jù)機(jī)械能守恒得mg＝mv 代入上式可得小球恰好可以沿軌道運(yùn)動到C點(diǎn)． 答案：(1)51　(2)見解析 B組：能力提升練 9. (多選)如圖所示，豎直放置的彈簧，小

8、球從彈簧正上方某一高度處落下，從小球接觸彈簧到彈簧被壓縮到最大的過程中，關(guān)于小球運(yùn)動的下列說法中正確的是(　　) A．小球的機(jī)械能守恒 B．小球的機(jī)械能不斷減小 C．彈簧的彈性勢能和小球重力勢能之和逐漸變小 D．彈簧的彈性勢能和小球重力勢能之和先變小再增大 解析：A錯B對：小球從接觸彈簧到彈簧被壓縮到最大過程中，彈簧彈力對小球做負(fù)功，小球的機(jī)械能減少． C錯D對：小球從接觸彈簧到彈簧被壓縮到最大過程中，小球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，小球的動能、重力勢能和彈簧的彈性勢能總和保持不變．當(dāng)彈力和小球重力相等時，小球速度最大，動能最大，故小球從接觸彈簧到彈簧被壓縮到最大的過程中，小球動能

9、先增大再減小，彈簧的彈性勢能和小球重力勢能之和先變小再增大． 答案：BD 10. 如圖是檢驗(yàn)?zāi)撤N防護(hù)罩承受沖擊能力的裝置，M為半徑R＝1.6 m、固定于豎直平面內(nèi)的光滑半圓弧軌道，A、B分別是軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)，N為防護(hù)罩，它是一個豎直固定的圓弧，其半徑r＝ m，圓心位于B點(diǎn)．在A處放置水平向左的彈簧槍，可向M軌道發(fā)射速度不同的質(zhì)量均為m＝0.01 kg的小鋼珠，彈簧槍可將彈性勢能完全轉(zhuǎn)化為小鋼球的動能．假設(shè)某次發(fā)射的小鋼珠沿軌道恰好能經(jīng)過B點(diǎn)，g取10 m/s2.求： (1)小鋼珠在B點(diǎn)的速度大小； (2)發(fā)射該鋼珠前，彈簧的彈性勢能Ep. 解析：(1)在B處對小鋼珠進(jìn)行受

10、力分析，由牛頓第二定律有 mg＝m，得vB＝＝4 m/s. (2)從發(fā)射鋼珠到上升至B點(diǎn)過程， 由機(jī)械能守恒定律得Ep＝ΔEp＋ΔEk＝mg×2R＋mv 得Ep＝0.4 J. 答案：(1)4 m/s　(2)0.4 J 11. [2019·西安檢測]如圖所示，豎直平面內(nèi)有一光滑管道口徑很小的圓弧軌道，其半徑為R＝0.5 m，平臺與軌道的最高點(diǎn)等高．一質(zhì)量m＝0.8 kg可看作質(zhì)點(diǎn)的小球從平臺邊緣的A處平拋，恰能沿圓弧軌道上P點(diǎn)的切線方向進(jìn)入軌道內(nèi)側(cè)，軌道半徑OP與豎直線的夾角為53°，已知sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，g取10 m/s2.試求： (1)小

11、球從A點(diǎn)開始平拋運(yùn)動到P點(diǎn)所需的時間t. (2)小球從A點(diǎn)平拋的速度大小v0；A點(diǎn)到圓軌道入射點(diǎn)P之間的水平距離l. (3)小球沿軌道通過圓弧的最高點(diǎn)Q時對軌道的內(nèi)壁還是外壁有彈力？并求出彈力的大?。? 解析：(1)從A到P過程中，小球做平拋運(yùn)動，在豎直方向上做自由落體運(yùn)動，所以有R＋Rcos 53°＝gt2，解得t＝0.4 s. (2)根據(jù)分運(yùn)動公式，有vy＝gt，tan 53°＝，解得v0＝3 m/s， 在水平方向上有：l＝v0t，解得l＝1.2 m. (3)小球從A到達(dá)Q時，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知vQ＝v0＝3 m/s； 在Q點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律，有 FN＋mg＝m，得FN＝6.4 N； 小球?qū)ν夤鼙谟袕椓N′＝FN＝6.4 N. 答案：(1)0.4 s　(2)3 m/s　1.2 m　(3)外壁　6.4 N - 6 -