（新教材）2021-2022學(xué)年高一物理下學(xué)期暑假鞏固練習(xí)5 機械能守恒定律及其應(yīng)用

1、 5 機械能守恒定律及其應(yīng)用一、選擇題：第15題為單選題，第610題為多選題。1機械能守恒的條件是“只有重力對物體做功”，這句話的意思是（）A物體只能受重力的作用，而不能受其他力的作用B物體除受重力以外，還可以受其他力的作用，但其他力不做功C只要物體受到的重力做了功，物體的機械能就守恒，與其他力做不做功無關(guān)D以上說法均不正確2人站在距地面高為h的陽臺上以相同的速率v0分別把三個小球豎直向下、豎直向上、水平拋出，不計空氣阻力，則三個小球落地時的速率（）A上拋的小球最大B下拋的小球最大C平拋的小球最大D一樣大3如圖，處于斜面上的物體，在水平推力作用下，從靜止開始沿粗糙斜面向上運動至具有某一速度，物

2、體獲得的動能一定（）A小于推力所做的功B等于克服重力所做的功C等于克服摩擦力所做的功D大于克服摩擦力所做的功4“新冠”疫情期間，湖南一民警自費買藥，利用無人機空投藥品，將藥品送到了隔離人員手中。假設(shè)無人機在離地面高度為8 m處懸停后將藥品靜止釋放，藥品勻加速豎直下落了2 s后落地，若藥品質(zhì)量為1 kg，重力加速度g=10 m/s2，則藥品從釋放到剛接觸地面的過程中（）A藥品機械能守恒B機械能減少了48 JC重力勢能增加了80 JD合力做了48 J的功5如圖所示，小滑塊a、b的質(zhì)量均為m，a套在固定豎直桿上，與水平地面相距h，b放在地面上。a、b通過鉸鏈用剛性輕桿連接，由靜止開始運動。不計一切摩

3、擦，重力加速度大小為g。則（）Aa落地前，輕桿對b一直做正功Ba落地時速度大小為2eq r(2gh)Ca下落過程中，其加速度始終小于gDa落地前，當(dāng)a的機械能最小時，b對地面的壓力為mg6蹦極是一項既驚險又刺激的運動，深受年輕人的喜愛。如圖所示，蹦極者從P點靜止跳下，到達(dá)A處時彈性繩剛好伸直，繼續(xù)下降到最低點B處，B離水面還有數(shù)米距離?，F(xiàn)分析蹦極者（視為質(zhì)點）在其第一次下降的整個過程中，蹦極者重力勢能的減少量為E1、繩的彈性勢能增加量為E2，蹦極者克服空氣阻力做功為W，彈性繩的質(zhì)量忽略不計，則下列說法正確的是（）A蹦極者在A點速度最大B蹦極者機械能的減少量為E1C蹦極者與繩組成的系統(tǒng)機械能的減

4、少量為WDE1=W+E27如圖所示，固定的粗糙斜面的長為，傾角為，一小物塊從A點處由靜止釋放，下滑到B點與彈性擋板碰撞，每次碰撞前后速率不變，第一次返回到達(dá)的最高點為Q（圖中未畫出）。設(shè)物塊和斜面間的動摩擦因數(shù)為0.2，以B點為零勢能面（，）。則下列說法正確的是（）A物塊沿斜面下滑時其機械能減少，沿斜面上滑時其機械能增加BQ點到B點距離為C物塊第一次下滑時，動能與勢能相等的位置在中點下方D物塊從開始釋放到最終靜止經(jīng)過的總路程為8如圖所示、小球從A點靜止下落，在B點接觸豎直放置的輕質(zhì)彈簧，運動到D點速度變?yōu)榱悖铝姓f法正確的是（）A小球從A到B的過程中，機械能守恒B小球從B到D的過程中，機械能守

5、恒C小球從B到D的過程中，動能的減少量小于彈簧彈性勢能的增加量D小球從B到D的過程中，重力對小球做功的功率逐漸減小9如圖所示，一架連接天橋和地面的滑梯，能使人們節(jié)約走樓梯的時間而快速到達(dá)地面。已知豎直固定的滑梯為光滑的等距螺旋軌道，總長度為l，入口到出口豎直高度差為h。現(xiàn)有一質(zhì)量為m的小朋友從頂端入口靜止滑下，已知重力加速度為g，不計一切摩擦，則該小朋友（）A運動過程中加速度大小逐漸增大B在滑梯底端時的速度大小為C運動到距頂端入口高度差為時，重力的沖量為D運動到距頂端入口高度差為時，重力的瞬時功率為10如圖所示，長度均為L的三根輕桿構(gòu)成一個正三角形支架，在A處固定質(zhì)量為2m 的小球，B處固定質(zhì)

6、量為m的小球，支架懸掛在O點可繞過O點并與支架所在平面相垂直的固定軸轉(zhuǎn)動，開始B球位于懸點O正下方，放手后到連接AB 兩球的桿第一次水平時，下列說法正確的是（）A此時A球的速度大小為B此時兩球的速度最大C此過程中A球的機械能減少(eq r(3)1)mgLD此過程中輕桿對B做功eq f(1,3)mgL二、非選擇題11某校物理實驗社團欲利用如圖甲所示的裝置驗證機械能守恒定律。跨過定滑輪的細(xì)線兩端系著質(zhì)量均為M的物塊A、B，A下端與通過打點計時器的紙帶相連，B上放置一質(zhì)量為m的金屬片C，固定的金屬圓環(huán)D處在B的正下方。系統(tǒng)靜止時C、D間的高度差為h。先接通電磁打點計時器，再由靜止釋放B，系統(tǒng)開始運動

7、，當(dāng)B穿過圓環(huán)D時C被D阻擋而停止。(1)如已測出B穿過圓環(huán)D時的速度大小v，該實驗中需驗證的等式是_（用M、m、v和重力加速度g表示）。還可運用圖像法加以驗證：改變物塊B的釋放位置，重復(fù)上述實驗，記錄每次C、D間的高度差h，并求出B剛穿過D時的速度v，作出v2-h圖線如圖乙所示，根據(jù)圖線得出重力加速度的表達(dá)式g=_，判斷系統(tǒng)機械能是否守恒。(2)社團同學(xué)認(rèn)為，由于阻力的作用會使實驗誤差較大，故欲先行測量阻力的大小，然后再進行驗證。已知圖丙中用輕細(xì)繩跨過輕滑輪連接的兩個小物塊的質(zhì)量分別為M和m，且Mm，打點計時器打點的周期為，重力加速度為g，紙帶的質(zhì)量不計。由靜止釋放M，小物塊m上拖著的紙帶通

8、過打點計時器打出一條點跡清晰的紙帶，并測出計時點1到計時點2之間的距離為x1，計時點4到計時點5之間的距離為x2，如圖乙所示，則物塊M運動的過程中加速度大小的表達(dá)式為_；并據(jù)此得出系統(tǒng)在運動的過程中所受到阻力大小的表達(dá)式為_。（用題干所給物理量的符號表示）(3)為了更精確的驗證機械能守恒定律，請?zhí)岢鲆粭l改進方案_。12如圖所示，在離粗糙水平直軌道CD高處的A點有一質(zhì)量的物塊（可視為質(zhì)點），現(xiàn)將物塊以某一初速度水平拋出后，恰好能從B點沿切線方向進入光滑圓弧形軌道。B點距水平直軌道的高度，點為圓弧形軌道的圓心，圓心角為，圓弧形軌道最低點C與長為的粗糙水平直軌道平滑連接。物塊沿軌道運動并與右邊墻壁發(fā)

9、生碰撞，且碰后速度等大反向，已知重力加速度，不計空氣阻力。求：(1)物塊從A點剛拋出時的初速度大小；(2)物塊運動至圓弧形軌道最低點C時，物塊對軌道的壓力大??；(3)若物塊與墻壁發(fā)生碰撞且最終停在軌道上，則物塊與軌道間的動摩擦因數(shù)應(yīng)滿足的條件。答案與解析1【答案】B【解析】機械能守恒的條件是“只有重力對物體做功”，這句話的意思是物體除受重力以外，還可以受其他力的作用，但其他力不做功（或做功的代數(shù)和為零），故B正確，ACD錯誤。2【答案】D【解析】由于不計空氣阻力，所以三個小球的機械能守恒。由于它們的初速度大小相同，又是從同一位置拋出最后都落在了地面上，所以它們初末位置的高度差相同，由機械能守恒

10、定律可得，由于與質(zhì)量無關(guān)，所以三個小球落地時的速率一樣大。3【答案】A【解析】由功能關(guān)系可知，力F對物體做的功等于物體動能增加量（獲得的動能）與重力勢能增加量、系統(tǒng)內(nèi)能增量之和，即，其中即為物塊克服摩擦力所做的功，即為克服重力做的功，可知，而無法比較三者間的大小關(guān)系，故選A。4【答案】B【解析】無人機在離地面高度為h，設(shè)藥品落地時的速度為v，則有，解得v = 8m/s，故動能增加量，重力勢能減少了，則機械能減少，機械能不守恒，故AC錯誤，B正確；根據(jù)動能定理可知，合力做功等于動能的增加量，故合力做功為32J，故D錯誤。5【答案】D【解析】a剛開始運動時b的速度為零，當(dāng)a落地時，b的速度為零，整

11、個運動過程，b的速度先增大后減小，動能先增大后減小，整個過程只有輕桿對b做功，由動能定理可知，輕桿對b先做正功后做負(fù)功，A錯誤；a、b組成的系統(tǒng)，只有重力做功，系統(tǒng)的機械能守恒，a落地時，b的速度為零，根據(jù)系統(tǒng)機械能守恒定律得，解得，B錯誤；輕桿對b先做正功后做負(fù)功，則桿先處于壓縮狀態(tài)、后處于拉伸狀態(tài)，則輕桿對a的作用力先斜向上后斜向下，輕桿對a的作用力在豎直方向的分力先豎直向上后豎直向下，a所受合力先小于重力后大于重力，由牛頓第二定律可知，a的加速度先小于g后大于g，C錯誤；a、b組成的系統(tǒng)，只有重力做功，系統(tǒng)的機械能守恒，當(dāng)a的機械能最小時，b的速度最大，此時b受到a的推力為零，b只受到重

12、力的作用，所以b對地面的壓力大小為mg，D正確。6【答案】BCD【解析】A點蹦極者只受重力作用，加速度向下，速度不是最大，故A錯誤；P、B兩點處動能都為0，蹦極者在其第一次下降的整個過程中，蹦極者重力勢能的減少量為E1、機械能的減少量為E1，故B正確；蹦極者克服空氣阻力做功為W，蹦極者與繩組成的系統(tǒng)機械能的減少量為W，故C正確；根據(jù)能量守恒知，由于動能變化量為零，重力勢能的減小量等于彈性勢能的增加量與克服阻力做功之和，即E1=W+E2，故D正確。7【答案】CD【解析】物塊沿斜面下滑時或者上滑時，都要克服摩擦力做功，則物塊的機械能都減小，A錯誤；從A點到Q點，由能量關(guān)系，解得Q點到B點距離，B錯

13、誤；設(shè)物塊第一次下滑時，動能與勢能相等的位置距離B點為x1，則，其中，解得，即動能與勢能相等的位置在中點下方，C正確；由能量關(guān)系，物塊最終將停止在擋板位置，則從開始釋放到最終靜止，則，解得經(jīng)過的總路程，D正確。8【答案】AC【解析】小球從A到B的過程中，除重力之外沒有其他力做功，機械能守恒，故A正確；小球從B到D的過程中，彈簧對小球做功，機械能不守恒，故B錯誤；小球從B到D的過程中，動能和重力勢能轉(zhuǎn)化為彈簧彈性勢能，因此動能的減少量小于彈簧彈性勢能的增加量，故C正確；小球從B到D的過程中，先加速后減速，重力對小球做功的功率先增大后減小，故D錯誤。9【答案】AC【解析】小朋友下滑時沿速度方向的加

14、速度大小不變，線速度大小逐漸變大，垂直于速度方向的向心加速度逐漸增大，則運動過程中加速度大小逐漸增大，A正確；由于小朋友下滑過程中無重力之外的力做功，滿足機械能守恒，有，解得，B錯誤；設(shè)軌道切線方向與水平方向的夾角為，則有，沿運動方向的加速度大小為，小朋友從頂端運動到距頂端入口高度差為的過程，有，解得，重力的沖量，C正確；小朋友從頂端運動到距頂端入口高度差為時，有，解得，重力的瞬時功率，D錯誤。10【答案】AD【解析】兩球均做圓周運動，任意時刻的角速度都相同，根據(jù)可知，任意時刻的線速度大小也相同；設(shè)連接A、B兩球的桿第一次水平時兩球的速度大小均為v1，根據(jù)動能定理得，得，故A正確；根據(jù)機械能守

15、恒定律，當(dāng)系統(tǒng)的重力勢能減少最多時，兩球的速度最大，所以當(dāng)A、B兩球組成的系統(tǒng)重心達(dá)到最低點時，兩球的速度最大，如圖所示，設(shè)A和B的重心在C點，則AC:CB1:2，當(dāng)C點在最低點時兩球的速度最大，故B錯誤；此過程中，A球的機械能減少量，故C錯誤；由于A、B組成系統(tǒng)的機械能守恒，所以輕桿對A做的功與對B做的功的代數(shù)和為零，根據(jù)C項分析可知輕桿對A做負(fù)功，對B做正功，且對A做負(fù)功的絕對值等于，因此連接A、B兩球的桿第一次水平的過程中，輕桿對B做功，故D正確。11【答案】(1) (2) (3)使用體積小、密度大的物體做實驗【解析】(1)系統(tǒng)重力勢能減小量，系統(tǒng)動能增加量，則需驗證，根據(jù)系統(tǒng)機械能守恒得，則。(2)根據(jù)，得加速度大小的表達(dá)式為，根據(jù)，得所受到阻力大小的表達(dá)式。(3)一條改進方案：