【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2020-2021學(xué)年高中物理題組訓(xùn)練：7.8-機(jī)械能守恒定律(人教版必修2)

8機(jī)械能守恒定律(時(shí)間：60分鐘)題組一對(duì)機(jī)械能守恒定律的理解1．下列說法正確的是 ()A．機(jī)械能守恒時(shí)，物體肯定不受阻力B．機(jī)械能守恒時(shí)，物體肯定只受重力和彈力作用C．物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，機(jī)械能必守恒D．物體所受的外力不等于零，其機(jī)械能也可以守恒答案D解析機(jī)械能守恒的條件是只有重力做功或系統(tǒng)內(nèi)物體間的彈力做功．機(jī)械能守恒時(shí)，物體或系統(tǒng)可能不只受重力和彈力作用，也可能受其他力，但其他力不做功或做的總功肯定為零，A、B錯(cuò)；物體沿斜面勻速下滑時(shí)，它處于平衡狀態(tài)，但機(jī)械能不守恒，C錯(cuò)；物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，合力不為零，但機(jī)械能守恒，D對(duì)．2．下列四個(gè)選項(xiàng)的圖中，木塊均在固定的斜面上運(yùn)動(dòng)，其中選項(xiàng)A、B、C中斜面是光滑的，選項(xiàng)D中的斜面是粗糙的，選項(xiàng)A、B中的F為木塊所受的外力，方向如圖中箭頭所示，選項(xiàng)A、B、D中的木塊向下運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C中的木塊向上運(yùn)動(dòng)．在這四個(gè)圖所示的運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒的是 ()答案C解析依據(jù)機(jī)械能守恒條件：只有重力做功的狀況下，物體的機(jī)械能才能守恒，由此可見，A、B均有外力F參與做功，D中有摩擦力做功，故A、B、D均不符合機(jī)械能守恒的條件，故答案為C.3.圖7－8－7如圖7－8－7所示，一輕彈簧固定于O點(diǎn)，另一端系一重物，將重物從與懸點(diǎn)O在同一水平面且彈簧保持原長的A點(diǎn)無初速度地釋放，讓它自由擺下，不計(jì)空氣阻力，在重物由A點(diǎn)擺向最低點(diǎn)的過程中 ()圖7－8－7A．重物的機(jī)械能削減B．系統(tǒng)的機(jī)械能不變C．系統(tǒng)的機(jī)械能增加D．系統(tǒng)的機(jī)械能削減答案AB解析重物自由擺下的過程中，彈簧拉力對(duì)重物做負(fù)功，重物的機(jī)械能削減，選項(xiàng)A正確；對(duì)系統(tǒng)而言，除重力、彈力外，無其他外力做功，故系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，選項(xiàng)B正確．4．在下列幾個(gè)實(shí)例中，機(jī)械能守恒的是 ()圖7－8－8A．在平衡力作用下運(yùn)動(dòng)的物體B．在光滑水平面上被細(xì)線拴住做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的小球C．如圖7－8－8甲所示物體沿固定光滑eq\f(1,4)圓弧面下滑D．如圖7－8－8乙所示，在光滑水平面上壓縮彈簧過程中的小球答案BC解析在平衡力作用下物體的運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能保持不變，但假如物體的勢(shì)能發(fā)生變化，則機(jī)械能變化，A錯(cuò)；在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的小球，其動(dòng)能不變，勢(shì)能也不變，總的機(jī)械能不變，B正確；物體沿固定光滑曲面下滑，在下滑過程中，只有重力做功，所以物體機(jī)械能守恒，C正確；在小球壓縮彈簧的過程中，小球動(dòng)能削減、勢(shì)能不變，所以機(jī)械能不守恒(但球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒)，D錯(cuò)．題組二機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用5．一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊，以初速度v0沿光滑斜面對(duì)上滑行，當(dāng)滑塊從斜面底端滑到高為h的地方時(shí)，以斜面底端為參考平面，滑塊的機(jī)械能是 ()A.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0) B．mghC.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mgh D.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－mgh答案A解析在整個(gè)過程中，只有重力做功，機(jī)械能守恒，總量都是eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，因在高度h處，速度可能不為零，所以B項(xiàng)錯(cuò)誤．C、D也錯(cuò)誤．6．一物體從高h(yuǎn)處自由下落，落至某一位置時(shí)其動(dòng)能與重力勢(shì)能恰好相等(取地面為零勢(shì)能面) ()A．此時(shí)物體所處的高度為eq\f(h,2)B．此時(shí)物體的速度為eq\r(gh)C．這段下落的時(shí)間為eq\r(\f(h,g))D．此時(shí)機(jī)械能可能小于mgh答案ABC解析物體下落過程中機(jī)械能守恒，D錯(cuò)；由mgh＝mgh′＋eq\f(1,2)mv2＝2×mgh′知h′＝eq\f(h,2)，A對(duì)；由eq\f(1,2)mv2＝mgh知v＝eq\r(gh)，B對(duì)；由t＝eq\f(v,g)知t＝eq\r(\f(h,g))，C對(duì)．7．兩物體質(zhì)量之比為1∶3，它們距離地面高度之比也為1∶3，讓它們自由下落，它們落地時(shí)的動(dòng)能之比為 ()A．1∶3 B．3∶1C．1∶9 D．9∶1答案C解析只有重力做功，機(jī)械能守恒．取地面為零勢(shì)面，則落地時(shí)動(dòng)能之比等于初位置重力勢(shì)能之比，據(jù)Ep＝mgh，有Ep1∶Ep2＝1∶9，所以Ek1∶Ek2＝1∶9，選C.8.圖7－8－9如圖7－8－9所示，地面上豎直放一根輕彈簧，其下端和地面連接，一物體從彈簧正上方距彈簧肯定高度處自由下落，則 ()圖7－8－9A．物體和彈簧接觸時(shí)，物體的動(dòng)能最大B．與彈簧接觸的整個(gè)過程，物體的動(dòng)能和彈簧彈性勢(shì)能的和不斷增加C．與彈簧接觸的整個(gè)過程，物體的動(dòng)能與彈簧彈性勢(shì)能的和先增加后減小D．物體在反彈階段，動(dòng)能始終增加，直到物體脫離彈簧為止答案C解析物體在接觸彈簧前做的是自由落體運(yùn)動(dòng)，從接觸彈簧到彈力等于重力時(shí)，其做的是加速度漸漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，彈力等于重力時(shí)加速度最小，速度最大，再向下做的是加速度漸漸增大的減速運(yùn)動(dòng)，速度減至零后向上完成相反的過程，故A、D錯(cuò)誤；接觸彈簧后，重力勢(shì)能先減小后增大，依據(jù)能量轉(zhuǎn)化，動(dòng)能和彈性勢(shì)能之和先增大后減小，B錯(cuò)誤，C正確．9．以相同大小的初速度v0將物體從同一水平面分別豎直上拋、斜上拋、沿光滑斜面(足夠長)上滑，如圖7－8－10所示，三種狀況達(dá)到的最大高度分別為h1、h2和h3，不計(jì)空氣阻力(斜上拋物體在最高點(diǎn)的速度方向水平)，則()圖7－8－10A．h1＝h2>h3 B．h1＝h2<h3C．h1＝h3<h2 D．h1＝h3>h2答案D解析豎直上拋物體和沿斜面運(yùn)動(dòng)的物體，上升到最高點(diǎn)時(shí)，速度均為0，由機(jī)械能守恒得mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，所以h＝eq\f(veq\o\al(2,0),2g)，斜上拋物體在最高點(diǎn)速度不為零，設(shè)為v1，則mgh2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，所以h2＜h1＝h3，故D對(duì)．題組三綜合應(yīng)用10．圖7－8－11是滑道壓力測(cè)試的示意圖，光滑圓弧軌道與光滑斜面相切，滑道底部B處安裝一個(gè)壓力傳感器，其示數(shù)N表示該處所受壓力的大?。郴瑝K從斜面上不同高度h處由靜止下滑，通過B時(shí)，下列表述正確的有()圖7－8－11A．N小于滑塊重力B．N大于滑塊重力C．N越大表明h越大D．N越大表明h越小答案BC解析設(shè)滑塊質(zhì)量為m，在B點(diǎn)所受支持力為FN，圓弧半徑為R.滑塊從高度h處由靜止下滑至B點(diǎn)過程中，由機(jī)械能守恒定律有eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝mgh，在B點(diǎn)滑塊所需向心力由合外力供應(yīng)，得FN－mg＝meq\f(veq\o\al(2,B),R).由牛頓第三定律知，傳感器示數(shù)N等于FN，解得N＝mg＋eq\f(2mgh,R)，由此式知N>mg且h越大，N越大．選項(xiàng)B、C正確．11.圖7－8－12如圖7－8－12所示，輕彈簧一端與墻相連處于自然狀態(tài)，質(zhì)量為4kg的木塊沿光滑的水平面以5m/s的速度運(yùn)動(dòng)并開頭擠壓彈簧，求：圖7－8－12(1)彈簧的最大彈性勢(shì)能；(2)木塊被彈回速度增大到3m/s時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能．答案(1)50J(2)32J解析(1)木塊壓縮彈簧的過程中，木塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，彈性勢(shì)能最大時(shí)，對(duì)應(yīng)木塊的動(dòng)能為零，故有：Epm＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)×4×52J＝50J.(2)由機(jī)械能守恒有eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝Ep1＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)eq\f(1,2)×4×52J＝Ep1＋eq\f(1,2)×4×32J得Ep1＝32J.12.圖7－8－13長為L的均勻鏈條，放在光滑的水平桌面上，且使其eq\f(1,4)L垂在桌邊，如圖7－8－13所示，松手后鏈條從靜止開頭沿桌邊下滑，則鏈條滑至剛剛離開桌邊時(shí)的速度大小為多少？圖7－8－13答案eq\f(\r(15gL),4)解析設(shè)整條鏈質(zhì)量為m，取桌面為零勢(shì)面，鏈條下落，由機(jī)械能守恒定律得－eq\f(m,4)geq\f(L,8)＝－mgeq\f(L,2)＋eq\f(1,2)mv2所以v＝eq\f(\r(15gL),4).13．在游樂節(jié)目中，選手需要借助懸掛在高處的繩飛越到水面的浮臺(tái)上，小明和小陽觀看后對(duì)此進(jìn)行了爭辯．如圖7－8－14所示，他們將選手簡化為質(zhì)量m＝60kg的質(zhì)點(diǎn)，選手抓住繩由靜止開頭搖擺，此時(shí)繩與豎直方向夾角α＝53°，繩的懸掛點(diǎn)O距水面的高度為H＝3m．不考慮空氣阻力和繩