2021高一物理-4.5.1機(jī)械能守恒定律-每課一練1(教科版必修2)

第5節(jié)機(jī)械能守恒定律第1課時(shí)機(jī)械能守恒定律一、選擇題1．從地面豎直上拋兩個(gè)質(zhì)量不同的物體，設(shè)它們的初動(dòng)能相同，當(dāng)上升到同一高度時(shí)(不計(jì)空氣阻力以地面為零勢(shì)面)，它們()A．所具有的重力勢(shì)能相等B．所具有的動(dòng)能相等C．所具有的機(jī)械能不等D．所具有的機(jī)械能相等2．物體自地面上方離地h處開(kāi)頭做自由落體運(yùn)動(dòng)，Ek代表動(dòng)能，Ep代表重力勢(shì)能，E代表機(jī)械能，h表示下落的距離，以地面為零勢(shì)能面，下列圖象中能正確反映各物理量關(guān)系的是()圖13．如圖1所示，一個(gè)小孩從粗糙的滑梯上加速滑下，對(duì)于其機(jī)械能的變化狀況，下列推斷正確的是()A．重力勢(shì)能減小，動(dòng)能不變，機(jī)械能減小B．重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，機(jī)械能減小C．重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，機(jī)械能增加D．重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，機(jī)械能不變4．在下面列舉的各例中，若不考慮阻力作用，則物體機(jī)械能發(fā)生變化的是()A．用細(xì)桿拴著一個(gè)物體，以桿的另一端為固定軸，使物體在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)B．細(xì)桿拴著一個(gè)物體，以桿的另一端為固定軸，使物體在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)C．物體沿光滑的曲面自由下滑D．用一沿固定斜面對(duì)上、大小等于物體所受摩擦力的拉力作用在物體上，使物體沿斜面對(duì)上運(yùn)動(dòng)5．下列有關(guān)機(jī)械能守恒的說(shuō)法中正確的是()A．物體的重力做功，重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，機(jī)械能確定守恒B．物體克服重力做功，重力勢(shì)能增加，動(dòng)能減小，機(jī)械能確定守恒C．物體以g加速下落，重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，機(jī)械能確定守恒D．物體以g/2加速下落，重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，機(jī)械能可能守恒6．如圖2甲所示，質(zhì)量不計(jì)的彈簧豎直固定在水平面上，t＝0時(shí)刻，將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放，小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點(diǎn)，然后又被彈起離開(kāi)彈簧，上升到確定高度后再下落，如此反復(fù)，不計(jì)空氣阻力．通過(guò)安裝在彈簧下端的壓力傳感器，測(cè)出這一過(guò)程彈簧彈力F隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示，則()圖2A．t1時(shí)刻小球動(dòng)能最大B．t2時(shí)刻小球動(dòng)能最大C．t2～t3這段時(shí)間內(nèi)，小球的動(dòng)能先增加后削減D．t2～t3這段時(shí)間內(nèi)，小球增加的動(dòng)能等于彈簧削減的彈性勢(shì)能7．如圖所示，小球以初速度v0從光滑斜面底部向上滑，恰能到達(dá)最大高度為h的斜面頂部．圖中A是內(nèi)軌半徑大于h的光滑軌道、B是內(nèi)軌半徑小于h的光滑軌道、C是內(nèi)軌直徑等于h的光滑軌道、D是長(zhǎng)為eq\f(1,2)h的輕棒，其下端固定一個(gè)可隨棒繞O點(diǎn)向上轉(zhuǎn)動(dòng)的小球．小球在底端時(shí)的初速度都為v0，則小球在以上四種狀況中能到達(dá)高度h的有()二、非選擇題8．如圖3所示，圖3斜面軌道AB與水平面之間的夾角θ＝53°，BD為半徑R＝4m的圓弧形軌道，且B點(diǎn)與D點(diǎn)在同一水平面上，在B點(diǎn)，軌道AB與圓弧形軌道BD相切，整個(gè)光滑軌道處于豎直平面內(nèi)，在A點(diǎn)，一質(zhì)量為m＝1kg的小球由靜止滑下，經(jīng)過(guò)B、C點(diǎn)后從D點(diǎn)斜拋出去．設(shè)以豎直線MDN為分界線，其左邊為阻力場(chǎng)區(qū)域，右邊為真空區(qū)域．小球最終落到地面上的S點(diǎn)處時(shí)的速度大小vS＝8m/s，已知A點(diǎn)距地面的高度H＝10m，B點(diǎn)距地面的高度h＝5m．g取10(1)小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度大?。?2)小球經(jīng)過(guò)圓弧軌道最低處C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力；(3)若小球從D點(diǎn)拋出后，受到的阻力f與其瞬時(shí)速度的方向始終相反，求小球從D點(diǎn)至S點(diǎn)的過(guò)程中阻力f所做的功．圖49．小明站在水平地面上，手握不行伸長(zhǎng)的輕繩一端，繩的另一端系有質(zhì)量為m的小球，甩動(dòng)手腕，使球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)．當(dāng)球某次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，繩突然斷掉，球飛行水平距離d后落地，如圖4所示．已知握繩的手離地面高度為d，手與球之間的繩長(zhǎng)為eq\f(3,4)d，重力加速度為g.忽視手的運(yùn)動(dòng)半徑和空氣阻力．(1)求繩斷時(shí)球的速度大小v1和球落地時(shí)的速度大小v2.(2)問(wèn)繩能承受的最大拉力多大？(3)轉(zhuǎn)變繩長(zhǎng)，使球重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)，若繩仍在球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)斷掉，要使球拋出的水平距離最大，繩長(zhǎng)應(yīng)為多少？最大水平距離為多少？第5節(jié)機(jī)械能守恒定律第1課時(shí)機(jī)械能守恒定律1．D[上升到同一高度時(shí)由Ep＝mgh可知，m不同Ep不同，又由于整個(gè)過(guò)程中物體機(jī)械能守恒且初動(dòng)能相同，則在同一高度時(shí)兩物體所具有的動(dòng)能不同，D正確，A、B、C錯(cuò)．]2．BCD[重力勢(shì)能Ep隨h增大而減小，A錯(cuò)，B對(duì)；Ek＝－ΔEp＝mgh，C對(duì)；E不隨h而變化，D對(duì)．]3．B[下滑時(shí)高度降低，則重力勢(shì)能減小，加速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能增加，摩擦力做負(fù)功，機(jī)械能減小，B對(duì)，A、C、D錯(cuò)．]4．B[物體若在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能、勢(shì)能均不變，物體的機(jī)械能不變；物體在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不變，勢(shì)能轉(zhuǎn)變，故物體的機(jī)械能發(fā)生變化；物體沿光滑的曲面下滑，只有重力做功，機(jī)械能守恒；用一沿固定斜面對(duì)上、大小等于物體所受摩擦力的拉力作用在物體上時(shí)，除重力以外的力做功為零，物體的機(jī)械能守恒，故選B]5．C[物體的重力做功時(shí)，物體下落，重力勢(shì)能確定減小，物體克服重力做功，說(shuō)明重力做負(fù)功，物體重力勢(shì)能增加，若只有重力做功，機(jī)械能守恒，若還有其他力如阻力做功，則機(jī)械能不守恒，A、B均錯(cuò)；物體以g加速下落且重力勢(shì)能減小時(shí)，說(shuō)明只有重力做功，機(jī)械能守恒，C對(duì)；物體以g/2加速下落且重力勢(shì)能減小時(shí)，說(shuō)明除有重力做功外，還有其他力做功，機(jī)械能確定不守恒，D錯(cuò)．]6．C[0～t1時(shí)間內(nèi)小球做自由落體運(yùn)動(dòng)，落到彈簧上并往下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，小球重力與彈簧對(duì)小球彈力的合力方向先向下后向上，故小球先加速后減速，t2時(shí)刻到達(dá)最低點(diǎn)，動(dòng)能為0，A、B錯(cuò)；t2～t3時(shí)間內(nèi)小球向上運(yùn)動(dòng)，合力方向先向上后向下，小球先加速后減速，動(dòng)能先增加后削減，C對(duì)；t2～t3時(shí)間內(nèi)由能量守恒知小球增加的動(dòng)能等于彈簧削減的彈性勢(shì)能減去小球增加的重力勢(shì)能，D錯(cuò)．]7．AD[在不違反能量守恒定律的情景中的過(guò)程并不是都能夠發(fā)生的，B、C中的物體沿曲線軌道運(yùn)動(dòng)到與軌道間的壓力為零時(shí)就會(huì)脫離軌道做斜上拋運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不能全部轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，故A、D正確．]8．(1)10m/s(2)43N，方向豎直向下(3)－68解析(1)設(shè)小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度大小為vB，由動(dòng)能定理得mg(H－h(huán))＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)求得vB＝10(2)設(shè)小球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)的速度為vC，對(duì)軌道的壓力為FN，則軌道對(duì)小球的壓力N′＝N，依據(jù)牛頓其次定律可得N′－mg＝eq\f(mv\o\al(2,C),R)由機(jī)械能守恒得mgR(1－cos53°)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)聯(lián)立，解得N＝43N方向豎直向下．(3)設(shè)小球由D到達(dá)S的過(guò)程中阻力所做的功為W，易知vD＝vB，由動(dòng)能定理可得mgh＋W＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,S)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,D)代入數(shù)據(jù)，解得W＝－68J.9．(1)eq\r(2gd)eq\r(\f(5,2)gd)(2)eq\f(11,3)mg(3)繩長(zhǎng)為eq\f(d,2)時(shí)有最大水平距離為2eq\f(\r(3),3)d解析(1)設(shè)繩斷后球飛行的時(shí)間為t，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，有豎直方向：eq\f(1,4)d＝eq\f(1,2)gt2水平方向：d＝v1t解得v1＝eq\r(2gd)由機(jī)械能守恒定律，有eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＋mg(d－eq\f(3,4)d)，解得v2＝eq\r(\f(5,2)gd)(2)設(shè)繩能承受的最大拉力大小為T，這也是球受到繩的最大拉力大小．球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R＝eq\f(3,4)d由圓周運(yùn)動(dòng)向心力公式，有T－mg＝eq\f(mv\o\al(2,1),R)得T＝eq\f(11,3)mg(3)設(shè)繩長(zhǎng)為l，繩斷時(shí)球的速度大小為v3，繩承受的最大拉力不變，有T－mg＝meq\