教科版高中物理必修2第4章第5节知能优化训练.doc

1关于机械能守恒定律的适用条件，下列说法正确的是()A只有重力和弹力作用时，机械能才守恒B当有其他外力作用时，只要合外力为零，机械能守恒C当有其他外力作用时，只要其他外力不做功，机械能守恒D炮弹在空中飞行不计阻力时，仅受重力作用，所以爆炸前后机械能守恒解析：选C.机械能守恒的条件是只有重力和系统内的弹力做功，也就是物体可以受其他力作用，只要其他力不做功或做功之和为零即可，故A、B均错，C正确在炮弹爆炸过程中，爆炸时产生的化学能转化为机械能，机械能不守恒，D错图45162如图4516所示，水平桌面距地面高为H，一质量为m的小球处于与桌面同一高度处以速度v0竖直上抛，若以桌面为参考平面，则小球落地时的机械能为()AmgHB.mvCmgHmv D0解析：选B.小球在运动过程中只有重力做功，由机械能守恒得落地时的机械能与抛出时机械能相等，即mv，B正确图45173游乐场中的一种滑梯如图4517所示小朋友从轨道顶端由静止开始下滑，沿水平轨道滑动了一段距离后停下来，则()A下滑过程中支持力对小朋友做功B下滑过程中小朋友的重力势能增加C整个运动过程中小朋友的机械能守恒D在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功解析：选D.下滑过程中支持力的方向总与速度方向垂直，所以支持力不做功，A错误；越往下滑动重力势能越小，B错误；摩擦力的方向与速度方向相反，所以摩擦力做负功，机械能减小，D正确，C错误4在“验证机械能守恒定律”的实验中，需要特别注意的有()A称出重锤的质量B手提纸带，先接通电源再松开纸带让重物落下C取下纸带，可不考虑前面较密集的点，选某个清晰的点作为起始运动点处理纸带，验证mghmv2D应选取第1、2点间距离接近2 mm的纸带，从第1点起处理纸带，验证mghmv2解析：选BD.按实验要求，本实验应先接通电源再放开纸带，而挑选纸带应选择v00的纸带，便于验证，v00的纸带的特点应为d122 mm.5如图4518所示，质量分别为2m和3m的两个小球固定在一根直角尺的两端A、B，直角尺的定点O处有光滑的固定转动轴，AO、BO的长分别为2L和L，开始时直角尺的AO部分处于水平位置而B在O的正下方，让该系统由静止开始自由转动求：图4518(1)当A达到最低点时，A小球的速度大小v；(2)B球能上升的最大高度h.(不计直角尺的质量)解析：直角尺和两个小球组成的系统机械能守恒(1)2mg·2L3mg·L·2m·v2·3m2，解得v .(2)设B球上升到最高时OA与竖直方向的夹角为，则有2mg·2Lcos3mg·L(1sin)，解得sin7/25则B球上升的最大高度hL(1sin).答案：(1) (2) 一、选择题图45191如图4519所示，一个小孩从粗糙的滑梯上加速滑下，对于其机械能的变化情况，下列判断正确的是()A重力势能减小，动能不变，机械能减小B重力势能减小，动能增加，机械能减小C重力势能减小，动能增加，机械能增加D重力势能减小，动能增加，机械能不变解析：选B.下滑时高度降低，则重力势能减小，加速运动，动能增加，摩擦力做负功，机械能减小，B对，A、C、D错2在利用重锤自由下落“验证机械能守恒定律”的实验中，产生误差的主要原因是()A重锤下落的实际高度大于测量值B重锤下落的实际高度小于测量值C重锤实际末速度v大于gt(g为重力加速度，t为下落时间)D重锤实际末速度v小于gt解析：选D.由于重锤下落过程中存在摩擦力，所以重锤下落时的加速度小于实际重力加速度g，末速度就小于gt.3如图4520所示，一斜面放在光滑的水平面上，一个小物体从斜面顶端无摩擦的自由滑下，则在下滑的过程中，下列结论正确的是()图4520A斜面对小物体的弹力做的功为零B小物体的重力势能完全转化为小物体的动能C小物体的机械能守恒D小物体、斜面和地球组成的系统机械能守恒解析：选D.小物体沿斜面下滑的过程中，斜面沿水平面运动，斜面弹力对物体做负功，物体对斜面的弹力对斜面做正功，斜面的机械能增加，因此物体下滑过程中，小物体的机械能减少，斜面的机械能增加，小物体、斜面与地球组成的系统机械能守恒，故选项D正确4.图4521质量相同的两个摆球A和B，其摆线长度不同，当它们都从同一水平位置，而且摆线都处于水平不松驰状态由静止释放，如图4521所示，并以此位置为零势能面，到达最低点时，以下说法正确的应是()A它们的机械能相等B它们的动能相等C它们的加速度相等D它们对摆线拉力相等解析：选ACD.两球下摆过程中机械能均守恒，均等于初始位置的机械能：零，故A正确；由机械能守恒可知，两球最低点的动能Ekmgl，与绳长有关，故B错误，由mglmv2，a2g，Fmgm，得F3mg可知，两球在最低点时的加速度和对应绳的拉力均相等，故C、D均正确5(2011年高考课标全国卷)一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正确的是()A运动员到达最低点前重力势能始终减小B蹦极绳张紧后的下落过程中，弹力做负功，弹性势能增加C蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒D蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关解析：选ABC.运动员到达最低点前，重力一直做正功，重力势能减小，选项A正确弹力一直做负功，弹性势能增加，选项B正确除重力、弹力之外无其他力做功，故机械能守恒，选项C正确重力势能的改变与重力势能零点的选取无关，故选项D错误图45226如图4522是为了检验某种防护罩承受冲击能力的装置的一部分，M为半径为R1.0 m、固定于竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道，轨道上端切线水平，M的下端相切处放置竖直向上的弹簧枪，可发射速度不同的质量m0.01 kg的小钢珠，假设某次发射的钢珠沿轨道内侧恰好能经过M的上端点水平飞出，取g10 m/s2，弹簧枪的长度不计，则发射该钢珠前，弹簧的弹性势能为()A0.10 J B0.15 JC0.20 J D0.25 J解析：选B.小钢珠恰好经过M的上端点有mgm，所以v m/s.根据机械能守恒定律得EpmgRmv20.15 J.图45237如图4523所示，一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮，绳两端各系一小球a和b，a球质量为m，静置于地面；b球质量为3m，用手托住，高度为h，此时轻绳刚好拉紧，从静止开始释放b后，a可能达到的最大高度为()Ah B1.5hC2h D2.5h解析：选B.在b球落地前，a、b两球组成的系统机械能守恒，且a、b两球速度大小相等，根据机械能守恒定律可得：3mghmgh(m3m)v2，则v，b球落地时，a球高度为h，之后a球向上做竖直上抛运动，在这个过程中，a球机械能守恒，则mv2mghmgH，解得Hh1.5h，B正确8如图4524所示，一固定在地面上的光滑斜面的顶端固定有一个轻弹簧，地面上质量为m的物块(可视为质点)向右滑行并冲上斜面设物块在斜面最低点A的速度为v，压缩弹簧至C点时弹簧最短，C点距地面高度为h，则物块运动到C点时弹簧的弹性势能为()图4524Amgh Bmghmv2Cmghmv2 D.mv2mgh解析：选D.由于斜面光滑，物块沿斜面向上滑动过程中，只有重力和弹簧弹力做功，因而满足机械能守恒定律，则有：mv2mghEp，所以Epmv2mgh，故选项D正确9一物体沿固定斜面从静止开始向下运动，经过时间t0滑至斜面底端已知在物体运动过程中物体所受的摩擦力恒定若用F、v、x和E分别表示该物体所受的合力、物体的速度、位移和机械能，则图中的图像可能正确的是()图4525解析：选AD.物体沿斜面下滑时，受到的合外力F为恒力，故A正确物体下滑的加速度a也为恒定值，由vat可知B错误由xat2可知C错误设初态时物体的机械能为E0，由功能关系可得末态的机械能EE0fxE0fE0，又因物体滑到底端时仍有动能，故在tt0时刻E0，故D正确二、非选择题图452610在足球赛中，红队球员在白队禁区附近主罚定位球，并将球从球门右上角擦着横梁踢进球门，如图4526所示球门高度为h，足球飞入球门的速度为v，足球的质量m，则红队球员将足球踢出时的速度v0为多大？该队员踢球时对足球做功W为多少？(不计空气阻力)解析：整个过程分为两个阶段，第一阶段，红队球员脚踢球阶段，由动能定理知Wmv第二阶段，球做斜抛运动直至进球门过程由机械能守恒定律mvmv2mgh联立得v0Wmv2mgh.答案： mv2mgh图452711如图4527所示，质量为m的物体，以某一初速度从A点向下在光滑的轨道中运动，不计空气阻力，若物体通过B点时的速度为3，求：(1)物体在A点时的速度(2)物体离开C点后还能上升多高？解析：(1)物体在运动的全过程中只有重力做功，机械能守恒设B点为势能零点，A处的速度为vA，则mg·3Rmv2Amv2B解得vA.(2)设从B点上升的高度为HB，则mgHBmv2B解得HB4.5R故从C点上升的高度HCHBR3.5R.答案：(1)(2)3.5R图452812如图4528所示，质量为m的木块放在光滑的水平桌面上，用轻绳绕过桌边光滑的定滑轮与质量为2m的砝码相连，让绳拉直后使砝码从静止开始下降h的距离时砝码未落地，木块仍在桌面上，求此时砝码的速度以及轻绳对砝码做的功解析：由题意知砝码从静止开始下降h的过程中，两物体组成的系统机械能守恒，根据机械能守恒定律，系统减少的重力势能等于系统增加的动能，则2mghmv2×2mv2解得v设轻绳对砝码做的功为W，对砝码根据动能定理有2mghW×2mv20解得Wmgh.答案：mgh