2022-2023学年人教版必修第二册 第八章4.机械能守恒定律第2课时机械能守恒定律习题课 作业.docx

第2课时 机械能守恒定律习题课知能素养【基础巩固组】.下列说法正确的是（）A.机械能守恒时，物体一定只受重力和弹力作用B.物体处于平衡状态时，机械能一定守恒C.物体所受合外力不为零时，其机械能可能守恒D.物体机械能的变化等于合外力对物体做的功1 .质量为1 kg的物体从倾角为30。、长2 m的光滑斜面顶端由静止开始下滑，若选初始位置为零势能点，那么，当它滑到斜面中点时具有的机械能和重力势能分 别是(g 取 10 m/s2)()A.0,-5 JC.10J,5 J D.20 J,-10 J2 .（多选）如图所示,下列关于机械能是否守恒的判断正确的是（）AAAA.甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，物体A机械能守恒B.乙图中,A置于光滑水平面，物体B沿光滑斜面下滑，物体B机械能守恒C.丙图中，不计任何阻力时A加速下落方加速上升过程中A B组成的系统机械能守恒D. 丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时小球的机械能守恒重力势能£p=-，叫sin3()o=-5 Jo故选项A正确。3 .C、D甲图中重力和弹簧弹力做功，系统机械能守恒，但弹簧的弹性势能增加,A 的机械能减少,A错;乙图中B物体下滑乃对A的弹力做功人的动能增加,5的机 械能减少,B错;丙图中A、B组成的系统重力做功，绳子张力对A做负功，对B做正 功，代数和为零，机械能守恒,C对;丁图中小球受重力和拉力作用，但都不做功，小球 动能不变，重力势能也不变,机械能守恒,D对。4 .C由题意知物体在运动过程中不受阻力，满足机械能守恒的条件，设下落的高 度为H,则有证只与高度有关,c正确。5 .D圆环和弹簧系统的机械能守恒，弹簧的弹性势能增大,圆环的机械能减小,A 错误;圆环的重力势能减少，一部分转化成了圆环的动能，另一部分转化为弹簧的 弹性势能,因为圆环下落过程速度在变，动能在变，所以圆环重力势能与弹簧弹性 势能之和在变,B错误;圆环下落速度最大时，加速度为零，合力为零,而下落距离最 大时，速度为零，加速度不为零,合力不为零,C错误;从最初到最大距离，根据机械能 守恒:AEp=mgA7i=mg J(2L)2-L2= V3mg£,D 正确。6 .B、C、D滑块和弹簧组成的系统，在整个运动过程中，只发生动能、重力势能 和弹性势能之间的相互转化，系统的机械能守恒,D正确;以。点作为重力势能零 点,。、。点动能为零，整个系统的机械能等于。点的重力势能或。点的弹性势能。 滑块从a到c,重力势能减小了 mg9sin3(T=6 J,全部转化为弹簧的弹性势能,B正 确;从c到b弹簧恢复原长，通过弹簧的弹力对滑块做功，将6 J的弹性势能全部转 化为滑块的机械能,C正确;当重力沿斜面的分力等于弹簧弹力时动能最大，此时 还有重力势能和弹性势能,总机械能只有6 J,所以动能不能达到6 J,A错误。7 .D由机械能守恒定律可得1Ek=Eko+mgh,又 h=-gt2,所以 Ek=Ek0+mg2t2o 当 t=0 时， 乙Ek0=52诏=5 J,当 t=2 s 时，Ek=Eko+2mg2=3O J,联立方程解得根=0.125 1<8，丑0=475 m/So当t=2 s时,由动能定理得Wg=&=25 J,故走手二12.5 W。根据图像信息，无法确定小球抛出时离地面的高度。 乙.【解析】小物块飞离桌面后做平抛运动，根据平抛运动规律，有竖直方向:水平方向：S=Ul解得水平距离S=v匹0.90 mo7 9小物块从飞离桌面到落地的过程中机械能守恒，根据机械能守恒定律可得小物 块落地时的动能为1 E-mv2+mgh=Q.90 Jo2 (3)小物块在桌面上运动的过程中根据动能定理，有-/mg- /=-mv2-mVo 22解得小物块的初速度大小+ i;2=4.0 m/s。答案：(1)0.90 m (2)0.90 J (3)4.0 m/s.【解析】从。到2弹珠重力做功抬=但如由图得hcD=由图得hcD=OB OBtanll.5° tan22。'代入数据，联立解得%=L5xlO-2 j从。到。，再到最高点的过程根据功能关系有 W =mgH-mghcD代入数据，解得W手=2 J (2)从D到最高点，根据功能关系，有 Ep=mgH,第二次从释放点到8 m高处,机械能守恒,有 Ep=mgh+-mv2代入数据，联立解得v=15.6m/s 答案:(l)1.5xl(y2j 2 J (2)15.6 m/s.D做匀速运动的物体,其机械能不一定守回如在空中匀速下降的降落伞，机 械能减小，故A错误;机械能守恒定律的条件是只有重力或弹力做功，故B错误;做 匀速圆周运动的物体，其机械能不一定守恒,如在竖直平面内做匀速圆周运动的 物体机械能不守回故C错误;除重力做功外，其他力不做功,物体的机械能一定守 恒故D正确。1LB、D小球下落的过程中，减小的重力势能转化为小球的动能和弹簧的弹性势 能，因此小球和弹簧组成的系统机械能守恒，故A错误,D正确;小球下落的过程中, 弹簧的弹性势能增加，弹簧对小球做负功，故B正确,C错误。12 .C根据能量守回子弹和木块损失的机械能转化成了内能，所以子弹和木块的 内能增加了期,A错误。因为该过程产生了内能，所以子弹和木块组成的系统机械 能减少,B错误。对木块应用动能定理可知NE"fs,C正确。根据能量守恒定律可 知，子弹减少的动能，一部分增加了木块的动能，另一部分转化成了内能，所以子弹 动能的减少量大于木块动能的增加量,D错误。13 .C小孩高度升高，重力势能增加，弹簧形变量减小，弹性势能减小,A、B、D错误,C正确。14.B通过克服摩擦力做功，系统的机械能向内能转化，故机械能减小，故A错误; 通过克服摩擦力做功，系统的机械能向内能转化，故B正确;垫块的动能转化为弹 性势能和内能，故C错误;弹簧的弹性势能转化为动能和内能，故D错误。15.A、C当A与8 一起做加速运动的过程中，对于整体分析:广华2相对小球A 分析:立卢加,联立得即弹簧的伸长量为力 则撤去外力F的瞬间，弹簧的Z KZ K伸长量为白故A正确,B错误;A克服外力所做的总功等于A的动能，由于是当它 们的总动能为Ek时撤去外力凡所以A与5的动能均为3反，即A克服外力所做的 总功等于:瓦，故c正确;根据功能关系可知，整个过程中，系统克服摩擦力所做的功 等于人B减少的动能以及弹簧减少的弹性势能的和，即等于系统机械能的减少 量，故D错误。16.B设当小球C刚刚离开地面时，弹簧的伸长量为卬则kxc=mg小球C刚刚离开地面时，以B为研究对象，小球B受到重力根g、弹簧的弹力kxc、 细线的拉力丁三个力的作用，设小球B的加速度为，根据牛顿第二定律，对 B 有:T-mg-kxc=ma 对 A 有：3/ngsina-r=3/na 由两式得3mgsma-mg-kxc=ma当A获得最大速度时，有。=0由式联立，解得sina=*所以:存37。,故A错误；设开始时弹簧的压缩量为冲,则kxB=mg设当小球c刚刚离开地面时，弹簧的伸长量为XG则kxc=mg当小球C刚离开地面时，小球B上升的距离以及小球A沿斜面下滑的距离均 为:h=Xc+XB由于弹簧处于压缩状态和伸长状态时的弹性势能相等,且小球c刚刚离开地面 时入3两小球的速度相等，设为 师以48及弹簧组成的系统为研究对象，由机 械能守恒定律得：3/叫/isina-wg/zWCw+m) vBm2代入数据,解得加m=g故B正确;。刚离开地面时方的速度最大加速度为零, 故C错误;从释放A到C刚离开地面的过程中,A、C两小球以及弹簧构成的系统 机械能守恒A B两小球组成的系统机械能不守回故D错误。17.B、C小球在半圆形轨道最高点时，由重力提供向心力根g=等,最高点的速度 K作二再，选项A错误;小球从B到C的过程中有12 d 12一 mu 京-mgK=-mVc 22在B点对小球受力分析,水平方向上有F=-=3mg,小球对轨道的压力/二尸二3/%，选项B正确;小球从A点运动到。点的过程中重力 做功的功率大小为根gvcos。,上升过程中速度v逐渐减小，而速度与重力的夹角先 由T逐渐变为零,后再由零逐渐变为*cos。先增大后减小，所以重力做功的功率先 由零增大后又减小到零，选项C正确;从小球释放开始，到最高点C的过程中，由机 械能守恒可知Ep=mVc+mgx2R解得比二审，选项D错误。18 .【解析】设开始时弹簧的压缩量为x,则"=/ng设B物块刚好要离开地面，弹簧的伸长量为X；则kx'=mg因止匕吆由几何关系得：2x= / +当4幺解得：x二Y、933得上得上得上3mg根据题意可知,5刚好要离开地面，绳的拉力T=2mg, 令此时绳子与杆的夹角为仇则tan。苫V所以9=37。,对c受力分析得：2mgcos37o=Mg, 解得C的质量为M=1.6m;(3)弹簧的劲度系数为匕开始时弹簧的压缩量为:mg LX=3当B刚好要离开地面时,弹簧的伸长量:应二等巨K 3因此A上升的距离为:/zf+x2=|lC 下滑的距离:H=J(L + h)2-L2=L 根据机械能守恒:MgH-mgh=m( v=)2+|m v2联立解得:"佟晟。N 42答案:(1)学Lt答案:(1)学Lt答案:(1)学Lt(2)1.6加(3) |L.【解析】设系统静止时细线中的拉力大小为7,小球受到容器的支持力Fb 方向沿BC 由几何关系知OBC为正三角形，所以NO3 c对小球1、小球2分析,根据共点力的平衡条件知:T=mgTcos3=Fbcos3T§ine+Fgsin。二根 2g解得:加2=V5加 设经过题图位置时小球1的速度为vi,小球2的速度为也，其中也沿绳竖直向上2沿圆弧切线斜向下 由几何关系知，也与DB延长线的夹角为90。/由运动关系可知用与也应满足msinQui由几何关系知,8O=R 根据机械能守恒定律得：171 om2gRsinO-mgR=-mv +-7/122此时，小球1的动能:反=9小谱整理可得比湍二嘤小（3）细绳剪断后，小球2以也为初速度，从B点沿圆弧运动到最低点,设经过最低点的速度为V3 根据机械能守恒定律得：1 71nm 2g（H-Rsin。）二一机2外2设小球2经过容器最低点时受到的支持力为N,根据牛顿第二定律得:N-恤g=他得K整理得:N=眨氏竺mg13由牛顿第三定律知，小球2对容器的压力大小为笔空帆g,方向向下。JL O答案:百加（2）号%gA2635V3-2313mg,方向向下4.伽利略曾设计如图所示的一个实验，将摆球拉至点放开,摆球会达到同一水平 高度上的N点,如果在£或月处钉上钉子，摆球将沿不同的圆弧达到同一高度的对 应点;反过来，如果让摆球从这些点下落，它同样会达到原水平高度上的M点，这个 实验可以说明，物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面（或弧线）下滑时，其末速度 的大小（）A.只与斜面的倾角有关B.只与斜面的长度有关C只与下滑的高度有关D.只与物体的质量有关.如图所示,固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环,圆环与水平放置的轻 质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，且处于原长状态。现让圆环由静止开 始下滑，已知弹簧原长为L,圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2未超过弹 性限度）,则在圆环下滑到最大距离的过程中（重力加速度为g）（）A.圆环的机械能守恒环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变C .圆环下滑到最大距离时,所受合力为零D占单簧弹性势能变化了 V3mgL5 .（多选）重10 N的滑块在倾角为30。的光滑斜面上，从a点由静止下滑，到b点接 触到一个轻弹簧，滑块压缩弹簧到c点开始弹回，返回b点离开弹簧，最后又回到。 点，已知ab= m,bc=0.2 m,那么在整个过程中，下列选项正确的是（）A.滑块动能的最大值是6 JB .弹簧弹性势能的最大值是6 JC从c到b弹簧的弹力对滑块做的功是6JD.整个过程系统机械能守恒.将一小球从高处水平抛出，最初2 s内小球动能反随时间/变化的图像如图所示, 不计空气阻力,g取10 m/s，根据图像信息，不能确定的物理量是（）A.小球的质量.小球的初速度C.最初2 s内重力对小球做功的平均功率D.小球抛出时的高度.如图所示,质量为m的小物块在粗糙水平桌面上做直线运动,经距离I后以速度 v飞离桌面，最终落在水平地面上。已知/=1.4 m,v=3.0 m/s,m=0.10 kg,物块与桌面 间的动摩擦因数=0.25,桌面高力=0.45 m。不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2o 求：ExT-s(1)小物块落地点距飞出点的水平距离S； (2)小物块落地时的动能反；小物块的初速度大小VOo.图甲为玩具弹弓，轻质橡皮筋连接在把手上A、B两点，一手握住把手不动，使ABcm,另手8 .图甲为玩具弹弓，轻质橡皮筋连接在把手上A、B两点，一手握住把手不动，使ABcm,另手cm,另手cm,另手连线水平C为自由伸长时橡皮筋中点弹夹的位置,如图乙40=03=6 捏着装有质量为10 g弹珠的弹夹，从。点由静止竖直向下缓慢移动到。点，放手 后弹珠竖直向上射出，刚好上升到离D点20.15 m高的楼顶处。测得NACB=44。,求:求:甲乙tan22°=0.4,tanl 1.5°=0.2,g=10 m/s20 不计空气阻力。从。至ID的过程中,弹珠重力所做的功及手所做的功；若还将橡皮筋拉到相同长度，仅改变发射方向，弹珠向斜上方运动到高出释放点8 m处的速率。【素养提升组】9 .下列关于机械能守恒的说法正确的是()A.做匀速运动的物体，其机械能一定守恒B.物体只受重力，机械能才守恒C.做匀速圆周运动的物体，具机械能一定守恒D.除重力做功外，其他力不做功，物体的机械能一定守恒11.侈选）如图所示,轻质弹簧下端悬挂有一小球，上端固定在水平天花板上，将弹 簧拉至水平方向，且弹簧处于原长,然后由静止释放小球直至其运动到最低点，不 计空气阻力，此过程中，下列说法正确的是（/A.小球的机械能守恒B.弹簧的弹力对小球做负功C.弹簧的弹力对小球不做功D.小球和弹簧组成的系统机械能守恒.如图，一木块放在光滑水平地面上，一颗子弹水平射入木块中，此过程中木块受 到的平均阻力为工子弹射入深度为2,木块位移为s,则此过程中（）A.子弹的内能增加了加B.子弹和木块组成的系统机械能守恒C.木块增加的动能为人D.子弹动能的减少量等于木块动能的增加量12 .如图所示，“蹦蹦跳”杆中的弹簧向上弹起,从图中1至I2的过程中,关于小孩的重 力势能和弹簧的弹性势能的变化，下列说法正确的是（）A.重力势能减小，弹性势能增加B .重力势能减小，弹性势能减小C重力势能增加，弹性势能减小D.重力势能增加，弹性势能增加.如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中和为楔块，和 为垫块，楔块与弹簧盒、垫块间均有摩擦,在车厢相互撞击时弹簧压缩过程中A.缓冲器的机械能守恒B .摩擦力做功消耗机械能C.垫块的动能全部转化成内能D.弹簧的弹性势能全部转化为动能.（多选）如图所示，质量相等、材料相同的两个小球人B间用一劲度系数为k 的轻质弹簧相连组成系统,系统穿过一粗糙的水平滑杆，在作用在B上的水平外力 方的作用下由静止开始运动，一段时间后一起做匀加速运动，当它们的总动能为Ek 时撤去外力F,最后停止运动。不计空气阻力，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 则从撤去外力F到停止运动的过程中，下列说法正确的是（）A撤去外力厂的瞬间，弹簧的伸长量为£B.撤去外力方的瞬间，弹簧的伸长量为营KC.A克服外力所做的总功等于与D.系统克服摩擦力所做的功小于系统机械能的减少量.如图所示,A、B两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连,A放在固定的光滑斜面 上，氏C两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连C球放在水平地 面上。现用手控制住A并使细线刚刚拉直但无拉力作用，并保证滑轮左侧细线竖 直、右侧细线与斜面平行。已知A的质量为3肛& C的质量均为皿重力加速度 为g,细线与滑轮之间的摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态。释放A后K沿 斜面下滑至速度最大时。恰好离开地面。则下列说法正确的是（）A.斜面倾角。=37。B.A获得最大速度为gC.C刚离开地面时,8的加速度最大D.从释放A到C刚离开地面的过程中，入B两小球组成的系统机械能守恒.侈选）如图所示，光滑水平面左侧有一弹簧，弹簧左端固定在墙壁上，水平面右 侧竖直平面内固定一半径为R的光滑半圆形轨道A3C,半圆形轨道最低点4与水 平面相切,质量为m的小球将弹簧压至某一位置后由静止释放，小球从A点冲入半 圆形轨道，通过与圆心等高的瓦点后，恰好能经过最高点。，已知重力加速度大小为 g,不计空气阻力，下列说法正确的是（）A.小球到达。点时速度为零B.小球在B点对轨道的压力大小为3mgC小球从A点运动到。点的过程中，重力做功的功率先增大后减小D.小球释放前，弹簧储存的弹性势能为学.如图所示，轻绳绕过定滑轮,一端连接物块A,另一端连接在滑环C上，物块A的 下端用弹簧与放在地面上的物块B连接,A、B两物块的质量均为加,开始时绳连 接滑环C部分处于水平绳刚好拉直，滑轮到杆的距离为L,控制滑块C使其沿杆缓 慢下滑，当C下滑，时，释放滑环C结果滑环C刚好处于静止，此时B刚好要离开 地面，不计一切摩擦,重力加速度为goJ"cJ求弹簧的劲度系数；求c的质量；(3)若由静止释放滑环。，求当物块B刚好要离开地面时，滑环C的速度大小。18 .如图，可视为质点的小球1、2由不可伸长的细绳相连，小球1悬挂在定滑轮0 的下方，小球2在半径为R的半球形固定容器内，定滑轮0与容器的边缘D及球 心C在同一水平线上。系统静止时，小球1在定滑轮正下方R处的A点，小球2 位于B点,8。间的细绳与水平方向的夹角。二60。已知小球1的质量为九重力加 速度为g,不计一切摩擦，忽略滑轮的质量。(结果用根号表示)试求小球2的质量;现将小球2置于D处由静止释放（小球1未触及地面），求小球1到达A点时的 动能;在第问中，小球2经过B点时，突然剪断细绳,求小球2经过容器最低点时对 容器的压力。第2课时 机械能守恒定律习题课i.c机械能守恒时，只有重力或弹力做功，但可以受其他外力作用,其他外力不做功或做功为零即可，故A错;匀速直线运动为一种平衡状态,但物体处于平衡状态 时,机械能不一定守回如在竖直方向匀速上升的物体，其机械能一直增大，所以B 错;若物体做自由落体运动，只受重力作用,则机械能守恒，故C正确;若外力中仅有 重力对物体做功，如在光滑斜面上下滑的物体不会引起物体机械能的变化，合外 力对物体做的功等于动能的变化，而非机械能的变化，根据功能关系知D错。2.A物体下滑时机械能守恒,故它下滑到斜面中点时的机械能等于在初始位置的机械能，初始位置动能为0,重力势能也为0,故机械能为0,下滑到斜面中点时的