2022-2022学年高中物理第四章机械能和能源第四节机械能守恒定律随堂演练含解析粤教版必修2.doc

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1、机械能守恒定律1如下图实例中均不考虑空气阻力，系统机械能守恒的是()解析：选D.人上楼、跳绳过程中机械能不守恒，从能量转化角度看都要消耗人体的化学能，从做功角度看，上楼时除人所受重力做功外，楼梯对人的支持力也做功，人匀速上楼时，机械能增加；跳绳时，人落地跳起时，地面支持力对人做功，故A、B两项机械能不守恒；水滴石穿，水滴的机械能减少的局部转变为内能；弓箭射出过程中是弹性势能与动能、重力势能的相互转化，只有重力和弹力做功，机械能守恒2.如下图，一小孩从公园中粗糙的滑梯上自由加速滑下，其机械能的变化情况是()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

2、能增加，机械能增加D重力势能减小，动能增加，机械能守恒解析：选B.小孩从粗糙的滑梯上自由加速滑下，由于摩擦力做了负功，小孩的机械能减小，但由于小孩加速下滑，说明小孩的运动速度增加，那么其动能增加，又因小孩的高度降低，那么其重力势能减小，那么选项B正确，其他选项均错误如下图，在距地面h高处以初速度v0沿水平方向抛出一个物体，不计空气阻力，物体在下落过程中，以下说法中正确的选项是()A物体在c点比在a点具有的机械能大B物体在b点比在c点具有的动能大C物体在a、b、c三点具有的动能一样大D物体在a、b、c三点具有的机械能相等解析：选D.小球在运动过程中，只受到重力作用，机械能守恒，在任何一个位置小球

3、的机械能都是一样的，A错误，D正确；物体在下落过程中，重力势能转化为动能，EkaEkbEkc，B、C错误4.如图，一质量为M的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大环上质量为m的小环(可视为质点)，从大环的最高处由静止滑下重力加速度大小为g，当小环滑到大环的最低点时，大环对轻杆拉力的大小为()AMg5mg BMgmg CMg5mg DMg10mg解析：选C.设大环半径为R，质量为m的小环滑下过程中遵守机械能守恒定律，所以mv2mg2R.小环滑到大环的最低点时的速度为v2，根据牛顿第二定律得FNmg，所以在最低点时大环对小环的支持力FNmg5mg.根据牛顿第三定律知，小环对大环的压力FN

4、FN5mg，方向向下对大环，据平衡条件，轻杆对大环的拉力TMgFNMg5mg.根据牛顿第三定律，大环对轻杆拉力的大小为TTMg5mg，应选项C正确，选项A、B、D错误某人站在离地面h10 m高处的平台上以水平速度v05 m/s 抛出一个质量m1 kg的小球，不计空气阻力，g取10 m/s2，求：(1)人对小球做了多少功？(2)小球落地时的速度为多大？解析：(1)人对小球做的功等于小球获得的初动能，由动能定理得：Wmv152 J12.5 J.(2)小球下落过程中，只有重力做功，取地面为零势能面，由机械能守恒定律得：mghmvmv2解得：v m/s15 m/s.答案：(1)12.5 J(2)15

5、m/s课时作业一、单项选择题1如下图，游乐场中一位小朋友沿滑梯从静止开始下滑，在此过程中他的机械能不守恒，其原因是()A因为小朋友做加速运动，所以机械能不守恒B因为小朋友做曲线运动，所以机械能不守恒C因为小朋友受到了除重力以外的其他力作用，所以机械能不守恒D因为除重力做功外，其他力做功不为零，所以机械能不守恒解析：选D.小朋友沿滑梯滑下过程中除了重力做功以外，摩擦阻力和空气阻力也对小朋友做了负功，因此，小朋友的机械能减少，而不守恒，选项D正确，其他选项均错误2在物体自由下落过程中，以下说法正确的选项是()A动能增大，势能减小，机械能增大B动能减小，势能增大，机械能不变C动能增大，势能减小，机械

6、能不变D动能不变，势能减小，机械能减小解析：选C.在自由下落过程中，只有重力做功，物体的机械能守恒，重力势能不断减小，动能不断增大，选项C正确如下图，木块均在固定的斜面上运动，其中图A、B、C中的斜面是光滑的，D中的斜面是粗糙的图A、B中的F为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图A、B、D中的木块向下运动，图C中的木块向上运动在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是()解析：选C.机械能守恒的条件是只有重力或系统内弹力做功在A、B图中木块受三个力作用，即重力、支持力和推力F，因有外力F做功，故不符合条件；D中因有摩擦力做功，故也不符合条件因此只有C图符合守恒条件如下图，竖直轻弹簧下端固定在水

7、平地面上，质量为m的小球，从轻弹簧的正上方某一高处自由落下，并将弹簧压缩，直到小球的速度变为零对于小球、轻弹簧和地球组成的系统，在小球开始与弹簧接触时起到小球速度变为零的过程中()A小球的动能和重力势能的总和越来越小，小球的动能和弹性势能的总和越来越大B小球的动能和重力势能的总和越来越小，小球的动能和弹性势能的总和越来越小C小球的动能和重力势能的总和越来越大，小球的动能和弹性势能的总和越来越大D小球的动能和重力势能的总和越来越大，小球的动能和弹性势能的总和越来越小解析：选A.在小球开始与弹簧接触到小球速度变为零的过程中，只有重力和弹力做功，小球和弹簧组成的系统的机械能守恒，即动能、弹性势能和重

8、力势能的总和不变，由于弹力一直做负功，弹性势能不断增大，故小球的动能和重力势能的总和越来越小，故C、D错；同理，由于重力一直做正功，重力势能不断减小，故小球的动能和弹性势能的总和越来越大，故A对、B错如下图，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态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，弹簧原长为L，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L(未超过弹性限度)，那么在圆环下滑到最大距离的过程中()A圆环的机械能守恒B弹簧弹性势能变化了mgLC圆环下滑到最大距离时，所受合力为零D圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变解析：选B.圆环沿杆下滑的

9、过程中，圆环与弹簧组成的系统动能、弹性势能、重力势能之和守恒，选项A、D错误；弹簧长度为2L时，圆环下落的高度hL，根据机械能守恒定律，弹簧的弹性势能增加了EpmghmgL，选项B正确；圆环释放后，圆环向下先做加速运动，后做减速运动，当速度最大时，合力为零，下滑到最大距离时，具有向上的加速度，合力不为零，选项C错误将物体从地面竖直上抛，如果不计空气阻力，物体能够到达的最大高度为H.当物体在上升过程中的某一位置，它的动能是重力势能的3倍，那么这一位置的高度是()A. B.C. D.解析：选D.物体在运动过程中机械能守恒，设动能是重力势能的3倍时的高度为h，取地面为零势能面，那么有mgHEkmgh

10、，即mgH4mgh，解得：h，故D正确某跳高运发动的身高为1.89 m，在一次训练中起跳后身体横着越过了2.14 m的横杆，据此可估算出他起跳时竖直向上的速度接近(设人的重心在身高一半处，取g10 m/s2)()A2 m/s B5 m/sC6 m/s D8 m/s解析：选B.可认为跨杆时刻，该运发动速度为零由机械能守恒定律得：mgh，h为重心上升的高度，解得速度约为：v4.89 m/s，接近5 m/s，应选B.二、多项选择题关于机械能守恒定律的适用条件，以下说法中正确的选项是()A只有重力和系统内弹力作用时，机械能守恒B除重力或系统内弹力外有其他力作用时，只要合外力为零，机械能守恒C除重力或系

11、统内弹力外有其他力作用时，只要其他力的合力的功为零，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AC.系统只有重力或系统内弹力作用时，没有其他力做功，机械能一定守恒，A对；合外力为零，那么合外力做的功为零，动能不变，但势能不一定不变，故机械能可能变化，B错；除重力或系统内弹力外，其他力做的总功为零，相当于只有重力或系统内弹力做功，机械能一定守恒，C对；爆炸瞬间炸药的化学能转化为炮弹的动能，炮弹的动能增加，机械能增加，D错如图是滑道压力测试的示意图，光滑圆弧轨道与光滑斜面相切，滑道底部B处安装一个压力传感器，其示数N表示该处所受压力的大小某滑块从斜面上不同高

12、度h处由静止下滑，通过B时，以下表述正确的有()AN小于滑块重力 BN大于滑块重力CN越大说明h越大 DN越大说明h越小解析：选BC.设滑块质量为m，在B点所受支持力为FN，圆弧半径为R，所需向心力为F.滑块从高度h处由静止下滑至B点过程中，由机械能守恒定律有mvmgh，在B点滑块所需向心力由合外力提供，得FNmgm.由牛顿第三定律知，传感器示数N等于FN，解得Nmg，由此式知Nmg且h越大，N越大选项B、C正确10一蹦极运发动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，运发动可视为质点，以下说法正确的选项是()A运发动到达最低点前重力势能始终减小B蹦极

13、绳张紧后的下落过程中，弹力先做正功后做负功，弹性势能先减小后增加C蹦极过程中，运发动、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无关解析：选ACD.运发动在下落过程中，重力做正功，重力势能减小，故A正确蹦极绳张紧后的下落过程中，弹力向上，位移向下，弹力做负功，弹性势能增加，故B错误选取运发动、地球和蹦极绳为一系统，在蹦极过程中，只有重力和系统内弹力做功，这个系统的机械能守恒，故C正确重力势能改变的表达式为Epmgh，由于h是绝对的，与选取的重力势能参考零点无关，故D正确三、非选择题轻弹簧k一端与墙相连，质量为4 kg的木块沿光滑水平面以5 m/s的速度运

14、动，并压缩弹簧，求弹簧在被压缩的过程中最大弹性势能及木块速度减为3 m/s时的弹性势能解析：木块压缩弹簧的过程中，只有弹力做功，木块的动能与弹簧的弹性势能之和守恒从开始压缩至木块速度为零，根据机械能守恒mvEp可得：Ep50 J从开始压缩至木块速度为3 m/s，根据机械能守恒mvmv2Ep可得Ep32 J.答案：50 J32 J如下图，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，把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：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，那么：2mghmv22mv2解得：v设轻绳对砝码做功为W，对砝码由动能定理得2mghW2mv20解得：Wmgh.答案：mgh