高考物理总复习 第5单元 机械能 作业手册（15）机械能守恒定律及其应用-人教版高三全册物理试题.doc

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1、课时作业(十五)第15讲机械能守恒定律及其应用时间 / 40分钟基础巩固1.2017南宁模拟 以下说法中正确的是()A.物体做匀速运动,它的机械能一定守恒B.物体所受合力做的功为零,它的机械能一定守恒C.物体所受合力不等于零,它的机械能可能守恒D.物体所受合力等于零,它的机械能一定守恒2.2017长沙一中月考 总质量约为3.8吨的“嫦娥三号”探测器在距月面3 m 处关闭反推发动机,让其以自由落体方式降落在月球表面.4条着陆腿触月信号显示,“嫦娥三号”完美着陆月球虹湾地区.月球表面附近重力加速度约为1.6 m/s2,4条着陆腿可视作完全相同的四个轻弹簧,在软着陆后,每个轻弹簧获得的弹性势能大约是

2、()图K15-1A.28 500 JB.4560 JC.18 240 JD.9120 J3.2017山东淄博、莱芜二模 如图K15-2所示,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,静置于水平地面上;b球质量为3m,用手托住,高度为h,此时轻绳刚好拉紧,重力加速度为g.现将b球释放,则b球着地瞬间a球的速度大小为()图K15-2A.4.(多选)2017湖南衡阳八中月考 如图K15-3甲所示,轻弹簧竖直固定在水平面上,一质量为m=0.2 kg的小球从弹簧上端某高度处自由下落,从它接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中(弹簧在弹性限度内),其速度v和弹簧压缩量x之间的函数

3、图像如图乙所示,其中A为曲线的最高点,小球和弹簧接触瞬间机械能损失不计,g取10 m/s2,则下列说法正确的是()图K15-3A.小球刚接触弹簧时加速度最大B.该弹簧的劲度系数为20.0 N/mC.从接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中,小球的机械能守恒D.从接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中,弹簧的弹性势能一直增大技能提升5.2017郑州一中模拟 如图K15-4甲所示,将质量为m的小球以速度v0竖直向上抛出,小球上升的最大高度为h.若将质量分别为2m、3m、4m、5m的小球分别以同样大小的速度v0从半径均为R=h的竖直圆弧形光滑轨道的最低点水平向右射入轨道,轨道形状如图乙、丙、丁、戊所示,则质

4、量分别为2m、3m、4m、5m的小球中上升的最大高度仍为h的是(小球大小和空气阻力均不计)()图K15-4A.质量为2m的小球B.质量为3m的小球C.质量为4m的小球D.质量为5m的小球6.如图K15-5所示,一长为L的均匀铁链对称挂在一轻质小滑轮上,由于某一微小的扰动使得链条向一侧滑动,则铁链完全离开滑轮时的速度大小为(重力加速度为g)()图K15-5A.C.7.2017广东肇庆二模 如图K15-6所示,一个长直轻杆两端分别固定一个小球A和B,两球质量均为m,两球半径忽略不计,杆的长度为l.先将杆竖直靠放在竖直墙上,轻轻振动小球B,使小球B在水平面上由静止开始向右滑动,不计一切摩擦,重力加速

5、度为g.当小球A沿墙下滑距离为l时,下列说法正确的是()图K15-6A.小球A和B的速度都为B.小球A和B的速度都为C.小球A的速度为,小球B的速度为D.小球A的速度为,小球B的速度为8.(多选)2017江苏淮阴中学月考 如图K15-7所示,半径为R的光滑圆环固定在竖直平面内,O是圆心,虚线OC水平,D是圆环最低点.两个质量均为m的小球A、B套在圆环上,两球之间用轻杆相连,从图示位置由静止释放,则()图K15-7A.A、B系统在运动过程中机械能守恒B.当杆水平时,A、B球速度达到最大C.B球运动至最低点D时,A、B系统重力势能最小D.A球从C点运动至D点过程中受到的合外力做正功9.(多选)20

6、17苏北四市联考 如图K15-8所示,小物块套在固定竖直杆上,用轻绳连接后跨过小定滑轮与小球相连,开始时物块与定滑轮等高.已知小球的质量是物块质量的两倍,杆与滑轮间的距离为d,重力加速度为g,绳及杆足够长,不计一切摩擦.现将物块由静止释放,在物块向下运动过程中()图K15-8A.刚释放时物块的加速度为gB.物块速度最大时,绳子的拉力一定大于物块的重力C.小球重力的功率一直增大D.物块下降的最大距离为d10.2017济南模拟 半径为R的光滑圆环竖直放置,环上套有两个质量分别为m和m的小球A和B,A、B之间用一长为R的轻杆相连,如图K15-9所示.开始时,A、B都静止,且A在圆环的最高点.现将A、

7、B释放,试求:(1)B球到达最低点时的速度大小;(2)B球到达最低点的过程中,杆对A球做的功;(3)B球在圆环右侧区域内能达到的最高点位置.图K15-9挑战自我11.2017江西师大附中、九江一中联考 如图K15-10所示,质量mB=3.5 kg的物体B通过一轻弹簧固连在地面上,弹簧的劲度系数k=100 N/m.一轻绳一端与物体B连接,绕过无摩擦的两个轻质小定滑轮O1、O2后,另一端与套在光滑直杆顶端、质量mA=1.6 kg的小球A连接.已知直杆固定,杆长L为0.8 m,与水平面的夹角=37.初始时使小球A静止不动,与A端相连的绳子保持水平,此时绳子中的张力F为45 N.已知AO1=0.5 m

8、,重力加速度g取10 m/s2,绳子不可伸长.现将小球A从静止释放.(1)求释放小球A之前弹簧的形变量;(2)若直线CO1与杆垂直,求小球A从开始至运动到C点的过程中绳子拉力对小球A所做的功;(3)求小球A运动到底端D点时的速度大小.图K15-10课时作业(十五)1.C解析 物体做匀速运动时动能不变,但是高度可以改变,即重力势能可以改变,A、D错误;合力做的功为零,只是动能不变,B错误;物体所受合力不等于零,例如只在重力作用下的运动,机械能守恒,C正确.2.B解析 由机械能守恒定律得mgh=4Ep,解得Ep=4560 J,选项B正确.3.A解析 在b球落地前,a、b两球组成的系统机械能守恒,且

9、a、b两球速度大小相等,设为v,根据机械能守恒定律有3mgh=mgh+(3m+m)v2,解得v=,故A正确.4.BD解析 图乙中A为曲线的最高点,对应加速度为零,弹簧压缩量x=0.1 m,由mg=kx,解得k=20.0 N/m,选项B正确;小球刚接触弹簧时加速度为g,弹力最大时的加速度a=51 m/s2,所以小球在速度减小到最小时加速度最大,选项A错误;从接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中,小球的机械能减小,弹簧的弹性势能一直增大,弹簧和小球系统的机械能守恒,选项D正确,C错误.5.C解析 由题意可知,质量为m的小球竖直向上抛出时只有重力做功,故机械能守恒,得mgh=.题图乙将质量为2m的小球

10、以速度v0射入轨道,小球若能到达的最大高度为h,则此时速度不为零,此时的动能与重力势能之和大于初位置时的动能与重力势能之和,故不可能,即h2h,故A错误;由丙图和戊图可知,小球出轨道时的速度方向不沿竖直方向,则上升到最高点时水平方向速度不为零,根据功能关系得h3h,h5h,故B、D错误;由丁图可知,小球出轨道时的速度方向沿竖直方向向上,则上升到最高点时,速度为零,根据机械能守恒定律得h4=h,故C正确.6.C解析 铁链在向一侧滑动的过程中受重力和滑轮弹力的作用,弹力始终与对应各节链条的运动方向垂直,故只有重力做功.设铁链刚好完全离开滑轮时的速度为v,由机械能守恒定律有mv2+Ep=0,其中铁链

11、重力势能的变化量Ep=-,解得v=,故C正确.7.C解析 当小球A沿墙下滑距离为l时,设此时A球的速度为vA,B球的速度为vB,对A、B系统,根据机械能守恒定律得mg,两球沿杆方向上的速度相等,则有vAcos 60=vBcos 30,联立解得vA=,vB=,故C正确,A、B、D错误.8.AB解析 A、B组成的系统只有重力做功,系统机械能守恒,B球运动到圆环最低点时,系统减小的重力势能为mgR,在杆从竖直状态到水平状态的过程中,系统重力势能减小量最大,为mgR,故A正确,C错误.A球从C点运动到D点的过程中,速度先增大后减小,则合力先做正功,后做负功,故D错误.因为杆水平时,系统重力势能减小量最

12、大,根据机械能守恒定律知,系统动能最大,所以当杆水平时,A、B球的速度最大,故B正确.9.ABD解析 刚释放物块时,物块在水平方向受力平衡,在竖直方向只受重力,根据牛顿第二定律可知其加速度为g,故A正确;物块所受的合力为零时速度最大,则绳子拉力在竖直向上的分力一定等于物块的重力,所以绳子的拉力一定大于物块的重力,故B正确;刚释放物块时小球的速度为零,小球重力的功率为零,物块下降到最低点时小球的速度为零,小球重力的功率为零,所以小球重力的功率先增大后减小,故C错误;设物块下降的最大距离为s,物块的质量为m,根据系统机械能守恒,有mgs-2mg(-d)=0,解得s=d,故D正确.10.(1)(2)

13、0(3)高于O点R处解析 (1)释放后B到达最低点的过程中,A、B和杆组成的系统机械能守恒,有mAgR+mBgR=又OAOB,AB杆长为R,故OA、OB与杆间夹角均为45,可得vA=vB解得vB=.(2)对小球A应用动能定理可得W杆A+mAgR=又vA=vB解得杆对A球做功W杆A=0.(3)设B球到达右侧最高点时,OB与竖直方向之间的夹角为,取圆环的圆心O为零势面,由机械能守恒定律可得mAgR=mBgRcos -mAgRsin 解得=30所以B球在圆环右侧区域内达到最高点时,高于圆心O的高度hB=Rcos =R.11.(1)0.1 m(2)7 J(3)2 m/s解析 (1)释放小球前,B处于静

14、止状态,由于绳子拉力大于重力,故弹簧被拉伸,设弹簧形变量为x,有kx=F-mBg所以x=0.1 m(2)对A球从顶点运动到C的过程应用动能定理得W+mAgh=-0其中h=xCO1cos 37而xCO1=xAO1sin 37=0.3 m物体B下降的高度h=xAO1-xCO1=0.2 m由此可知,弹簧此时被压缩了0.1 m,此时弹簧弹性势能与初状态相等,对于A、B和弹簧组成的系统,根据机械能守恒定律有mAgh+mBgh=由题意知,小球A在C点运动方向与绳垂直,此瞬间B物体速度vB=0联立解得W=7 J(3)由题意知,杆长L=0.8 m,故CDO1=37DO1=AO1,当小球到达D点时,弹簧弹性势能与初状态相等,物体B又回到原位置,在D点对A的速度沿平行于绳和垂直于绳两方向进行分解,可得平行于绳方向的速度即为B的速度,由几何关系得vB=vAcos 37对于整个下降过程,由机械能守恒定律得mAgLsin 37=联立解得vA=2 m/s