【物理】2020届一轮复习人教版第五章机械能第3课时课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版第五章机械能第3课时课时作业

‎ ‎ ‎2020届一轮复习人教版 第五章 机械能 第3课时 课时作业 一、机械能守恒的判断 ‎1．(多选)如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是(　　)‎ A．(甲)图中，物体A将弹簧压缩的过程中，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，不计任何阻力和定滑轮质量时A加速下落，B加速上升过程中，A，B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 CD　解析：(甲)图中重力和弹力做功，物体A和弹簧地球组成的系统机械能守恒，但物体A机械能不守恒；(乙)图中斜面体A处于光滑水平面上且向右运动，则弹力对B做负功，机械能不守恒，但A，B组成的系统机械能守恒；(丙)图中A，B系统只有重力做功，则机械能守恒；(丁)图中动能不变，势能不变，机械能守恒．‎ ‎2．如图所示，梯形物块静止于墙角附近的水平面上，现将一小球从图示位置由静止释放，不计一切摩擦，则在小球从释放至地面的过程中，下列说法正确的是(　　)‎ A．梯形物块的机械能守恒 B．小球与梯形物块之间的弹力不做功 C．梯形物块与小球组成的系统机械能守恒 D．小球重力势能的减少量等于梯形物块动能的增加量 C　解析：梯形物块受到小球给的斜向右下方的弹力，而梯形物块的位移向右，故该弹力对梯形物块做正功，梯形物块的机械能不守恒，A、B错误；小球受到墙面给的支持力水平向右，小球水平方向的位移为零，所以墙给的弹力做功为零，地面对梯形物块的支持力竖直向上，而梯形物块的位移沿水平方向，所以该支持力做功为零，故小球和梯形物块组成的系统机械能守恒，C正确；根据动能定理可知小球重力势能减少量等于小球和物块动能的增加量，D错误．‎ 二、单物体机械能守恒 ‎3．(处理抛体运动)(2014新课标Ⅱ，15)取水平地面为重力势能零点．一物块从某一高度水平抛出，在抛出点其动能与重力势能恰好相等．不计空气阻力．该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角为(　　)‎ A. B. C. D. B　解析：设物块水平抛出的初速度为v0，高度为h，由题意知1，2mv＝mgh，即v0＝2gh.物块在竖直方向上的运动是自由落体运动，落地时的竖直分速度vy＝2gh＝vx＝v0，则该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角θ＝，故选项B正确，选项A、C、D错误．‎ ‎4．如图所示，‎ 在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A，若将小球A从弹簧原长位置由静止释放，小球A能够下降的最大高度为h.若将小球A换为质量为2m的小球B，仍从弹簧原长位置由静止释放，已知重力加速度为g.不计空气阻力，则小球B下降h时的速度为(　　)‎ A. B. C. D．0‎ B　解析：对弹簧和小球A，根据机械能守恒定律得弹性势能Ep＝mgh ‎；对弹簧和小球B，根据机械能守恒定律有Ep＋×2mv2＝2mgh，得小球B下降h时的速度v＝，选项B正确．‎ ‎5．(多选)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，弹性力做负功，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 ABC　解析：运动员到达最低点过程中，重力始终做正功，所以重力势能始终减小，A项正确．蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加，B项正确．蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统，只有重力和弹力做功，所以机械能守恒，C项正确．重力势能的改变与重力势能零点的选取无关，D项错误．‎ ‎6．如图所示，一轻绳一端连接在悬点O，另一端连着一个质量为m的小球，将球放在与O点等高的位置，绳子刚好拉直，绳长为L，在O点正下方处的A点有一钉子，球由静止释放后下落到最低点，绳与钉子相碰后没有断，球继续运动，不计空气阻力，忽略绳经过A点时的机械能损失，则(　　)‎ A．球运动到与A点等高的B点时，绳对悬点O的拉力大小等于mg B．球运动到与A点等高的B点时，绳对钉子的作用力大小等于mg C．球刚好能运动到悬点O点 D．球运动到与A点等高的B点时，剪断绳子，球能运动到与O点等高的位置 D　解析：小球从由静止释放至运动到B点的过程中机械能守恒，mg×L＝‎ eq f(1,2)mv2，则绳的拉力F＝m＝2mg，A项错误；此时绳对钉子的作用力为两边绳上张力的合力，即2mg，B项错误；根据机械能守恒定律可知，如果球能运动到O点，则到O点时的速度为零，在绳模型的圆周运动中这是不可能的，因此C项错误；若运动到B点时剪断绳子，球将做竖直上抛运动，过程中机械能守恒，球能运动到与O点等高的位置，D项正确．‎ 三、多物体的机械能守恒 ‎7．(2018河南省中原名校期中)‎ 如图所示轻质光滑定滑轮中细绳两端分别悬挂M1，M2两个物体，M1＝2 kg，M2＝1 kg, M1离地高度为H＝0.5 m．M1与M2从静止开始释放，不计一切阻力，M1由静止下落了0.3 m时的速度大小为(g取10 m/s2)(　　)‎ A.m/s B．3 m/s C．2 m/s D．1 m/s A　解析：对M1，M2组成的系统由机械能守恒定律得，(M1－M2)gh＝(M1＋M2)v2，代入数据得v＝ m/s.‎ ‎8．(2017滕州实验中学期末)(多选)如图所示在一个固定的十字架上(横竖两杆连结点为O点)，小球A套在竖直杆上，小球B套在水平杆上，A，B通过转轴用长度为L的刚性轻杆连接，并竖直静止．由于微小扰动，B从O点开始由静止沿水平杆向右运动．A，B的质量均为m，不计一切摩擦，小球A，B视为质点．在A下滑到O点的过程中，下列说法中正确的是(　　)‎ A．在A下滑到O点之前轻杆对B一直做正功 B．小球A的机械能先减小后增大 C．A运动到O点时的速度为 D．B的速度最大时，B对水平杆的压力大小为2mg BC　解析：依题意知，当A到达底端时，B的速度为零，B的速度在整个过程中，先增大后减小，动能先增大后减小，所以轻杆对B先做正功，后做负功； A，B组成的系统只有重力做功，系统机械能守恒，因B的机械能先增大，后减小，所以小球A的机械能先减小后增大； A运动到最低点时，B的速度为零，根据系统机械能守恒定律得mgL＝mv，解得vA＝；由B的受力情况可知，B速度最大时轻杆对B的作用力为零，即B对轻杆压力为零．‎ ‎9．(多选)(2018·湖南长沙市长郡中学模拟)水流星是一种常见的杂技项目，可以简化为长为2L的轻绳两端各系着质量相等的小球，两小球在竖直平面内做匀速圆周运动，已知重力加速度为g，忽略空气阻力，则下列说法正确的是(　　)‎ A．当一个小球运动到最高点时拉两小球的轻绳中拉力可能相等 B．小球做圆周运动的最小角速度为 C．小球运动到最低点时，轻绳中最小拉力为2mg ‎ D．两小球组成的系统的机械能不守恒 BC　解析：当一个小球运动到最高点，对下面的小球：T1－mg＝mω2L.对上面的小球：T2＋mg＝mω2L，则可知T1＞T2，选项A错误；小球运动到最高点时，由小球的重力刚好提供其做圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律得：mg＝mω2L，解得：ω＝，此时对下面的小球满足T－mg＝mω2L，解得T＝2mg，故选项B、C正确；两小球在竖直面内匀速转动，动能不变，两球的共同中心总在圆心位置，故重力势能不变，故两球组成的系统的机械能守恒，选项D错误；故选BC.‎ ‎【素能提升】‎ ‎10．(2018潍坊模拟)(多选)如图所示，劲度系数为k的轻质弹簧，一端系在竖直放置的半径为R的圆环顶点P，另一端系一质量为m的小球，小球穿在圆环上做无摩擦的运动．设开始时小球置于A点，弹簧处于自然状态，当小球运动到最低点时速率为v，对圆环恰好没有压力．下列分析正确的是(　　)‎ A．从A到B的过程中，小球的机械能守恒 B．从A到B的过程中，小球的机械能减少 C．小球过B点时，弹簧的弹力为mg＋m D．小球过B点时，弹簧的弹力为mg＋m BC　解析：从A到B，弹簧和小球组成的系统机械能守恒，而弹簧的弹性势能增加，故小球机械能减少；在最低点时，小球对环没有作用力，弹簧弹力与小球重力的合力提供向心力，即F－mg＝.‎ ‎11．(多选)(2018·苏北四市高三调研)如图所示，固定在地面的斜面体上开有凹槽，槽内紧挨放置六个半径均为r的相同小球，各球编号如图．斜面与水平轨道OA平滑连接，OA长度为6r.现将六个小球由静止同时释放，小球离开A点后均做平抛运动，不计一切摩擦．则在各小球运动过程中，下列说法正确的是(　　)‎ A．球1的机械能守恒 B．球6在OA段机械能增大 C．球6的水平射程最小 D．六个球落地点各不相同 BC　解析：当所有球都在斜面上运动时机械能守恒，当有球在水平面上运动时，后面球要对前面的球做功，小球机械能不守恒，选项A错误；球6在OA段由于球5的推力对其做正功，其机械能增大，选项B正确；由于球6离开A点的速度最小，所以其水平射程最小，选项C正确；当1、2、3小球均在OA段时，三球的速度相同，故从A点抛出后，三球落地点也相同，选项D错误．‎ ‎12．如图所示，一内壁光滑的细管弯成半径为R＝0.4 m的半圆形轨道CD，竖直放置，其内径略大于小球的直径，水平轨道与竖直半圆轨道在C点平滑连接．置于水平轨道上的弹簧左端与竖直墙壁相连，B处为弹簧的自然状态．将一个质量为m＝0.8 kg的小球放在弹簧的右侧后，‎ 用力水平向左推小球而压缩弹簧至A处，然后将小球由静止释放，小球运动到C处时对轨道的压力大小为F1＝58 N．水平轨道以B处为界，左侧AB段长为x＝0.3 m，与小球间的动摩擦因数为μ＝0.5，右侧BC段光滑．g＝10 m/s2，求：‎ ‎(1)弹簧在压缩时所储存的弹性势能；‎ ‎(2)小球运动到轨道最高处D点时对轨道的压力．‎ 解析：(1)对小球在C处，由牛顿第二定律及向心力公式得F1－mg＝m，v1＝ ‎＝ m/s＝5 m/s.‎ 从A到B由动能定理得 Ep－μmgx＝mv，Ep＝mv＋μmgx＝×0.8×52 J＋0.5×0.8×10×0.3 J＝11.2 J.‎ ‎(2)从C到D，由机械能守恒定律得：‎ mv＝2mgR＋mv，v2＝＝ m/s＝3 m/s，‎ 由于v2>＝2 m/s，‎ 所以小球在D处对轨道外壁有压力．‎ 小球在D处，由牛顿第二定律及向心力公式得F2＋mg＝m，F2＝m＝0.8× N＝10 N.‎ 由牛顿第三定律可知，小球在D点对轨道的压力大小为10 N，方向竖直向上．‎ 答案：(1)11.2 J　(2)10 N，方向竖直向上 ‎13．(2019年福州中学模拟)如图所示，滑块质量为m，与水平地面间的动摩擦因数为0.1，它以v0＝3 的初速度由A点开始向B点滑行，AB＝5R，‎ 并滑上光滑的半径为R的圆弧BC，在C点正上方有一离C点高度也为R的旋转平台，沿平台直径方向开有两个离轴心距离相等的小孔P、Q，孔径大于滑块的大小，旋转时两孔均能达到C点的正上方。求：(1)滑块运动到光滑轨道B点时对轨道的压力大小；(2)若滑块滑过C点后穿过P孔，求滑块过P点后还能上升的最大高度；(3)若滑块滑过C点 后从P孔上升又恰能从Q孔落下，平台转动的角速度ω应满足什么条件？‎ 答案：(1)设滑块滑至B点时速度为vB，对滑块由A点到B点应用动能定理有－μmg·5R＝mv－mv 对滑块在B点，由牛顿第二定律有N－mg＝m 解得N＝9mg 由牛顿第三定律可知，滑块在B点时对轨道的压力大小为N′＝N＝9mg 方向向下 ‎(2)滑块从B点开始运动后机械能守恒，设滑块到达P处时速度为vP，‎ 则mv＝mv＋mg·2R 解得vP＝2 滑块穿过P孔后再上升机械能仍守恒，设能上升的最大高度为h ‎ 由mv＝mg·h 得到h＝2R 滑块过P点后还能上升的最大高度为2R ‎(3)滑块穿过P孔后再回到平台的时间 t＝＝4 要想实现题述过程，需满足ωt＝(2n＋1)π ω＝(n＝0，1，2…)‎