高三物理一轮复习 第5章 机械能 第3节 机械能守恒定律课后限时训练

我们在这里，召开私营企业家联谊会，借此机会，我代表成都市渝中工商局、渝中区私营企业协会，祝各位领导新年快乐、工作愉快、身体健康，祝各位企业家事业兴旺第3节 机械能守恒定律(建议用时：40分钟)1(2017温岭模拟)下列物体在运动过程中，可视为机械能守恒的是()A飘落中的树叶B乘电梯匀速上升的人C被掷出后在空中运动的铅球D沿粗糙斜面匀速下滑的木箱CA项中，空气阻力对树叶做功，机械能不守恒；B项中，人的动能不变，重力势能变化，机械能变化；C项中，空气阻力可以忽略不计，只有重力做功，机械能守恒；D项中，木箱动能不变，重力势能减小，机械能减小故选C.2.如图539所示，质量为m的足球在水平地面的位置1被踢出后落到水平地面的位置3，在空中达到的最高点(位置2)的高度为h，已知重力加速度为g.下列说法正确的是() 图539【导学号：81370208】A足球由位置1运动到位置2的过程中，重力做的功为mghB足球由位置1运动到位置3的过程中，重力做的功为2mghC足球由位置2运动到位置3的过程中，重力势能减少了mghD如果没有选定参考平面，就无法确定重力势能变化了多少C足球由位置1运动到位置2的过程中，高度增加h，重力做负功，应为mgh，选项A错误；足球由位置1运动到位置3的过程中，由于位置1和位置3在同一水平地面上，故足球的高度没有变化，重力做的功为零，选项B错误；足球由位置2运动到位置3的过程中，足球的高度降低，重力做正功，重力势能减少，由于2、3两位置的高度差是h，故重力势能减少了mgh，选项C正确；分析重力势能的变化，只要找出高度的变化即可，与参考平面的选取没有关系，选项D错误3.如图5310所示，小明玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是()图5310A重力势能减少，弹性势能增大B重力势能增大，弹性势能减少C重力势能减少，弹性势能减少D重力势能不变，弹性势能增大A弹簧向下压缩的过程中，弹簧压缩量增大，弹性势能增大；重力做正功，重力势能减少，故A正确4.如图5311所示，在高1.5 m的光滑平台上有一个质量为2 kg的小球被一细线拴在墙上，球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧当烧断细线时，小球被弹出，小球落地时的速度方向与水平方向成60角，则弹簧被压缩时具有的弹性势能为(g取10 m/s2)()图5311A10 JB15 JC20 JD25 JA由hgt2，tan 60可得v0 m/s.由小球被弹射过程中，小球和弹簧组成的系统机械能守恒得，Epmv10 J，故A正确5质量为m的小陶同学助跑跳起后，手指刚好能摸到篮球架的球筐该同学站立举臂时，手指触摸到的最大高度为h1，已知篮球筐距地面的高度约为h2，则在助跑、起跳和摸筐的整个过程中，该同学重力势能的增加量最接近() 【导学号：81370209】Amgh1Bmgh2Cmg(h2h1)Dmg(h1h2)C该同学跳起的高度为h2h1，所以其重力势能的增加量为mg(h2h1)，C选项正确6.如图5312所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上若以地面为零势能面，而且不计空气阻力，则下列说法中正确的是()图5312A重力对物体做的功为mghB物体在海平面上的势能为mghC物体在海平面上的动能为mvmghD物体在海平面上的机械能为mvmghA重力对物体做的功只与初、末位置的高度差有关，为mgh，A正确；物体在海平面上的势能为mgh，B错误；由动能定理mghmv2mv，到达海平面时动能为mvmgh，C错误；物体只受重力做功，机械能守恒，等于地面时的机械能mv，D错误7将一物体以速度v从地面竖直上抛，当物体运动到某高度时，它的动能恰为重力势能的一半(以地面为零势能面)，不计空气阻力，则这个高度为()A.B. C.D.C物体的总机械能为Emv2，由机械能守恒得mv2mghmv2，由题意知mgh2mv2，解得h，选项C正确8.如图5313所示，轻质弹簧下悬挂一个小球，手掌托小球使之缓慢上移，弹簧恢复原长时迅速撤去手掌使小球开始下落不计空气阻力，取弹簧处于原长时的弹性势能为零撤去手掌后，下列说法正确的是()图5313A刚撤去手掌瞬间，弹簧弹力等于小球重力B小球速度最大时，弹簧的弹性势能为零C弹簧的弹性势能最大时，小球速度为零D小球运动到最高点时，弹簧的弹性势能最大C刚撤去手掌瞬间，弹簧弹力为零，A错；小球先做加速度减小的加速运动，当弹簧弹力等于小球重力时，加速度为零，速度最大，此时弹簧伸长，弹性势能不为零，B错；接下来小球向下做加速度增大的减速运动，当速度为零时，弹簧伸长量最大，弹性势能最大，C对；小球在最高点时，弹性势能为零，D错9.如图5314所示，在高为H的桌面上以速度v水平抛出质量为m的物体，物体经过距地面高为h处的A点，不计空气阻力以地面为参考平面，则下列说法正确的是() 图5314【导学号：81370210】A物体在A点的机械能为mghmv2B物体在A点的机械能为mgHmv2C物体在A点的动能为mghmv2D物体在A点的动能为mg(Hh)B物体抛出时的机械能为mgHmv2，根据机械能守恒，在A点的机械能也为mgHmv2，A错，B对；根据动能定理得mg(Hh)mvmv2，物体在A点的动能为mg(Hh)mv2，C、D错10.如图5315所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环，圆环与一橡皮绳相连，橡皮绳的另一端固定在地面上的A点，橡皮绳竖直时处于原长h.让圆环沿杆滑下，滑到杆的底端时速度为零则在圆环下滑过程中()图5315A圆环机械能守恒B橡皮绳的弹性势能一直增大C橡皮绳的弹性势能增加了mghD橡皮绳再次达到原长时圆环动能最大C圆环沿杆滑下，滑到杆的底端的过程中有两个力对圆环做功，即环的重力和橡皮绳的拉力，所以圆环的机械能不守恒，如果把圆环和橡皮绳组成的系统作为研究对象，则系统的机械能守恒，故A错误；橡皮绳的弹性势能随橡皮绳的形变量的变化而变化，由图知橡皮绳先缩短后再伸长，故橡皮绳的弹性势能先不变再增大，故B错误；根据系统的机械能守恒，圆环的机械能减少了mgh，那么圆环的机械能的减少量等于橡皮绳的弹性势能增大量，为mgh，故C正确；在圆环下滑过程中，橡皮绳再次达到原长时，该过程中动能一直增大，但不是最大，沿杆方向合力为零的时刻，圆环的动能最大，故D错误11(加试要求)如图5316所示是某公园设计的一种惊险刺激的娱乐设施管道除D点右侧水平部分粗糙外，其余部分均光滑若挑战者自斜管上足够高的位置滑下，将无能量损失的连续滑入第一个、第二个圆管轨道A、B内部(圆管A比圆管B高)某次一挑战者自斜管上某处滑下，经过第一个圆管轨道A内部最高位置时，对管壁恰好无压力则这名挑战者() 【导学号：81370211】图5316A经过管道A最高点时的机械能大于经过管道B最低点时的机械能B经过管道A最低点时的动能大于经过管道B最低点时的动能C经过管道B最高点时对管外侧壁有压力D不能经过管道B的最高点CA管最高点恰好无压力，可得出mgm.根据机械能守恒定律，A、B选项中机械能和动能都是相等的，选项C中由于管B低，到达B最高点的速度vBvA.由FNmgmmmg，即FN0，即经过管道B最高点时对管外侧壁有压力，故选C.12.(加试要求)(多选)如图5317所示轨道是由一直轨道和一半径为R的半圆轨道组成的，一个小滑块从距轨道最低点B为h高度的A处由静止开始运动，滑块质量为m，不计一切摩擦则()图5317A若滑块能通过圆轨道最高点D，h的最小值为2.5RB若h2R，当滑块到达与圆心等高的C点时，对轨道的压力为3mgC若h2R，滑块会从C、D之间的某个位置离开圆轨道做斜上抛运动D若要使滑块能返回到A点，则hRACD要使滑块能通过最高点D，则应满足mgm，可得v，即若在最高点D时滑块的速度小于，滑块无法达到最高点；若滑块速度大于等于，则可以通过最高点做平抛运动由机械能守恒定律可知， mg(h2R)mv2，解得h2.5R，A正确；若h2R，由A至C过程由机械能守恒可得mg(2RR)mv，在C点，由牛顿第二定律有FNm，解得FN2mg，由牛顿第三定律可知B错误；h2R时小滑块不能通过D点，将在C、D中间某一位置离开圆轨道做斜上抛运动，故C正确；由机械能守恒可知D正确13.(加试要求)如图5318所示为通过弹射器研究弹性势能的实验装置光滑圆形轨道竖直固定于光滑水平面上，半径为R.弹射器固定于A处某一实验过程中弹射器射出一质量为m的小球，恰能沿圆轨道内侧到达最高点C，然后从轨道D处(D与圆心等高)下落至水平面取重力加速度为g，下列说法正确的是()图5318A小球从D处下落至水平面的时间为B小球至圆轨道最低点B时对轨道压力为5mgC小球落至水平面时的动能为2mgRD释放小球前弹射器的弹性势能为D小球从D处下落时具有一定的初速度，所以不是做自由落体运动，A错；根据小球恰能到达最高点C，在C点有mg，又根据机械能守恒有mvmv2mgR，在B点通过受力分析有Nmg，三式联立可得N6mg，由牛顿第三定律知B错；根据机械能守恒知，小球落至水平面时的动能、释放小球前弹射器的弹性势能与小球在B点的动能三者相等，C错，D对14.如图5319所示，质量为m的物体，以某一初速度从A点向下沿光滑的轨道运动，不计空气阻力，若物体通过轨道最低点B时的速度为3，求：图5319(1)物体在A点时的速度大小；(2)物体离开C点后还能上升多高. 【导学号：81370212】【解析】(1)物体在运动的全过程中只有重力做功，机械能守恒，选取B点为零势能点设物体在B处的速度为vB，则mg3Rmvmv，得v0.(2)设从B点上升到最高点的高度为HB，由机械能守恒可得mgHBmv HB4.5R所以离开C点后还能上升HCHBR3.5R.【答案】(1)(2)3.5R15.如图5320所示，一内壁光滑的细管弯成半径为R0.4 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m0.8 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F158 N水平轨道以B处为界，左侧AB段长为x0.3 m，与小球间的动摩擦因数为0.5，右侧BC段光滑g取10 m/s2，求：图5320 (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F1mgm，v1 m/s5 m/s从A到B由动能定理得EpmgxmvEpmvmgx0.852 J0.50.