高考物理一轮复习课后限时作业20机械能守恒定律（含解析）新人教版.docx

课后限时作业20机械能守恒定律时间：45分钟1下列关于机械能守恒的说法中正确的是(C)A做匀速运动的物体机械能一定守恒B做匀加速运动的物体机械能一定不守恒C做自由落体运动的物体机械能一定守恒D做匀速圆周运动的物体机械能一定守恒解析：做匀速运动的物体，可能有除了重力以外的其他力做功，机械能不一定守恒，比如物体匀速上升或下降时，机械能不守恒，故A错误；做匀加速运动的物体，可能只有重力做功，其机械能守恒，比如自由落体运动，故B错误；做自由落体运动的物体在下落中只有重力做功，故机械能一定守恒，故C正确；做匀速圆周运动的物体机械能不一定守恒，如物体在竖直平面内做匀速圆周运动时，机械能不守恒，故D错误2蹦极是一项非常刺激的户外休闲活动北京青龙峡蹦极跳塔高度为68米，身系弹性蹦极绳的蹦极运动员从高台跳下，下落高度大约为50米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(D)A运动员到达最低点前加速度先不变后增大B蹦极过程中，运动员的机械能守恒C蹦极绳张紧后的下落过程中，动能一直减小D蹦极绳张紧后的下落过程中，弹力一直增大解析：蹦极绳张紧前，运动员只受重力，加速度不变蹦极绳张紧后，运动员受重力、弹力，开始时重力大于弹力，加速度向下，后来重力小于弹力，加速度向上，则蹦极绳张紧后，运动员加速度先减小为零再反向增大，故A错误；蹦极过程中，运动员和弹性绳的机械能守恒，故B错误；蹦极绳张紧后的下落过程中，运动员加速度先减小为零再反向增大，运动员速度先增大再减小，运动员动能先增大再减小，故C错误；蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性绳的伸长量增大，弹力一直增大，故D正确3(2016全国卷)小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，P球的质量大于Q球的质量，悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短将两球拉起，使两绳均被水平拉直，如图所示将两球由静止释放，在各自轨迹的最低点(C)AP球的速度一定大于Q球的速度BP球的动能一定小于Q球的动能CP球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力DP球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度解析：小球P和Q由两绳的水平位置运动到最低点的过程中机械能守恒，则有mgLmv2，所以v，由于悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短，所以P球的速度一定小于Q球的速度，选项A错误；又由于P球的质量大于Q球的质量，不能确定P球的动能是否一定小于Q球的动能，选项B错误；根据FTmg，因为rL，所以，FT3mg，所以P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力，选项C正确；由a和rL可得，P球和Q球的向心加速度大小均为a2g，所以选项D错误4.如图所示，绕过光滑钉子O的细绳，两端分别拴有A、B两个小球，A球的质量是B球的2倍现将两球从距地面高度为h处由静止释放，若细绳足够长，细绳的质量、空气的阻力均不计则B球上升到距地面的最大高度为(C)Ah B.hC.h D.h解析：设B球质量为m，则A球质量为2m.对系统由机械能守恒得，2mghmgh3mv2，对B在A落地之后，mv2mgh，联立解得h，故B的离地最大高度为Hh2h2hh，故C正确，A、B、D错误5如图所示，两个完全相同的小球A、B，在同一高度处以相同大小的初速度v0分别水平抛出和竖直向上抛出，下列说法正确的是(C)A两小球落地时的速度相同B两小球落地时，重力的瞬时功率相同C从开始运动至落地，重力对两小球做功相同D从开始运动至落地，重力对两小球做功的平均功率相同解析：两个小球在运动的过程中都是只有重力做功，机械能守恒，根据机械能守恒可知两小球落地时速度大小相等，方向不同，所以速度不同，故A错误；落地时两小球的速率相同，重力也相同，但A小球重力与速度有夹角，B小球重力与速度方向相同，所以落地前的瞬间B小球重力的瞬时功率大于A小球重力的瞬时功率，故B错误；两个小球在运动的过程重力对两小球做功都为mgh，故C正确；从开始运动至落地，重力对两小球做功相同，但过程A所需时间小于B所需时间，根据P知道重力对两小球做功的平均功率不相同，故D错误6如图甲所示，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Rh的竖直圆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、戊所示则质量分别为2m、3m、4m、5m的小球中，能到达的最大高度仍为h的是(小球大小和空气阻力均不计)(C)A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的小球解析：由题意知，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，则有mghmv，题图乙将质量为2m的小球以速度v0射入轨道，小球若能到达最大高度为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，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，由机械能守恒定律可知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，由机械能守恒定律可知h4h，故C正确7如图所示光滑轨道由半圆和一段竖直轨道构成，图中H2R，其中R远大于轨道内径比轨道内径略小的两小球A、B用轻绳连接，A在外力作用下静止于轨道右端口，B球静止在地面上，轻绳绷紧现静止释放A小球，A落地后不反弹，此后B小球恰好可以到达轨道最高点则A、B两小球的质量之比为(A)A31 B32C71 D72解析：设A球落地时两球速度大小为v1.对于两球组成的系统，由机械能守恒定律得：A下落过程，有mAgHmBgH(mAmB)vA落地后，对B球，由机械能守恒得：B球上升过程，有mBvmBgR又H2R联立解得mAmB31.故选A.8.如图所示，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，重力加速度为g.当小球A沿墙下滑距离为l时，下列说法正确的是(C)A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mgmvmv，两球沿杆方向上的速度相等，则有vAcos60vBcos30，联立解得vA，vB，故C正确，A、B、D错误9(多选)如图所示，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(AB)AA、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CB球运动至最低点D时，A、B系统重力势能最小DA球从C点运动至D点过程中受到的合外力做正功解析：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10. (多选)如图所示，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(ABD)A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d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mgs2mg(d)0，解得sd，故D正确11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，如图所示开始时，A、B都静止，且A在圆环的最高点现将A、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mAgRmBgRmAvmBv又OAOB，AB杆长为R，故OA、OB与杆间夹角均为45，可得vAvB解得vB.(2)对小球A应用动能定理可得W杆AmAgRmAv又vAvB解得杆对A球做功W杆A0.(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mAgRmBgRcosmAgRsin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hBRcosR.答案：(1)(2)0(3)高于O点R处12如图所示，质量mB3.5 kg的物体B通过一轻弹簧固连在地面上，弹簧的劲度系数k100 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mA1.6 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AO10.5 m，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点时的速度大小解析：(1)释放小球前，B处于静止状态，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kxFmBg所以x0.1 m(2)对A球从顶点运动到C的过程应用动能定理得WmAghmAv0其中hxCO1cos37而xCO1xAO1sin370.3 m物体B下降的高度hxAO1xCO10.2 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mAghmBghmAvmB