2019届高三物理一轮总复习-第5章《机械能及其守恒定律》3-机械能守恒定律及其应用课时作业-新人教版

1、2019届高三物理一轮总复习 第5章机械能及其守恒定律3 机械能守恒定律及其应用课时作业 新人教版一、选择题1以下说法中哪些是正确的()A物体做匀速运动，它的机械能一定守恒B物体所受合力的功为零，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【解析】物体做匀速运动动能不变，但是高度可以改变，重力势能改变，所以A错误；合力的功为零，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，所以C正确；D选项实质与A选项相同，所以错误【答案】C2自由下落的物体，其动能与位移的关系如图所示则图中直线的斜率表示该物体的()A

2、质量B机械能C重力大小D重力加速度【解析】由机械能守恒定律，Ekmgh，动能Ek与位移h的关系图线的斜率表示该物体的重力大小，选项C正确【答案】C3.(多选)如图是蹦床运动员落在弹簧床面的示意图，在弹簧弹力的作用下，运动员有一段竖直向下做减速运动的缓冲过程，忽略空气阻力，在此过程中()A运动员处于失重状态B运动员所受合外力方向竖直向上C运动员对弹簧床压力大于弹簧床对运动员支持力D运动员、地球和弹簧所组成的系统机械能守恒【解析】运动员减速下降的过程中，加速度是向上的，所以属于超重状态，A错误；合外力与加速度方向相同，所以B对；运动员对弹簧床的压力与弹簧床对运动员的支持力属于相互作用力，必定等大，

3、所以C错误；系统只有重力、弹簧弹力做功，所以机械能守恒，D对【答案】BD4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.eq f(,6)B.eq f(,4) C.eq f(,3)D.eq f(5,12)【解析】设物块抛出的初速度为v0，落地时速度为v，根据题意知，物块抛出时的机械能为mveq oal(2,0)，由机械能守恒定律，mveq oal(2,0)eq f(1,2)mv2，得物块落地时的速度veq r(2)v0，故物块落地时速度方向与水平方向的夹角为eq f(,4)，选项B正确【答案】B5.如

4、图所示，初速度大小都相同的A、B、C三个小球，在同一水平面上，A球竖直上抛，B球以仰角斜向上抛(轨迹为抛物线)，C球沿倾角为的光滑固定斜面上滑，空气阻力不计，它们上升的最大高度分别为hA、hB、hC，则()AhAhBhC BhBhChB DhAhBhC【解析】根据机械能守恒定律，对A球有mAghAeq f(1,2)mAveq oal(2,0)，对C球有mCghCeq f(1,2)mCveq oal(2,0)，得hAhCeq f(voal(2,0),2g)，选项B、D错误；由于B球运动轨迹是抛物线，所以在最高点的速度vB0，根据机械能守恒定律有mBghBeq f(1,2)mBveq oal(2,

5、B)eq f(1,2)mBveq oal(2,0)，得hBeq f(voal(2,0)voal(2,B),2g)hB，选项C正确、A错误【答案】C6.(多选)如图所示，两根等长的细线拴着两个小球在竖直平面内各自做圆周运动某一时刻小球1运动到自身轨道的最低点，小球2恰好运动到自身轨道的最高点，这两点高度相同，此时两小球速度大小相同若两小球质量均为m，忽略空气阻力的影响，则下列说法正确的是()A此刻两根线拉力大小相同B运动过程中，两根线上拉力的差值最大为2mgC运动过程中，两根线上拉力的差值最大为10mgD若相对同一零势能面，小球1在最高点的机械能等于小球2在最低点的机械能【解析】已知小球质量为m

6、，当两小球运动到题中图示位置时，设两球速度大小为v，此时两根细线的拉力分别为F1和F2，F1mgmeq f(v2,L)，F2mgmeq f(v2,L)，故选项A错误易知小球1在最高点时细线的拉力F1最小，设此时速度大小为v1，则有F1mgmeq f(voal(2,1),L)，再由机械能守恒定律有：eq f(1,2)mv2eq f(1,2)mveq oal(2,1)2mgL；小球2在最低点时细线的拉力F2最大，设此时速度大小为v2，则有F2mgmeq f(voal(2,2),L)，再由机械能守恒定律有：eq f(1,2)mveq oal(2,2)eq f(1,2)mv22mgL，联立解得，运动过

7、程中两根线上拉力的差值最大为F2F12mgmeq f(voal(2,2)voal(2,1),L)2mg8mg10mg，故选项C正确，B错误取题中图示位置为零势能面，由机械能守恒定律知选项D正确【答案】CD7(多选)如图所示，两光滑斜面的倾角分别为30和45、质量分别为2m和m的两个滑块用不可伸长的轻绳通过滑轮连接(不计滑轮的质量和摩擦)，分别置于两个斜面上并由静止释放；若交换两滑块位置，再由静止释放，则在上述两种情形中正确的有()A质量为2m的滑块受到重力、绳的张力、沿斜面的下滑力和斜面的支持力的作用B质量为m的滑块均沿斜面向上运动C绳对质量为m的滑块的拉力均大于该滑块对绳的拉力D在运动过程中

8、系统机械能均守恒【解析】每个滑块受到三个力：重力、绳子的拉力和斜面的支持力，受力分析中的力应该是按性质分类的力，沿着斜面的下滑力是分解出来的按照效果命名的力，A错；对于B选项，滑块是上滑还是下滑要看两个滑块的重力沿着斜面向下的分量的大小关系，由于质量为2m的滑块的重力沿着斜面的下滑分力较大，故质量为m的滑块必定沿着斜面向上运动，B对；任何一个滑块受到的绳子的拉力与绳子对滑块的拉力等大反向，C错；系统中除了重力之外，支持力对系统每个滑块都不做功，绳子拉力对每个滑块的拉力等大反向，且两滑块的位移必定大小相等，故绳子拉力作为系统的内力对系统做功总和必定为零，故只有重力做功的系统，机械能守恒，D对【答

9、案】BD8.(多选)如图所示，一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球A和物块B，跨过固定于斜面体顶端的小滑轮O，倾角为30的斜面体置于水平地面上A的质量为m，B的质量为4m.开始时，用手托住A，使OA段绳恰处于水平伸直状态(绳中无拉力)，OB绳平行于斜面，此时B静止不动将A由静止释放，在其下摆过程中，斜面体始终保持静止，下列判断中正确的是()A物块B受到的摩擦力逐渐增大B地面对斜面体的摩擦力方向一直向右C小球A的机械能守恒D小球A的机械能不守恒，A、B系统的机械能守恒【解析】解题时需要判断B物块在整个过程中是否发生了运动当A球未释放时B物块静止，则此时B受沿斜面向上的摩擦力f4mgsin2mg，为

10、静摩擦力假设在A球运动的过程中B未动，则A球下落的过程中机械能守恒，mgReq f(1,2)mv2，veq r(2gR)，对A球进行受力分析可得，在最低点时FTmgmeq f(v2,R)，FT3mg，A球运动至最低点时绳子拉力最大，此时FT3mgf4mgsin4mg，说明A球在运动的过程中不能拉动B物块，故小球A的机械能守恒，C正确，D错误；斜面体对B物块的静摩擦力方向先沿斜面向上，后沿斜面向下，故先减小后增大，A错误；小球下降时有沿着绳子方向的加速度，根据整体法可判断出地面对斜面体的摩擦力方向一直向右，故B正确【答案】BC9(多选)(2015全国卷)如图所示，滑块a、b的质量均为m，a套在固

11、定竖直杆上，与光滑水平地面相距h，b放在地面上a、b通过铰链用刚性轻杆连接，由静止开始运动不计摩擦，a、b可视为质点，重力加速度大小为g.则()Aa落地前，轻杆对b一直做正功Ba落地时速度大小为eq r(2gh)Ca下落过程中，其加速度大小始终不大于gDa落地前，当a的机械能最小时，b对地面的压力大小为mg【解析】设某一时刻a、b速度分别为va、vb，则vacosvbsin.当a落到地面时，90，cos0，故vb为0，可知a下落过程中b先加速后减速，轻杆对b先做正功后做负功，A错误轻杆对a的力先为支持力后为拉力，故a的加速度先小于g后大于g，C错误由于a、b系统只有重力和系统内杆的弹力做功，故

12、a、b机械能守恒，a落地时b速度为零，由机械能守恒定律得mgheq f(1,2)mveq oal(2,a)，得vaeq r(2gh).B正确当a机械能最小时，b的机械能最大，即动能最大，此时F杆0，故FNmg，D正确【答案】BD二、非选择题10.如图所示，在长为L的轻杆中点A和端点B各固定一质量为m的球，杆可绕无摩擦的轴O转动，使杆从水平位置无初速度释放摆下求当杆转到竖直位置时，轻杆对A、B两球分别做了多少功？【解析】设当杆转到竖直位置时，A球和B球的速度分别为vA和vB.如果把轻杆、两球组成的系统作为研究对象，那么由于杆和球的相互作用力做功总和等于零，故系统机械能守恒若取B的最低点为重力势能

13、参考平面，可得：2mgLeq f(1,2)mveq oal(2,A)eq f(1,2)mveq oal(2,B)eq f(1,2)mgL又因A球与B球在各个时刻对应的角速度相同，故vB2vA由以上二式得：vA eq r(f(3gL,5)，vB eq r(f(12gL,5).根据动能定理，可解出杆对A、B做的功对A有：WAmgeq f(L,2)eq f(1,2)mveq oal(2,A)0，所以WA0.2mgL.对B有：WBmgLeq f(1,2)mveq oal(2,B)0，所以WB0.2mgL.【答案】0.2mgL0.2mgL11(2016浙江金丽衢十二校联考)如图所示，半径为R的光滑半圆轨

14、道ABC与倾角37的粗糙斜面轨道DC相切于C，圆轨道的直径AC与斜面垂直，质量为m的小球从A点左上方距A高为h的斜上方P点以某一速度v0水平抛出，刚好与半圆轨道的A点相切进入半圆轨道内侧，之后经半圆轨道沿斜面刚好滑到抛出点等高的D处已知当地的重力加速度为g，取Req f(50,9)h，sin370.6，cos370.8，不计空气阻力，求：(1)小球被抛出时的速度v0；(2)小球到达半圆轨道最低点B时，对轨道的压力大小；(3)小球从C到D过程中摩擦力做的功W.【解析】(1)小球到达A点时，速度与水平方向的夹角为，如图所示设竖直方向的速度为vy，则有veq oal(2,y)2gh由几何关系得v0v

15、ycot得v0eq f(4,3)eq r(2gh)(2)A、B间竖直高度HR(1cos)设小球到达B点时的速度为v，则从抛出点到B过程中有eq f(1,2)mveq oal(2,0)mg(Hh)eq f(1,2)mv2在B点，有FNmgmeq f(v2,R)解得FN5.6mg由牛顿第三定律知，小球在B点对轨道的压力大小是5.6mg.(3)小球沿斜面上滑过程中克服摩擦力做的功等于小球做平抛运动的初动能，有Weq f(1,2)mveq oal(2,0)eq f(16,9)mgh【答案】(1)eq f(4,3)eq r(2gh)(2)5.6mg(3)eq f(16,9)mgh12.一半径为R的半圆形竖直圆柱面，用轻质不可伸长的细绳连接的A、B两球悬挂在圆柱面边缘两侧，A球质量为B球质量的2倍，现将A球从圆柱边缘处由静止释放，如图所示已知A球始终不离开圆柱内表面，且细绳足够长，若不计一切摩擦，求：(1)A球沿圆柱内表面滑至最低点时速度的大小；(2)A球沿圆柱内表面运动的最大位移【解析】(1)设A球沿圆柱内表面滑至最低点时速度的大小为v，B球的质量为m，则根据机械能守恒定律有2mg