2020高中物理人教版(2022)第二册作业第八章 4机械能守恒定律

1、第八章4 械能守恒定律A 组：合性水平训练 1(机械能的解)一个物在运动的过程中所的合力为零，则这个过程中( )A机能一定不变 B物体的动能保持不变，而势能一定化 C若物的势能变化，机械能一定化 若物体的势能变化，机械能不一变化 答案解析 由于物体在运动的程中所受的合力为零即物体做匀速直线动， 物体的动能不变，能有可能变化，当物的势能变化时机械能定变化， 正 确，AB、 错。2机械能守恒的判) 下列运动的物体，机械守恒的是( )A物沿斜面匀速下滑B物从高处以 0.9g 的加度竖直下落物体沿光滑曲面滑下 D拉着一个物体沿光滑的斜面匀上升 答案解析 物体沿斜面速下滑时，动能不，重力势能减小，所机械

2、能减 小，机械能不守恒物体以 g 的加速度竖直下落时，除力外，其他力的合 向上，大小为 0.1 mg ，个合力在物体下落时物体做负功，物机械能减少， 机械能不守恒；物沿光滑曲面滑下时，有重力做功，机械能恒；拉着物体 沿光滑斜面匀速上时，拉力对物体做正，物体机械能增加，械能不守恒。 综上，机械能守恒是 C 项3机械能守恒定律应用)以相同大小初速度 v 将物体从同一水平面别竖直上抛、斜上抛沿光滑斜面 ( 足够长 )上，如图所示，三种况达到的最大 高度分别为 、h 和 ，不计空气阻 (上抛物体在最高点速度方向水平 2 则( )Ah h h h h h 3 2Bh h h 2答案D1 v 3 1 3y

3、 y v 1 v 3 1 3y y v 解析竖直上抛物体和沿面运动的物体，上升最高点时，速度均为 ，由机械能守恒得 mgh v，所以 h ，斜上抛物体在高点速度不2 2g1 为零，设为 v ，则 m m，所 h h h ，故 D 正确。2 4(含弹簧机械能守恒问题 ) 如图所示，在高 1.5 的光滑平台上一个质 量为 kg 的小球被一细线在墙上，小球与墙间有一根被压缩的质弹簧。当 烧断细线时，小球弹出，小球落地时的度方向与水平方向成 60 角，则弹簧 被压缩时具有的弹势能为( 取 10 2 )A10 JB15 25 答案A解析 由 gh0 得：v 2gh，即 v 30 m/s，落地时，tan

4、60 ，v 可得v tan60v10 ，弹簧与小组成的系统机械能恒，在小球被弹出1的过程中，由机械守恒定律得 20，可求 ，故 A 正确。25(含弹簧机械能守恒问题 )图所示，固定的直光滑长杆上套有量为 的小圆环，圆环与平状态的轻质弹簧端连接，弹簧的另一连接在墙上， 并且处于原长状态现让圆环由静止开始滑，已知弹簧原长为 L ，圆环下滑 最大距离时弹簧的度变为 L超过弹性限度 )则在圆环下滑到最距离的过 程中( )A圆的机械能守恒 B簧弹性势能变化了3mgL 圆环下滑到最大距离时，受合力为零D圆重力势能与弹簧弹性能之和保持不变答案B L 2 Lf f f L 2 Lf f f 解析圆环在下滑过程

5、中械能减少，弹簧弹性能增加，而圆环与弹组成的系统机械能守， A、 错误；圆下滑到最低点时速为零，但是加速度不为零，即合力不零， 错；圆环下降高度 h L所以圆环重力势能减少了3mgL ，由机械能守恒定律可，弹簧的弹性势能加了3mgL，B 正。6 综 如所示，在竖直平面有一半径为 R 的圆轨道，半径 水 平、OB 竖直，一质量为 的小球自 A 点上方的 P 点由静止开始自下落， 小球沿轨道到达最点 B 时恰好对轨道没有力。已知 2R，重力加速度为 g，小球从 到 B 的动过程中( )A重做功 2mgRB机能减少 mgR 合外力做功 1D克摩擦力做功 mgR2答案D解析 小球从 P 到 的过程，重

6、力做功 mgR，A 错；小球在 A 点正上方由静止释放，通过 B 恰好对轨道没有压，只有重力提供向心，即 mgm2，得 2 ，设克服摩擦力的功为 W ，对全过程用动能定理 mgR 121 m20 ，得 mgR， 错误， 正确克服摩擦力做的功等机械能 2 的减少量，B 误。7(多物体械能守恒 ) 多选 )如图所示，两个质量分别为 m 和 m 的小球 a 和 b 间，用一根长为 L 的轻杆连接，两小球可穿过杆中心 水平轴无摩 擦地转动。现让轻处于水平位置，然后初速度释放，重球 向下，轻球 a 向 上，产生转动，在转至竖直的过程中( )v v v v Ab 球重力势能减少，动增加 Ba 球的重力势能

7、增加，动能增 a 球和 b 球总机械能守恒 Da 球 b 球的总械能不守恒答案ABC解析 、 两球组成的系统，只存在动能和重势能的相互转化，统的 机械能守恒， C 正确、 D 错误；其中 a 球的能和重力势能均加，机械能增 加，轻杆对 a 球做正功 球的重力势能减，动能增加，机械能少，轻杆对 b 做负功，A、B 正确。8(综合)游乐场过山车简化如图所示模型，滑的过山车轨道位竖直 平面内，该轨道由段斜轨道和与之相切圆形轨道连接而成，形轨道的半径 为 ，视为质点的过山从斜轨道上某处由止开始下滑，然后沿形轨道运 动。(1)若要求过车能通过圆形轨道高点，则过山车初始置相对于圆形轨道 底部的高度至少要少

8、？(2) 考到游客的安全，要求过程游客受到的支力不超过自身重力的 倍，过山车初始位相对于圆形轨道底部高度不得超过多少？7答案 解析 (1) 设过山总质量为 M从高度 处开始下滑恰能以 v 通过圆形 轨道最高点。在圆形轨道最高点：Mg 1运动过程机械能守： MgR Mv2由式得：h ，即高度至少为 R。(2) 设高度 处开始下滑，游客质量 ，过圆周最点时速度为 v ，游 客受到的支持力是 7mg。最低点：mg 1运动过程机械能守：mgh m22由式得：h 3R即高度不得超过 3。 减 减B ：等级性水平训9(功能关 )(多选图所示，倾角 30的糙斜面固定在地面，长为 l、量为 、粗细均匀、质分布

9、均匀的软绳于斜面上，其上端斜面顶端齐 平。用细线将物块软绳连接，物块由静释放后向下运动，直软绳刚好全部 离开斜面(此时物未到达地面)，在过程中( )A物的机械能逐渐增加1B软重力势能共减少了 mgl4物块重力势能的减少量等于软绳服摩擦力所做的功 D软绳重力势能的减少量小其动能的增加与克服擦力所做功之和 答案BD解析 物块克服绳的拉力做，其机械能减少， 错误；软绳重力势减l l 少量 mg sin ，故 正确；由功能关系知 错误， 正2 2 确。10 综合 如图所示，光滑坡道顶端距水平面高为 h，质量 m 的小物块 A 从坡道顶端静止滑下，进入水面上的滑道时无机械损失，为使 A 制动， 将轻弹簧

10、的一端固在水平滑道延长线 M 处的墙上，另一端恰于坡道的底端 O 点。知在 OM 段，物块 A 水平面间的动摩擦数为 其余各处的摩擦力 不计，重力加速度 g，求：物块滑到 点的速度大小；弹簧最大压缩量 d 的弹性势能(设弹簧处于原长弹性势能为零)； (3) 在( 问前提下，若物块 A 能够被弹回到坡上，则它能够上升最大高度是多少？答案 (2)mgd h2解析 (1)坡道顶端运动到 O 点，1由机械能守恒定律 mgh v22解得 v 2gh。 p p在水平滑道上物 A 弹簧压缩到最短过程中，1由动能定理得 W mgd0 v2而由功能关系得 E ( 联立以上各式得 E mgh。 (3)物块 A 被

11、弹的过程中，由动能定理得 W 00由功能关系得 W E )所以物块 A 能够上升最大高度为 h2。11综合)如图所，“蜗牛”状轨道 竖直固定在水平地上，与地面 在 B 平滑连接。其中“牛”状轨道由内壁光的半圆轨道 和 AB 平连 接而成，半圆轨道 的半径 R ，半圆轨道 AB 半径 m ，水 2地面 长为 x 11 ，C 处是一个开口较大的深坑，一质 0.1 kg 小球从 O 点沿切线方向某一初速度进入轨道OA 后， OAB 轨道运动至水平地面，已知小球与水地面间的动摩擦因数 ，g 10 为使小球不脱离 道，小球在 O 点初速度至少为多大(2) 若小球在 点的初度 v 6 m/s ，求小球在 点半圆轨道的压力大 小；若使小球能落入坑 ，则小球在 点的速度至少为多大？答案解析 (2)6 N (3)8 小球通过最高点 的临界条件mgv解得小球过 点的最速度 v 2 设 O 点零势能点，小球由 O 到 过程由机械能守定律得 1 1mg v m2 2解