高中物理 第七章 机械能守恒定律 第九节 实验：验证机械能守恒定律练习 新人教版必修2

【成才之路】高中物理第七章机械能守恒定律第九节实验：验证机械能守恒定律练习新人教版必修2基础夯实1．(上海金山中学09～10学年高一下学期期中)以下说法正确的是()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．物体所受的合力不等于零，它的机械能可能守恒D．物体所受的合力等于零，它的机械能一定守恒答案：C2．(唐山二中09～10学年高一下学期期中)游乐场中的一种滑梯如图所示．小朋友从轨道顶端由静止开始下滑，沿水平轨道滑动了一段距离后停下来，则()A．下滑过程中支持力对小朋友不做功B．下滑过程中小朋友的重力势能增加C．整个运动过程中小朋友的机械能守恒D．在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功答案：AD解析：下滑过程中支持力的方向总与速度方向垂直，所以支持力不做功，A正确；越往下滑动重力势能越小，B错误；摩擦力的方向与速度方向相反，所以摩擦力做负功，机械能减少，D正确，C错误．3．(·朝阳区高一检测)北京残奥会的开幕式上，三届残奥会冠军侯斌依靠双手牵引使自己和轮椅升至高空，点燃了残奥会主火炬，其超越极限、克服万难的形象震撼了大家的心灵．假设侯斌和轮椅是匀速上升的，则在上升过程中侯斌和轮椅的()A．动能增加 B．重力势能增加C．机械能减少 D．机械能不变答案：B解析：匀速上升过程中动能不变，重力势能增加，机械能增加，所以只有B项正确．4．如图甲所示，一个小环套在竖直放置的光滑圆形轨道上做圆周运动．小环从最高点A滑到最低点B的过程中，其线速度大小的平方v2随下落高度h变化的图象可能是图乙所示四个图中的()A．①②B．③④C．③D．④答案：A解析：设小环在A点的速度为v0，由机械能守恒定律得－mgh＋eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mv0得v2＝veq\o\al(2,0)＋2gh，可见v2与h是线性关系，若v0＝0，②正确；v0≠0，①正确，故正确选项是A.5．竖直放置的轻弹簧下端固定在地面上，上端与轻质平板相连，平板与地面间的距离为H1，如图所示．现将一质量为m的物块轻轻放在平板中心，让它从静止开始往下运动，直至物块速度为零，此时平板与地面的距离为H2，则此时弹簧的弹性势能EP＝________.答案：EP＝mg(H1－H2)解析：选物块和弹簧组成的系统为研究对象，从物块开始运动到速度为零的过程中，只有重力和弹簧的弹力做功，系统的机械能守恒，弹性势能增加应等于重力势能的减少量，即EP＝mg(H1－H2)．6．如图所示，质量为m的A球与质量为2m的B球由轻杆相连，两球心间距离为l，放置在成直角的光滑槽内．开始时轻杆成竖直状态，两球均处于静止状态．放开后，A沿竖直槽壁向下滑动，B球沿水平槽壁向右滑动，最终两球一起在水平槽中滑动，求两球最终速度．答案：eq\r(\f(2,3)gl)解析：设两球的最终速度为v，两球的质量分别为mA和mB，则应有mAgl＝eq\f(1,2)mAv2＋eq\f(1,2)mBv2，因为mA＝m，mB＝2mmgl＝eq\f(1,2)(m＋2m)v2，v＝eq\r(\f(2,3)gl).7．如图是为了检验某种防护罩承受冲击能力的装置，M为半径R＝1.0m，固定于竖直平面内的eq\f(1,4)光滑圆弧轨道，轨道上端切线水平，N为待检验的固定曲面，该曲面在竖直面内的截面为半径r＝eq\r(0.69)m的eq\f(1,4)圆弧，圆弧下端切线水平且圆心恰好位于M轨道的上端点．M的下端相切处置放竖直向上的弹簧枪，可发射速度不同的质量m＝0.01kg的小钢珠，假设某次发射的钢珠沿轨道恰好能过M的上端点，水平飞出后落到N的某一点上．取g＝10m/s2，求：(1)发射该钢珠前，弹簧的弹性势能EP多大？(2)钢珠落到圆弧N上时的速度大小vN是多少？答案：(1)0.15J(2)4m/s解析：(1)设钢珠在M轨道最高点的速度为v，mg＝meq\f(v2,R)①从发射前到最高点，由机械能守恒定律得：EP＝mgR＋eq\f(1,2)mv2②联立①、②解出EP＝0.15J(2)钢珠从最高点飞出后，做平抛运动x＝vt③y＝eq\f(1,2)gt2④由几何关系x2＋y2＝r2⑤从飞出M到打在N的圆弧面上，由机械能守恒定律：mgy＋eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,N)⑥联立①、③、④、⑤、⑥解出所求vN＝4m/s能力提升1．如图所示，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．若以地面为参考平面，且不计空气阻力，则下列选项正确的是()A．物体落到海平面时的势能为mghB．重力对物体做的功为mghC．物体在海平面上的动能为eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mghD．物体在海平面上的机械能为eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)答案：BCD2．如图所示，mA＝2mB，不计摩擦阻力，A物体自H高处由静止开始下落，且B物体始终在水平台面上．若以地面为零势能面，当物体A的动能与其势能相等时，物体A距地面高度是()A．H/5B．2H/5C．4H/5D．H/3答案：B解析：AB组成的系统机械能守恒，设物体A的动能与其势能相等时，物体A距地面的高度是h，A的速度为v.则有：mAgh＝eq\f(1,2)mAv2，v2＝2gh从开始到距地面的高度为h的过程中，减少的重力势能为：ΔEP＝mAg(H－h)＝2mBg(H－h)增加的动能为：ΔEK＝eq\f(1,2)(mA＋mB)v2＝eq\f(1,2)(3mB)2gh＝3mBgh，由ΔEP＝ΔEK得h＝eq\f(2,5)H.3．一个物体以一定的初速度竖直上抛，不计空气阻力，那么如图所示中，表示物体的动能随高度h变化的图象A，物体的重力势能EP随速度v变化的图象B，物体的机械能E随高度h变化的图象C，物体的动能Ek随速度v的变化图象D，可能正确的是()答案：ABCD解析：以一定的速度竖直上抛的物体，不计空气阻力，机械能守恒，因此C选项正确．由机械能守恒定律可得：mgh＋EK＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，所以A选项正确．由公式EP＋eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，可知B选项正确．又因为EK＝eq\f(1,2)mv2，所以D选项正确，故选A、B、C、D.4．(重庆一中09～10学年高一下学期期中)如图所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环，圆环与竖直放置的轻质弹簧一端相连，弹簧的另一端固定在地面上的A点，弹簧处于原长h.让圆环沿杆滑下，滑到杆的底端时速度为零．则在圆环下滑到底端的过程中()A．圆环机械能守恒B．弹簧的弹性势能先减小后增大C．弹簧的弹性势能变化了mghD．弹簧与光滑杆垂直时圆环动能最大答案：AC5．如图所示，物体以100J的初动能从斜面的底端向上运动，当它通过斜面上的M点时，其动能减少80J，机械能减少32J，如果物体能从斜面上返回底端，则物体到达底端时的动能为________．答案：20J解析：因物体从斜面底端到达M点过程中机械能减少32J，即摩擦生热32J，从M点到最高点，动能减少20J，摩擦生热8J，所以上滑过程摩擦生热等于40J，物体返回斜面底端时机械能损失等于80J，此时动能应为100－2×40＝20(J)．6．质量为50kg的男孩在距离河面40m高的桥上做“蹦极跳”，未拉伸前，长度为15m的弹性绳AB一端缚着他的双脚，另一端则固定在桥上的A点，如图所示，男孩从桥面下坠，达到的最低点为水面上的一点D，假定绳在整个运动中遵循胡克定律．不计空气阻力、男孩的身高和绳的重力(g取10m/s2)．男孩的速率v跟下降的距离s的变化关系如图乙所示，男孩在C点时的速度最大．试探究如下几个问题：(1)当男孩在D点时，求绳所储存的弹性势能；(2)绳的劲度系数是多少？(3)就男孩在AB、BC、CD期间的运动，试讨论作用于男孩的力．答案：(1)2×104J(2)62.5N/m(3)见解析解析：(1)ΔEk＝mghAD－EP＝0所以EP＝mghAD＝2×104J(2)当v＝vm＝20m/s(C点为平衡位置)时，有mg＝kx＝k(23－15)，所以k＝eq\f(500,8)N/m＝62.5N/m(3)AB间仅受重力作用，BC间受重力与弹力作用，且BC间重力大于弹力，CD间弹力大于重力，重力的方向竖直向下，弹力的方向竖直向上．7．如图所示，一玩溜冰的小孩(可视作质点)的质量m＝30kg，他在左侧平台上滑行一段距离后做平抛运动，恰能无碰撞地从A点沿圆弧切线进入光滑竖直圆弧轨道，并沿轨道下滑．A、B为圆弧轨道的两端点，其连线水平，与平台的高度差h＝0.8m.已知圆弧轨道的半径R＝1.0m，对应的圆心角θ＝106°，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，g取10m/s2，求(1)小孩做平抛运动的初速度．(2)小孩运动到圆弧轨道最低点O时对轨道的压力大小．答案：(1)3m/s(2)1290N解析：(1)由于小孩无碰撞进入圆弧轨道，即小孩落到A点时速度方向沿A点切线方向，则tan53°＝eq\f(vy,v0)