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_第1页
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【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)

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