高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 8 機(jī)械能守恒定律習(xí)題 新人教版必修2

1、8機(jī)械能守恒定律對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練知識(shí)點(diǎn)一機(jī)械能守恒的判定1(多選)在下列所述實(shí)例中，若不計(jì)空氣阻力，機(jī)械能守恒的是()a.石塊自由下落的過(guò)程b.電梯加速上升的過(guò)程c.拋出的鉛球在空中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程d.木箱沿粗糙斜面勻速下滑的過(guò)程2(多選)下列物體中，機(jī)械能守恒的是()a做平拋運(yùn)動(dòng)的物體b被勻速吊起的集裝箱c光滑曲面上自由運(yùn)動(dòng)的物體d物體以g的加速度豎直向上做勻減速運(yùn)動(dòng)3下列關(guān)于物體的機(jī)械能是否守恒的敘述正確的是()a物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)械能一定守恒b物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)械能一定守恒c外力對(duì)物體所做的功等于0時(shí)，機(jī)械能一定守恒d只有重力對(duì)物體做功時(shí)，機(jī)械能一定守恒4(多選)下列說(shuō)法中正確的是()a

2、物體在合外力作用下做變速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能一定發(fā)生變化b物體的動(dòng)能不變，所受合力可能為零c做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體的機(jī)械能可能守恒d只有重力對(duì)物體做功，物體的機(jī)械能一定守恒知識(shí)點(diǎn)二機(jī)械能守恒定律的基本應(yīng)用圖l7815(多選)如圖l781所示，細(xì)繩的一端固定于o點(diǎn)，另一端系一小球，在o點(diǎn)的正下方釘一個(gè)釘子c.小球從一定高度處釋放，不考慮細(xì)繩的質(zhì)量和形變，不計(jì)一切阻力，細(xì)繩擺到豎直位置時(shí)，被釘子擋住，比較細(xì)繩被釘子擋住前、后瞬間()a小球的動(dòng)能變小b小球的動(dòng)能不變c小球的重力勢(shì)能變小d小球的機(jī)械能不變6(多選)如圖l782所示，半徑分別為r和r的兩個(gè)光滑半圓形槽的圓心在同一水平面上，質(zhì)量相等的兩物體分別自?xún)蓚€(gè)半

3、圓形槽左邊緣的最高點(diǎn)無(wú)初速度地釋放，在下滑過(guò)程中，兩物體()圖l782a機(jī)械能均逐漸減小b經(jīng)最低點(diǎn)時(shí)動(dòng)能相等c均能到達(dá)半圓形槽右邊緣最高點(diǎn)d機(jī)械能總是相等的知識(shí)點(diǎn)三曲線運(yùn)動(dòng)中的機(jī)械能守恒問(wèn)題圖l7837一根長(zhǎng)為l且不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩一端固定于o點(diǎn)，另一端拴一個(gè)質(zhì)量為m的小球現(xiàn)將小球拉至細(xì)繩沿水平方向繃緊的狀態(tài)，由靜止釋放小球，如圖l783所示若不考慮空氣阻力的作用，重力加速度為g，則小球擺到最低點(diǎn)a時(shí)的速度大小為_(kāi)，此時(shí)繩對(duì)小球的拉力大小為_(kāi)8如圖l784所示，在水平臺(tái)面上的a點(diǎn)有一個(gè)質(zhì)量為m的小球以初速度v0被拋出，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，求它到達(dá)臺(tái)面下方h處的b點(diǎn)時(shí)的速度大小圖l78

4、4綜合拓展9圖l785是某輕軌車(chē)站的設(shè)計(jì)方案，與站臺(tái)連接的軌道有一個(gè)小坡度，電車(chē)進(jìn)站要上坡，出站要下坡已知坡高為2m，電車(chē)到a點(diǎn)時(shí)的速度為25.2km/h，此后便切斷電動(dòng)機(jī)的電源，如果不考慮電車(chē)所受的摩擦力，則電車(chē)能否沖上站臺(tái)？如果電車(chē)不能沖上站臺(tái)，請(qǐng)說(shuō)明理由；如果電車(chē)能沖上站臺(tái)，求它到達(dá)b點(diǎn)時(shí)的速度大小(g取10m/s2)圖l78510以20m/s的初速度將一物體從地面豎直上拋，若忽略空氣阻力，g取10m/s2，試求：(1) 物體上升的最大高度；(2) 以地面為參考平面時(shí)，物體在上升過(guò)程中重力勢(shì)能和動(dòng)能相等時(shí)離地面的高度11如圖l786所示，光滑的傾斜軌道與半徑為r的光滑圓弧軌道相連接，圓弧

5、軌道的最低點(diǎn)b和最高點(diǎn)c與圓心o在同一豎直線上，質(zhì)量為m的小球在傾斜軌道上a點(diǎn)由靜止釋放，重力加速度為g.要使小球恰能通過(guò)圓弧軌道的最高點(diǎn)，小球釋放點(diǎn)離圓弧軌道的最低點(diǎn)為多高？通過(guò)軌道最低點(diǎn)時(shí)球?qū)壍赖膲毫槎啻?？圖l78612如圖l787所示，豎直放置的半徑r80cm的半圓形光滑軌道與水平軌道相連接，連接點(diǎn)為p.質(zhì)量為m50g的小球以一定的初速度沿水平軌道向左運(yùn)動(dòng)，并沿圓軌道的內(nèi)壁運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)m，如果小球經(jīng)過(guò)n點(diǎn)時(shí)速度vn8m/s，經(jīng)過(guò)m點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力為0.5ng取10m/s2.求：(1)小球經(jīng)過(guò)半圓軌道的p點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小(2)小球從n點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到m點(diǎn)的過(guò)程中克服摩擦阻力做的功圖l787

6、1ac解析石塊自由下落的過(guò)程和拋出的鉛球在空中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，只有重力做功，機(jī)械能守恒；電梯加速上升的過(guò)程中除重力做功外，鋼索的拉力也對(duì)電梯做正功，所以機(jī)械能不守恒；木箱沿粗糙斜面勻速下滑的過(guò)程，除重力做功外，要克服摩擦力做功，所以機(jī)械能不守恒選項(xiàng)a、c正確2ac解析物體做平拋運(yùn)動(dòng)或沿光滑曲面自由運(yùn)動(dòng)時(shí)，不受摩擦力，在曲面上彈力不做功，只有重力做功，機(jī)械能守恒，所以a、c項(xiàng)正確；被勻速吊起的集裝箱，繩的拉力對(duì)它做正功，機(jī)械能不守恒；物體以g的加速度向上做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由牛頓第二定律得fmgmg，有fmg，可知物體受到豎直向上的大小為mg的外力作用，該力對(duì)物體做了正功，機(jī)械能不守恒3d解析物體做勻速

7、直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能不變，勢(shì)能仍可能變化，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能不斷改變，機(jī)械能不一定守恒，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；外力對(duì)物體所做的功等于0時(shí)，動(dòng)能不變，勢(shì)能仍可能變化，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；機(jī)械能守恒的條件是只有重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力對(duì)物體做功，選項(xiàng)d正確4bcd解析若物體在合外力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，勻速圓周運(yùn)動(dòng)為變速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不變，a錯(cuò)誤；在光滑水平面上勻速運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力為0，機(jī)械能守恒，b正確；平拋運(yùn)動(dòng)為勻變速運(yùn)動(dòng)，做平拋運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能守恒，c正確；根據(jù)機(jī)械能守恒條件可知d正確5bd解析小球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，速度方向沿水平方向，在釘子擋住細(xì)繩瞬間，合外力對(duì)小球做功為零，則小球的動(dòng)能不變，故a項(xiàng)錯(cuò)

8、誤，b項(xiàng)正確；在釘子擋住細(xì)繩瞬間，小球的質(zhì)量和高度不變，則小球的重力勢(shì)能不變，故c項(xiàng)錯(cuò)誤；在釘子擋住細(xì)繩瞬間，小球的動(dòng)能與重力勢(shì)能都不變，則小球的機(jī)械能不變，故d項(xiàng)正確6cd解析兩物體質(zhì)量相等，開(kāi)始時(shí)高度相同，釋放時(shí)兩物體的機(jī)械能相同，釋放后兩物體都是只有重力做功，機(jī)械能都守恒，到最低點(diǎn)時(shí)下降高度不同，重力勢(shì)能不同，動(dòng)能不同，a、b錯(cuò)誤，d正確；根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知，兩物體均能回到等高的半圓形槽右邊緣最高點(diǎn)，c正確7.3mg解析 小球由最高點(diǎn)落下，只有重力做功，繩子的拉力不做功，故機(jī)械能守恒，則mglmv2，故小球擺到最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為v，此時(shí)根據(jù)牛頓第二定律可得fmgm，將速度的大小代入

9、可得f3mg.8.解析 小球被拋出后運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只有重力做功，機(jī)械能守恒，選地面為參考平面，設(shè)a點(diǎn)距地面高為h，則mghmvmg(hh)mv解得vb.另外，若選臺(tái)面為參考平面，則mvmghmv同樣可解得vb.9能3m/s解析 電車(chē)電源切斷后，只有重力做功，故機(jī)械能守恒取a點(diǎn)所在平面為參考平面，電車(chē)在a點(diǎn)的機(jī)械能為e1ek1mv其中v125.2km/h7m/s若將這些動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，由機(jī)械能守恒定律得mvmgh解得hm2.45m>h2m，所以電車(chē)能沖上站臺(tái)設(shè)電車(chē)到b點(diǎn)時(shí)的速度為v2，由機(jī)械能守恒定律得mvmghmv解得v2m/s3m/s.10(1)20m(2)10m解析 (1)設(shè)物體上升

10、的最大高度為h，對(duì)物體整個(gè)上升過(guò)程應(yīng)用機(jī)械能守恒定律，有mghmv解得h20m.(2)設(shè)物體重力勢(shì)能和動(dòng)能相等的位置距地面的高度為h，此時(shí)物體的速度為v，則有mghmv2對(duì)物體由拋出到運(yùn)動(dòng)至該位置的過(guò)程應(yīng)用機(jī)械能守恒定律有mghmv2mv聯(lián)立解得h10m.11.r6mg解析 小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到重力和軌道支持力的作用，軌道支持力對(duì)小球不做功，只有重力做功，小球機(jī)械能守恒，取軌道最低點(diǎn)所在平面為參考平面因小球恰能通過(guò)圓弧軌道的最高點(diǎn)，說(shuō)明此時(shí)軌道對(duì)小球的作用力為零，只有重力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律有mgm得vc在圓弧軌道的最高點(diǎn)，小球的機(jī)械能為ecmv2mgr在釋放點(diǎn)，小球的機(jī)械能為eamg

11、h根據(jù)機(jī)械能守恒定律有ecea即mghmv2mgr聯(lián)立解得hr同理，小球在圓弧軌道的最低點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能為ebmv根據(jù)機(jī)械能守恒定律有ebec得vb小球在圓弧軌道的最低點(diǎn)受到軌道的支持力和重力，根據(jù)牛頓第二定律有fnmgm得fn6mg根據(jù)牛頓第三定律，小球?qū)壍赖膲毫閒nfn6mg.12(1)3.5n(2)0.4j解析 (1)小球在最高點(diǎn)，根據(jù)牛頓第三定律，軌道對(duì)小球的彈力fn10.5n，由向心力公式有fn1mg解得vm4m/s由p到m，由機(jī)械能守恒定律有mvmvmg·2r解得vp4m/s在p點(diǎn)，由向心力公式有fn2mg解得fn23.5n根據(jù)牛頓第三定律可知，在p點(diǎn)小球?qū)壍赖膲毫Υ笮?.5n.(2)由n到m，由動(dòng)能定理有mg·2rwfmvmv解得wf0.4j.6edbc3191f2351dd