2022-2023學(xué)年人教版必修第二冊 第八章 4.機械能守恒定律 第2課時機械能守恒定律習(xí)題課 作業(yè)

PAGE16-第2課時機械能守恒定律習(xí)題課【基礎(chǔ)鞏固組】1.下列說法正確的是 ()A.機械能守恒時,物體一定只受重力和彈力作用B.物體處于平衡狀態(tài)時,機械能一定守恒C.物體所受合外力不為零時,其機械能可能守恒D.物體機械能的變化等于合外力對物體做的功2.質(zhì)量為1kg的物體從傾角為30°、長2m的光滑斜面頂端由靜止開始下滑,若選初始位置為零勢能點,那么,當它滑到斜面中點時具有的機械能和重力勢能分別是(g取10m/s2) ()A.0,-5J B.0,-10JC.10J,5J D.20J,-10J3.(多選)如圖所示,下列關(guān)于機械能是否守恒的判斷正確的是 ()A.甲圖中,物體A將彈簧壓縮的過程中,物體A機械能守恒B.乙圖中,A置于光滑水平面,物體B沿光滑斜面下滑,物體B機械能守恒C.丙圖中,不計任何阻力時A加速下落,B加速上升過程中,A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒D.丁圖中,小球沿水平面做勻速圓錐擺運動時,小球的機械能守恒4.伽利略曾設(shè)計如圖所示的一個實驗,將擺球拉至M點放開,擺球會達到同一水平高度上的N點,如果在E或F處釘上釘子,擺球?qū)⒀夭煌膱A弧達到同一高度的對應(yīng)點;反過來,如果讓擺球從這些點下落,它同樣會達到原水平高度上的M點,這個實驗可以說明,物體由靜止開始沿不同傾角的光滑斜面(或弧線)下滑時,其末速度的大小 ()A.只與斜面的傾角有關(guān) B.只與斜面的長度有關(guān)C.只與下滑的高度有關(guān) D.只與物體的質(zhì)量有關(guān)5.如圖所示,固定的豎直光滑長桿上套有質(zhì)量為m的小圓環(huán),圓環(huán)與水平放置的輕質(zhì)彈簧一端連接,彈簧的另一端連接在墻上,且處于原長狀態(tài)?，F(xiàn)讓圓環(huán)由靜止開始下滑,已知彈簧原長為L,圓環(huán)下滑到最大距離時彈簧的長度變?yōu)?L(未超過彈性限度),則在圓環(huán)下滑到最大距離的過程中(重力加速度為g)()A.圓環(huán)的機械能守恒B.圓環(huán)重力勢能與彈簧彈性勢能之和保持不變C.圓環(huán)下滑到最大距離時,所受合力為零D.彈簧彈性勢能變化了36.(多選)重10N的滑塊在傾角為30°的光滑斜面上,從a點由靜止下滑,到b點接觸到一個輕彈簧,滑塊壓縮彈簧到c點開始彈回,返回b點離開彈簧,最后又回到a點,已知ab=1m,bc=0.2m,那么在整個過程中,下列選項正確的是 ()A.滑塊動能的最大值是6JB.彈簧彈性勢能的最大值是6JC.從c到b彈簧的彈力對滑塊做的功是6JD.整個過程系統(tǒng)機械能守恒7.將一小球從高處水平拋出,最初2s內(nèi)小球動能Ek隨時間t變化的圖像如圖所示,不計空氣阻力,g取10m/s2。根據(jù)圖像信息,不能確定的物理量是 ()A.小球的質(zhì)量B.小球的初速度C.最初2s內(nèi)重力對小球做功的平均功率D.小球拋出時的高度8.如圖所示,質(zhì)量為m的小物塊在粗糙水平桌面上做直線運動,經(jīng)距離l后以速度v飛離桌面,最終落在水平地面上。已知l=1.4m,v=3.0m/s,m=0.10kg,物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)μ=0.25,桌面高h=0.45m。不計空氣阻力,重力加速度g取10m/s2。求:(1)小物塊落地點距飛出點的水平距離s;(2)小物塊落地時的動能Ek;(3)小物塊的初速度大小v0。9.圖甲為玩具彈弓,輕質(zhì)橡皮筋連接在把手上A、B兩點,一手握住把手不動,使AB連線水平,C為自由伸長時橡皮筋中點彈夾的位置,如圖乙,AO=OB=6cm,另一手捏著裝有質(zhì)量為10g彈珠的彈夾,從C點由靜止豎直向下緩慢移動到D點,放手后彈珠豎直向上射出,剛好上升到離D點20.15m高的樓頂處。測得∠ACB=44°,∠ADB=23°,取tan22°=0.4,tan11.5°=0.2,g=10m/s2。不計空氣阻力。求:(1)從C到D的過程中,彈珠重力所做的功及手所做的功;(2)若還將橡皮筋拉到相同長度,僅改變發(fā)射方向,彈珠向斜上方運動到高出釋放點8m處的速率?！舅仞B(yǎng)提升組】10.下列關(guān)于機械能守恒的說法正確的是 ()A.做勻速運動的物體,其機械能一定守恒B.物體只受重力,機械能才守恒C.做勻速圓周運動的物體,其機械能一定守恒D.除重力做功外,其他力不做功,物體的機械能一定守恒11.(多選)如圖所示,輕質(zhì)彈簧下端懸掛有一小球,上端固定在水平天花板上,將彈簧拉至水平方向,且彈簧處于原長,然后由靜止釋放小球直至其運動到最低點,不計空氣阻力,此過程中,下列說法正確的是 ()A.小球的機械能守恒B.彈簧的彈力對小球做負功C.彈簧的彈力對小球不做功D.小球和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒12.如圖,一木塊放在光滑水平地面上,一顆子彈水平射入木塊中,此過程中木塊受到的平均阻力為f,子彈射入深度為d,木塊位移為s,則此過程中 ()A.子彈的內(nèi)能增加了fdB.子彈和木塊組成的系統(tǒng)機械能守恒C.木塊增加的動能為fsD.子彈動能的減少量等于木塊動能的增加量13.如圖所示,“蹦蹦跳”桿中的彈簧向上彈起,從圖中1到2的過程中,關(guān)于小孩的重力勢能和彈簧的彈性勢能的變化,下列說法正確的是 ()A.重力勢能減小,彈性勢能增加B.重力勢能減小,彈性勢能減小C.重力勢能增加,彈性勢能減小D.重力勢能增加,彈性勢能增加14.如圖是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結(jié)構(gòu)圖,圖中①和②為楔塊,③和④為墊塊,楔塊與彈簧盒、墊塊間均有摩擦,在車廂相互撞擊時彈簧壓縮過程中 ()A.緩沖器的機械能守恒B.摩擦力做功消耗機械能C.墊塊的動能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能D.彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為動能15.(多選)如圖所示,質(zhì)量相等、材料相同的兩個小球A、B間用一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連組成系統(tǒng),系統(tǒng)穿過一粗糙的水平滑桿,在作用在B上的水平外力F的作用下由靜止開始運動,一段時間后一起做勻加速運動,當它們的總動能為Ek時撤去外力F,最后停止運動。不計空氣阻力,認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。則從撤去外力F到停止運動的過程中,下列說法正確的是 ()A.撤去外力F的瞬間,彈簧的伸長量為FB.撤去外力F的瞬間,彈簧的伸長量為FC.A克服外力所做的總功等于ED.系統(tǒng)克服摩擦力所做的功小于系統(tǒng)機械能的減少量16.如圖所示,A、B兩小球由繞過輕質(zhì)定滑輪的細線相連,A放在固定的光滑斜面上,B、C兩小球在豎直方向上通過勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連,C球放在水平地面上?，F(xiàn)用手控制住A,并使細線剛剛拉直但無拉力作用,并保證滑輪左側(cè)細線豎直、右側(cè)細線與斜面平行。已知A的質(zhì)量為3m,B、C的質(zhì)量均為m,重力加速度為g,細線與滑輪之間的摩擦不計,開始時整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。釋放A后,A沿斜面下滑至速度最大時C恰好離開地面。則下列說法正確的是 ()A.斜面傾角α=37°B.A獲得最大速度為gmC.C剛離開地面時,B的加速度最大D.從釋放A到C剛離開地面的過程中,A、B兩小球組成的系統(tǒng)機械能守恒17.(多選)如圖所示,光滑水平面左側(cè)有一彈簧,彈簧左端固定在墻壁上,水平面右側(cè)豎直平面內(nèi)固定一半徑為R的光滑半圓形軌道ABC,半圓形軌道最低點A與水平面相切,質(zhì)量為m的小球?qū)椈蓧褐聊骋晃恢煤笥伸o止釋放,小球從A點沖入半圓形軌道,通過與圓心等高的B點后,恰好能經(jīng)過最高點C,已知重力加速度大小為g,不計空氣阻力,下列說法正確的是()A.小球到達C點時速度為零B.小球在B點對軌道的壓力大小為3mgC.小球從A點運動到C點的過程中,重力做功的功率先增大后減小D.小球釋放前,彈簧儲存的彈性勢能為318.如圖所示,輕繩繞過定滑輪,一端連接物塊A,另一端連接在滑環(huán)C上,物塊A的下端用彈簧與放在地面上的物塊B連接,A、B兩物塊的質(zhì)量均為m,開始時繩連接滑環(huán)C部分處于水平,繩剛好拉直,滑輪到桿的距離為L,控制滑塊C,使其沿桿緩慢下滑,當C下滑43L時,釋放滑環(huán)C,結(jié)果滑環(huán)C剛好處于靜止,此時B剛好要離開地面,不計一切摩擦,重力加速度為g(1)求彈簧的勁度系數(shù);(2)求C的質(zhì)量;(3)若由靜止釋放滑環(huán)C,求當物塊B剛好要離開地面時,滑環(huán)C的速度大小。19.如圖,可視為質(zhì)點的小球1、2由不可伸長的細繩相連,小球1懸掛在定滑輪O的下方,小球2在半徑為R的半球形固定容器內(nèi),定滑輪O與容器的邊緣D及球心C在同一水平線上。系統(tǒng)靜止時,小球1在定滑輪正下方R處的A點,小球2位于B點,BD間的細繩與水平方向的夾角θ=60°。已知小球1的質(zhì)量為m,重力加速度為g,不計一切摩擦,忽略滑輪的質(zhì)量。(結(jié)果用根號表示)(1)試求小球2的質(zhì)量;(2)現(xiàn)將小球2置于D處由靜止釋放(小球1未觸及地面),求小球1到達A點時的動能;(3)在第(2)問中,小球2經(jīng)過B點時,突然剪斷細繩,求小球2經(jīng)過容器最低點時對容器的壓力。第2課時機械能守恒定律習(xí)題課1.C機械能守恒時,只有重力或彈力做功,但可以受其他外力作用,其他外力不做功或做功為零即可,故A錯;勻速直線運動為一種平衡狀態(tài),但物體處于平衡狀態(tài)時,機械能不一定守恒,如在豎直方向勻速上升的物體,其機械能一直增大,所以B錯;若物體做自由落體運動,只受重力作用,則機械能守恒,故C正確;若外力中僅有重力對物體做功,如在光滑斜面上下滑的物體,不會引起物體機械能的變化,合外力對物體做的功等于動能的變化,而非機械能的變化,根據(jù)功能關(guān)系知D錯。2.A物體下滑時機械能守恒,故它下滑到斜面中點時的機械能等于在初始位置的機械能,初始位置動能為0,重力勢能也為0,故機械能為0,下滑到斜面中點時的重力勢能Ep=-l2mg·sin30°=-5J。故選項A3.C、D甲圖中重力和彈簧彈力做功,系統(tǒng)機械能守恒,但彈簧的彈性勢能增加,A的機械能減少,A錯;乙圖中B物體下滑,B對A的彈力做功,A的動能增加,B的機械能減少,B錯;丙圖中A、B組成的系統(tǒng)重力做功,繩子張力對A做負功,對B做正功,代數(shù)和為零,機械能守恒,C對;丁圖中小球受重力和拉力作用,但都不做功,小球動能不變,重力勢能也不變,機械能守恒,D對。4.C由題意知物體在運動過程中不受阻力,滿足機械能守恒的條件,設(shè)下落的高度為H,則有mgH=12mv2,v=2gH,只與高度有關(guān)5.D圓環(huán)和彈簧系統(tǒng)的機械能守恒,彈簧的彈性勢能增大,圓環(huán)的機械能減小,A錯誤;圓環(huán)的重力勢能減少,一部分轉(zhuǎn)化成了圓環(huán)的動能,另一部分轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能,因為圓環(huán)下落過程速度在變,動能在變,所以圓環(huán)重力勢能與彈簧彈性勢能之和在變,B錯誤;圓環(huán)下落速度最大時,加速度為零,合力為零,而下落距離最大時,速度為零,加速度不為零,合力不為零,C錯誤;從最初到最大距離,根據(jù)機械能守恒:ΔEp=mgΔh=mg(2L)26.B、C、D滑塊和彈簧組成的系統(tǒng),在整個運動過程中,只發(fā)生動能、重力勢能和彈性勢能之間的相互轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)的機械能守恒,D正確;以c點作為重力勢能零點,a、c點動能為零,整個系統(tǒng)的機械能等于a點的重力勢能或c點的彈性勢能。滑塊從a到c,重力勢能減小了mg·ac·sin30°=6J,全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能,B正確;從c到b彈簧恢復(fù)原長,通過彈簧的彈力對滑塊做功,將6J的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為滑塊的機械能,C正確;當重力沿斜面的分力等于彈簧彈力時動能最大,此時還有重力勢能和彈性勢能,總機械能只有6J,所以動能不能達到6J,A錯誤。7.D由機械能守恒定律可得Ek=Ek0+mgh,又h=12gt2所以Ek=Ek0+12mg2t2。當t=0時Ek0=12mv02=5J,當tEk=Ek0+2mg2=30J,聯(lián)立方程解得m=0.125kg,v0=45m/s。當t=2s時,由動能定理得WG=ΔEk=25J,故P=WG2=12.5W。根據(jù)圖像信息8.【解析】(1)小物塊飛離桌面后做平拋運動,根據(jù)平拋運動規(guī)律,有豎直方向:h=12gt水平方向:s=vt解得水平距離s=v2hg=0.(2)小物塊從飛離桌面到落地的過程中機械能守恒,根據(jù)機械能守恒定律可得小物塊落地時的動能為Ek=12mv2+mgh=0.90J(3)小物塊在桌面上運動的過程中,根據(jù)動能定理,有-μmg·l=12mv2-12解得小物塊的初速度大小v0=2μgl+v2答案:(1)0.90m(2)0.90J(3)4.0m/s9.【解析】(1)從C到D,彈珠重力做功WG=mghCD由圖得hCD=OBtan11.5代入數(shù)據(jù),聯(lián)立解得WG=1.5×10-2J從C到D,再到最高點的過程,根據(jù)功能關(guān)系,有W手=mgH-mghCD代入數(shù)據(jù),解得W手=2J(2)從D到最高點,根據(jù)功能關(guān)系,有Ep=mgH,第二次從釋放點到8m高處,機械能守恒,有Ep=mgh+12mv2代入數(shù)據(jù),聯(lián)立解得v=15.6m/s答案:(1)1.5×10-2J2J(2)15.6m/s10.D做勻速運動的物體,其機械能不一定守恒,如在空中勻速下降的降落傘,機械能減小,故A錯誤;機械能守恒定律的條件是只有重力或彈力做功,故B錯誤;做勻速圓周運動的物體,其機械能不一定守恒,如在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動的物體機械能不守恒,故C錯誤;除重力做功外,其他力不做功,物體的機械能一定守恒,故D正確。11.B、D小球下落的過程中,減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能和彈簧的彈性勢能,因此小球和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒,故A錯誤,D正確;小球下落的過程中,彈簧的彈性勢能增加,彈簧對小球做負功,故B正確,C錯誤。12.C根據(jù)能量守恒,子彈和木塊損失的機械能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能,所以子彈和木塊的內(nèi)能增加了fd,A錯誤。因為該過程產(chǎn)生了內(nèi)能,所以子彈和木塊組成的系統(tǒng)機械能減少,B錯誤。對木塊應(yīng)用動能定理可知ΔEk=fs,C正確。根據(jù)能量守恒定律可知,子彈減少的動能,一部分增加了木塊的動能,另一部分轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能,所以子彈動能的減少量大于木塊動能的增加量,D錯誤。13.C小孩高度升高,重力勢能增加,彈簧形變量減小,彈性勢能減小,A、B、D錯誤,C正確。14.B通過克服摩擦力做功,系統(tǒng)的機械能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化,故機械能減小,故A錯誤;通過克服摩擦力做功,系統(tǒng)的機械能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化,故B正確;墊塊的動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能和內(nèi)能,故C錯誤;彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能和內(nèi)能,故D錯誤。15.A、C當A與B一起做加速運動的過程中,對于整體分析:F-2f=2ma,對小球A分析:kx-f=ma,聯(lián)立得x=F2k。即彈簧的伸長量為F2k。則撤去外力F的瞬間,彈簧的伸長量為F2k,故A正確,B錯誤;A克服外力所做的總功等于A的動能,由于是當它們的總動能為Ek時撤去外力F,所以A與B的動能均為12Ek,即A克服外力所做的總功等于12Ek,故C正確;根據(jù)功能關(guān)系可知,整個過程中,系統(tǒng)克服摩擦力所做的功等于A、16.B設(shè)當小球C剛剛離開地面時,彈簧的伸長量為xC,則kxC=mg ①小球C剛剛離開地面時,以B為研究對象,小球B受到重力mg、彈簧的彈力kxC、細線的拉力T三個力的作用,設(shè)小球B的加速度為a,根據(jù)牛頓第二定律,對B有:T-mg-kxC=ma ②對A有:3mgsinα-T=3ma ③由②③兩式得3mgsinα-mg-kxC=4ma ④當A獲得最大速度時,有a=0 ⑤由①④⑤式聯(lián)立,解得sinα=23,所以:α≠37°,故A錯誤設(shè)開始時彈簧的壓縮量為xB,則kxB=mg設(shè)當小球C剛剛離開地面時,彈簧的伸長量為xC,則kxC=mg當小球C剛離開地面時,小球B上升的距離以及小球A沿斜面下滑的距離均為:h=xC+xB由于彈簧處于壓縮狀態(tài)和伸長狀態(tài)時的彈性勢能相等,且小球C剛剛離開地面時,A、B兩小球的速度相等,設(shè)為vBm,以A、B及彈簧組成的系統(tǒng)為研究對象,由機械能守恒定律得:3mghsinα-mgh=12(3m+m)代入數(shù)據(jù),解得:vBm=gmk,故B正確;C剛離開地面時,B的速度最大,加速度為零,故C錯誤;從釋放A到C剛離開地面的過程中,A、C兩小球以及彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)機械能守恒,A、B兩小球組成的系統(tǒng)機械能不守恒,故D17.B、C小球在半圓形軌道最高點時,由重力提供向心力mg=mvC2R,最高點的速度vC=gR,選項A錯誤;小球從12mvB2-mgR=在B點對小球受力分析,水平方向上有F=mvB2小球?qū)壍赖膲毫'=F=3mg,選項B正確;小球從A點運動到C點的過程中重力做功的功率大小為mgvcosθ,上升過程中速度v逐漸減小,而速度與重力的夾角先由π2逐漸變?yōu)榱?后再由零逐漸變?yōu)棣?,cosθ先增大后減小,所以重力做功的功率先由零增大后又減小到零,選項C正確;從小球釋放開始,到最高點C的過程中,由機械能守恒可知Ep=12mvC解得EP=5mgR2,選項18.【解析】(1)設(shè)開始時彈簧的壓縮量為x,則kx=mg設(shè)B物塊剛好要離開地面,彈簧的伸長量為x',則k