贏在物理(人教一輪)詳細(xì)答案53

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第三節(jié)機(jī)械能守恒定律隨堂演練鞏固1。伽利略曾設(shè)計(jì)如圖所示的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，將擺球拉至M點(diǎn)放開(kāi),擺球會(huì)達(dá)到同一水平高度上的N點(diǎn).如果在E或F處釘上釘子,擺球?qū)⒀夭煌膱A弧達(dá)到同一高度的對(duì)應(yīng)點(diǎn)；反過(guò)來(lái)，如果讓擺球從這些點(diǎn)下落,它同樣會(huì)達(dá)到原水平高度上的M點(diǎn).這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以說(shuō)明，物體由靜止開(kāi)始沿不同傾角的光滑斜面（或弧線）下滑時(shí),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(zhǎng)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)【解析】伽利略設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)表明在空氣阻力忽略的情況下物體機(jī)械能守恒,所以對(duì)于物體由靜止沿不同角度的光滑斜面下滑時(shí)末動(dòng)能與開(kāi)始的重力勢(shì)能相等v=因此末速度大小只與下滑的高度有關(guān),選C?！敬鸢浮緾2.如圖所示，兩光滑斜面的傾角分別為30和,質(zhì)量分別為2m和m的兩個(gè)滑塊用不可伸長(zhǎng)的輕繩通過(guò)滑輪連接(不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦)，分別置于兩個(gè)斜面上并由靜止釋放;若交換兩滑塊位置,再由靜止釋放，則在上述兩種情形中正確的有（)A.質(zhì)量為2m的滑塊受到重力、繩的張力、沿斜面的下滑力和斜面的支持力的作用B.質(zhì)量為m的滑塊均沿斜面向上運(yùn)動(dòng)C.繩對(duì)質(zhì)量為m滑塊的拉力大于該滑塊對(duì)繩的拉力D.系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能守恒【解析】每個(gè)滑塊受到三個(gè)力：重力、繩子拉力、斜面的支持力，A錯(cuò);對(duì)B選項(xiàng),物體是上滑還是下滑要看兩個(gè)物體的重力沿著斜面向下的分量的大小關(guān)系,由于2mgsin30〉mgsin45,故質(zhì)量為m的滑塊必定沿著斜面向上運(yùn)動(dòng),B對(duì);任何一個(gè)滑塊受到的繩子拉力與繩子對(duì)滑塊的拉力等大反向,C錯(cuò)；對(duì)系統(tǒng)除了重力之外,支持力對(duì)系統(tǒng)每個(gè)滑塊不做功，繩子拉力對(duì)每個(gè)滑塊的拉力等大反向,且對(duì)滑塊的位移必定大小相等,故繩子拉力作為系統(tǒng)的內(nèi)力對(duì)系統(tǒng)做功總和必定為零,故只有重力做功,機(jī)械能守恒，D對(duì)?！敬鸢浮緽D3.內(nèi)壁光滑的環(huán)形凹槽半徑為R,固定在豎直平面內(nèi),一根長(zhǎng)度為R的輕桿,一端固定有質(zhì)量為m的小球甲，另一端固定有質(zhì)量為2m的小球乙.現(xiàn)將兩小球放入凹槽內(nèi)，小球乙位于凹槽的最低點(diǎn)(如圖所示），由靜止釋放后（）A。下滑過(guò)程中甲球減少的機(jī)械能總是等于乙球增加的機(jī)械能B。下滑過(guò)程中甲球減少的重力勢(shì)能總是等于乙球增加的重力勢(shì)能C.甲球可沿凹槽下滑到槽的最低點(diǎn)D。乙球從右向左滑回時(shí)，一定能回到凹槽的最低點(diǎn)【解析】由于甲、乙組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，所以下滑過(guò)程中甲球減少的機(jī)械能總是等于乙球增加的機(jī)械能。如果甲球可沿凹槽下滑到槽的最低點(diǎn)，則機(jī)械能增加。故A、D正確。【答案】AD4.如圖所示,光滑軌道MO和ON底端對(duì)接且ON=2MO，M、N兩點(diǎn)高度相同,小球自M點(diǎn)由靜止自由滾下，忽略小球經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能損失，以v、s、a、分別表示小球的速度、位移、加速度和動(dòng)能四個(gè)物理量的大小.下列圖象中能正確反映小球自M點(diǎn)到N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的是()【解析】先做勻加速運(yùn)動(dòng),后做勻減速運(yùn)動(dòng)，A對(duì),B錯(cuò)，C錯(cuò).過(guò)程：動(dòng)能即與成正比,D錯(cuò).【答案】A5.物體做自由落體運(yùn)動(dòng)代表動(dòng)能代表勢(shì)能，h代表下落的距離,以水平地面為零勢(shì)能面。如圖所示圖象中，能正確反映各物理量之間關(guān)系的是（）【解析】由機(jī)械能守恒定律：,故勢(shì)能與動(dòng)能的圖象為傾斜的直線,C錯(cuò)；由動(dòng)能定理:=，則=E-mgh，故勢(shì)能與h的圖象也為傾斜的直線,D錯(cuò)；且=故勢(shì)能與速度的圖象為開(kāi)口向下的拋物線，B對(duì);同理=E—，勢(shì)能與時(shí)間的圖象也為開(kāi)口向下的拋物線，A錯(cuò)。【答案】B6。如圖所示，一個(gè)圓弧形光滑細(xì)圓管軌道ABC，放置在豎直平面內(nèi),軌道半徑為R,在A點(diǎn)與水平地面AD相接,地面與圓心O等高,MN是放在水平地面上長(zhǎng)為3R、厚度不計(jì)的墊子,左端M正好位于A點(diǎn).將一個(gè)質(zhì)量為m、直徑略小于圓管直徑的小球從A處管口正上方某處由靜止釋放,不考慮空氣阻力。(1)若小球從C點(diǎn)射出后恰好能打到墊子的M端，則小球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)對(duì)管的作用力大小和方向如何?（2)欲使小球能通過(guò)C點(diǎn)落到墊子上,小球離A點(diǎn)的最大高度是多少?【解析】（1)小球離開(kāi)C點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng),落到M點(diǎn)時(shí)水平位移為R,豎直下落高度為R，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得：運(yùn)動(dòng)時(shí)間從C點(diǎn)射出的速度為設(shè)小球以經(jīng)過(guò)C點(diǎn)受到管子對(duì)它的作用力為N，由向心力公式可得由牛頓第三定律知,小球?qū)茏幼饔昧Υ笮榉较蜇Q直向下。(2）根據(jù)機(jī)械能守恒定律,小球下降的高度越高,在C點(diǎn)小球獲得的速度越大.要使小球落到墊子上，小球水平方向的運(yùn)動(dòng)位移應(yīng)為R

4R，由于小球每次平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同,速度越大,水平方向運(yùn)動(dòng)的距離越大，故應(yīng)使小球運(yùn)動(dòng)的最大位移為4R,打到N點(diǎn).設(shè)能夠落到N點(diǎn)的水平速度為根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)求得：設(shè)小球下降的最大高度為H,根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知，mg?！敬鸢浮糠较蜇Q直向下（2)5R7。如圖所示,B是質(zhì)量為2m、半徑為R的光滑半球形碗，放在光滑的水平桌面上。A是質(zhì)量為m的細(xì)長(zhǎng)直桿,光滑套管D被固定在豎直方向，A可以自由上下運(yùn)動(dòng),物塊C的質(zhì)量為m，緊靠半球形碗放置。初始時(shí),A桿被握住，使其下端正好與碗的半球面的上邊緣接觸。然后從靜止開(kāi)始釋放A，A、B、C便開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。求:（1）長(zhǎng)直桿的下端運(yùn)動(dòng)到碗的最低點(diǎn)時(shí)，長(zhǎng)直桿豎直方向的速度和B、C水平方向的速度；(2)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，長(zhǎng)直桿的下端能上升到的最高點(diǎn)距離半球形碗底部的高度.【解析】(1）長(zhǎng)直桿的下端運(yùn)動(dòng)到碗的最低點(diǎn)時(shí)，長(zhǎng)直桿在豎直方向的速度為0A、B、C系統(tǒng)機(jī)械能守恒有。(2）長(zhǎng)直桿的下端上升到所能達(dá)到的最高點(diǎn)時(shí),長(zhǎng)直桿在豎直方向的速度為0A、B系統(tǒng)機(jī)械能守恒有得?！敬鸢浮浚?)0課后作業(yè)鞏固(時(shí)間：45分鐘必做題滿分:100分選做題：10分）一、不定項(xiàng)選擇題（本題共8小題,每小題8分,共64分。選對(duì)但不全的得5分）1.下列敘述中正確的是（)A。合外力對(duì)物體做功為零的過(guò)程中,物體的機(jī)械能一定守恒B.物體在合外力作用下做變速運(yùn)動(dòng)，則物體動(dòng)能一定變化C.物體的動(dòng)能不變,則物體所受的合外力一定為零D.當(dāng)只有重力或彈簧彈力對(duì)物體做功時(shí),物體和彈簧組成的系統(tǒng)的機(jī)械能一定守恒【解析】機(jī)械能守恒條件是只有重力或彈力對(duì)物體做功，D對(duì)?！敬鸢浮緿2。如圖所示，一輕繩的一端系在固定粗糙斜面上的O點(diǎn),另一端系一小球,給小球一足夠大的初速度，使小球在斜面上做圓周運(yùn)動(dòng).在此過(guò)程中（)A.小球的機(jī)械能守恒B。重力對(duì)小球不做功C.繩的張力對(duì)小球不做功D。在任何一段時(shí)間內(nèi),小球克服摩擦力所做的功總是等于小球動(dòng)能的減少【解析】斜面粗糙，小球受到重力、支持力、摩擦力、繩子拉力,由于除重力做功外,摩擦力做負(fù)功，機(jī)械能減少,A、B錯(cuò);繩子張力總是與運(yùn)動(dòng)方向垂直,故不做功,C對(duì)；小球動(dòng)能的變化等于合外力做的功,即重力與摩擦力做的功,D錯(cuò)。【答案】C3.如圖所示,地面上豎立著一輕質(zhì)彈簧,小球從其正上方某一高度處自由下落到彈簧上.從小球剛接觸彈簧到彈簧被壓縮至最短的過(guò)程中(在彈簧的彈性限度內(nèi)），則(）A。小球動(dòng)能一直減小B。小球動(dòng)能先增大后減小C.小球重力勢(shì)能的減少大于彈簧彈性勢(shì)能的增加D。小球重力勢(shì)能的減少等于彈簧彈性勢(shì)能的增加【解析】從小球剛接觸彈簧到彈簧被壓縮至最短的過(guò)程中,小球先做加速運(yùn)動(dòng)，后做減速運(yùn)動(dòng)，小球動(dòng)能先增大后減小，A錯(cuò)B對(duì);對(duì)彈簧和小球組成的系統(tǒng),在此過(guò)程中,只有重力和彈簧彈力做功，機(jī)械能守恒.彈簧被壓縮至最短時(shí),小球的動(dòng)能為零,小球重力勢(shì)能的減少等于彈簧的彈性勢(shì)能的增加,選項(xiàng)D正確.【答案】BD4。質(zhì)量為m的小球從高H處由靜止開(kāi)始自由下落，以地面作為參考平面。當(dāng)小球的動(dòng)能和重力勢(shì)能相等時(shí)，重力的瞬時(shí)功率為（)A。 B。C。 D.【解析】動(dòng)能和重力勢(shì)能相等時(shí)，下落高度為速度v=故B選項(xiàng)正確。【答案】B5。如圖所示，A、B兩球質(zhì)量相等，A球用不能伸長(zhǎng)的輕繩系于O點(diǎn),B球用輕彈簧系于O′點(diǎn),O與O′點(diǎn)在同一水平面上，分別將A、B球拉到與懸點(diǎn)等高處,使繩和輕彈簧均處于水平,彈簧處于自然狀態(tài)，將兩球分別由靜止開(kāi)始釋放，當(dāng)兩球達(dá)到各自懸點(diǎn)的正下方時(shí),兩球仍處在同一水平面上,則(）A。兩球到達(dá)各自懸點(diǎn)的正下方時(shí),兩球動(dòng)能相等B。兩球到達(dá)各自懸點(diǎn)的正下方時(shí),A球動(dòng)能較大C.兩球到達(dá)各自懸點(diǎn)的正下方時(shí)，B球動(dòng)能較大D。兩球到達(dá)各自懸點(diǎn)的正下方時(shí),A球受到向上的拉力較大【解析】整個(gè)過(guò)程中兩球減少的重力勢(shì)能相等,A球減少的重力勢(shì)能完全轉(zhuǎn)化為A球的動(dòng)能，B球減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為B球的動(dòng)能和彈簧的彈性勢(shì)能,所以A球的動(dòng)能大于B球的動(dòng)能,所以B正確;在O點(diǎn)正下方位置根據(jù)牛頓第二定律，小球所受拉力與重力的合力提供向心力，則A球受到的拉力較大，所以D正確。【答案】BD6.質(zhì)點(diǎn)A從某一高度開(kāi)始自由下落的同時(shí),由地面豎直上拋質(zhì)量相等的質(zhì)點(diǎn)B(不計(jì)空氣阻力)。兩質(zhì)點(diǎn)在空中相遇時(shí)的速率相等，假設(shè)A、B互不影響,繼續(xù)各自的運(yùn)動(dòng)。選出下列對(duì)兩物體運(yùn)動(dòng)情況判斷完全正確的選項(xiàng)（）A.相遇前A、B的位移大小之比為1∶1B.兩物體落地速率相等C.兩物體在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等D。落地前任意時(shí)刻兩物體的機(jī)械能都相等【解析】由于兩物體相遇時(shí)速度大小相等，根據(jù)豎直上拋運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性特點(diǎn),可知兩物體落地時(shí)速率是相等的，B是正確的;由于A是加速運(yùn)動(dòng)而B(niǎo)是減速運(yùn)動(dòng),所以A的平均速率小于B的平均速率，故在相遇時(shí)A的位移小于B的位移，A是錯(cuò)誤的;兩物體在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不相等，故C是錯(cuò)誤的;在相遇點(diǎn)A、B兩物體具有相同的機(jī)械能，由機(jī)械能守恒可以確定落地前任意時(shí)刻兩物體的機(jī)械能都相等,故D是正確的?！敬鸢浮緽D7.如圖所示，在豎直平面內(nèi)固定著光滑的1/4圓弧軌道,它的末端水平，上端離地面的高度為H。一個(gè)小球從軌道上端無(wú)初速滑下，要使小球水平拋出的射程最大，圓弧軌道的半徑應(yīng)為(）A. B。 C。 D.【解析】設(shè)半徑為R，小球從軌道上端到末端的過(guò)程機(jī)械能守恒,有.小球離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng),有.由以上三式得當(dāng)時(shí)，s最大?！敬鸢浮緾8。一物體沿固定斜面從靜止開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間滑至斜面底端。已知在物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體所受的摩擦力恒定.若用F、v、s和E分別表示該物體所受的合力、物體的速度、位移和機(jī)械能，則下列圖象中可能正確的是…（)【解析】合力是恒定的，速度隨時(shí)間線性增加，位移增加但與時(shí)間是二次函數(shù)關(guān)系，根據(jù)機(jī)械能守恒知可見(jiàn)機(jī)械能隨時(shí)間增大而減小,且與時(shí)間是二次函數(shù)關(guān)系?！敬鸢浮緼D二、論述計(jì)算題（本題共2小題，共36分)9。（18分)如圖所示，光滑水平面AB與豎直面內(nèi)的半圓形導(dǎo)軌在B點(diǎn)相接,導(dǎo)軌半徑為R。一個(gè)質(zhì)量為m的物塊（可視為質(zhì)點(diǎn))將彈簧壓縮至A點(diǎn)后由靜止釋放，在彈力作用下物塊獲得某一向右速度后脫離彈簧，當(dāng)它經(jīng)過(guò)B點(diǎn)進(jìn)入導(dǎo)軌瞬間對(duì)導(dǎo)軌的壓力為其重力的7倍,之后向上運(yùn)動(dòng)恰能完成半個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)C點(diǎn).試求：（1)彈簧開(kāi)始時(shí)的彈性勢(shì)能;(2)物塊從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至C點(diǎn)克服阻力做的功;（3）物塊離開(kāi)C點(diǎn)后落回水平面時(shí)的動(dòng)能.【解析】(1）物塊在B點(diǎn)時(shí)，由牛頓第二定律得：(2分）（2分）在物塊從A點(diǎn)至B點(diǎn)的過(guò)程中,根據(jù)機(jī)械能守恒定律，彈簧的彈性勢(shì)能。(2分）（2）物塊到達(dá)C點(diǎn)僅受重力mg,根據(jù)牛頓第二定律有（2分)(2分)物塊從B點(diǎn)到C點(diǎn)只有重力和阻力做功,根據(jù)動(dòng)能定理有:(2分)解得。5mgR（1分）所以物塊從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至C點(diǎn)克服阻力做的功為W=0。5mgR。(2分）（3）物塊離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，僅有重力做功，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有:。5mgR。（3分）【答案】（1)3mgR(2）0。5mgR（3)2。5mgR10.(18分）如右圖所示,輕桿長(zhǎng)為3L,在桿的A、B兩端分別固定質(zhì)量均為m的球A和球B,桿上距球A為L(zhǎng)處的點(diǎn)O裝在光滑的水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸上,桿和球在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，已知球B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，球B對(duì)桿恰好無(wú)作用力.求:(1)球B在最高點(diǎn)時(shí)，A球?qū)U的作用力大小;(2）球B轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí)，桿對(duì)球A和球B的作用力分別是多大？【解析】(1)設(shè)球B在最高點(diǎn)時(shí)速度為由向心力公式得（3分)此時(shí)球A的速度為（2分）此時(shí)A球在最低點(diǎn)，設(shè)桿對(duì)球A的作用力為則(2分）得:。5mg，由牛頓第三定律知A球?qū)U的作用力為′=1.5mg.(1分)(2)設(shè)球B在最低點(diǎn)時(shí)的速度為取O點(diǎn)為參考平面.由機(jī)械能守恒定律：(2分)得：=解得：（4分）對(duì)A球有（1分）解得桿對(duì)A球的作用力。3mg。(1分）對(duì)B球有(1分)解得桿對(duì)B球的作用力。6mg。（1分)【答案】(1）1.5mg(2)0。3mg3.6mg三、選做題（10分)11.如圖所示，在同一豎直平面內(nèi)，一輕質(zhì)彈簧一端固定，另一自由端恰好與水平線AB齊平，靜止放于光滑斜面上,一長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線一端固定在O點(diǎn),另一端系一質(zhì)量為m的小球,將細(xì)線拉至水平，此時(shí)小球在位置C,由靜止釋放小球,小球到達(dá)最低點(diǎn)D時(shí),細(xì)繩剛好被拉斷，D點(diǎn)到AB的距離為h，之后小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中恰好沿斜面方向?qū)椈?/p>