物理（人教版必修2）練習第7章第8節(jié)機械能守恒定律（活頁作業(yè)）

活頁作業(yè)(十七)機械能守恒定律(15分鐘50分)一、選擇題(每小題5分，共30分)1．(多選)下列幾個實例中滿足機械能守恒的是()A．做勻速直線運動的物體B．物體在光滑圓弧面上自由滑動C．如圖所示，在光滑的水平面上壓縮彈簧的小球D．在光滑的水平面上被細線拉住做勻速圓周運動的小球解析：做勻速直線運動的物體，動能保持不變，但如果高度發(fā)生變化，則機械能發(fā)生變化，如勻速下降的降落傘，選項A錯誤；物體沿光滑圓弧自由滑動，重力做功，弧面對物體的彈力不做功，故物體的機械能守恒，選項B正確；在小球壓縮彈簧的過程中，彈簧的彈性勢能在增加，小球的機械能在減少，但小球和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，選項C錯誤；小球在光滑的水平面上運動，受到重力、水平面對小球的支持力，還有細繩對小球的拉力，這些力皆與小球的運動方向垂直，不做功，所以小球在運動過程中無能量轉(zhuǎn)化，保持原有的動能不變，即機械能守恒，選項D正確．答案：BD2．關于機械能和機械能守恒，下列說法正確的是()A．物體質(zhì)量越大，其機械能越大B．機械能是標量，但可能取負值C．機械能守恒時，物體一定處于平衡狀態(tài)D．重力對物體做正功時，物體機械能增加解析：物體的機械能與物體質(zhì)量、速度、高度多個因素有關，質(zhì)量大，機械能不一定就大，選項A錯誤．機械能等于物體動能和勢能的和，物體的重力勢能可能取負值，所以機械能可能取負值，選項B正確．物體機械能守恒時，可能做變速運動，如自由落體運動，選項C錯誤．機械能增減與重力做功無關，選項D錯誤．答案：B3．如圖所示，一斜劈放在粗糙的水平面上，質(zhì)量為m的物體從高為h的劈的頂端由靜止開始滑下，同時斜劈向左移動，不計物體和劈之間的摩擦，物體滑到劈的底端時兩者的總動能()A．大于mgh B．小于mghC．等于mgh D．無法確定解析：因斜劈移動時，克服地面摩擦做功，系統(tǒng)機械能減少，故當物體滑到劈的底端時兩者的總動能小于mgh．答案：B4．a(chǎn)、b、c三球自同一高度以相同速率拋出，a球豎直上拋，b球水平拋出，c球豎直下拋．設三球落地的速率分別為va、vb、vc，則()A．va>vb>vc B．va＝vb>vcC．va>vb＝vc D．va＝vb＝vc解析：選地面作為零勢面，設拋出點的高度為h，三個小球在下落過程中僅有重力做功，故機械能守恒，即mgh＋eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,t)，得vt＝eq\r(2gh＋v2)，所以著地的速率僅與h及初速度v的大小有關，故va＝vb＝vc．答案：D5．一個質(zhì)量為m的滑塊，以初速度v0沿光滑斜面向上滑行，當滑塊從斜面底端滑到高為h的地方時，以斜面底端為參考平面，滑塊的機械能是()A．eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0) B．mghC．eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mgh D．eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－mgh解析：在整個過程中，只有重力做功，機械能守恒，總量都是eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)．答案：A6．兩個質(zhì)量不同的小鐵塊A和B，分別從高度相同的都是光滑的斜面和圓弧斜面的頂點滑向底部，如圖所示．如果它們的初速度都為零，則下列說法正確的是()A．下滑過程中重力所做的功相等 B．它們到達底部時動能相等C．它們到達底部時速度相同 D．它們在下滑過程中各自機械能不變解析：小鐵塊A和B在下滑過程中，只有重力做功，機械能守恒，由mgH＝eq\f(1,2)mv2得v＝eq\r(2gH)，所以A和B到達底部時速率相等，但方向不同，速度不同，故選項D正確，選項C錯誤．由于A和B的質(zhì)量不同，所以下滑過程中重力所做的功不相等，到達底部時的動能也不相等，故選項A、B錯誤．答案：D二、非選擇題(每小題10分，共20分)7．輕彈簧k一端與墻相連，質(zhì)量為4kg的木塊沿光滑水平面以5m/s的速度運動，并壓縮彈簧，求彈簧在被壓縮的過程中最大彈性勢能及木塊速度減為解析：木塊壓縮彈簧的過程中，只有彈力做功，木塊的動能與彈簧的彈性勢能之和守恒．從開始壓縮至木塊速度為零，根據(jù)機械能守恒eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝Ep，可得Ep＝50J從開始壓縮至木塊速度為3m/s，根據(jù)機械能守恒，eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)mv2＝E′p，可得E′p＝32J．答案：50J32J 8．如圖所示，質(zhì)量m＝2kg的小球用長L＝1.05m的輕質(zhì)細繩懸掛在距水平地面高H＝6.05m的O點．現(xiàn)將細繩拉直至水平狀態(tài)，自A點無初速度釋放小球，運動至懸點O的正下方B點時細繩恰好斷裂，接著小球做平拋運動，落至水平地面上C點．不計空氣阻力，重力加速度g(1)細繩能承受的最大拉力．(2)細繩斷裂后小球在空中運動所用的時間．(3)小球落地瞬間速度的大?。馕觯?1)根據(jù)機械能守恒mgL＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)由牛頓第二定律得F－mg＝meq\f(v\o\al(2,B),L)故最大拉力F＝3mg＝60N(2)細繩斷裂后，小球做平拋運動，且H－L＝eq\f(1,2)gt2故t＝eq\r(\f(2H－L,g))＝eq\r(\f(2×6.05－1.05,10))s＝1s(3)整個過程，小球的機械能不變，故：mgH＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)所以vC＝eq\r(2gH)＝eq\r(2×10×6.05)m/s＝11m/s答案：(1)60N(2)1s(3)11(25分鐘50分)一、選擇題(每小題5分，共30分)1．關于機械能守恒定律的適用條件，下列說法正確的是()A．只有重力和彈力作用時，機械能才守恒B．當有除重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力外的其他外力作用時，只要合力為零，機械能守恒C．當有除重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力外的其他外力作用時，只要其他外力不做功，機械能守恒D．炮彈在空中飛行，不計阻力時，僅受重力作用，所以爆炸前后機械能守恒解析：機械能守恒的條件是只有重力和系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功，如果這里的彈力是外力，且做功不為零，機械能不守恒，選項A錯誤．當有其他外力作用且合力做功為零時，機械能可以不守恒，如拉一物體勻速上升，合力為零但機械能不守恒，選項B錯誤．選項C中，“其他外力”不含重力，機械能守恒．在炮彈爆炸過程中，化學能轉(zhuǎn)化為機械能，機械能不守恒(增加)，選項D錯誤．答案：C2．如圖所示，在距地面h高處以初速度v0沿水平方向拋出一個物體，不計空氣阻力，物體在下落過程中，下列說法正確的是()A．物體在c點比在a點具有的機械能大B．物體在b點比在c點具有的動能大C．物體在a、b、c三點具有的動能一樣大D．物體在a、b、c三點具有的機械能相等解析：小球在運動過程中，只受到重力作用，機械能守恒，在任何一個位置小球的機械能都是一樣的，選項A錯誤，選項D正確；物體在下落過程中，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，Eka＜Ekb＜Ekc，選項B、C錯誤．答案：D3．(多選)下列四個選項的圖中，木塊均在固定的斜面上運動，其中A、B、C中的斜面是光滑的，D中的斜面是粗糙的，A、B中的F為木塊所受的力，方向如下圖中箭頭所示．A、B、D中的木塊向下運動，C中的木塊向上運動．在這四個圖所示的運動過程中，木塊的機械能不守恒的是()解析：在選項A、B、D中均有除重力以外的其他力做功，機械能不守恒，在選項C中只有重力做功，機械能守恒，故選項C正確．答案：ABD4．(多選)一物體從高h處自由下落，落至某一位置時其動能與重力勢能恰好相等(取地面為零勢能面)()A．此時物體所處的高度為h/2 B．此時物體的速度為eq\r(gh)C．這段下落的時間為eq\r(h/g) D．此時機械能可能小于mgh解析：物體下落過程中機械能守恒，選項D錯誤．由mgh＝mgh′＋eq\f(1,2)mv2＝2mgh′知h′＝eq\f(h,2)，選項A正確．由eq\f(1,2)mv2＝mgh′知v＝eq\r(gh)，選項B正確．由t＝eq\f(v,g)知t＝eq\r(\f(h,g))，選項C正確．答案：ABC5．(多選)如圖所示，彈簧固定在地面上，一小球從它的正上方A處自由下落，到達B處開始與彈簧接觸，到達C處速度為0，不計空氣阻力，則在小球從B到C的過程中()A．彈簧的彈性勢能不斷增大B．彈簧的彈性勢能不斷減小C．系統(tǒng)機械能不斷減小D．系統(tǒng)機械能保持不變解析：從B到C，小球克服彈力做功，彈簧的彈性勢能不斷增加，選項A正確，選項B錯誤；對小球、彈簧組成的系統(tǒng)，只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力做功，系統(tǒng)機械能守恒，選項C錯誤，選項D正確．答案：AD6．(多選)一蹦極運動員身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺下落，到最低點時距水面還有數(shù)米距離．假定空氣阻力可忽略，運動員可視為質(zhì)點，下列說法正確的是()A．運動員到達最低點前重力勢能始終減小B．蹦極繩張緊后的下落過程中，彈力做負功，彈性勢能增加C．蹦極過程中，運動員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機械能守恒D．蹦極過程中，重力勢能的改變與重力勢能零點的選取有關解析：運動員在下落過程中，重力做正功，重力勢能減小，故選項A正確．蹦極繩張緊后的下落過程中，彈力向上，位移向下，彈力做負功，彈性勢能增加，故選項B正確．選取運動員、地球和蹦極繩為一系統(tǒng)，在蹦極過程中，只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力做功，這個系統(tǒng)的機械能守恒，故選項C正確．重力勢能改變的表達式為ΔEp＝mgΔh，由于Δh是絕對的，與選取的重力勢能參考零點無關，故選項D錯誤．答案：ABC二、非選擇題(20分)7．將一定質(zhì)量的小球在水平桌面上以豎直向上的速度v0＝20m/s擲出，重力加速度g取10m/s2，(1)求小球能達到的最大高度；(2)如果選取水平桌面為零勢能面，小球的動能與其重力勢能相等時，求小球到水平桌面的高度．解析：(1)設小球上升的最大高度為H，在小球上升的整個過程中應用機械能守恒定律，有mgH＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)解得H＝eq\f(v\o\al(2,0),2