8.4 机械能守恒定律 第一课时（备作业）-2021-2022学年高一物理同步备课系列（人教版2019 必修第二册）.zip

第1 页,共 5 页8.4 机械能守恒定律机械能守恒定律 第一课时第一课时一、选择题 1在下列情况中，机械能守恒的是()A飘落的树叶B沿着斜面匀速下滑的物体C被起重机匀加速吊起的物体D离弦的箭在空中飞行(不计空气阻力)2. 如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是（）A. 甲图中，物体 A 将弹簧压缩的过程中，A 机械能守恒B. 乙图中，A 置于光滑水平面，物体 B 沿光滑斜面下滑，物体 B 机械能守恒C. 丙图中，不计任何阻力时 A 加速下落、B 加速上升过程中，A、B 系统机械能守恒D. 丁图中，系在橡皮条一端的小球向下摆动时，小球的机械能守恒3质量分别为 m 和 2m 的两个小球 A 和 B，中间用轻质杆相连，在杆的中点 O 处有一水平固定转动轴，把杆置于水平位置后释放，在 B 球顺时针转动到最低位置的过程中（）AB 球的重力势能减少，动能增加，B 球和地球组成的系统机械能守恒BA 球的重力势能增加，动能也增加，A 球和地球组成的系统机械能不守恒CA 球、B 球和地球组成的系统机械能守恒第2 页,共 5 页DA 球、B 球和地球组成的系统机械能不守恒4.如图所示，将质量为 m 的石块从离地面 h 高处以初速度 v0斜向上抛出。以地面为参考平面，不计空气阻力，当石块落地时()A.动能为 mv122 0B.机械能为 mgh mv122 0C.动能为 mgh mv122 0D.重力势能为 mgh5.从地面竖直向上抛出一物体，其机械能 E总等于动能 Ek与重力势能 Ep之和。取地面为重力势能零点，该物体的 E总和 Ep随它离开地面的高度 h 的变化如图所示。重力加速度取 10 m/s2。由图中数据可得()A.物体的质量为 2 kgB.h0 时，物体的速率为 20 m/sC.h2 m 时，物体的动能 Ek50 JD.从地面至 h4 m，物体的动能减少 100 J6如图所示，A、B、C、D 四个图中的小球完全相同。现从同一高度 h 处由静止释放小球，小球下落同样的高度，然后进入不同的轨道。A 图中的轨道是一个内径略大于小球直径的管，其上部为直管，下部为圆弧形，底端与斜面平滑衔接，管的高度高于 h；B 图中的轨第3 页,共 5 页道是半圆轨道，其直径等于 h；C 图中的轨道高度低于 h；D 图中的轨道是一段斜面，且高于 h。如果不计任何阻力和拐弯处的能量损失，小球进入轨道后不能运动到 h 高度的图是（）ABCD7如图所示，细轻杆的一端与小球相连，可绕点的水平轴自由转动。现给小球一初速度，O使它在竖直平面内做圆周运动，、分别表示轨道的最低点和最高点，则小球在这两点ab对杆的作用力大小之差可能为（ ）ABCD3mg4mg5mg6mg8.如图所示，在光滑水平桌面上，用一个质量为 1 kg 的小球压缩左端固定的水平轻质弹簧小球与弹簧不拴接，此时弹簧的弹性势能为 5 J，小球距桌边的距离大于弹簧原长，释放小球后小球从桌边飞出，落地时的速度方向与水平方向成 60角，则桌面距离地面的高度为(重力加速度 g 取 10 m/s2，不计空气阻力)()A1 m B1.5 m C2 m D4 m9. 如图，一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上其上方位置有一小球，小球从静止开A始下落，在位置接触弹簧的上端，在位置小球所受弹力大小等于重力，在位置小球BCD速度减小到零则小球（ ）第4 页,共 5 页A. 下落至处速度最大CB. 由至下落过程中机械能守恒ADC. 由至的过程中，动能先增大后减小BDD. 由至的过程中重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加AD10如图所示，有一内壁光滑的闭合椭圆形管道，置于竖直平面内，MN 是通过椭圆中心O 点的水平线已知一小球从 M 点出发，初速率为 v0，沿管道 MPN 运动，到 N 点的速率为 v1，所需时间为 t1；若该小球仍由 M 点以出速率 v0出发，而沿管道 MQN 运动，到 N点的速率为 v2，所需时间为 t2则（ ）Av1=v2，t1t2Bv1v2，t1t2Cv1=v2，t1t2Dv1v2，t1t211.一个物体以一定的初速度竖直上抛，不计空气阻力，如图所示为表示物体的动能 Ek随高度 h 变化的图像 A、物体的重力势能 Ep随速度 v 变化的图像 B(图线形状为四分之一圆弧)、物体的机械能 E 随高度 h 变化的图像 C、物体的动能 Ek随速度 v 变化的图像 D(图线为开口向上的抛物线的一部分)，其中可能正确的是()二、非选择题 12. 如图是一个设计“过山车”的试验装置的原理示意图，斜面 AB 与竖直面内的圆形轨道第5 页,共 5 页在 B 点平滑连接，斜面 AB 和圆形轨道都是光滑的，圆形轨道半径为 R，一个质量为 m 的小车(可视为质点)在 A 点由静止释放沿斜面滑下，小车恰能通过圆形轨道的最高点 C.已知重力加速度为 g.求：(1)A 点距水平面的高度 h；(2)运动到 B 点时小车对圆形轨道压力的大小13如图所示，将运动员在单杠上的运动等效为“L”型物体绕直角顶点在单杠上转动。O运动员的上部质量等效在 A 点，质量为，运动员的腿部质量等效在点，质量为，3mB2m其中，OA 长为，长为。起始时运动员身体上部直立，腿部水平，之后AOBOLOB2L使身体保持形态不变绕单杠自由转动起来，重力加速度为，不计一切阻力。求：g（1）点转到最低点时的速度大小；B（2）点由初始位置转到最低点的过程中，的机械能增量。BB第1 页,共 11 页8.4 机械能守恒定律机械能守恒定律 第一课时第一课时一、选择题 1在下列情况中，机械能守恒的是()A飘落的树叶B沿着斜面匀速下滑的物体C被起重机匀加速吊起的物体D离弦的箭在空中飞行(不计空气阻力)【答案】D【解析】树叶在飘落过程中，空气阻力做负功，机械能减少，故 A 错误；沿着斜面匀速下滑的物体，摩擦力做功，故机械能不守恒，故 B 错误；物体被起重机匀加速吊起时拉力对物体做功，故物体的机械能不守恒，故 C 错误；离弦的箭在空中飞行且不计空气阻力，只有重力做功，机械能守恒，故 D 正确2. 如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是（）A. 甲图中，物体 A 将弹簧压缩的过程中，A 机械能守恒B. 乙图中，A 置于光滑水平面，物体 B 沿光滑斜面下滑，物体 B 机械能守恒C. 丙图中，不计任何阻力时 A 加速下落、B 加速上升过程中，A、B 系统机械能守恒D. 丁图中，系在橡皮条一端的小球向下摆动时，小球的机械能守恒【答案】C【解析】A若不计空气阻力，题图甲中重力和弹力做功，物体 A 和弹簧组成的系统机械能守恒，但物体 A 机械能不守恒，选项 A 错误；第2 页,共 11 页B题图乙中物体 B 除受重力外，还受弹力，弹力对 B 做负功，机械能不守恒，但 A、B组成的系统机械能守恒，选项 B 错误；C题图丙中绳子张力对 A 做负功，对 B 做正功，代数和为零，A、B 系统机械能守恒，选项 C 正确；D题图丁中小球的重力势能转化为小球的动能和橡皮条的弹性势能，小球的机械能不守恒，选项 D 错误。故选 C。3质量分别为 m 和 2m 的两个小球 A 和 B，中间用轻质杆相连，在杆的中点 O 处有一水平固定转动轴，把杆置于水平位置后释放，在 B 球顺时针转动到最低位置的过程中（）AB 球的重力势能减少，动能增加，B 球和地球组成的系统机械能守恒BA 球的重力势能增加，动能也增加，A 球和地球组成的系统机械能不守恒CA 球、B 球和地球组成的系统机械能守恒DA 球、B 球和地球组成的系统机械能不守恒【答案】BC【解析】B 球从水平位置转到最低点的过程中，重力势能减少，动能增加，A 球重力势能增加，动能增加，A 球和地球组成的系统机械能增加。 由于 A 球、B 球和地球组成的系统只有重力做功，故系统机械能守恒，A 球和地球组成的系统机械能增加，则 B 球和地球组成的系统机械能一定减少，故 BC 正确，AD 错误。故选 BC。4.如图所示，将质量为 m 的石块从离地面 h 高处以初速度 v0斜向上抛出。以地面为参考平面，不计空气阻力，当石块落地时()第3 页,共 11 页A.动能为 mv122 0B.机械能为 mgh mv122 0C.动能为 mgh mv122 0D.重力势能为 mgh【答案】BC【解析】不计空气阻力，石块的机械能守恒，机械能等于重力势能与动能之和，以地面为参考平面，落地时石块的重力势能为零，则石块落地时机械能等于动能，即 EEkmghmv ，故 B、C 正确，A、D 错误。122 05.从地面竖直向上抛出一物体，其机械能 E总等于动能 Ek与重力势能 Ep之和。取地面为重力势能零点，该物体的 E总和 Ep随它离开地面的高度 h 的变化如图所示。重力加速度取 10 m/s2。由图中数据可得()A.物体的质量为 2 kgB.h0 时，物体的速率为 20 m/sC.h2 m 时，物体的动能 Ek50 JD.从地面至 h4 m，物体的动能减少 100 J【答案】ACD【解析】由图知 h4 m 时，Ep80 J，由 Epmgh 得 m2 kg，故 A 正确；h0 时，Ep0，E总100 J，则物体的动能为 EkE总Ep100 J，由 Ek mv ，得 v010 m/s，122 0故 B 错误；h2 m 时，Ep40 J，E总90 J，则物体的动能为 EkE总Ep50 J，故 C第4 页,共 11 页正确；从地面至 h4 m，物体的机械能减少了 20 J，重力势能增加了 80 J，因此，物体的动能减少 100 J，故 D 正确。6如图所示，A、B、C、D 四个图中的小球完全相同。现从同一高度 h 处由静止释放小球，小球下落同样的高度，然后进入不同的轨道。A 图中的轨道是一个内径略大于小球直径的管，其上部为直管，下部为圆弧形，底端与斜面平滑衔接，管的高度高于 h；B 图中的轨道是半圆轨道，其直径等于 h；C 图中的轨道高度低于 h；D 图中的轨道是一段斜面，且高于 h。如果不计任何阻力和拐弯处的能量损失，小球进入轨道后不能运动到 h 高度的图是（）ABCD【答案】BC【解析】AA 中小球离开轨道后做竖直上抛运动，运动到最高点时的速度为零，根据机械能守恒定律得mgh0=mgh0则有 h=h,故能运动到 h 高度，故 A 不符合题意；BB 中小球在内轨道运动，假设小球能通过圆轨道最高点，则小球通过最高点的最小速度为 v=，故小球在最高点的速度不为零，根据机械能守恒定律可知假设不成立，故小2gh球不能运动到 h 高度，故 B 符合题意；CC 中小球离开轨道后做斜抛运动，水平方向做匀速直线运动，运动到最高点时在水平方向上有速度，即在最高点的速度不为零，根据机械能守恒定律可知，小球不能运动到 h高度，故 C 符合题意；DD 中小球到达右侧斜面上最高点时的速度为零，根据机械能守恒定律得mgh0=mgh0则有 h=h,故能运动到 h 高度，故 D 不符合题意。第5 页,共 11 页故选 BC。7如图所示，细轻杆的一端与小球相连，可绕点的水平轴自由转动。现给小球一初速度，O使它在竖直平面内做圆周运动，、分别表示轨道的最低点和最高点，则小球在这两点ab对杆的作用力大小之差可能为（ ）ABCD3mg4mg5mg6mg【答案】BCD【解析】小球从 a 到 b 由机械守恒有2211222abmvmvmgR当到达最高点时的速度为零时，小球在最高点有bFmg小球在最低点有2aavFmgmR小球在最低点和最高点对杆的作用力大小之差为；当到达最高点时的速度 满足4mgv，小球在最高点时杆提供支持力有0vgR2bbvmgFmR则0bFmg由2211222abmvmvmgR2aavFmgmR可知45amgFmg则小球在最低点和最高点对杆的作用力大小之差 F 满足46mgFmg当到达最高点时的速度为时，此时最高点gR0bF 第6 页,共 11 页由2211222abmvmvmgR2aavFmgmR得6aFmg则小球在最低点和最高点对杆的作用力大小之差为；当到达最高点时的速度大于6mg时，在最高点杆对小球提供