8.4 习题课 多物体组成的系统机械能守恒问题(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

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上好课 8.4 习题课 多物体组成的系统机械能守恒问题(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) 习题 物体 组成 系统 机械能 守恒 问题 作业 功课
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第1 页,共 6 页8.4 习题课:多物体组成的系统机械能守恒问题习题课:多物体组成的系统机械能守恒问题一、选择题 1.如图所示,一不可伸长的柔软轻绳跨过光滑的轻质定滑轮,绳两端各系一小球 a 和 b.a 球质量为 m,静止于地面;b 球质量为 3m,用手托住,高度为 h,此时轻绳刚好被拉紧从静止开始释放 b 球,则当 b 球刚落地时 a 球的速度为(不计空气阻力,重力加速度为 g)()A. B. C. D.gh2gh3gh6gh【答案】A【解析】a、b 两球组成的系统机械能守恒,设 b 球刚落地时的速度大小为 v,则整个过程中系统动能增加量 Ek 增 (m3m)v22mv2,系统重力势能的减少量 Ep 减123mghmgh2mgh,由机械能守恒定律得 Ek 增Ep 减,所以 2mv22mgh,v,A 正gh确2. 如图所示,A 和 B 两个小球固定在一根轻杆的两端,mBmA,此杆可绕穿过其中心的水平轴 O 无摩擦地转动现使轻杆从水平位置无初速度释放,发现杆绕 O 沿顺时针方向转动,则杆从释放至转动 90的过程中()AB 球的动能增大,机械能增大BA 球的重力势能和动能都增大CA 球的重力势能和动能的增加量等于 B 球的重力势能的减少量DA 球和 B 球的总机械能守恒【答案】BD【解析】A 球运动的速度增大,高度增大,所以动能和重力势能都增大,故 A 球的机械能增大;B 球运动的速度增大,所以动能增大,高度减小,所以重力势能减小;对于两球组成的系统,只有重力做功,系统的机械能守恒,因为 A 球的机械能增大,故 B 球的机械能减小,故 A 球的重力势能和动能的增加量与 B 球的动能的增加量之和等于 B 球的重力势能的减少量,选项 A、C 错误,B、D 正确第2 页,共 6 页3. 如图所示,一个质量为 m、质量分布均匀的细链条长为 L,置于光滑水平桌面上,用手按住一端,使 长部分垂在桌面下(桌面高度大于链条长度,重力加速度为 g)现将链条由L2静止释放,则其上端刚离开桌面时链条的动能为()A0 B. mgL C. mgL D. mgL121438【答案】D【解析】取桌面下 处为参考平面,根据机械能守恒定律得 Ek mgL.L2mg2L2mg2L4384. 如图所示,光滑细杆 AB、AC 在 A 点连接,AB 竖直放置,AC 水平放置,两中心有孔的相同小球 M、N,分别套在 AB 和 AC 上,并用一不可伸长的细绳相连,细绳恰好被拉直,现由静止释放 M、N,在 N 球碰到 A 点前的运动过程中,下列说法中正确的是()AM 球的机械能守恒BM 球的机械能减小CM 球和 N 球组成的系统的机械能守恒D绳的拉力对 N 球做负功【答案】BC【解析】因 M 球下落的过程中细绳的拉力对 M 球做负功,对 N 球做正功,故 M 球的机械能减小,N 球的机械能增大,但 M 球和 N 球组成的系统的机械能守恒,B、C 正确,A、D 错误5. 如图所示,可视为质点的小球 A、B 用不可伸长的轻质细线连接,跨过固定在地面上、半径为 R 的光滑圆柱,A 的质量为 B 的 3 倍当 B 位于地面时,A 恰与圆柱轴心等高将A 由静止释放(A 落地时,立即烧断细线),B 上升的最大高度是()A. B. C. D2R4R33R25R3第3 页,共 6 页【答案】B【解析】设 B 的质量为 m,则 A 的质量为 3m,A 球落地前,A、B 组成的系统机械能守恒,有:3mgRmgR (3mm)v212解得:v,gR对 B 运用动能定理有:mgh0 mv212解得:hR2则 B 上升的最大高度为:HhR.3R2故选 B.6.光滑水平面上有A、B两木块,A、B之间用一轻弹簧拴接,A靠在墙壁上,用力F向左推B,使两木块之间的弹簧压缩并处于静止状态。若突然撤去力F,则下列说法中正确的是()A.木块A离开墙壁前,A、B组成的系统机械能守恒B.木块A离开墙壁后,A、B组成的系统机械能守恒C.木块A离开墙壁前,A、B、弹簧组成的系统机械能守恒D.木块A离开墙壁后,A、B、弹簧组成的系统机械能不守恒【答案】C【解析】木块A离开墙壁前,弹簧的弹力对B做功,A、B组成的系统机械能不守恒,但A、B、弹簧组成的系统机械能守恒,A 错误,C 正确;木块A离开墙壁后,弹簧的弹力对A、B都做功,A、B组成的系统机械能不守恒,但A、B、弹簧组成的系统机械能守恒,B、D 错误。7. 如图所示,物体 A、B 通过不可伸长的细绳及轻质弹簧连接在光滑轻质定滑轮两侧,物体 A、B 的质量都为 m.开始时细绳伸直,用手托着物体 A 使弹簧处于原长且 A 与地面的距离为 h,物体 B 静止在地面上放手后物体 A 下落,与地面即将接触时速度大小为 v,此时物体 B 对地面恰好无压力,不计空气阻力,重力加速度为 g,则下列说法正确的是()第4 页,共 6 页A弹簧的劲度系数为mghB此时弹簧的弹性势能等于 mgh mv212C此时物体 B 的速度大小也为 vD此时物体 A 的加速度大小为 g,方向竖直向上【答案】A【解析】由题意可知,此时弹簧所受的拉力大小等于物体 B 的重力,即 Fmg,弹簧伸长的长度为 xh,由 Fkx 得 k,故 A 正确;A 与弹簧组成的系统机械能守恒,则有mghmgh mv2Ep,则弹簧的弹性势能 Epmgh mv2,故 B 错误;物体 B 对地面恰好无压1212力时,B 的速度为零,故 C 错误;对 A,根据牛顿第二定律有 Fmgma,又 Fmg,得a0,故 D 错误8.如图所示,轻质动滑轮下方悬挂重物 A、轻质定滑轮下方悬挂重物 B,悬挂滑轮的轻质细线竖直开始时,重物 A、B 处于静止状态,释放后 A、B 开始运动已知 A、B 的质量均为 m,假设摩擦阻力和空气阻力均忽略不计,重力加速度为 g,当 A 的位移大小为 h 时()AB 的位移大小为 2h,方向向上BA、B 速度大小始终相等CA 的速度大小为25ghDB 的机械能减少 2mgh【答案】C【解析】设细线的拉力为 FT,由图示可知,A 受到两细线的拉力为 2FT,方向向上,B 受到细线的拉力为 FT,方向向上,A、B 所受重力大小相等,A、B 释放后,A 向上运动,B向下运动,若 A 上升的高度为 h 时,则连接动滑轮两侧的细线上升高度均为 h,而细线固定端不移动,所以细线自由端下降的高度为 2h,故 B 下降的高度为 2h,B 的位移大小为2h,方向向下,故 A 错误;由于 B 下降的位移是 A 上升位移的两倍,它们的运动时间相等,由 x at2可知,B 的加速度是 A 的加速度的两倍,由速度公式 vat 可知,同一时刻 B 的12第5 页,共 6 页速度是 A 的两倍,故 B 错误;设当 A 的位移为 h 时,速度大小为 v,则 B 的速度大小为2v,B 下降的高度为 2h,以 A、B 两个物体组成的系统为研究对象,由机械能守恒定律得:mg2hmgh mv2 m(2v)2,解得 v,故 C 正确;当 A 的位移为 h 时,B 减少的机121225gh械能 Emg2h m(2v)21.2mgh,故 D 错误129如图所示,物块 A 套在光滑水平杆上,连接物块 A 的轻质细线与水平杆间所成夹角为,细线跨过同一高度上的两光滑定滑轮与质量相等的物块 B 相连,定滑轮顶部离= 53水平杆距离为 h=0.2m,现将物块 B 由静止释放,物块 A、B 均可视为质点,重力加速度g=10m/s2,sin53=0.8,不计空气阻力,则()A物块 A 与物块 B 速度大小始终相等B物块 B 下降过程中,重力始终大于细线拉力C当物块 A 经过左侧滑轮正下方时,物块 B 的速度最大D物块 A 能达到的最大速度为 1m/s【答案】 D【解析】A根据关联速度得ABv cosv所以二者的速度大小不相等。A 错误;B但细线与杆垂直时,则根据选项 A 可知,物块 B 的速度为零,所以 B 会经历减速过程,则重力会小于细线拉力。B 错误;C当物块 A 经过左侧滑轮正下方时,细线与杆垂直,物块 B 的速度为零。C 错误;D当物块 A 经过左侧滑轮正下方时,物块 A 的速度最大,根据系统机械能守恒得21()sin2hh mgmv解得1m/sv D 正确。故选 D。10如图所示,将质量为 2m 的重物悬挂在轻绳的一端,轻绳的另一端系一质量为 m 的环,第6 页,共 6 页环套在竖直固定的光滑直杆上,光滑的轻小定滑轮与直杆的距离为 d,杆上的 A 点与定滑轮等高,杆上的 B 点在 A 点下方距离为 d 处。现将环从 A 处由静止释放,不计一切摩擦阻力,下列说法正确的是()A环到达 B 处时,环的速度大小是重物的倍 B环从 A 到 B 过程中,环的机械能是22减少的C环下降的最大高度为D环到达 B 处时,重物上升的高度为d43d2【答案】 BC【解析】A根据关联速度有cosvv由几何关系得2cos2解得2vvA 错误;B环和重物的机械能守恒,因为重物的机械能增加,所以环的机械能减少。B 正确;C环下降的最大高度时,环和重物的速度均为零,根据系统机械能守恒得222()0mgxmgxdd解得43dx C 正确;D环到达 B 处时,重物上升的高度为22( 21)hddddD 错误。故选 BC。第1 页,共 4 页8.4 习题课:多物体组成的系统机械能守恒问题习题课:多物体组成的系统机械能守恒问题一、选择题 1.如图所示,一不可伸长的柔软轻绳跨过光滑的轻质定滑轮,绳两端各系一小球 a 和 b.a 球质量为 m,静止于地面;b 球质量为 3m,用手托住,高度为 h,此时轻绳刚好被拉紧从静止开始释放 b 球,则当 b 球刚落地时 a 球的速度为(不计空气阻力,重力加速度为 g)()A. B. C. D.gh2gh3gh6gh2. 如图所示,A 和 B 两个小球固定在一根轻杆的两端,mBmA,此杆可绕穿过其中心的水平轴 O 无摩擦地转动现使轻杆从水平位置无初速度释放,发现杆绕 O 沿顺时针方向转动,则杆从释放至转动 90的过程中()AB 球的动能增大,机械能增大BA 球的重力势能和动能都增大CA 球的重力势能和动能的增加量等于 B 球的重力势能的减少量DA 球和 B 球的总机械能守恒3. 如图所示,一个质量为 m、质量分布均匀的细链条长为 L,置于光滑水平桌面上,用手按住一端,使 长部分垂在桌面下(桌面高度大于链条长度,重力加速度为 g)现将链条由L2静止释放,则其上端刚离开桌面时链条的动能为()A0 B. mgL C. mgL D. mgL1214384. 如图所示,光滑细杆 AB、AC 在 A 点连接,AB 竖直放置,AC 水平放置,两中心有孔的相同小球 M、N,分别套在 AB 和 AC 上,并用一不可伸长的细绳相连,细绳恰好被拉直,现由静止释放 M、N,在 N 球碰到 A 点前的运动过程中,下列说法中正确的是()第2 页,共 4 页AM 球的机械能守恒BM 球的机械能减小CM 球和 N 球组成的系统的机械能守恒D绳的拉力对 N 球做负功5. 如图所示,可视为质点的小球 A、B 用不可伸长的轻质细线连接,跨过固定在地面上、半径为 R 的光滑圆柱,A 的质量为 B 的 3 倍当 B 位于地面时,A 恰与圆柱轴心等高将A 由静止释放(A 落地时,立即烧断细线),B 上升的最大高度是()A. B. C. D2R4R33R25R36.光滑水平面上有A、B两木块,A、B之间用一轻弹簧拴接,A靠在墙壁上,用力F向左推B,使两木块之间的弹簧压缩并处于静止状态。若突然撤去力F,则下列说法中正确的是()A.木块A离开墙壁前,A、B组成的系统机械能守恒B.木块A离开墙壁后,A、B组成的系统机械能守恒C.木块A离开墙壁前,A、B、弹簧组成的系统机械能守恒D.木块A离开墙壁后,A、B、弹簧组成的系统机械能不守恒7. 如图所示,物体 A、B 通过不可伸长的细绳及轻质弹簧连接在光滑轻质定滑轮两侧,物体 A、B 的质量都为 m.开始时细绳伸直,用手托着物体 A 使弹簧处于原长且 A 与地面的距
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