《2019版一轮优化探究物理（鲁科版）练习：第四章机械能守恒定律及其应用含解析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019版一轮优化探究物理（鲁科版）练习：第四章机械能守恒定律及其应用含解析（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课时作业 单独成册 方便使用基础题组一、单项选择题1在如图所示的物理过程示意图中，甲图一端固定有小球的轻杆，从右偏上 30角释放后绕光滑支点摆动；乙图为末端固定有小球的轻质直角架，释放后绕通过直角顶点的固定轴 O 无摩擦转动；丙图为轻绳一端连着一小球，从右偏上 30角处自由释放；丁图为置于光滑水平面上的带有竖直支架的小车，把用细绳悬挂的小球从图示位置释放，小球开始摆动则关于这几个物理过程(空气阻力忽略不计)，下列判断中正确的是( )A甲图中小球机械能守恒B乙图中小球 A 机械能守恒C丙图中小球机械能守恒D丁图中小球机械能守恒解析：甲图过程中轻杆对小球不做功，小球的机械能守恒，A 正确；乙图过程
2、中轻杆对 A 的弹力不沿杆的方向，会对小球做功，所以小球 A 的机械能不守恒，但两个小球组成的系统机械能守恒，B 错误；丙图中小球在绳子绷紧的瞬间有动能损失，机械能不守恒，C 错误；丁图中小球和小车组成的系统机械能守恒，但小球的机械能不守恒，这是因为摆动过程中小球的轨迹不是圆弧，细绳会对小球做功，D 错误答案：A2如图所示，在轻弹簧的下端悬挂一个质量为 m 的小球 A，若将小球A 从弹簧原长位置由静止释放，小球 A 能够下降的最大高度为 h.若将小球 A 换为质量为 2m 的小球 B，仍从弹簧原长位置由静止释放，已知重力加速度为 g.不计空气阻力，则小球 B 下降 h 时的速度为( )A. B
3、.2ghghC. D0gh2解析：对弹簧和小球 A，根据机械能守恒定律得弹性势能 Epmgh；对弹簧和小球 B，根据机械能守恒定律有 Ep 2mv22mgh，得小球 B 下降 h 时的速度 v，选12gh项 B 正确答案：B3.(2018江南十校联考)如图所示，竖立在水平面上的轻质弹簧下端固定，将一个金属球放在弹簧顶端(球与弹簧不连接)，用力向下压球，使弹簧被压缩，并用细线把球和水平面拴牢(如图甲)烧断细线后，发现球被弹起且脱离弹簧后还能继续向上运动(如图乙)那么该球从细线被烧断到刚脱离弹簧的运动过程中，下列说法正确的是( )A弹簧的弹性势能先减小后增大B球刚脱离弹簧时动能最大C球在最低点所受
4、的弹力等于重力D在某一阶段内，球的动能减小而球的机械能增大解析：从细线被烧断到球刚脱离弹簧的运动过程中，弹簧的弹性势能转化为球的机械能，弹簧的弹性势能逐渐减小，选项 A 错误；当弹簧对球的弹力与球的重力大小相等时，球的动能最大，此后弹簧继续对球做正功，但球的动能减小，而球的机械能却增大，选项 D 正确，B 错误；球离开弹簧后能继续上升，说明在细线被烧断瞬间球在最低点时受到的弹力大于球的重力，选项 C 错误答案：D4.一物体沿斜面向上运动，运动过程中物体的机械能 E 与竖直高度 h的关系图象如图所示，其中 0h1过程的图线为平行于横轴的直线，h1h2过程的图线为倾斜直线根据该图象，下列判断正确的
5、是( )A物体在 0h1过程中除重力外不受其他力的作用B物体在 0h1过程中重力和其他力都做功C物体在 h1h2过程中合力与速度的方向一定相反D物体在 0h2过程中动能可能一直保持不变解析：0h1过程的图线为平行于横轴的直线，说明物体的机械能不变，即除重力以外没有其他力做功，但并非不受其他力的作用，选项 A、B 错误；在 h1h2过程中由于物体的机械能减少，而重力势能增加，所以动能减少，合力对物体做负功，即合力与速度方向相反，选项 C 正确；在 0h1过程中物体的机械能不变，但重力势能增加，所以动能减小，不可能保持不变，选项 D 错误答案：C5.如图所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为 m
6、的圆环，圆环与一橡皮绳相连，橡皮绳的另一端固定在地面上的 A 点，橡皮绳竖直时处于原长 h.让圆环沿杆滑下，滑到杆的底端时速度为零则在圆环下滑过程中( )A圆环机械能守恒B橡皮绳的弹性势能一直增大C橡皮绳的弹性势能增加了 mghD橡皮绳再次达到原长时圆环动能最大解析：圆环沿杆滑下，滑到杆的底端的过程中有两个力对圆环做功，即环的重力和橡皮绳的拉力，所以圆环的机械能不守恒，如果把圆环和橡皮绳组成的系统作为研究对象，则系统的机械能守恒，故 A 错误；橡皮绳的弹性势能随橡皮绳的形变量的变化而变化，由题图知橡皮绳先缩短后再伸长，故橡皮绳的弹性势能先不变再增大，故 B 错误；根据系统的机械能守恒，圆环的机
7、械能减少了 mgh，那么圆环的机械能的减少量等于橡皮绳的弹性势能增大量，为 mgh，故 C 正确；在圆环下滑过程中，橡皮绳再次达到原长时，该过程中圆环的动能一直增大，但不是最大，沿杆方向合力为零的时刻，圆环的动能最大，故 D 错误答案：C二、多项选择题6.如图所示，某极限运动爱好者(可视为质点)尝试一种特殊的高空运动他身系一定长度的弹性轻绳，从距水面高度大于弹性轻绳原长的 P 点以水平初速度 v0跳出他运动到图中 a 点时弹性轻绳刚好拉直，此时速度与竖直方向的夹角为 ，轻绳与竖直方向的夹角为 ，b 为运动过程的最低点(图中未画出)，在他运动的整个过程中未触及水面，不计空气阻力，重力加速度为 g
8、.下列说法正确的是( )A极限运动爱好者从 P 点到 b 点的运动过程中机械能守恒B极限运动爱好者从 P 点到 a 点时间的表达式为 tv0gtan C极限运动爱好者到达 a 点时，tan tan D弹性轻绳原长的表达式为 lv2 0gsin tan 解析：极限运动爱好者从 P 点到 b 点的运动过程中，爱好者和弹性绳组成的系统机械能守恒，爱好者的机械能不守恒，故 A 错误；极限运动爱好者从 P 点到 a 点的过程中做平抛运动，根据几何关系有 tan ，解得 vy，则运动时间v0vyv0tan t，故 B 正确；根据几何关系得 tan 22tan ，故 C 错vygv0gtan v0t12gt
9、22v0gtv0vy误；根据几何关系得：弹性轻绳原长的表达式 l，故 D 正确v0tsin v2 0gsin tan 答案：BD7.(2018河南开封模拟)如图所示，质量分别为 m 和 2m 的两个小球 A 和 B，中间用长为 2L 的轻杆相连，在杆的中点O 处有一固定水平转动轴，把杆置于水平位置后由静止释放，在 B 球顺时针转动到最低位置的过程中( )AA、B 两球的角速度大小始终相等B重力对 B 球做功的瞬时功率一直增大CB 球转动到最低位置时的速度大小为 23gLD杆对 B 球做正功，B 球机械能不守恒解析：A、B 两球用轻杆相连，角速度大小始终相等，选项 A 正确；杆在水平位置时，重力
10、对 B 球做功的瞬时功率为零，杆在竖直位置时，B 球的重力和速度方向垂直，重力对 B 球做功的瞬时功率也为零，但在其他位置重力对 B 球做功的瞬时功率不为零，因此，重力对 B 球做功的瞬时功率先增大后减小，选项 B 错误；设 B 球转动到最低位置时的速度为 v，两球角速度大小相等，转动半径相等，所以两球的线速度大小也相等，对 A、B 两球和杆组成的系统，由机械能守恒定律得，2mgLmgL (2m)12v2 mv2，解得 v，选项 C 正确；B 球的重力势能减少了 2mgL，动能增加了1223gLmgL，机械能减少了，所以杆对 B 球做负功，选项 D 错误23答案：AC8.如图所示，光滑圆弧槽在
11、竖直平面内，半径为 0.5 m，小球质量为 0.10 kg，从 B 点正上方 0.95 m 高处的 A 点自由下落，落点 B 与圆心 O 等高，小球由 B 点进入圆弧轨道，飞出后落在水平面上的 Q 点，DQ 间的距离为 2.4 m，球从D 点飞出后的运动过程中相对于 DQ 水平面上升的最大高度为 0.80 m，取 g10 m/s2.不计空气阻力，下列说法正确的是( )A小球经过 C 点时轨道对它的支持力大小为 6.8 NB小球经过 P 点的速度大小为 3.0 m/sC小球经过 D 点的速度大小为 4.0 m/sDD 点与圆心 O 的高度差为 0.30 m解析：设小球经过 C 点的速度为 v1，
12、由机械能守恒定律有 mg(HR) mv12，由牛12顿第二定律有 Nmgm，代入数据解得 N6.8 N，A 正确；设小球过 P 点时速度v2 1R为 vP，小球由 P 到 Q 做平抛运动，有 h gt2， vPt，代入数据解得 vP3.0 m/s，B12x2正确；对球从 A 到 P，由动能定理得 mg(HhOD)mgh mv ，解得 hOD0.30 m，D122 P正确；由机械能守恒定律有 mg(HhOD) mv ，解得 vD5.0 m/s，C 错误122 D答案：ABD能力题组一、选择题9.(2018湖北黄石高三质检)如图所示，光滑水平台上物体B 通过轻绳跨过一定滑轮与物体 A 相连，mA2
13、mB，绳刚好拉直时物体 A 距离地面高为 H，物体 B 距离定滑轮足够远，物体 A、B 由静止开始释放，不计摩擦阻力，下列说法正确的是( )A物体 A 机械能守恒B物体 A、B 构成的系统机械能不守恒C物体 A 落地时的速度为 2gH3D物体 A 落地时的速度为 2gH3解析：对物体 A 受力分析可知，A 受重力和拉力的作用，由于拉力做功，故机械能不守恒，选项 A 错误；对物体 A、B 构成的系统分析可知，系统内只有重力做功，故机械能守恒，选项 B 错误；对物体 A、B 构成的系统进行分析，由机构能守恒定律可得mAgH (mAmB)v2，解得 v2，故选项 C 错误，D 正确12gH3答案：D
14、10.(2018河北保定模拟)如图所示，半径为 R 的细圆管(管径可忽略)内壁光滑，竖直放置，一质量为 m、直径略小于管径的小球可在管内自由滑动，测得小球在管顶部时与管壁的作用力大小为 mg，g 为当地重力加速度，则( )A小球在管顶部时速度大小为2gRB小球运动到管底部时速度大小可能为2gRC小球运动到管底部时对管壁的压力可能为 5mgD小球运动到管底部时对管壁的压力为 7mg解析：小球在管顶部时可能与外壁有作用力，也可能与内壁有作用力如果小球与外壁有作用力，对小球受力分析可知 2mgm，可得 v，其由管顶部运动到管v2R2gR底部的过程中由机械能守恒有 mv 2mgR mv2，可以解出 v
15、1，小球在底部122 1126gR时，由牛顿第二定律有 N1mgm，解得 N17mg.如果小球与内壁有作用力，对v2 1R小球受力分析可知，在最高点小球速度为零，其由管顶部运动到管底部的过程中由机械能守恒有 mv 2mgR，解得 v2，小球在底部时，由牛顿第二定律有122 24gRN2mgm，解得 N25mg.故 C 对，A、B、D 错v2 2R答案：C11.(多选)如图所示，长为 3L 的轻杆 ab 可绕水平轴 O 自由转动，Oa2Ob，杆的上端固定一质量为 m 的小球(可视为质点)，质量为M 的正方体物块静止在水平面上，不计一切摩擦阻力开始时，竖直轻细杆右侧紧靠着正方体物块，由于轻微的扰动，杆逆时针转动，带动物块向右运动，当杆转过 60角时杆与物块恰好分离重力加速度为 g.当杆与物块分离时，下列说法正确的是( )A小球的速度大小为8mgL4mMB小球的速度大小为 32mgL16mMC物块的速度大小为 2mgL4mMD物块的速度大小为 2mgL16mM解析：设轻杆的 a 端(小球)、b 端、物块的速度分别为 va、vb、vM.根据系统的机械能守恒得mg2L(1cos 60) mv Mv122 a122 Ma 端与 b 端的角速度相等，由 vr，得 va2vb.b 端的线速度沿水平方向的分速度等于物块的速度，即 vbcos 60vM，所以 vb2vM，va
