《浙江省2019-2020学年高中物理 第六章 课时训练3 机械能守恒定律和能量守恒（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浙江省2019-2020学年高中物理 第六章 课时训练3 机械能守恒定律和能量守恒（含解析）（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课时训练3机械能守恒定律和能量守恒基础巩固1.在同一位置以相同的速率把三个小球分别沿水平、斜向上、斜向下方向抛出,不计空气阻力,则落在同一水平地面时的速度大小(A)A.一样大 B.水平抛的最大C.斜向上抛的最大D.斜向下抛的最大2.如图所示,运动员投掷链球、铅球、铁饼和标枪时,都是把物体斜向上抛出。若不计空气阻力,则这些物体从被抛出到落地的过程中(D)A.机械能先减小后增大B.机械能先增大后减小C.动能先增大后减小,重力势能先减小后增大D.动能先减小后增大,重力势能先增大后减小3. (2018浙江6月学考)如图所示,质量为m的小球,从距桌面h1高处的A点自由下落到地面上的B点,桌面离地高为h2
2、。选择桌面为参考平面,则小球(D)A.在A点时的重力势能为mg(h1+h2) B.在A点时的机械能为mg(h1+h2)C.在B点时的重力势能为0 D.落到B点时的动能为mg(h1+h2)4.如图所示的滑轮光滑轻质,空气阻力不计,M1=2 kg,M2=1 kg,M1离地高度为H=0.5 m。M1与M2从静止开始释放,M1由静止下落0.3 m时的速度为(g取10 m/s2)(A)A. m/sB.3 m/sC.2 m/sD.1 m/s解析:对系统运用机械能守恒定律得(M1-M2)gh=(M1+M2)v2,代入数据解得v= m/s,故选项A正确,B,C,D错误.5.如图所示,一个小孩从粗糙的滑梯上加速
3、滑下,在下滑过程(B)A.小孩重力势能减小,动能不变,机械能减小B.小孩重力势能减小,动能增加,机械能减小C.小孩重力势能减小,动能增加,机械能增加D.小孩重力势能减小,动能增加,机械能不变解析:小孩从粗糙的滑梯上加速滑下,重力做正功,重力势能减小。摩擦力做负功,机械能减小。加速滑下,动能增加。故A,C,D错误,B正确。6.“竹蜻蜓”是一种儿童玩具,双手用力搓柄可使“竹蜻蜓”向上升,某次实验,“竹蜻蜓”离手后沿直线上升到最高点,在该过程中(C)A.空气对“竹蜻蜓”的作用力大于“竹蜻蜓”对空气的作用力B.“竹蜻蜓”的动能一直增加C.“竹蜻蜓”的重力势能一直增加D.“竹蜻蜓”的机械能守恒解析:根据
4、牛顿第三定律可知,空气对“竹蜻蜓”的力一定等于“竹蜻蜓”对空气的力,A错误;“竹蜻蜓”离手后沿直线上升到最高点,从运动描述可知它是先加速后减速,所以动能先增加后减小,高度升高,重力势能一直增加,B错误,C正确;空气阻力对“竹蜻蜓”做功,故“竹蜻蜓”的机械能不守恒,D错误。7.如图所示,一同学在电梯里站在台秤上称体重,发现体重明显大于在静止地面上称的体重,那么(D)A.电梯一定处于加速上升阶段B.台秤对人的支持力一定做正功C.人的机械能一定增大D.电梯的加速度一定向上解析:当体重显示明显大于静止在地面上的体重,说明人处于超重状态,电梯的加速度一定是向上的,电梯可能加速上升,也可能减速下降,选项A
5、错误,D正确;若电梯加速上升,则台秤对人的支持力做正功,人的机械能增加;若电梯减速下降,则台秤对人的支持力做负功,人的机械能减少,选项B,C错误。8.如图所示,无人机在空中匀速上升时,不断增加的能量是(C)A.动能B.动能、重力势能C.重力势能、机械能D.动能、重力势能、机械能解析:无人机匀速上升,动能不变,重力势能增加,机械能增加,选项C正确。能力提高9.(2019金丽衢十二校联考)把质量是0.2 kg的小球放在竖立的弹簧上,并把球往下按至A的位置,如图甲所示。迅速松手后,弹簧把球弹起,球升到最高位置C(图丙),途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态(图乙)。已知B,A的高度差为 0.1 m,
6、C,B的高度差为0.2 m,弹簧的质量和空气的阻力均可忽略,g取 10 m/s2。则(C)A.小球从状态乙到状态丙的过程中,动能先增大,后减小B.小球从状态甲到状态丙的过程中,机械能一直不断增大C.状态甲中,弹簧的弹性势能为0.6 JD.状态乙中,小球的动能为0.6 J解析:小球从状态乙到状态丙的过程中,只受重力作用,向上做减速运动,故小球的动能一直减小,选项A错误;小球从状态甲到状态乙的过程中,弹力做正功,则小球的机械能增加;小球从状态乙到状态丙的过程中,只有重力做功,小球的机械能不变,选项B错误;小球从甲状态到丙状态,弹簧的弹性势能转化为小球的重力势能,若设甲状态中重力势能为零,则状态甲中
7、,弹簧的弹性势能为EpA=EpC=mghAC=0.2100.3 J=0.6 J,选项C正确;状态乙中,小球的机械能为0.6 J,则动能小于0.6 J,选项D错误。10.某滑翔爱好者利用无动力滑翔伞在山顶助跑起飞,在空中完成长距离滑翔后安全到达山脚下。他在空中滑翔的过程中(D)A.只有重力做功B.重力势能的减小量大于重力做的功C.重力势能的减小量等于动能的增加量D.动能的增加量等于合力做的功解析:运动员在滑翔过程中,除了重力之外,还有空气阻力,所以选项A错误;重力做功等于重力势能变化量,所以选项B错误;根据动能定理,重力、空气阻力做功之和等于动能改变量,所以选项C错误,D正确。11.如图所示,两
8、个内壁光滑、半径不同的半球形碗,放在不同高度的水平面上,使两碗口处于同一高度,设碗口为零势能参考面。现将质量相同的两个小球A,B分别从两个碗的边缘由静止释放,当两球分别通过碗的最低点时(A)A.A球的动能比B球大B.A球的机械能比B球大C.A球的向心加速度比B球大D.A球对碗底的压力比B球大解析:A,B下滑过程中机械能守恒,mgR=mv2,故选项A正确;两球初位置的机械能相等,所以末位置的机械能也相等,选项B错误;小球的向心加速度an=,与mgR=mv2联立得an=2g,与半径R无关,选项C错误;在最低点,由牛顿第二定律得FN-mg=m,联立解得FN=3mg,即两球对碗底压力相等,选项D错误。
9、12.如图所示,杂技演员正在表演“水流星”节目,手持系有水桶的轻绳一端,使盛有水的水桶在竖直面内做圆周运动,若要使桶中的水不溢出,在最低点,水对桶底的压力大小至少是水的重力的(D)A.2倍B.4倍C.5倍D.6倍解析:设桶中水的质量为m,经过最低点时速度大小为v1,水桶恰好能通过最高点时桶中的水不溢出,则在最高点时水对桶的压力为零,即mg=m,由最高点运动到最低点过程中机械能守恒,则有mg2R+mv2=m;在最低点,根据牛顿第二定律得FN-mg=m,联立以上各式解得FN=6mg;根据牛顿第三定律可知,水对桶底的压力大小至少为6mg。13.一个人乘坐电梯上15楼,电梯上升的过程中可看成先加速后匀
10、速再减速的直线运动,最后静止在15楼,则下列说法正确的(A)A.电梯在加速上升的过程中,人对电梯的作用力大于自身的重力B.电梯在减速上升的过程中,人处于超重状态C.电梯在匀速上升的过程中,人的机械能守恒D.电梯在加速上升的过程中,人所受的合外力做功等于人的机械能的变化解析:电梯加速上升时,人有向上的加速度,则处于超重状态,电梯地板对人的支持力大于人受到的重力,即人对电梯的压力大于自身重力,故A正确;电梯减速上升时,加速度向下,故人处于失重状态,故B错误;电梯匀速上升时,有除重力以外的牵引力做正功,故机械能增大,故C错误;加速上升时,根据动能定理,人所受的合外力做功等于动能的变化,故D错误。14
11、.物体做自由落体运动,Ek代表动能,Ep代表重力势能,h代表下落的距离,以水平地面为零势能面。下列所示图象中,能正确反映各物理量之间关系的是(B)解析:若物体机械能为E,由于E=Ep+Ek,则Ep=E-Ek,即势能与动能的关系图象为倾斜的直线,选项C错误;由动能定理得Ek=mgh=mv2=mg2t2,则Ep=E-mgh=E-mv2=E-mg2t2,故势能与h的图象为倾斜的直线,势能与速度的图象为开口向下的抛物线,势能与时间的图象也为开口向下的抛物线,选项B正确,A,D错误。15.如图是一种常见的圆桌,桌面中间嵌一半径为r=1.5 m、可绕中心轴转动的圆盘,桌面与圆盘面在同一水平面内且两者间缝隙
12、可不考虑。已知桌面离地高度为h=0.8 m,将一可视为质点的小碟子放置在圆盘边缘,若缓慢增大圆盘的角速度,碟子将从圆盘上甩出并滑上桌面,再从桌面飞出,落地点与桌面飞出点的水平距离是 0.4 m。已知碟子质量m=0.1 kg,碟子与圆盘间的最大静摩擦力Fmax=0.6 N。 (1)求碟子从桌面飞出时的速度大小;(2)碟子在桌面上运动时,求桌面摩擦力对它做的功;(3)若碟子与桌面间动摩擦因数为=0.225,要使碟子不滑出桌面,则桌面半径至少是多少?解析:(1)根据平抛运动规律:h=gt2,x=vt,得v=x=1 m/s。(2)碟子从圆盘上甩出时的速度为v0,则Fmax=m,即v0=3 m/s。由动
13、能定理得Wf=mv2-m,代入数据得Wf=-0.4 J。(3)当碟子滑到桌面边缘时速度恰好减为零,对应的餐桌半径取最小值。设碟子在餐桌上滑动的位移为s,根据动能定理-mgs=0-m, 代入数据得s=2 m,可得餐桌半径的最小值为R=2.5 m。答案:(1)1 m/s(2)-0.4 J(3)2.5 m16.如图所示,水平桌面上有一轻弹簧,左端固定在A点,自然状态时其右端位于B点。水平桌面右侧有一竖直放置的圆弧轨道MNP,其形状为半径R=1.0 m的圆环剪去了左上角120的圆弧,MN为其竖直直径,P点到桌面的竖直距离是h=2.4 m。用质量m=0.4 kg的小物块将弹簧缓慢压缩到C点,释放弹簧后物
14、块沿粗糙水平桌面运动,从D飞离桌面后恰好由P点沿切线落入圆弧轨道。(不计空气阻力,g取 10 m/s2)(1)求小物块飞离D点时速度vD的大小;(2)若圆弧轨道MNP光滑,求小物块经过圆弧轨道最低点N时对圆弧轨道的压力;(3)若小物块m刚好能达到圆弧轨道最高点M,整个运动过程中其克服摩擦力做的功为8 J,则开始被压缩的弹簧的弹性势能Ep至少为多少焦耳?解析:(1)物块离开桌面后做平抛运动,竖直方向:=2gh,代入数据解得vy=4 m/s,设物块进入圆弧轨道时的速度方向与水平方向夹角为,由几何知识可得:=60,tan =,代入数据解得vD=4 m/s。(2)物块由P到N过程,由机械能守恒定律得m
15、(+)+mgR(1-cos 60)=m,在N点,支持力与重力的合力提供向心力FN-mg=m,代入数据解得FN=33.6 N。由牛顿第三定律可知,物块对圆弧轨道的压力FN=FN=33.6 N,方向竖直向下。(3)物块恰好到达M点,在M点重力提供向心力,由牛顿第二定律得mg=m,在整个过程中,由能量守恒定律得Ep=Wf+m-mg(h-1.5R),代入数据解得Ep=6.4 J。答案:(1)4 m/s(2)33.6 N,方向竖直向下(3)6.4 J17.遥控电动玩具车的轨道装置如图所示,轨道ABCDEF中水平轨道AB段和BD段粗糙,AB=BD=2.5R,小车在AB和BD段无制动运行时所受阻力是其重力的0.02倍,轨道其余部分摩擦不计。斜面部分DE与水平部分BD、圆弧部分EF均平滑连接,圆轨道BC的半径为R,小段圆弧EF对应的圆的半径为4R,圆轨道BC最高点C与圆弧轨道EF最高点F等高。轨道右侧有两个与水平轨道AB,BD等高的框子M和N,框M和框N的右边缘到F点的水平距离分别为R和2R。额定功率为P、质量为m可视为质点的小车,在AB段从A点由静止出发以额定功率行
