2018高中物理機(jī)械能和能源機(jī)械能守恒定律練習(xí)提高篇教科版必修2

1、機(jī)械能守恒定律(提高篇)一、選擇題：1長度為的均勻鏈條放在光滑水平桌面上，使其長度的垂在桌邊，如圖5-21所示，松手后鏈條從桌邊下滑，則鏈條滑至剛離開桌面時(shí)的速度大小為（桌面的高度大于鏈條的長度）（ ）A B C D2如圖，質(zhì)量分別為m和2m的兩個(gè)小球A和B，中間用輕質(zhì)桿相連，在桿的中點(diǎn)O處有一固定轉(zhuǎn)動軸，把桿置于水平位置后釋放，在B球順時(shí)針擺動到最低位置的過程中（ ）AB球的重力勢能減少，動能增加，B球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒BA球的重力勢能增加，動能也增加，A球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒CA球、B球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒DA球、B球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械不守恒3對于做變速運(yùn)動的物體而

2、言，下列說法正確的是（ ）A若改變物體速度的僅是重力，則物體的機(jī)械能保持不變B若改變物體速度的不是重力和彈力，則物體的機(jī)械能一定改變C改變物體速度的若是摩擦力，則物體的機(jī)械能一定改變D在物體速度增大的過程中，其機(jī)械能可能反而減小4質(zhì)量為m的物體，從靜止開始以2g的加速度豎直向下運(yùn)動h高度，下列說法中正確的是（ ）A物體的勢能減小2mghB物體的機(jī)械能保持不變C物體的動能增加2mghD物體的機(jī)械能增加mgh5如圖所示，傾角30°的粗糙斜面固定在地面上，長為l、質(zhì)量為m、粗細(xì)均勻、質(zhì)量分布均勻的軟繩置于斜面上，其上端與斜面頂端齊平用細(xì)線將物塊與軟繩連接，物塊由靜止釋放后向下運(yùn)動，直到軟繩

3、剛好全部離開斜面(此時(shí)物塊未到達(dá)地面)，在此過程中（ ）A物塊的機(jī)械能逐漸增加B軟繩重力勢能共減少了C物塊重力勢能的減少等于軟繩克服摩擦力所做的功D軟繩重力勢能的減少小于其動能的增加與克服摩擦力所做功之和6如圖所示，一根不可伸長的輕繩兩端各系一個(gè)小球a和b，跨在兩根固定在同一高度的光滑水平細(xì)桿上，質(zhì)量為3m的a球置于地面上，質(zhì)量為m的b球從水平位置靜止釋放當(dāng)a球?qū)Φ孛鎵毫偤脼榱銜r(shí)，b球擺過的角度為下列結(jié)論正確的是（ ）A90°B45°Cb球擺動到最低點(diǎn)的過程中，重力對小球做功的功率先增大后減小Db球擺動到最低點(diǎn)的過程中，重力對小球做功的功率一直增大7物體做自由落體運(yùn)動，E

4、k代表動能，Ep代表勢能，h代表下落的距離，以水平地面為零勢能面如圖所示圖像中，能正確反映各物理量之間關(guān)系的是（ ）二、解答題：1如圖所示，質(zhì)量為m的物體，以某一初速度從A點(diǎn)向下沿光滑的軌道運(yùn)動，不計(jì)空氣阻力，若物體通過最低點(diǎn)B點(diǎn)時(shí)的速度為，求物體在A點(diǎn)時(shí)的速度是多少？2如圖所示，物體A和B系在跨過定滑輪的細(xì)繩兩端，物體A 的質(zhì)量=1.5，物體B的質(zhì)量=1，開始時(shí)把A托起，使B剛好與地面接觸，此時(shí)物體A離地高度為1m。放手讓A從靜止開始下落，求： （1）當(dāng)A著地時(shí)，B的速率多大？（2）物體A落地后， B還能升高多少？3如圖所示，用一條細(xì)繩通過一個(gè)光滑的滑輪將一個(gè)0.20kg的砝碼和光滑桌面上的

5、一個(gè)0.80kg的小車連接在一起。開始時(shí)用手握住小車使砝碼離開地面1.0m，然后放手使小車從靜止開始運(yùn)動。試計(jì)算：（1）開始時(shí)砝碼的重力勢能（g取10m/s2）；（2）放手后在砝碼到達(dá)地面時(shí)小車的速度。4如圖，位于豎直平面內(nèi)的光滑軌道由四分之一同弧ab和拋物線bc組成，圓弧半徑Oa水平，b點(diǎn)為拋物線頂點(diǎn)。已知h=2 m，。取重力加速度大小g=10 ms2。 (1)一小環(huán)套在軌道上從a點(diǎn)由靜止滑下，當(dāng)其在bc段軌道運(yùn)動時(shí)，與軌道之間無相互作用力，求圓弧軌道的半徑：(2)若環(huán)從b點(diǎn)由靜止因微小擾動而開始滑下，求環(huán)到達(dá)c點(diǎn)時(shí)速度的水平分量的大小。5一轉(zhuǎn)動裝置如圖所示，四根輕桿OA、OC、AB和CB與

6、兩小球及一小環(huán)通過鉸鏈連接，輕桿長均為l，球和環(huán)的質(zhì)量均為m，O端固定在豎直的輕質(zhì)轉(zhuǎn)軸上。套在轉(zhuǎn)軸上的輕質(zhì)彈簧連接在O與小環(huán)之間，原長為L。裝置靜止時(shí)，彈簧長為。轉(zhuǎn)動該裝置并緩慢增大轉(zhuǎn)速，小環(huán)緩慢上升。彈簧始終在彈性限度內(nèi)，忽略一切摩擦和空氣阻力，重力加速度為g。求： (1)彈簧的勁度系數(shù)k； (2)AB桿中彈力為零時(shí)，裝置轉(zhuǎn)動的角速度0； (3)彈簧長度從緩慢縮短為的過程中，外界對轉(zhuǎn)動裝置所做的功W。6甲同學(xué)準(zhǔn)備“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)，乙同學(xué)準(zhǔn)備做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。（1）圖1中A、B、C、D、E表示部分實(shí)驗(yàn)器材，甲同學(xué)需在圖中選用的器材_；乙同學(xué)需在圖中選用的器材_。（

7、用字母表示）（2）乙同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室選齊所需器材后，經(jīng)正確操作獲得如圖2所示的兩條紙帶和。紙帶_的加速度大（填“”“”），其加速度大小為_。7如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量各為m1和m2的小物塊A和B，分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端，已知m1m2現(xiàn)要利用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 (1)若選定物塊A從靜止開始下落的過程進(jìn)行測量，則需要測量的物理量有_(在橫線上填入選項(xiàng)前的編號)物塊的質(zhì)量m1、m2； 物塊A下落的距離及下落這段距離所用的時(shí)間； 物塊B上升的距離及上升這段距離所用的時(shí)間； 繩子的長度(2)為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度，某小組同學(xué)對此實(shí)驗(yàn)提出以下建議： 繩的質(zhì)量要輕； 在“輕質(zhì)繩”的前提下，繩子越長越

8、好； 盡量保證物塊只沿豎直方向運(yùn)動，不要搖晃； 兩個(gè)物塊的質(zhì)量之差要盡可能小 以上建議中確定對提高準(zhǔn)確程度有用的是_(在橫線上填入選項(xiàng)前的編號) (3)寫出一條上面沒有提到的對提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確程度有益的建議：_ 【答案與解析】一、選擇題：1B解析：由于鏈條在運(yùn)動過程中，只有重力做功，故鏈條的機(jī)械能守恒。設(shè)鏈條的總質(zhì)量為，取桌面處的重力勢能為零，則初狀態(tài)鏈條的機(jī)械能為：；末狀態(tài)的機(jī)械能。由得所以2BC解析：B球從水平位置下擺到最低點(diǎn)過程中，受重力和桿的作用力，桿的作用力方向待定。下擺過程中重力勢能減少動能增加，但機(jī)械能是否守恒不確定。A球在B下擺過程中，重力勢能增加，動能增加，機(jī)械能增加。由于A

9、+B系統(tǒng)只有重力做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，A球機(jī)械能增加，B球機(jī)械能一定減少。所以B，C選項(xiàng)正確。3AD解析：物體僅受重力機(jī)械能守恒，故A正確；對于D選項(xiàng)，比如，加速下降的物體受到空氣的阻力，但是阻力小于重力，該物體速度增加，但是機(jī)械能在減小。對于BC選項(xiàng)，例如：物體放在水平轉(zhuǎn)動的平臺上隨平臺一起做勻速圓周運(yùn)動,是靜摩擦力改變速度方向,而速度大小不變,同時(shí)物體的高度也不變。此時(shí)機(jī)械能不變。4CD解析：因重力做正功mgh，所以重力勢能減少mgh，除了重力做功以外，還有其他力做功，故機(jī)械能不守恒。以物體為研究對象，合力的功為2mgh，所以物體的動能增加為2mgh，以物體和地球?yàn)橄到y(tǒng)，外力做正功為mgh

10、，故物體的機(jī)械能增加mgh，故CD選項(xiàng)正確。5. B、D解析：對物體，克服繩的拉力做功，故其機(jī)械能減小，所以A錯；軟繩重力勢能減少量，故B正確；由能量關(guān)系可知C錯，D正確6. A、C解析：如圖所示，設(shè)b球擺過的角度為時(shí)，a球?qū)Φ孛娴膲毫榱悖O(shè)此時(shí)b球的速度為v，b球做圓周運(yùn)動的半徑為l，由題意可知此時(shí)繩上的拉力為3mg取b球研究有：在這一過程中由機(jī)械能守恒得：兩式聯(lián)立可解得：，故90°A正確由功率的公式Pmgvcos可知，b球擺動到最低點(diǎn)的過程中，重力對小球做功的功率先增大后減小，C正確 7. B解析：由機(jī)械能守恒定律，EpE-Ek，故勢能與動能的圖像為傾斜的直線，C錯；由動能定理

11、，Ekmgh，則EpE-mgh，故勢能與h的圖像也為傾斜的直線，D錯；又，故勢能與速度的圖像為開口向下的拋物線，B對；同理，勢能與時(shí)間的圖像也為開口向下的拋物線，A錯 二、解答題：1解析：從A點(diǎn)到B點(diǎn)只有重力做功，機(jī)械能守恒，取B點(diǎn)為零勢能面，則根據(jù)機(jī)械能守恒可知：又因可解得：22m/s；0.2m解析：（1）系統(tǒng)機(jī)械能守恒可知： （2）對B利用機(jī)械能守恒：設(shè)還能升高，取離地面1m處為零勢能面32J；2m/s解析：（1）取地面為零勢能面，則砝碼的重力勢能為：（2）根據(jù)機(jī)械能守恒可知，砝碼減少的重力勢能等于砝碼和小車共同增加的動能，即：4、解析：（1）設(shè)環(huán)到b點(diǎn)時(shí)速度為vb，圓弧軌道半徑為r，小環(huán)

12、從a到b由機(jī)械能守恒有 環(huán)與bc段軌道間無相互作用力，從b到c環(huán)做平拋運(yùn)動： s=vbt 聯(lián)立可得 代入數(shù)據(jù)得 r=0.25 m（2）環(huán)從b點(diǎn)由靜止下滑至c點(diǎn)過程中機(jī)械能守恒，設(shè)到c點(diǎn)時(shí)速度為vc，則 在bc段兩次過程中環(huán)沿同一軌道運(yùn)動，經(jīng)過同一點(diǎn)時(shí)速度方向相同設(shè)環(huán)在c點(diǎn)時(shí)速度與水平方向間的夾角為，則環(huán)做平拋運(yùn)動時(shí) vy=gt 聯(lián)立式可得 則環(huán)從b點(diǎn)由靜止開始滑到c點(diǎn)時(shí)速度的水平分量vcx為vcx=vccos 聯(lián)立三式可得5、解析：（1）裝置靜止時(shí)，設(shè)OA、AB桿中的彈力分別為F1、T1，OA桿與轉(zhuǎn)軸的夾角為1。小環(huán)受到彈簧的彈力 小環(huán)受力平衡 小球受力平衡 解得 （2）設(shè)OA、AB桿中的彈力

13、分別為F2、T2，OA桿與轉(zhuǎn)軸的夾角為2，彈簧長度為x。小環(huán)受到彈簧的彈力 F彈2=k(xL)小環(huán)受力平衡 F彈2=mg 得 對小球 F2cos2=mg；F2sin2=m02lsin2 且 解得 （3）彈簧長度為時(shí)，設(shè)OA、AB桿中的彈力分別為F3、T3，OA桿與彈簧的夾角為3。小環(huán)受到彈簧的彈力 小環(huán)受力平衡 3T3cos3=mg+F彈3 且 對小球 F3cos3=T3cos3+mg；F3sin3+T3sin3m32lsin3解得 整個(gè)過程彈簧彈性勢能變化為零，則彈力做的功為零，由動能定理解得 6、解析：（1）AB；BDE （2），（2.5±0.2）m/s2解析：根據(jù)紙帶求加速度利用公式x=at2，采用逐差法求解。 解析：小球沿光滑軌道滑至桌面時(shí)的速度為v，由機(jī)械能守恒得：，故有，小球從桌面飛出后做平拋運(yùn)動，設(shè)時(shí)間為t，則有；svt綜合以上幾式可得，即有s24Hh7. (1)或 (2) (3)m1和m2的體積盡量小，質(zhì)量盡量大；選取光滑的滑輪；對同一高度進(jìn)行多次測量取平均值；選取受力后伸長相對盡量小的繩等解析：本題驗(yàn)證的是小物塊A和B組成的系統(tǒng)在運(yùn)動過程中減少的重力勢能與增加的動能之間是否相等，由運(yùn)動學(xué)知識我們可知：這一過程中A、B兩物塊都在豎直方向上做勻加速直線運(yùn)動，設(shè)A物塊下落h高度時(shí)(B物塊也上升h)，A、B的速度為，這一過程