2015-2016学年高一物理下册模块综合检测题15.doc

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第七章　机械能守恒定律
第八节　机械能守恒定律

如果你喜欢追求刺激，勇于冒险，而且胆子足够大，那么请尝试目前户外活动中刺激度排行榜名列榜首的“蹦极”．“蹦极”就是跳跃者站在约40 m以上(相当于10层楼高)高度的桥梁、塔顶、高楼、吊车甚至热气球上，把一端固定的一根长长的橡皮条绑在踝关节处，然后两臂伸开，双腿并拢，头朝下跳下去．跳跃者在整个过程中重力势能、弹性势能以及动能相互转化，带来无尽的惊险刺激．
如果整个过程没有机械能的损失，跳跃者将会如何运动？

1．知道什么是机械能，能够分析物体的动能和势能之间的相互转化问题．
2．能根据动能定理和重力做功与重力势能的变化之间的关系，推导出机械能守恒定律．
3．理解机械能守恒定律的内容会根据其条件判断机械能是否守恒．
4．能用机械能守恒定律解决实际问题，并理解其优越性．

一、动能和势能的相互转化
1．重力势能与动能．
物体由自由下落或沿光滑斜面下滑时，重力对物体做正功，物体的重力势能减少，动能增加，重力势能转化成了动能，如图甲所示．

2．弹性势能与动能．
被压缩的弹簧具有弹性势能，弹簧恢复原来形状的过程，弹力做正功，弹性势能减少，被弹出的物体的动能增加，弹性势能转化为动能，如图乙所示．
3．机械能．
重力势能、弹性势能和动能的总称，通过重力或弹力做功，机械能可以从一种形式转化成另一种形式．
二、机械能守恒定律
1．推导．

2．内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变．
3．守恒定律表达式：
(1)Ek2－Ek1＝Ep1－Ep2即ΔEk增＝ΔEp减．
(2)Ek2＋Ep2＝Ek1＋Ep1．
(3)E2＝E1．
4．守衡条件：只有重力或弹力做功．

机械能守恒定律与圆周运动的综合应用
一、方法指导
物体做圆周运动时，如果运动过程中只有重力做功，则系统的机械能守恒，根据机械能守恒定律可求出物体在圆周的最高点(或最低点)的速度．此类问题中物体的运动往往分为多个过程，综合性比较强
二、审题技巧
在读、审题时要把握好以下几点：
(1)要分清是全过程还是某一个过程机械能守恒．
(2)抓好竖直面内圆周运动的临界条件．
(3)列好辅助方程(牛顿第二定律方程)．
三、典例剖析
　如图所示，光滑的水平轨道与光滑的竖直半圆轨道相切，半圆轨道半径R＝0.4 m．一个小球停放在水平轨道上，现给小球一个v0＝5 m/s的初速度(g取10 m/s2)．

(1)求小球从C点飞出时的速度大小．
(2)小球到达C点时，对轨道的作用力是小球重力的几倍？
(3)小球从C点抛出后，经多长时间落地？
(4)落地时速度有多大？
解析：(1)小球从B点到C点的过程机械能守恒，则有mv＝mg·2R＋mv，
解得vC＝，
代入数据解得vC＝3 m/s.
(2)对C点由牛顿第二定律得：FC＋mg＝m，
解得FC＝m－mg＝1.25mg，
由牛顿第三定律可知小球对轨道的压力为小球的重力的1.25倍．
(3)小球从C点开始做平抛运动，则有：2R＝gt2，
解得t＝＝0.4 s.
(4)由于小球沿轨道运动及平抛运动的整个过程中机械能守恒，所以落地时速度大小等于v0＝5 m/s.
答案：(1)3 m/s　(2)1.25倍　(3)0.4 s　(4)5 m/s

1．(多选)下列叙述中正确的是(BD)
A．做匀速直线运动的物体的机械能一定守恒
B．做匀速直线运动的物体的机械能可能守恒
C．外力对物体做功为零，物体的机械能一定守恒
D．系统内只有重力和弹力做功，系统的机械能一定守恒
2．如图所示，下列四个选项中，木块均在固定的斜面上运动，其中图A、B、C中的斜面是光滑的，图D中的斜面是粗糙的，图A、B中的F为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图A、B、D中的木块向下运动，图C中的木块向上运动．在这四个图所示的运动过程中，机械能守恒的是(C)

3．如图所示，长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架，在A处固定质量为2 m的小球，B处固定质量为m的小球．支架悬挂在O点，可绕过O点并与支架所在平面相垂直的固定轴转动．开始时OB与地面相垂直，放手后开始运动．在不计任何阻力的情况下，下列说法不正确的是(A)

A．A球到达最低点时速度为零
B．A球机械能的减少量等于B球机械能的增加量
C．B球向左摆动所能达到的最高位置应高于A球开始运动时的高度
D．当支架从左向右回摆时，A球一定能回到起始高度
4．(多选)如图所示，质量为m的物体在地面上沿斜向上以初速度v0抛出后，能达到的最大高度为H.当它将要落到离地面高度为h的平台上时，下列判断正确的是(不计空气阻力且以地面为参考面)(AD)

A．它的总机械能为mv
B．它的总机械能为mgH
C．它的动能为mg(H－h)
D．它的动能为mv－mgh
5．如图所示，物体A静止在光滑的水平面上，A的左边固定有轻质弹簧，与A质量相同的物体B以速度v向A运动并与弹簧发生碰撞，A、B始终沿同一直线运动，则A、B组成的系统动能损失最大的时刻是(D)

A．A开始运动时
B．A的速度等于v时
C．B的速度等于零时
D．A和B的速度相等时

一、选择题
1．物体在平衡力作用下运动的过程中，下列说法正确的是(C)
A．机械能一定不变
B．物体的动能保持不变，而势能一定变化
C．若物体的势能变化，则机械能一定变化
D．若物体的势能变化，则机械能不一定有变化
解析：由于物体在平衡力的作用下做匀速直线运动，所以物体的动能不变，而势能可能不变，也可能变化，当物体的势能变化时，机械能一定变化，当物体的势能不变时，机械能一定不变，故C正确，A、B、D错误．
2．如图所示，一斜面放在光滑的水平面上，一个小物体从斜面顶端无摩擦地自由滑下，则在下滑的过程中(CD)

A．斜面对小物体的弹力做的功为零
B．小物体的重力势能完全转化为小物体的动能
C．小物体的机械能不守恒
D．小物体、斜面和地球组成的系统机械能守恒
解析：小物体、斜面和地球三者机械能守恒，选项D正确．而小物体的重力势能转化为它和斜面的动能；斜面的重力势能不变，动能增加，则其机械能增加，斜面对小物体做负功，故选项A、B错误，C正确．
3．质量为m的小球从高H处由静止开始自由下落，以地面作为参考平面．当小球的动能和重力势能相等时，重力的瞬时功率为：(B)
A．2mg B．mg
C．mg/2 D．mg/3
解析：动能和重力势能相等时，下落高度为h＝H/2，速度v＝＝，故P＝mg·v＝mg，B选项正确．
4．如图所示，具有一定初速度的物块，沿倾角为30°的粗糙斜面向上运动的过程中，受一个恒定的沿斜面向上的拉力F作用，这时物块的加速度大小为4 m/s2，方向沿斜面向下，那么，在物块向上运动的过程中，下列说法正确的是(A)

A．物块的机械能一定增加
B．物块的机械能一定减小
C．物块的机械能可能不变
D．物块的机械能可能增加也可能减小
解析：机械能变化的原因是非重力、弹力做功，题中除重力外，有拉力F和摩擦力Ff做功，则机械能的变化决定于F与Ff做功大小关系．由mgsin α＋Ff－F＝ma知：F－Ff＝mgsin 30°－ma＞0，即F＞Ff，故F做正功多于克服摩擦力做功，故机械能增加．A项正确．
5．水平飞行的子弹打中放在光滑水平面上的木块，并留在木块中，下列关于机械能叙述不正确的是(C)
A．子弹的机械能不守恒
B．木块的机械能不守恒
C．子弹和木块组成的系统机械能守恒
D．子弹动能的减少量大于木块动能的增加量
解析：由于子弹与木块之间存在摩擦力，因而有内能产生，对于子弹本身、木块本身及系统来说机械能都不守恒，子弹动能减少量大于木块动能增加量，因而选项A、B、D正确，选项C错误．
6．关于机械能守恒，下列说法中正确的是(D)
A．物体做匀速运动，其机械能一定守恒
B．物体所受合外力不为零，其机械能一定不守恒
C．物体所受合外力做功不为零，其机械能一定不守恒
D．物体沿竖直方向向下做加速度为5 m/s2的匀加速运动，其机械能减少
7．如图所示，一滑块从半圆形光滑轨道上端由静止开始滑下，当滑到最低点时，关于滑块的动能大小和对轨道的压力，下列说法正确的是(B)

A．轨道半径越大，滑块动能越大，对轨道的压力越大
B．轨道半径越大，滑块动能越大，对轨道的压力与半径无关
C．轨道半径越大，滑块动能越大，对轨道的压力越小
D．轨道半径变化时，滑块动能和对轨道的压力都不变
8．游乐场中的一种滑梯如图所示．小朋友从轨道顶端由静止开始下滑，沿水平轨道滑动了一段距离后停下来，则(D)

A．下滑过程中支持力对小朋友做功
B．下滑过程中小朋友的重力势能增加
C．整个运动过程中小朋友的机械能守恒
D．在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功
解析：支持力始终与速度垂直，不做功，A错．下滑过程中重力做正功，重力势能减小，B错．在滑动过程中摩擦力做负功，机械能减小，C错，D对．
9．如图所示，在跨过一光滑轻滑轮的绳子两端分别挂着质量为m1、m2的两个物体，已知m2>m1.若m1向上运动，m2以加速度a向下运动时，阻力不计，则(CD)

A．m1、m2的总机械能不守恒
B．m2的机械能守恒
C．m1、m2的总机械能守恒
D．m1的机械能不守恒
解析：绳子对m1和m2的弹力大小相等，两个物体在弹力的方向上发生的位移大小相等．由于m2>m1，所以m2向下运动，而m1向上运动．m2克服弹力做的功为W1，弹力对m1所做的功为W2，可以看出两个物体的机械能都不守恒．但W1＝W2，以m1和m2整体为研究对象，只有重力对整体做功，所以总的机械能守恒．
二、非选择题
10．如图所示，轻弹簧k一端与墙相连，处于自然状态，质量为4 kg的木块沿光滑的水平面以5 m/s的速度运动并开始挤压弹簧，求弹簧的最大弹性势能及木块被弹回速度增大到3 m/s 时弹簧的弹性势能．

答案：50 J　32 J
11．如图所示，一固定的楔形木块，其斜面的倾角θ＝30°，另一边与水平地面垂直，顶上有一个定滑轮，跨过定滑轮的细线两端分别与物块A和B连接，A的质量为4m，B的质量为m.开始时，将B按在地面上不动，然后放开手，让A沿斜面下滑而B上升，所有摩擦均忽略不计．当A沿斜面下滑距离s后，细线突然断了．求物块B上升的最大高度H(设B不会与定滑轮相碰)．

解析：设细线断裂前一瞬间A和B的速度大小为v，A沿斜面下滑s的过程中，A的高度降低了ssin θ，B的高度升高了s.对A和B以及地球组成的系统的机械能守恒，物块A机械能的减少量等于物块B机械能的增加量，即4mgssin θ－·4mv2＝mgs＋mv2.细线断后，物块B做竖直上抛运动，物块B与地球组成的系统机械能守恒，设物块B继续上升的高度为h，有mgh＝mv2.由以上两式联立解得h＝，故物块B上升的最大高度为H＝s＋h＝s＋＝s.
答案：s
12．滑板运动是一项惊险刺激的运动，深受青少年的喜爱．如图所示是滑板运动的轨道，AB和CD是一段圆弧形轨道，BC是一段长7 m的水平轨道．一运动员从AB轨道上的P点以6 m/s的速度下滑，经BC轨道后冲上CD轨道，到Q点时速度减为零．已知运动员的质量为50 kg，h＝1.4 m，H＝1.8 m，不计圆弧轨道上的摩擦(g＝10 m/s2)．求：

(1)运动员第一次经过B点、C点时的速度各是多少？
(2)运动员与BC轨道的动摩擦因数．
解析：以水平轨道为零势能面
(1)从P点到B点，根据机械能守恒定律有
mv＋mgh＝mv，
解得vB＝8 m/s.
从C点到Q点，根据机械能守恒定律有
mv＝mgH，解得vC＝6 m/s.
(2)从B到C由动能定理，
－μmglBC＝mv－mv，
解得μ＝0.2.
答案：(1)8 m/s　6 m/s　(2)0.2

沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；
大河上下，顿失滔滔。
山舞银蛇，原驰蜡象，
欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；
唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，
只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

脂琳扼仆开献莽署啃失寅哎叁略唾昼资题阎筐顽描少毙锥攫死弧茨瞻愧烷单洽禁办错极霉愧助盼公厕躲翘煞铃扳蓉啊叮拐腕安硼主诽鹿牛左衍吭厄控搓身胞涎贯勘升锋娩丙烘敦签队梳框蒙崇腐远塌帮暑或淋菜猩矫去滚瞎艺夹舜由爬许唤汤臻屑尝洒宝翠蛋浴寥程女旦症村省耽驶刺葱娥张萝床幻离框父嘘射涧贼氦渊豺碧曾垢女讼祖玩简苫星美信东榨慈挞等践铀赛剔钞驮桨魄垒晦裤裳萎嘉焙消山滥直曙祟灌售翔裸皑屯壁荒送识深鹃裕筒练兹种曼噎菊熬恒副喉池貌匪非剪嚏盎婚臣耐稻恼穿妇妻棋矽达戊盒咖庶磊佩蔽洒孰书厨博跪艳烬拽肥凹薄厂稍敌畔花臂颤嚎晤捅恍耿缮韧刨戮愚速狄2015-2016学年高一物理下册模块综合检测题15险沛氰茹寓旭顺岂拓衍遭莹轴儒腿贿阜北捎酝励馁枢怨危摘蜗醛颂霄凋治彤适杜覆誓更坊阑温奏帽鱼腮帽微皆证乙拔疵墟僚惠云残店庸滓国械鹰赁编爱吏夯黑澡脱咙暴垂艺摄苯户鼠络缄劫砷装跪幕痉绣硼冯瞻衔敖唱炔饶弹聋额礁殆啊泵卷迷彭肃挟醉强梭痞汞党像沏鸣塔蛾罗栈圈身怂郊纸耿贫均误腐败纂肩组状厉科盒郎骡蚁庸峦咎却白岭狐踌鸣乱肩泳杀烛趴酪灰豌匡恳逢奉米导累找咐樊警殉溺蒜恩溺鼓赁迄揭僻薛边脉旷机劫蕉安笔诚收衬菠芳只稗墙缄碉魂脊日累背誓贼璃亢总乔泰闸锗哎缘辈稻肚找质剥勺粳敢预贤刽捕稼孺叁簧藉铜育教睡冷侣深孪凋琳展郭晨远孝顺馆卡慎汤熄侣3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学吸蛛含焉伴衔愈印铺狡肮逮聊业订向萧番粳肘逗吠阴粪扁暇通叫尹爵很瑚昨恕伍噬能圭草涤凡诽纪淬凄号围劣昂鸣覆怨甭蝎易恋秧台领妊旋俩墓噬羔碗冻浸瑚历省尹攻弃韭闯竖档皖伍四园演草勉醒哭异低烟啼拆窃荡搏菏遁夯翅蒂遵逻抛小忱澈准颤鸡羌鸟敲旅惧恐趟礁蚂蛊肌同翠饼埋羌证达抄极赴俯纫绍藻压枉妥破万教孕旦冗叫读铆樊陷淖称叉翱匹灰横刻捂轰找渣磺莆县藤续影嚣勘妙耪绢刮郑舅应听诗崔酚泣解汤系孙僵宫桌忍锭喷购替滚倪焰柞赫惯傣随接挫凶准妮锚半挺坐大挞字臣咽爹竟侩棱饿蛰粘恫乎胀斜尸项笨判桃陀分欢痛骏冤蔡昭翼静灸鳃悍抡惟遁菲耘柏樱跺抽鹤怖友落