新课标2021年高一物理暑假作业15《机械能守恒定律综合》.docx

【KS5U原创】新课标2021年高一物理暑假作业15机械能守恒定律综合。学校:_姓名：_班级：_考号：_一、选择题（本题共6道小题）1.如图所示，两根位于同一竖直平面内的水平长杆，上、下两杆上分别套着质量相等的甲、乙两金属球，两球之间用一轻质弹簧相连开头时乙在甲的正下方，且弹簧刚好无弹力现给甲一个水平向右的初速度v0，此后两球在杆上无摩擦地滑动下列叙述中正确的是（）A甲、乙两球加速度始终相同B甲、乙两球的动能之和保持不变C当甲球的速度为零时，乙球刚好位于甲球的正下方D甲球的速度减小至零的过程中，弹簧的弹性势能始终在增大2.如图所示，固定在水平面上的光滑斜面倾角为=30，物体A，B通过细绳及轻弹簧连接于光滑轻滑轮两侧，P为固定在斜面上且与斜面垂直的光滑挡板，物体A，B的质量分别为m和4m，开头时用手托住物体A，滑轮两边的细绳恰好伸直，且左边的细绳与斜面平行，弹簧处于原长状态，A距离地面高度为h，放手后A从静止开头下降，在A下落至地面前的瞬间，物体B恰好对挡板无压力，空气阻力不计，下列关于物体A的说法正确的是（）A在下落至地面前的过程中机械能守恒B在下落至地面前的瞬间速度不愿定为零C在下落至地面前的过程中对轻弹簧做的功为mghD在下落至地面前的过程中可能始终在做加速运动3.如图，一物体从光滑斜面AB底端A点以初速度v0上滑，沿斜面上升的最大高度为h下列说法中正确的是（设下列情境中物体从A点上滑的初速度仍为v0）（）A若把斜面CB部分截去，物体冲过C点后上升的最大高度仍为hB若把斜面AB变成曲面AEB，物体沿此曲面上升仍能到达B点C若把斜面弯成圆弧形D，物体仍沿圆弧上升hD若把斜面从C点以上部分弯成与C点相切的圆弧状，物体上升的最大高度有可能仍为h4.如图所示，足够长的传送带与水平方向的倾角为，物块a通过平行于传送带的轻绳跨过光滑轻滑轮与物块b相连，b的质量为m，开头时，a、b及传送带均静止且a不受传送带的摩擦力作用，现让传送带逆时针匀速转动，则在b上上升度h（未与滑轮相碰）的过程中( ) A物块a重力势能削减mgh B摩擦力对a做的功等于a机械能的增加量 C摩擦力对a做的功等于物块a、b动能增加量之和 D任意时刻，重力对a、b做功的瞬时功率大小相等5.物体沿光滑固定斜面对下加速滑动，在运动过程中，下述说法正确的是（）A重力势能渐渐削减，动能也渐渐削减B 重力势能渐渐增加，动能渐渐削减C由于斜面是光滑的，所以机械能确定守恒D重力和支持力对物体都做正功6.如图所示，半径为R的光滑圆弧槽固定在小车上，有一小球静止在圆弧槽的最低点小车和小球一起以速度v向右匀速运动当小车遇到障碍物突然停止后，小球上升的高度可能是（） A 等于 B 大于 C 小于 D 与小车的速度v无关二、试验题（本题共2道小题）7.在验证机械能守恒定律的试验中，需要的试验仪器和器材有：打点计时器、纸带、铁架台和重锤，除了这些以外，下面所给出的器材中必需的还有 （ ）A.沟通电源B.低压直流电源 C.天平和砝码 D.弹簧称 8.用打点计时器“验证机械能守恒定律”的试验装置如图所示。（1）试验中_（填“需要”或“不需要”）用天平测量重锤的质量m。（2）依据图示的装置安装器件时，应将打点计时器接到电源的_（填“直流”或“沟通”）输出端上 （3）开头打点计时的时候，两个操作步骤“接通电源”和“松开纸带”的挨次应当是：先_。（4）某同学在使用质量为m的重物来验证“机械能守恒定律”的试验中，在选定的纸带上依次取计数点如图所示。纸带上所打的点记录了重物在不同时刻的位置，那么纸带的_端（填“左”或“右”）与重物相连。设相邻计数点的时间间隔为T，且O为打下的第一个点。当打点计时器打下点“3”时，物体的速度表达式为_，物体的动能表达式为_。1）不需要；（2）沟通；（3）接通电源；（4）左；三、计算题（本题共3道小题）9.如图为某游乐场内水上滑梯轨道示意图，整个轨道在同一竖直平面内，轨道表面粗糙,点A距水面的高度为H， B点距水面的高度为R，一质量为m的游客（视为质点）从A点由静止开头滑下，到B点时沿水平切线方向滑离轨道后落在水面D点， OD=2R，不计空气阻力，重力加速度为g，求：(1) 游客滑到B点的速度vB的大小(2) 游客运动过程中轨道摩擦力对其所做的功Wf 10.如图所示，在竖直平面内，半径为R的四分之一圆弧轨道AB、水平轨道BC与斜面CD平滑连接在一起，圆弧轨道的半径OB和BC垂直，水平轨道BC的长度大于，斜面足够长。在圆弧轨道上静止着N个质量为m，半径为r（rR）的光滑刚性小球，小球恰好将圆弧轨道铺满，从最高点A到最低点B依次标记为1、2、3N。现将圆弧轨道末端B处的阻挡物拿走，N个小球由静止开头沿轨道运动，不计摩擦与空气阻力，若以BC所在的平面为重力势能的零势面，下列说法正确的是（）A第N个小球在斜面CD上向上运动时机械能减小B第N个小球在斜面CD上向上运动时机械能增大CN个小球构成的系统在运动过程中机械能守恒，且机械能E=D第1个小球到达最低点的速度v11.山谷中有三块石头和一根不行伸长的轻质青藤，其示意图如下图中A、B、C、D均为石头的边缘点，O为青藤的固定点，h1=1.8m，h2=4.0m，x1=4.8m，x2=8.0m开头时，质量分别为M=10kg和m=2kg的大、小两只滇金丝猴分别位于左边和中间的石头上，当大猴发觉小猴将受到损害时，快速从左边石头A点起水平跳到中间石头，大猴抱起小猴跑到C点，抓住青藤下端荡到右边石头上的D点，此时速度恰好为零运动过程中猴子均看成质点，空气阻力不计，重力加速度g=10m/s2求：（1）大猴从A点水平跳离时速度的最小值；（2）猴子抓住青藤荡起时的速度大小；（3）猴子荡起时，青藤对猴子的拉力大小试卷答案1.解：A、由于两球竖直方向上受力平衡，水平方向所受的弹力的弹力大小相等，方向相反，所以两球的合力大小相等、方向相反，由牛顿其次定律知，两球加速度始终大小相等，方向相反，故A错误B、甲、乙两球和弹簧组成的系统，只有弹力做功，系统的机械能守恒，即两球的动能和弹簧的弹性势能之和保持不变，弹簧的弹性势能变化，则甲乙两球的动能之和在变化故B错误C、甲乙两球组成的系统所受的外力之和为零，则甲乙两球的总动量守恒，当甲球的速度为零时，乙球的速度为v0，速度最大，弹簧处于原长状态，所以乙在甲球的正下方故C正确D、甲球的速度从v0减小至零的过程中，弹簧先伸长再恢复到原长，则弹簧的弹性势能先增大后减小故D错误故选：C2.解：A、A从静止到下落过程中，只有重力和弹簧的弹力做功，所以A在下落至地面的过程中系统的机械能守恒，而A的机械能不守恒，故A错误；BD、据在A下落至地面前的瞬间，物体B恰好对挡板无压力，以B为争辩对象，据平衡求得此时弹簧的弹力为T=4mgsin30=2mg；再以A为争辩对象，当A静止释放的瞬间，A受重力mg，其合力方向向下，大小为mg；当A落地瞬间，A受重力mg和弹簧的弹力2mg，其合力向上，大小为mg，A做简谐运动，据对称性可知，落地瞬间其速度为零；据弹簧振子的运动状况可知，A向下运动时，先做加速度减小的加速运动，然后做加速度渐渐增大的减速运动，故BD错误；C、据A做简谐运动和能量守恒可知，A落地瞬间，A的重力势能完全转化为弹簧的弹性势能，所以弹簧的弹力做功可能为mgh，故C正确；故选：C3.解：A、若把斜面CB部分截去，物体冲过C点后做斜抛运动，斜抛运动的最高点有水平分速度，速度不为零，由于物体机械能守恒可知，故不能到达h高处，故A错误；B、若把斜面AB变成曲面AEB，物体在最高点速度为零，依据机械能守恒定律，物体沿此曲面上升仍能到达B点，故B正确；C、若把斜面弯成圆弧形D，假如能到圆弧最高点，依据机械能守恒定律得知：到达h处的速度应为零，而物体要到达最高点，必需由合力充当向心力，速度不为零，故知物体不行能到D点，故C错误；D、若把斜面从C点以上部分弯成与C点相切的圆弧状，若B点不高于此圆的圆心，则到达B点的速度可以为零，依据机械能守恒定律，物体沿斜面上升的最大高度照旧可以为h，故D正确；故选BD4.【学问点】 机械能守恒定律；重力势能；电功、电功率E1 E3【答案解析】 ACD 解析：A、开头时，a、b及传送带均静止且a不受传送带摩擦力作用，有magsin=mg，则ma=b上升h，则a下降hsin，则a重力势能的减小量为maghsin=mgh故A正确B、依据能量守恒得，系统机械能增加，摩擦力对a做的功等于a、b机械能的增量所以摩擦力做功大于a的机械能增加由于系统重力势能不变，所以摩擦力做功等于系统动能的增加故B错误，C正确D、任意时刻a、b的速率相等，对b，克服重力的瞬时功率Pb=mgv，对a有：Pa=magvsin=mgv，所以重力对a、n做功的瞬时功率大小相等故D正确故选：ACD 【思路点拨】通过开头时，a、b及传送带均静止且a不受传送带摩擦力作用，依据共点力平衡得出a、b的质量关系依据b上升的高度得出a下降的高度，从而求出a重力势能的减小量，依据能量守恒定律推断摩擦力功与a、b动能以及机械能的关系本题是力与能的综合题，关键对初始位置和末位置正确地受力分析，以及合力选择争辩的过程和争辩的对象，运用能量守恒进行分析 5.C机械能守恒定律；功的计算解：A、依据重力做功与重力势能变化的关系得：wG=Ep物体沿光滑斜面对下加速滑动，重力做正功，所以重力势能渐渐削减由于物体加速滑动，所以动能渐渐增加故A、B错误C、由于斜面是光滑的，所以物体受重力和支持力，而支持力不做功，所以只有重力做功，所以机械能确定守恒，故C正确D、重力做正功，支持力不做功，故D错误故选C6.解：小球和车有共同的速度，当小车遇到障碍物突然停止后，小球由于惯性会连续运动，小球冲上圆弧槽，则有两种可能，一是速度较小，滑到某处小球速度为0，依据机械能守恒此时有mV2=mgh，解得h=，另一可能是速度较大，小球滑出弧面做斜抛，到最高点还有水平速度，则此时小球所能达到的最大高度要小于故选AC7.A8.（1）不需要；（2）沟通；（3）接通电源；（4）左；略9.【学问点】机械能守恒定律；平抛运动；向心力D2 D4 E3【答案解析】(1) (2) 解析： （1）游客从B点做平抛运动，有： 联立解得： （2）从到B，依据动能定理，有： 可得： 【思路点拨】游客离开A后做平抛运动，应用平抛运动规律、动能定理可以求出摩擦力的功本题考查了求速度、摩擦力做功、高度问题，分析清楚游客的运动过程，应用平抛运动规律、动能定理、机械能守恒定律、即可正确解题10.【学问点】机械能守恒定律E3【答案解析】BD 解析： A、B取N个小球为系统，系统机械能守恒，当整体在水平面上时，动能最大，所以第N个小球在上升过程中，整体动能转化为斜面上小球的重力势能，所以第N个小球的机械能增加，故A错误、B正确；C、D整体机械能守恒，但是开头重心h小于 ，所以E，依据动能定理NmgH= ,所以v，故C错误、D正确；故选BD【思路点拨】N个小球在BC和CD上运动过程中，相邻两个小球始终相互挤压，把N个小球看成整体，则小球运动过程中只有重力做功，机械能守恒，弧AB的长度等于小球全部到斜面上的长度，而在圆弧上的重心位置比在斜面上的重心位置可能高也可能低，所以第N个小球在斜面上能达到的最大高度可能比R小，也可能比R大，小球整体的重心运动到最低点的过程中，依据机械能守恒定律即可求解第一个小球到达最低点的速度本题主要考查了机械能守恒定律的应用，要求同学们能正确分析小球得受力状况，能把N个小球看成一个整体处理，难度适中11.考点：机械能守恒定律；牛顿其次定律；向心力专题：机械能守恒定律应用专题分析：（1）大猴从A点到B点做平抛运动，依据高度求出运动时间，再依据水平位移求出大猴水平跳离时的速度最小值（2）依据C到D点机械能守恒，抓住到达D点的速度为零，求出猴子抓住青藤荡起时的速度大小（3）依据牛顿其次定律，通过竖直方向上的合力供应向心力求出拉力的大小解答：解：依据，解得则跳离的最小速度（2）依据机械能守恒定律得，解得v=m/s9m/s（3）依据牛顿其次定律得，依据几何关系得，联立解得F=216N答：（1）大猴从A点水平跳离时速度的最小值为8m/s（2）猴子抓住青藤荡起时的速度大小9m/s（3）猴子荡起时，青藤对猴子的拉力大小为216N点评：本题综合考查了平抛运动，圆周运动，运用了机械能守恒定律、牛顿其次定律，综合性较强，难度不大，需加强这类题型的训练