2020-2021学年人教版高中物理必修2-第7章-第8节--机械能守恒定律课时练案.docx

第8节 机械能守恒定律题组1 动能和势能的相互转化、机械能守恒定律（时间：10分钟 分值：20分）1.4分（单选）下列运动的物体，机械能守恒的是（ ）A.物体沿斜面匀速下滑B.物体从高处以0.9的加速度竖直下落C.物体沿光滑曲面滑下D.拉着一个物体沿光滑的斜面匀速上升2.4分（单选）以下说法正确的是（ ）A.机械能守恒时，物体确定只受重力和弹力作用B.物体处于平衡状态时，机械能确定守恒C.物体所受合力不为0时，其机械能可能守恒D.物体机械能的变化等于合力对物体做的功图7-8-13.4分（多选）如图7-8-1所示，在两个质量分别为和的小球和之间，用一根轻质细杆连接，两小球可绕过轻杆中心的水平轴无摩擦转动。现让轻杆处于水平位置，静止释放小球后，重球向下转动，轻球向上转动。在转动90的过程中，下列说法正确的是（ ）A.球的重力势能削减，动能增加B.球的重力势能增加，动能削减C.球和球的机械能总和保持不变D.球和球的机械能总和不断减小4.4分（单选）如图7-8-2所示实例中均不考虑空气阻力，系统机械能守恒的是（ ）图7-8-2图7-8-35.4分（单选）如图7-8-3所示的装置中，木块静止在光滑的水平面上，子弹沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短。现将子弹、木块和弹簧合在一起作为争辩对象（系统），则此系统在从子弹开头射入到弹簧压缩至最短的整个过程中（ ）A.机械能守恒，子弹削减的动能等于弹簧增加的势能B.机械能不守恒，子弹削减的动能等于系统产生的内能C.机械能不守恒，子弹削减的动能等于系统产生的内能与弹簧弹性势能的增加量D.机械能守恒，子弹削减的动能等于弹簧增加的势能与木块的动能题组2 机械能守恒定律的应用（时间：10分钟 分值：22分）图7-8-46.4分（单选）如图7-8-4所示，质量为的小球以速度离开桌面，若以桌面为参考平面，则它经过点时所具有的机械能是（不计空气阻力）（ ）A. B.C.D.图7-8-57.4分（多选）如图7-8-5所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为的小球，小球与一轻质弹簧一端相连，弹簧的另一端固定在地面上的点。已知杆与水平面之间的夹角 45，当小球位于点时，弹簧与杆垂直，此时弹簧处于原长。现让小球自点由静止释放，在小球滑到杆底端的整个过程中，关于小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能，下列说法正确的是（ ）A.小球的动能与重力势能之和保持不变B.小球的动能与重力势能之和先增大后减小C.小球的动能与弹簧的弹性势能之和增大D.小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和保持不变图7-8-68.4分（多选）某物理爱好小组用空心透亮光滑塑料管制作了如图7-8-6所示的竖直造型。两个圆的半径均为。现让一质量为、直径略小于管径的小球从入口处无初速度放入，是轨道上的三点，为出口，其高度低于入口。已知是右侧圆的一条竖直方向的直径，点（与圆心等高）是左侧圆上的一点，比高，当地的重力加速度为，不计一切阻力，则（ ）A.小球不能从点射出B.小球确定能从点射出C.小球到达的速度与轨道的弯曲外形有关D.小球到达的速度与和的高度差有关图7-8-79.10分如图7-8-7所示，质量分别为 3 kg 和5 kg的物体，用轻绳连接跨在一个定滑轮两侧，轻绳刚好拉直，且物体底面与地面接触，物体距地面 0.8 m，求：放开物体，当物体着地时物体的速度；物体着地后物体还能上升多高？（取 10 ）题组3 综合拓展提升（时间：15分钟 分值：34分）图7-8-810.10分如图7-8-8所示，总长为的光滑匀质铁链跨过一个光滑的轻小滑轮，开头时下端相平齐，当略有扰动时其一端下落，则当铁链刚脱离滑轮的瞬间，铁链的速度为多大？图7-8-911.12分（2011北京高考）如图7-8-9所示，长度为的轻绳上端固定在点，下端系一质量为的小球（小球的大小可以忽视）。（1）在水平拉力的作用下，轻绳与竖直方向的夹角为，小球保持静止。画出此时小球的受力图，并求力的大小。（2）由图示位置静止释放小球，求当小球通过最低点时的速度大小及轻绳对小球的拉力。不计空气阻力。图7-8-1012.12分某游乐场的过山车从较高的弧形轨道顶部，由静止开头向下运动，在底部进入与之连接的圆形轨道，它可以底朝上在竖直圆轨道顶部运行，游客不会掉下来，可以把这种情形抽象为如图7-8-10所示的简图，为了游客的平安，载人过山车在通过圆轨道的最高点时，对轨道要有确定的压力，假设该压力为人与过山车总重力的，圆轨道的半径为，不考虑一切阻力，问：（1）弧形轨道顶部到底部的高度应多大？（2）若人的质量为，过山车经过圆轨道最低点时人对座椅的压力多大？参考答案1.C 解析：物体沿斜面匀速下滑时，动能不变，重力势能减小，所以机械能减小。物体以0.9的加速度下落时，除重力外，其他力的合力向上，大小为0.1，在物体下落时对物体做负功，物体机械能不守恒。物体沿光滑曲面滑下时，只有重力做功，机械能守恒。拉着物体沿斜面上升时，拉力对物体做功，物体机械能不守恒。综上，机械能守恒的是C项。2.C 解析：机械能守恒时，只有重力或弹力做功，但可以受其他外力作用，外力不做功即可，故选项A错误；匀速直线运动为一种平衡状态，但物体处于平衡状态时，机械能不愿定守恒，如在竖直方向匀速上升的物体，其机械能始终增大，所以选项B错误；若物体做平抛运动、自由落体运动、竖直上抛、竖直下抛或斜抛运动只受重力作用，则机械能均守恒，故选项C正确；依据动能定理知，合力对物体做的功等于动能的变化，故选项D错误。3.AC 解析：由于只有重力做功，故系统的机械能守恒，球向下转动，杆对球的作用力做正功，使球的机械能增加，球的机械能削减。4.D 解析：人上楼、跳绳过程中机械能不守恒，从能量转化角度看都要消耗人体的化学能，从做功角度看，上楼时除人所受重力做功外，楼梯对人的支持力也做功，人匀速上楼时，机械能增加；跳绳时，人落地跳起时，地面支持力对人做功，故A、B两项机械能不守恒；水滴石穿，水滴的机械能削减的部分转变为内能；弓箭射出过程中是弹性势能与动能、重力势能的相互转化，只有重力和弹力做功，机械能守恒。5.C 解析：子弹打击木块，子弹和组成系统。子弹对的摩擦力做的功（的位移很小），小于子弹克服摩擦力做的功，机械能削减，即有弹簧的弹力和重力之外的力对系统做了功，机械能不守恒。6.C 解析：小球下落过程中机械能守恒，所以。7.BC 解析：以弹簧为争辩对象，小球运动过程中，弹簧的形变量先变小到原长，后变大，所以弹簧的弹性势能先减小后增大。再以弹簧和小球组成的系统为争辩对象，只有重力、弹力做功，所以系统的机械能守恒，则弹簧的弹性势能、小球的动能和重力势能之和保持不变，即恒量。由于先减小后增大，故选项A错误，选项B正确。由于始终减小，所以与之和始终增大，选项C正确；由题意知，小球的速度先增大后减小，即先增大后减小，所以与之和先减小后增大，选项D错误。8.BD 解析：小球在运动过程中机械能守恒，由于点的高度低于入口，故依据机械能守恒定律可知小球到达点时动能不为0，确定能从点射出，选项B正确；无论轨道的弯曲外形如何，运动过程中只有小球的重力做功，小球到达或的速度仅与初末两点的高度差有关，选项C错误，选项D正确。9.2 m/s 0.2 m 解析：方法1：由得对组成的系统，当下落时系统的机械能守恒，以地面为零势能面，则 = m/s=2 m/s。方法2：由=得，解得2 m/s。方法3：由=得，解得2 m/s。当落地后，以2 m/s的速度竖直上抛，则上升的高度由机械能守恒得，得 m=0.2 m。10. 解析：方法一（利用求解）：设铁链单位长度的质量为，且选取初始位置铁链的下端、所在的水平面为参考平面，则铁链初态的机械能为。末态的机械能为。依据机械能守恒定律有，即，解得铁链刚脱离滑轮时的速度。图7-8-11方法二（利用=-求解）：如图7-8-11所示，铁链刚离开滑轮时，相当于原来的部分移到了AA的位置。重力势能的削减量为。动能的增加量。依据机械能守恒定律有，即，解得铁链刚脱离滑轮时的速度。点拨：对绳索、链条之类的物体，在运动过程中，其重心位置相对物体来说，不是固定不变的，能否确定其重心的位置是解决这类问题的关键，顺便指出的是质量均匀分布的规章物体常以重心的位置来确定物体的重力势能。此题中铁链初态的重心位置不在滑轮的顶点，由于滑轮很小，可视作对折来求重心。也可分段考虑，求出各部分的重力势能后，再求出代数和作为总的重力势能。至于参考平面，可任意选取，但以系统初、末态的重力势能便于表示为宜。再有，利用=-列方程时，不需要选取参考平面，且便于分析计算。11.（1）受力图如图7-8-12所示 (2) ，方向竖直向上图7-8-12解析：（1）受力图如图7-8-12所示依据平衡条件，应满足。联立解得拉力大小。(2)运动中只有重力做功，系统机械能守恒，有。则通过最低点时，小球的速度大小。依据牛顿其次定律有。解得轻绳对小球的拉力，方向竖直向上。12.（1）2.75 （2）6.5解析：（1）设过山车与人的总质量为，过山车从弧形轨道最高点运动到圆轨道最高点的过程中，取圆轨道的最低点为零势能参考平面，经圆轨道的最高点时0.5联立式解得。（2）过山车从弧形轨道最高点运动到圆轨道最低点的过程中，有经过圆轨道最低点时，对人有：联立式解得6.5由牛顿第三定律知，人对座椅的压力大小为。