《2019-2020學(xué)年高中物理 課時(shí)分層作業(yè)17 機(jī)械能守恒定律（含解析）新人教版必修2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年高中物理 課時(shí)分層作業(yè)17 機(jī)械能守恒定律（含解析）新人教版必修2（8頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、課時(shí)分層作業(yè)(十七) (時(shí)間：40分鐘　分值：100分) [基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練] 一、選擇題(本題共5小題，每小題6分，共30分) 1．(多選)神舟號(hào)載人飛船從發(fā)射至返回的過程中，以下哪些階段返回艙的機(jī)械能是守恒的(　　) A．飛船升空的階段 B．只在地球引力作用下，返回艙沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行的階段 C．只在地球引力作用下，返回艙飛向地球的階段 D．臨近地面時(shí)返回艙減速下降的階段 BC　[飛船升空的階段，推力做正功，機(jī)械能增加，故A錯(cuò)誤；飛船在橢圓軌道上繞地球運(yùn)行的階段，只受重力作用，重力勢能和動(dòng)能之和保持不變，故B正確；返回艙在大氣層外向著地球做無動(dòng)力飛行階段，只有重力做功，重力勢

2、能減小，動(dòng)能增加，機(jī)械能總量守恒，故C正確；降落傘張開后，返回艙下降的階段，克服空氣阻力做功，故機(jī)械能減小，故D錯(cuò)誤．] 2.(多選)豎直放置的輕彈簧下連接一個(gè)小球，用手托起小球，使彈簧處于壓縮狀態(tài)，如圖所示．則迅速放手后(不計(jì)空氣阻力)(　　) A．放手瞬間小球的加速度等于重力加速度 B．小球與彈簧與地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 C．小球的機(jī)械能守恒 D．小球向下運(yùn)動(dòng)過程中，小球動(dòng)能與彈簧彈性勢能之和不斷增大 BD　[放手瞬間小球加速度大于重力加速度，A錯(cuò)；整個(gè)系統(tǒng)(包括地球)的機(jī)械能守恒，B對，C錯(cuò)；向下運(yùn)動(dòng)過程中，由于重力勢能減小，所以小球的動(dòng)能與彈簧彈性勢能之和增大，D對．

3、] 3．如圖所示，光滑的曲面與光滑的水平面平滑相連，一輕彈簧右端固定，質(zhì)量為m的小球從高度h處由靜止下滑，則(　　) A．小球與彈簧剛接觸時(shí)，速度大小為 B．小球與彈簧接觸的過程中，小球機(jī)械能守恒 C．小球壓縮彈簧至最短時(shí)，彈簧的彈性勢能為mgh D．小球在壓縮彈簧的過程中，小球的加速度保持不變 A　[小球在曲面上下滑過程中，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得mgh＝mv2，得v＝，即小球與彈簧剛接觸時(shí)，速度大小為，故A正確． 小球與彈簧接觸的過程中，彈簧的彈力對小球做負(fù)功，則小球機(jī)械能不守恒，故B錯(cuò)誤． 對整個(gè)過程，根據(jù)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒可知，小球壓縮彈簧至最短時(shí)，彈簧的彈性勢能為mgh

4、，故C錯(cuò)誤． 小球在壓縮彈簧的過程中，彈力增大，則小球的加速度增大，故D錯(cuò)誤．] 4．一根輕彈簧下端固定，豎立在水平面上，其正上方A位置有一只小球．小球從靜止開始下落，在B位置接觸彈簧的上端，在C位置小球所受彈力大小等于重力，在D位置小球速度減小到零．小球下落階段下列說法中正確的是(　　) A．在B位置小球動(dòng)能最大 B．從A→D位置的過程中小球機(jī)械能守恒 C．從A→D位置小球重力勢能的減少大于彈簧彈性勢能的增加 D．從A→C位置小球重力勢能的減少大于彈簧彈性勢能的增加 D　[球從B至C過程，重力大于彈簧的彈力，合力向下，小球加速運(yùn)動(dòng)；C到D過程，重力小于彈力，合力向上，小球減

5、速運(yùn)動(dòng)，故在C點(diǎn)動(dòng)能最大，A錯(cuò)誤．下落過程中小球受到的彈力做功，所以機(jī)械能不守恒，小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，即小球的重力勢能、動(dòng)能和彈簧的彈性勢能總和保持不變，從A→D位置，動(dòng)能變化量為零，根據(jù)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒知，小球重力勢能的減小等于彈性勢能的增加，從A→C位置小球減小的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，一部分轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能，故從A→C位置小球重力勢能的減少大于彈簧彈性勢能的增加，D正確，B、C錯(cuò)誤．] 5．滑雪運(yùn)動(dòng)深受人民群眾的喜愛，某滑雪運(yùn)動(dòng)員(可視為質(zhì)點(diǎn))由坡道進(jìn)入豎直面內(nèi)的圓弧形滑道AB，從滑道的A點(diǎn)滑行到最低點(diǎn)B的過程中，由于摩擦力的存在，運(yùn)動(dòng)員的速率不變，則運(yùn)動(dòng)員沿AB下滑

6、過程中(　　) A．所受合外力始終為零 B．所受摩擦力大小不變 C．合外力做功一定為零 D．機(jī)械能始終保持不變 C　[因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員做曲線運(yùn)動(dòng)，所以合力一定不為零，A錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)員受力如圖所示，重力垂直曲面的分力與曲面對運(yùn)動(dòng)員的支持力的合力充當(dāng)向心力，故有FN－mgcos θ＝m?FN＝m＋mgcos θ，運(yùn)動(dòng)過程中速率恒定，且θ減小，所以曲面對運(yùn)動(dòng)員的支持力越來越大，根據(jù)f＝μFN可知摩擦力越來越大，B錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)過程中速率不變，質(zhì)量不變，即動(dòng)能不變，動(dòng)能變化量為零，根據(jù)動(dòng)能定理可知合力做功為零，C正確；因?yàn)樵撨^程要克服摩擦力做功，機(jī)械能不守恒，D錯(cuò)誤．] 二、非選擇題(本題共

7、2小題，共20分) 6．(10分)如圖所示為一跳臺(tái)的示意圖．假設(shè)運(yùn)動(dòng)員從雪道的最高點(diǎn)A由靜止開始滑下，不借助其他器械，沿光滑雪道到達(dá)跳臺(tái)的B點(diǎn)時(shí)速度多大？當(dāng)他落到離B點(diǎn)豎直高度為10 m的雪地C點(diǎn)時(shí)，速度又是多大？(設(shè)這一過程中運(yùn)動(dòng)員沒有做其他動(dòng)作，忽略摩擦和空氣阻力，g取10 m/s2) [解析]　運(yùn)動(dòng)員在滑雪過程中只有重力做功，故運(yùn)動(dòng)員在滑雪過程中機(jī)械能守恒．取B點(diǎn)所在水平面為參考平面．由題意知A點(diǎn)到B點(diǎn)的高度差h1＝4 m，B點(diǎn)到C點(diǎn)的高度差h2＝10 m，從A點(diǎn)到B點(diǎn)的過程由機(jī)械能守恒定律得mv＝mgh1 故vB＝＝4 m/s≈8.9 m/s. 從B點(diǎn)到C點(diǎn)的過程由機(jī)械能守

8、恒定律得 mv＝－mgh2＋mv 故vC＝＝2 m/s≈16.7 m/s. [答案]　8.9 m/s　16.7 m/s 7．(10分)如圖所示，AB為光滑的水平面，BC是傾角為α的足夠長的光滑斜面，斜面體固定不動(dòng)，AB、BC間用一小段光滑圓弧軌道相連，一條長為L的均勻柔軟鏈條開始是靜止地放在ABC面上，其一端D至B的距離為L－a，其中a未知，現(xiàn)自由釋放鏈條，當(dāng)鏈條的D端滑到B點(diǎn)時(shí)鏈條的速率為v，求a. [解析]　設(shè)鏈條質(zhì)量為m，可以認(rèn)為始末狀態(tài)的重力勢能變化是由L－a段下降引起的高度減少量 h＝sin α＝sin α 該部分的質(zhì)量為m′＝(L－a) 由機(jī)械能守恒定律可得(L

9、－a)gh＝mv2， 解得a＝. [答案]　a＝ [能力提升練] 一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分) 1．(多選)如圖所示，在地面上以速度v0拋出質(zhì)量為m的物體，拋出后物體落到比地面低h的海平面上．若以地面為參考平面，且不計(jì)空氣阻力，則下列選項(xiàng)正確的是(　　) A．物體落到海平面時(shí)的勢能為mgh B．重力對物體做的功為mgh C．物體在海平面上的動(dòng)能為mv＋mgh D．物體在海平面上的機(jī)械能為mv BCD　[若以地面為參考平面，物體落到海平面時(shí)的勢能為－mgh，所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤；此過程重力做正功，做功的數(shù)值為mgh，因而B選項(xiàng)正確；不計(jì)空氣阻力，只有重力做

10、功，所以機(jī)械能守恒，有mv＝－mgh＋Ek，在海平面上的動(dòng)能為Ek＝mv＋mgh，C選項(xiàng)正確；在地面處的機(jī)械能為mv，因此在海平面上的機(jī)械能也為mv，D選項(xiàng)正確．] 2．如圖所示，輕繩連接A、B兩物體，A物體懸在空中距地面H高處，B物體放在水平面上．若A物體質(zhì)量是B物體質(zhì)量的2倍，不計(jì)一切摩擦．由靜止釋放A物體，以地面為零勢能參考面．當(dāng)A的動(dòng)能與其重力勢能相等時(shí)，A距地面的高度是(　　) A.H　　B.H C.H D.H B　[設(shè)A的動(dòng)能與重力勢能相等時(shí)A距地面高度為h，對A、B組成的系統(tǒng)，由機(jī)械能守恒得： mAg(H－h(huán))＝mAv2＋mBv2 ① 又由題意得：mAgh＝m

11、Av2 ② mA＝2mB ③ 由①②③式解得：h＝H，故B正確．] 3．(多選)如圖所示，在傾角θ＝30°的光滑固定斜面上，放有質(zhì)量分別為1 kg和2 kg的小球A和B，且兩球之間用一根長L＝0.3 m的輕桿相連，小球B距水平面的高度h＝0.3 m．現(xiàn)讓兩球從靜止開始自由下滑，最后都進(jìn)入到上方開有細(xì)槽的光滑圓管中，不計(jì)球與圓管內(nèi)壁碰撞時(shí)的機(jī)械能損失，g取10 m/s2.則下列說法中正確的是(　　) A．從開始下滑到A進(jìn)入圓管整個(gè)過程，小球A、B與地球三者組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 B．在B球未進(jìn)入水平圓管前，小球A與地球組成系統(tǒng)機(jī)械能守恒 C．兩球最后在光滑圓管中運(yùn)動(dòng)的速度大小為 m

12、/s D．從開始下滑到A進(jìn)入圓管整個(gè)過程，輕桿對B球做功－1 J ABC　[從開始下滑到A進(jìn)入圓管整個(gè)過程，除重力做功外，桿對系統(tǒng)做功為零，小球A、B與地球三者組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，故A正確；在B球未進(jìn)入水平圓管前，只有重力對A做功，小球A與地球組成系統(tǒng)機(jī)械能守恒，故B正確；以A、B組成的系統(tǒng)為研究對象，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律得：mBgh＋mAg(h＋Lsin θ)＝(mA＋mB)v2，代入數(shù)據(jù)解得：v＝ m/s，故C正確；以A球?yàn)檠芯繉ο?，由?dòng)能定理得：mAg(h＋Lsin θ)＋W＝mAv2，代入數(shù)據(jù)解得：W＝－1 J，則輕桿對B做功，WB＝－W＝1 J，故D錯(cuò)誤．] 4.

13、(多選)如圖所示，半徑為R的豎直光滑圓軌道內(nèi)側(cè)底部靜止著一個(gè)光滑的小球，現(xiàn)給小球一個(gè)沖擊使其在瞬間得到一個(gè)水平初速度v0，若v0大小不同，則小球能夠上升到的最大高度(距離底部)也不同，下列說法正確的是(　　) A．如果v0＝，則小球能夠上升的最大高度為 B．如果v0＝，則小球能夠上升的最大高度為R C．如果v0＝，則小球能夠上升的最大高度為 D．如果v0＝，則小球能夠上升的最大高度為2R ABD　[當(dāng)v0＝時(shí)，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有：mv＝mgh，解得h＝，即小球上升到高度為時(shí)速度為零，所以小球能夠上升的最大高度為，故A正確；設(shè)小球恰好能運(yùn)動(dòng)到與圓心等高處時(shí)在最低點(diǎn)的速度為v，則根

14、據(jù)機(jī)械能守恒定律得：mgR＝mv2，解得v＝，故如果v0＝，則小球能夠上升的最大高度為R，故B正確；設(shè)小球恰好運(yùn)動(dòng)到圓軌道最高點(diǎn)時(shí)在最低點(diǎn)的速度為v1，在最高點(diǎn)的速度為v2，則在最高點(diǎn)，有mg＝m，從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)的過程中，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得：2mgR＋mv＝mv，解得v1＝，所以v0＜時(shí)，小球不能上升到圓軌道的最高點(diǎn)，會(huì)脫離軌道，在最高點(diǎn)的速度不為零；根據(jù)mv＝mgh＋mv′2，知最大高度h＜，當(dāng)v0＝時(shí)，上升的最大高度為2R，故C錯(cuò)誤，D正確．] 二、非選擇題(本題共2小題，共26分) 5．(12分)如圖所示，質(zhì)量m＝2 kg的小球用長L＝1.05 m的輕質(zhì)細(xì)繩懸掛在距水平地面高H＝

15、6.05 m的O點(diǎn)．現(xiàn)將細(xì)繩拉直至水平狀態(tài)，自A點(diǎn)無初速度釋放小球，運(yùn)動(dòng)至懸點(diǎn)O的正下方B點(diǎn)時(shí)細(xì)繩恰好斷裂，接著小球做平拋運(yùn)動(dòng)，落至水平地面上C點(diǎn)．不計(jì)空氣阻力，重力加速度g取10 m/s2.求： (1)細(xì)繩能承受的最大拉力； (2)細(xì)繩斷裂后小球在空中運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間； (3)小球落地瞬間速度的大?。? [解析]　(1)A到B的過程，根據(jù)機(jī)械能守恒 mgL＝mv 在B處由牛頓第二定律得F－mg＝m 故最大拉力F＝3mg＝60 N. (2)細(xì)繩斷裂后，小球做平拋運(yùn)動(dòng)，且 H－L＝gt2 故t＝＝ s＝1 s. (3)整個(gè)過程，小球的機(jī)械能不變，故： mgH＝mv 所以

16、vC＝＝ m/s＝11 m/s. [答案]　(1)60 N　(2)1 s　(3)11 m/s 6．(14分)如圖所示，質(zhì)量為M的小車靜止在光滑水平面上，小車AB段是半徑為R的四分之一光滑圓弧軌道，BC段是長為L的粗糙水平軌道，兩段軌道相切于B點(diǎn)．一質(zhì)量為m的滑塊在小車上從A點(diǎn)由靜止開始沿軌道滑下，重力加速度為g. (1)若固定小車，求滑塊運(yùn)動(dòng)過程中對小車的最大壓力； (2)若不固定小車，滑塊仍從A點(diǎn)由靜止下滑，然后滑入BC軌道，最后從C點(diǎn)滑出小車．已知滑塊質(zhì)量m＝，在任一時(shí)刻滑塊相對地面速度的水平分量是小車速度大小的2倍，滑塊與軌道BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，求： ①滑塊運(yùn)動(dòng)過程中，

17、小車的最大速度大小vm； ②滑塊從B到C運(yùn)動(dòng)過程中，小車的位移大小x. [解析]　(1)滑塊滑到B點(diǎn)時(shí)對小車壓力最大，從A到B機(jī)械能守恒 mgR＝mv ① 滑塊在B點(diǎn)處，由牛頓第二定律得 N－mg＝m ② 解得N＝3mg ③ 由牛頓第三定律得N′＝3mg. ④ (2)①滑塊下滑到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，小車速度最大．由機(jī)械能守恒得 mgR＝Mv＋m(2vm)2 ⑤ 解得vm＝ . ⑥ ②設(shè)滑塊運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)，小車速度大小為vC，由功能關(guān)系得 mgR－μmgL＝Mv＋m(2vC)2 ⑦ 設(shè)滑塊從B到C過程中，小車運(yùn)動(dòng)加速度大小為a，由牛頓第二定律得 μmg＝Ma ⑧ 由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律得 v－v＝－2ax ⑨ 解得x＝. ⑩ [答案]　(1)3mg　(2)① ?、? - 8 -