2019-2020學年新教材高中物理 課時作業(yè)（十五）機械能守恒定律 新人教版必修第二冊

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1、課時作業(yè)(十五)　機械能守恒定律 A組：基礎落實練 1．(多選)關于這四幅圖示的運動過程中物體機械能守恒的是(　　) A．圖甲中，滑雪者沿光滑斜面自由下滑 B．圖乙中，過山車關閉油門后通過不光滑的豎直圓軌道 C．圖丙中，小球在水平面內做勻速圓周運動 D．圖丁中，石塊從高處被斜向上拋出后在空中運動(不計空氣阻力) 答案：ACD 2. 如圖，質量為m的蘋果，從離地面H高的樹上由靜止開始落下，樹下有一深度為h的坑．若以地面為零勢能參考平面，則當蘋果落到坑底時的機械能為(　　) A．－mgh　　　　　　　B．mgH C．mg(H＋h) D．mg(H－h(huán)) 解析：蘋果下

2、落過程機械能守恒，開始下落時其機械能為E＝mgH，落到坑底時機械能仍為mgH. 答案：B 3．[2019·中山檢測]如圖所示，斜面體置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物體由靜止沿斜面下滑，在物體下滑過程中，下列說法正確的是(　　) A．物體的重力勢能增加，動能減小 B．斜面體的機械能不變 C．斜面對物體的彈力垂直于接觸面，不對物體做功 D．物體和斜面組成的系統(tǒng)機械能守恒 解析：物體沿斜面下滑，重力勢能減少，動能增加，所以A項錯誤；斜面體除受重力外，還會在物體對它的壓力的作用下向右運動，故其機械能不守恒，B項錯誤；由于只有系統(tǒng)內的動能和重力勢能互相轉化，無其他形式能量轉化，故

3、系統(tǒng)機械能守恒，D項正確；系統(tǒng)機械能守恒，而斜面體的機械能增加，所以物體的機械能減少，即斜面體對物體做負功，C項錯誤． 答案：D 4．[2019·合肥檢測]以水平面為零勢能面，小球水平拋出時重力勢能等于動能的2倍，那么在拋體運動過程中，當其動能和勢能相等時，水平速度和豎直速度之比為(　　) A.:1 B．1:1 C．1: D.:1 解析：開始拋出時：mgh＝2·mv，當動能和勢能相等時：mgh1＝mv2，此時小球的豎直速度vy＝＝＝，解得＝，選項D正確． 答案：D 5．兩個質量不同的小鐵塊A和B，分別從高度相同的都是光滑的斜面和圓弧面的頂點滑向底部，如圖所示．如果它們的初

4、速度都為0，則下列說法正確的是(　　) A．下滑過程中重力所做的功相等 B．它們到達底部時動能相等 C．它們到達底部時速率相等 D．它們在最高點時的機械能和它們到達最低點時的機械能大小各自相等 解析：小鐵塊A和B在下滑過程中，只有重力做功，機械能守恒，則由mgH＝mv2得v＝，所以A和B到達底部的速率相等，故C、D正確；由于A和B的質量不同，所以下滑過程中重力所做的功不相等，到達底部時的動能也不相等，故A、B錯誤． 答案：CD 6．(多選)如圖所示，在地面上以速度v0拋出質量為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，且不計空氣阻力，則下列選項正確的是

5、(　　) A．物體落到海平面時的重力勢能為mgh B．重力對物體做的功為mgh C．物體在海平面上的動能為mv＋mgh D．物體在海平面上的機械能為mv 解析：若以地面為參考平面，物體落到海平面時的重力勢能為－mgh，所以A選項錯誤；此過程重力做正功，做功的數值為mgh，B選項正確；不計空氣阻力，只有重力做功，所以機械能守恒，有mv＝－mgh＋Ek，在海平面上的動能為Ek＝mv＋mgh，C選項正確；在地面處的機械能為mv，因此在海平面上的機械能也為mv，D選項正確． 答案：BCD 7．如圖所示，在高1.5 m的光滑平臺上有一個質量為2 kg的小球被細線拴在墻上，球與墻之間有一

6、根被壓縮的輕質彈簧．當燒斷細線時，小球被彈出，小球落地時的速度方向與水平方向成60°角，則彈簧被壓縮時具有的彈性勢能為(g＝10 m/s2)(　　) A．10 J B．15 J C．20 J D．25 J 解析：由h＝gt2和vy＝gt得vy＝ m/s，落地時，tan 60°＝，可得v0＝＝ m/s，由彈簧與小球組成的系統(tǒng)機械能守恒得Ep＝，可求得Ep＝10 J，A正確． 答案：A 8. 如圖，在豎直平面內由圓弧AB和圓弧BC組成的光滑固定軌道，兩者在最低點B平滑連接．AB弧的半徑為R，BC弧的半徑為.一小球在A點正上方與A相距處由靜止開始自由下落，經A點沿圓弧軌道運動．

7、 (1)求小球在B、A兩點的動能之比． (2)通過計算判斷小球能否沿軌道運動到C點． 解析：(1)設小球的質量為m，小球在A點的動能為EkA，由機械能守恒可得EkA＝mg 設小球在B點的動能為EkB，同理有EkB＝mg 由以上公式聯(lián)立可得EkBEkA＝51 (2)小球能通過最高點的條件N＋mg＝m，N≥0， 設小球在C點的速度大小為vC，由牛頓運動定律和向心力公式有N＋mg＝m，聯(lián)立可得m≥mg， 根據機械能守恒得mg＝mv 代入上式可得小球恰好可以沿軌道運動到C點． 答案：(1)51　(2)見解析 B組：能力提升練 9. (多選)如圖所示，豎直放置的彈簧，小

8、球從彈簧正上方某一高度處落下，從小球接觸彈簧到彈簧被壓縮到最大的過程中，關于小球運動的下列說法中正確的是(　　) A．小球的機械能守恒 B．小球的機械能不斷減小 C．彈簧的彈性勢能和小球重力勢能之和逐漸變小 D．彈簧的彈性勢能和小球重力勢能之和先變小再增大 解析：A錯B對：小球從接觸彈簧到彈簧被壓縮到最大過程中，彈簧彈力對小球做負功，小球的機械能減少． C錯D對：小球從接觸彈簧到彈簧被壓縮到最大過程中，小球與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，小球的動能、重力勢能和彈簧的彈性勢能總和保持不變．當彈力和小球重力相等時，小球速度最大，動能最大，故小球從接觸彈簧到彈簧被壓縮到最大的過程中，小球動能

9、先增大再減小，彈簧的彈性勢能和小球重力勢能之和先變小再增大． 答案：BD 10. 如圖是檢驗某種防護罩承受沖擊能力的裝置，M為半徑R＝1.6 m、固定于豎直平面內的光滑半圓弧軌道，A、B分別是軌道的最低點和最高點，N為防護罩，它是一個豎直固定的圓弧，其半徑r＝ m，圓心位于B點．在A處放置水平向左的彈簧槍，可向M軌道發(fā)射速度不同的質量均為m＝0.01 kg的小鋼珠，彈簧槍可將彈性勢能完全轉化為小鋼球的動能．假設某次發(fā)射的小鋼珠沿軌道恰好能經過B點，g取10 m/s2.求： (1)小鋼珠在B點的速度大??； (2)發(fā)射該鋼珠前，彈簧的彈性勢能Ep. 解析：(1)在B處對小鋼珠進行受

10、力分析，由牛頓第二定律有 mg＝m，得vB＝＝4 m/s. (2)從發(fā)射鋼珠到上升至B點過程， 由機械能守恒定律得Ep＝ΔEp＋ΔEk＝mg×2R＋mv 得Ep＝0.4 J. 答案：(1)4 m/s　(2)0.4 J 11. [2019·西安檢測]如圖所示，豎直平面內有一光滑管道口徑很小的圓弧軌道，其半徑為R＝0.5 m，平臺與軌道的最高點等高．一質量m＝0.8 kg可看作質點的小球從平臺邊緣的A處平拋，恰能沿圓弧軌道上P點的切線方向進入軌道內側，軌道半徑OP與豎直線的夾角為53°，已知sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，g取10 m/s2.試求： (1)小

11、球從A點開始平拋運動到P點所需的時間t. (2)小球從A點平拋的速度大小v0；A點到圓軌道入射點P之間的水平距離l. (3)小球沿軌道通過圓弧的最高點Q時對軌道的內壁還是外壁有彈力？并求出彈力的大?。? 解析：(1)從A到P過程中，小球做平拋運動，在豎直方向上做自由落體運動，所以有R＋Rcos 53°＝gt2，解得t＝0.4 s. (2)根據分運動公式，有vy＝gt，tan 53°＝，解得v0＝3 m/s， 在水平方向上有：l＝v0t，解得l＝1.2 m. (3)小球從A到達Q時，根據機械能守恒定律可知vQ＝v0＝3 m/s； 在Q點，根據牛頓第二定律，有 FN＋mg＝m，得FN＝6.4 N； 小球對外管壁有彈力FN′＝FN＝6.4 N. 答案：(1)0.4 s　(2)3 m/s　1.2 m　(3)外壁　6.4 N - 6 -