2019-2020學(xué)年新教材高中物理 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練（二十）機(jī)械能守恒定律 新人教版必修第二冊(cè)

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1、課時(shí)跟蹤訓(xùn)練（二十） 機(jī)械能守恒定律 A級(jí)—學(xué)考達(dá)標(biāo) 1．關(guān)于機(jī)械能守恒定律的適用條件，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．只有重力和彈力作用時(shí)，機(jī)械能才守恒 B．當(dāng)有其他外力作用時(shí)，只要合外力為零，機(jī)械能守恒 C．當(dāng)有其他外力作用時(shí)，只要其他外力不做功，機(jī)械能守恒 D．炮彈在空中飛行，不計(jì)阻力時(shí)，僅受重力作用，所以爆炸前后機(jī)械能守恒 解析：選C　機(jī)械能守恒的條件是只有重力和系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功，如果這里的彈力是外力，且做功不為零，機(jī)械能不守恒，A錯(cuò)誤。當(dāng)有其他外力作用且合外力為零時(shí)，機(jī)械能可以不守恒，如拉一物體勻速上升，合外力為零但機(jī)械能不守恒，B錯(cuò)誤。C選項(xiàng)中，“其他外力”不含重力

2、，滿(mǎn)足機(jī)械能守恒的條件。對(duì)于D選項(xiàng)，在炮彈爆炸過(guò)程中，爆炸時(shí)產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，機(jī)械能不守恒。 2．如圖所示四幅插圖，該四幅圖示的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體機(jī)械能不守恒的是(　　) A．圖甲中，滑雪者沿光滑斜面自由下滑 B．圖乙中，過(guò)山車(chē)關(guān)閉油門(mén)后通過(guò)不光滑的豎直圓軌道 C．圖丙中，小球在光滑水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) D．圖丁中，石塊從高處被斜向上拋出后在空中運(yùn)動(dòng)(不計(jì)空氣阻力) 解析：選B　圖甲中滑雪者沿光滑斜面自由下滑時(shí)，斜面的支持力不做功，只有重力做功，其機(jī)械能守恒。圖乙中過(guò)山車(chē)關(guān)閉油門(mén)后通過(guò)不光滑的豎直圓軌道，阻力做負(fù)功，其機(jī)械能減小，機(jī)械能不守恒。圖丙中小球在光滑水平面內(nèi)做勻

3、速圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不變，重力勢(shì)能也不變，兩者之和不變，即機(jī)械能守恒。圖丁中石塊從高處被斜向上拋出后在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)，不計(jì)空氣阻力，只受重力，其機(jī)械能一定守恒。本題選機(jī)械能不守恒的，故選B。 3.自由下落的物體，其動(dòng)能與位移的關(guān)系如圖所示，則圖中直線的斜率表示該物體的(　　) A．質(zhì)量 B．機(jī)械能 C．重力大小 D．重力加速度 解析：選C　由機(jī)械能守恒定律，Ek＝mgh，動(dòng)能Ek與位移h的關(guān)系圖線的斜率表示該物體的重力大小，選項(xiàng)C正確。 4．從同一高度以相同的速率分別拋出質(zhì)量相等的三個(gè)小球，一個(gè)豎直上拋，一個(gè)豎直下拋，另一個(gè)平拋，則它們從拋出到落地：①運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等；②加速度相同；③落地

4、時(shí)的速度相同；④落地時(shí)的動(dòng)能相等。以上說(shuō)法正確的是(　　) A．①③ B．②③ C．①④ D．②④ 解析：選D　平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，在同一高度自由落體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間小于豎直上拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，大于豎直下拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，故①錯(cuò)誤；豎直上拋運(yùn)動(dòng)、豎直下拋運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)僅受重力，加速度都為g，故②正確；根據(jù)機(jī)械能守恒mgh＝mv22－mv12，知初動(dòng)能相等，下落高度相同，則末動(dòng)能相等，末速度的大小相等，但方向不同，所以落地速度不同，故③錯(cuò)誤，④正確。故D正確。 5．如圖所示，無(wú)人機(jī)在空中勻速上升時(shí)，不斷增加的能量是(　　 ) A．動(dòng)能 B．動(dòng)能、重力勢(shì)能 C．重力勢(shì)能、

5、機(jī)械能 D．動(dòng)能、重力勢(shì)能、機(jī)械能 解析：選C　無(wú)人機(jī)勻速上升，所以動(dòng)能保持不變，所以選項(xiàng)A、B、D均錯(cuò)；高度不斷增加，所以重力勢(shì)能不斷增加，在上升過(guò)程中升力對(duì)無(wú)人機(jī)做正功，所以無(wú)人機(jī)機(jī)械能不斷增加，所以選項(xiàng)C正確。 6．質(zhì)量為30 kg的小孩坐在秋千板上，秋千板離系繩子的橫梁的距離是2.5 m。小孩的父親將秋千板從最低點(diǎn)拉起1.25 m高度后由靜止釋放，小孩沿圓弧運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)時(shí)，她對(duì)秋千板的壓力約為(　　) A．0 B．200 N C．600 N D．1 000 N 解析：選C　小孩由最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能守恒，有mgh＝mv2，在最低點(diǎn)由牛頓第二定律F－mg＝

6、，解得F＝600 N，由牛頓第三定律可知小孩對(duì)秋千板的壓力為600 N，C正確。 7．(2019·濟(jì)南高一檢測(cè))在足球賽中，紅隊(duì)球員在白隊(duì)禁區(qū)附近主罰定位球，如圖所示，并將球從球門(mén)右上角擦著橫梁踢進(jìn)球門(mén)。球門(mén)高度為h，足球飛入球門(mén)的速度為v，足球的質(zhì)量為m，則紅隊(duì)球員將足球踢出時(shí)對(duì)足球做的功W(不計(jì)空氣阻力，足球視為質(zhì)點(diǎn))(　　) A．等于mgh＋mv2 B．大于mgh＋mv2 C．小于mgh＋mv2 D．因?yàn)榍蛏淙肭蜷T(mén)過(guò)程中的曲線的形狀不確定，所以做功的大小無(wú)法確定 解析：選A　由機(jī)械能守恒定律可知，球員對(duì)球做的功等于足球機(jī)械能的增加量，故W＝mgh＋mv2。A正確。 8.

7、豎直放置的輕彈簧下端固定在地面上，上端與輕質(zhì)平板相連，平板與地面間的距離為H1，如圖所示?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m的物塊輕輕放在平板中心，讓它從靜止開(kāi)始往下運(yùn)動(dòng)，直至物塊速度為零，此時(shí)平板與地面的距離為H2，則此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能Ep為(　　) A．mgH1 B．mgH2 C．mg(H1－H2) D．mg(H1＋H2) 解析：選C　選物塊和彈簧組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，從物塊開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到速度為零的過(guò)程中，只有重力和彈簧的彈力做功，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，彈性勢(shì)能增加量應(yīng)等于重力勢(shì)能的減少量，即Ep＝mg(H1－H2)，C正確。 9.如圖所示，光滑的水平軌道與光滑半圓軌道相切，圓軌道半徑R＝0.4 m。一

8、個(gè)小球停放在水平軌道上，現(xiàn)給小球一個(gè)v0＝5 m/s的初速度，取g＝10 m/s2，求： (1)小球從C點(diǎn)飛出時(shí)的速度。 (2)小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)，對(duì)軌道的作用力是小球重力的幾倍？ (3)小球從C點(diǎn)拋出后，經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間落地？ (4)小球落地時(shí)速度有多大？ 解析：(1)小球運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)C的過(guò)程中機(jī)械能守恒，以水平軌道為零勢(shì)能面，有mv02＝mg·2R＋mvC2， 得vC＝＝3 m/s。 (2)在C點(diǎn)由向心力公式知 FN＋mg＝m， 得軌道對(duì)小球的作用力 FN＝m－mg＝1.25mg， 由牛頓第三定律知小球?qū)壍赖膲毫? FN′＝FN＝1.25 mg，是小球重力的1.25倍。 (

9、3)小球從C點(diǎn)開(kāi)始做平拋運(yùn)動(dòng)，由2R＝gt2，知落地所需時(shí)間t＝ ＝0.4 s。 (4)由于小球沿軌道運(yùn)動(dòng)及做平拋運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程機(jī)械能守恒，所以落地時(shí)速度大小v＝v0＝5 m/s。 答案：(1)3 m/s　(2)1.25倍　(3)0.4 s　(4)5 m/s B級(jí)—選考提能 10．[多選](2019·濟(jì)寧期末考試)如圖所示，在地面上以速度v0斜向上拋出質(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(shì)能為mgh B．重力對(duì)物體做的功為mgh C．物體即將到達(dá)海平面時(shí)的動(dòng)能為mv02－mgh

10、 D．物體即將到達(dá)海平面時(shí)的機(jī)械能為mv02 解析：選BD　物體落到海平面時(shí)的勢(shì)能為－mgh，所以A錯(cuò)誤；此過(guò)程重力做的功為mgh，因而B(niǎo)正確；不計(jì)空氣阻力，只有重力做功，所以機(jī)械能守恒，有mv02＝－mgh＋Ek，即將到達(dá)海平面時(shí)的動(dòng)能Ek＝mv02＋mgh，C錯(cuò)誤；在地面處的機(jī)械能為mv02，因此即將到達(dá)海平面時(shí)的機(jī)械能也為mv02，D正確。 11.小球P和Q用不可伸長(zhǎng)的輕繩懸掛在天花板上，P球的質(zhì)量大于Q球的質(zhì)量，懸掛P球的繩比懸掛Q球的繩短。將兩球拉起，使兩繩均被水平拉直，如圖所示。將兩球由靜止釋放。在各自軌跡的最低點(diǎn)(　　) A．P球的速度一定大于Q球的速度 B．P球的動(dòng)能一

11、定小于Q球的動(dòng)能 C．P球所受繩的拉力一定大于Q球所受繩的拉力 D．P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度 解析：選C　小球從釋放到最低點(diǎn)的過(guò)程中，只有重力做功，由機(jī)械能守恒定律可知，mgL＝mv2，v＝，繩長(zhǎng)L越大，小球到最低點(diǎn)時(shí)的速度越大，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于P球的質(zhì)量大于Q球的質(zhì)量，由Ek＝mv2可知，不能確定兩球動(dòng)能的大小關(guān)系，B項(xiàng)錯(cuò)誤；在最低點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律可知，F(xiàn)－mg＝m，求得F＝3mg，由于P球的質(zhì)量大于Q球的質(zhì)量，因此C項(xiàng)正確；由a＝＝2g可知，兩球在最低點(diǎn)的向心加速度相等，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 12.如圖所示，質(zhì)量分別為3 kg和5 kg的物體A、B，用輕繩連接跨在一個(gè)定滑輪

12、兩側(cè)，輕繩正好拉直，且A物體底面與地接觸，B物體距地面0.8 m，(g取10 m/s2)求： (1)放開(kāi)B物體，當(dāng)B物體著地時(shí)A物體的速度； (2)B物體著地后A物體還能上升多高？ 解析：(1)法一：由E1＝E2。 對(duì)A、B組成的系統(tǒng)，當(dāng)B下落時(shí)系統(tǒng)機(jī)械能守恒，以地面為零勢(shì)能參考平面，則 mBgh＝mAgh＋(mA＋mB)v2 得，v＝＝ m/s ＝2 m/s。 法二：由ΔEk增＝ΔEp減，得 mBgh－mAgh＝(mA＋mB)v2， 得v＝2 m/s。 法三：由ΔEA增＝ΔEB減，得 mAgh＋mAv2＝mBgh－mBv2 得v＝2 m/s。 (2)當(dāng)B落地后，A以2 m/s的速度豎直上拋， 則A上升的高度由機(jī)械能守恒可得(以此時(shí)A所在處為零勢(shì)能參考平面) mAgh′＝mAvA2， 解得h′＝＝ m＝0.2 m。 答案：(1)2 m/s　(2)0.2 m 6