-2021-2022学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册-4.5机械能守恒定律 同步作业 (Word版含答案)

2021-2022学年粤教版（2019）必修第二册
4.5机械能守恒定律 同步作业（解析版）
一、选择题
1．“蹦极”是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空P点自由下落，a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止地悬吊着时的平衡位置，空气阻力不计，则人从P点落下到最低点c的过程中（　　）
A．从P点到c点人的动能一直增加
B．从a点开始人的动能开始减少
C．从P点到c点人的机械能保持不变
D．从a点开始人的机械能开始减少
2．中考结束后，小明一家乘飞机去外地旅游，飞机加速向上爬升的过程中，关于小明的能量分析，下列说法正确的是（　　）
A．动能增加，重力势能不变 B．动能不变，重力势能增加
C．机械能总量不变 D．机械能总量增加
3．质量为m的小球从距地面高为h的桌面竖直向上抛出，小球的最高点离地高度为H，若以桌面为零势能参考平面，不计空气阻力，则小球落地时的动能和机械能为（　　）
A．， B．，
C．， D．，
4．如图所示为运动员投掷铅球时铅球的运动轨迹，B点为铅球运动过程中的最高点，铅球落地时重力势能为零，不计空气阻力，下列说法中正确的是（　　）
A．铅球从运动员手上离开后不受力的作用
B．铅球从运动员手上离开后至落地前，其加速度与速度所成的夹角先变大后变小
C．投掷过程中，运动员对铅球做的功等于铅球在B点时的重力势能
D．铅球从B点至F点所用时间，决定于BF之间的高度差大小
5．跳伞运动员跳出飞机后，立即打开降落伞下落过程中所受空气阻力随运动速度增大而增大，直至与重力等大在整个下降过程中，运动员和降落伞的（　　）
A．势能不断减小动能不断增加，机械能不变
B．势能不断减小，动能不断增加机械能减少
C．势能不断减小，动能先增加然后保持不变，机械能减少
D．势能不断减小，动能先增加后减少，机械能不变
6．在忽略空气阻力的情况下，小球在如下所列运动过程中，机械能不守恒的是（　　）
A．小球在空中飞行的过程
B．小球沿斜面匀速下滑的过程
C．小球沿光滑曲面下滑的过程
D．悬挂的小球摆动的过程
7．下列运动中物体的机械能一定守恒的是（　　）
A．斜抛运动 B．匀速圆周运动
C．匀速直线运动 D．匀变速直线运动
8．如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上。若以地面为参考平面，且不计空气阻力，则下列选项正确的是（　　）
A．物体落到海平面时的势能为mgh
B．重力对物体做的功为mgh
C．物体在海平面上的动能为
D．物体在海平面上的机械能为
9．一足够长的粗糙斜面固定在水平地面上，可视为质点的物块从斜面底端以某一初速度冲上斜面。取地面为重力势能零势能面，不计空气阻力。图中可能反映物块从向上滑动到返回底端的过程中，其动能 、机械能E随物块滑动路程x变化关系的是（　　）
A． B．
C． D．
10．如图所示，下列关于机械能守恒的判断正确的是（　　）
A．甲图中，火箭加速升空的过程中，机械能守恒
B．乙图中物体在拉力F作用下沿斜面匀速上升，机械能守恒
C．丙图中小球在水平面内做匀速圆周运动，机械能守恒
D．丁图中轻弹簧将地面上A、B两小车弹开，两小车组成的系统机械能守恒
11．一质量为0.1kg的小球自t=0时刻从水平地面上方某处自由下落，小球与地面碰后反向弹回，碰撞时有机械能损失，不计空气阻力，也不计小球与地面碰撞的时间，小球距地面的高度h与运动时间t关系如图所示，取g=10m/s2。则（　　）
A．小球第一次与地面碰撞时机械能损失了5J
B．小球第二次与地面碰撞前的最大速度为20m/s
C．第二次碰撞后小球反弹过程中的最大势能（取地面为零势能面）为1.25J
D．小球将在t=6s时与地面发生第四次碰撞
12．如图所示，把一石块从高h的山崖上以初速度以某一倾角斜向上抛出，不计空气阻力，则石块落地时的速度大小与（　　）
A．石块的质量有关 B．石块初速度的大小有关
C．石块初速度的方向有关 D．石块抛出时的高度有关
13．如图所示，a、b、c三个相同的小球，a从光滑斜面顶端由静止开始自由下滑，同时b、c从同一高度分别开始自由下落和平抛。下列说法正确的有（　　）
A．它们重力做功相等
B．它们的末动能相同
C．运动过程中的重力平均功率Pb>Pc>Pa
D．它们落地时重力的瞬时功率Pb=Pc>Pa
14．下列说法正确的是（　　）
A．关于一对作用力与反作用力，可能作用力做功，反作用力不做功
B．滑动摩擦力一定对物体做负功
C．做匀速直线运动的物体机械能一定守恒
D．做变加速运动的物体机械能可能守恒
二、解答题
15．质量m=0.1kg的金属滑块（可看成质点）从边长L=3m的光滑斜面上由静止开始释放，斜面的倾角θ=37°，运动到A点时速度大小不变的滑到水平面上，水平面AB粗糙，长度为2m，与半径为R=0.4m的光滑的半圆形轨道BCD相切于B点，在B点轨道所受压力为6N。其中圆轨道在竖直平面内，D为轨道的最高点，滑块恰能通过最高点D，（g=10m/s2）。求：
（1）滑块运动到A点的速度大小；
（2）滑块与AB间的动摩擦因数；
（3）小球从D点飞出后，落地点距离A点的距离。
16．如图所示，光滑轨道由水平面内的直轨道AB与竖直面内的半圆形轨道CD组成，B、C点光滑无缝衔接，在C点底部放置一压力传感器（不考虑其厚度）。质量为1kg的物块P静止在A点，在拉力F的作用下加速向B点运动。到达B点时撤去F，在C点进入轨道时压力传感器的示数为80.0N，之后沿半圆轨道到达D点，已知半圆轨道半径R=1m，，外力F=14N，，取，求：
（1）A点到B点的距离；
（2）物块到达D点时的速度；
（3）将物块P换为质量为2kg的物块Q，再次用F将物块Q从A拉到B，到达B点时撤去F，Q达到的最高点到地面的距离。
参考答案
1．D
【详解】
AB．由题意可知，从P点到b点的过程中，人所受重力始终大于弹性绳的弹力，所以此过程中人一直做加速运动，动能一直增加；从b点到c点的过程中，弹性绳的弹力开始大于人的重力，所以此过程中人一直做减速运动，动能一直减少。综上所述可知从P点到c点人的动能先增加后减少，从b点开始人的动能开始减少，故AB错误；
CD．从P点到a点的过程中，人只受重力，机械能守恒；从a点到c点的过程中，弹力对人做负功，机械能开始减少，故C错误，D正确。
故选D。
2．D
【详解】
有题意可知，飞机加速上升，则动能增大，重力势能增大，机械能为动能和势能之和也是增大，故D正确，ABC错误。
故选D。
3．A
【详解】
以桌面为零势能参考平面，不计空气阻力，则小球的机械能守恒，从最高点到最低点，则
即落地时的动能等于mgH；落地时的机械能等于最高点的机械能，即
故选A。
4．D
【详解】
A．铅球从运动员手上离开后受重力， 故A错误；
B．铅球在空中运动过程中，其加速度方向始终竖直向下，速度方向与竖直方向的夹角一直在减小，故B错误；
C．根据功能关系可以判定，运动员对铅球做的功等于铅球在抛出点的动能，根据能量守恒定律可知，铅球在抛出点的动能等于铅球在B处的动能与从抛出点A运动到B点过程增加的重力势能之和，故C错误；
D．根据抛体运动的规律可知，铅球从B到F的时间只由BF间的高度差决定，故D正确。
故选D。
5．C
【详解】
下降的过程中，势能不断减小；开始一段时间内，重力大于空气阻力，运动员加速下降，动能增加，当空气阻力等于重力时，运动员匀速下降，动能保持不变；整个过程中，由于空气阻力做负功，机械能减少。
故选C。
6．B
【详解】
A．小球在空中飞行的过程中，只有重力做功，则机械能守恒，选项A不符合题意；
B．小球沿斜面匀速下滑的过程，重力势能减小，动能不变，则机械能减小，选项B符合题意；
C．小球沿光滑曲面下滑的过程，只有重力做功，则机械能守恒，选项C不符合题意；
D．悬挂的小球摆动的过程，只有重力做功，则机械能守恒，选项D不符合题意；
故选B。
7．A
【详解】
A．做斜抛运动的物体，只受重力做功，机械能必定守恒，故A正确；
B．若物体在竖直平面内做匀速圆周运动，动能不变，重力势能在变化，机械能不守恒，故B错误；
C．做匀速直线运动的物体，动能不变，但如果在竖直方向上运动，则重力势能变化，机械能不一定守恒，故C错误；
D．若是在水平面上的匀加速直线运动，动能增大，重力势能不变，则机械能不守恒，故D错误。
故选A。
8．B
【详解】
A．以地面为零势能面，海平面低于地面h，所以物体在海平面上时的重力势能为，故A错误；
B．抛出点与海平面的高度差为h，重力做正功，所以整个过程重力对物体做功为mgh，故B正确；
C．由动能定理得物体在海平面上的动能
故C错误；
D．整个过程机械能守恒，即初末状态的机械能相等，以地面为零势能面，抛出时的机械能为，所以物体在海平面时的机械能也为，故D错误。
故选B。
9．A
【详解】
AB．在上升过程中，根据动能定理可得
解得
下滑过程
解得
由于
故上滑阶段斜率大于下滑阶段斜率， B错误，A正确；
CD．在上滑和下滑过程中，物块受到的摩擦力大小相等，都做负功，为
故机械能为
故上滑和下滑的斜率相同，C D错误。
故选A。
10．C
【详解】
A．甲图中，火箭加速升空，动能增加，重力势能增加，火箭的机械能是增加的，A错误；
B．物体匀速运动上升，动能不变，重力势能增加，则机械能必定增加， B错误；
C．小球在做圆锥摆的过程中，细线的拉力不做功，机械能守恒，C正确；
D．轻弹簧将A、B两小车弹开，弹簧的弹力对两小车做功，则两车组成的系统机械能不守恒，但对两小车和弹簧组成的系统机械能守恒，D错误。
故选C。
11．C
【详解】
A．由于小球在自由下落和竖直上抛过程中机械能守恒，所以小球第一次与地面碰撞时机械能损失量为
故A错误；
B．小球第二次与地面碰撞前的最大速度为
故B错误；
C．小球第二次与地面碰撞后经1s与地面发生第三次碰撞，所以第二次碰撞后弹起的最大高度为
取地面为零势能面，第二次碰撞后小球反弹过程中的最大势能为
故C正确；
D．由于第三次碰撞后小球机械能仍会损失，所以弹起后的初速度小于第二次碰撞后弹起的初速度，因此小球与地面发生第四次碰撞的时刻在5s和6s之间，故D错误。
故选C。
12．BD
【详解】
小球抛出后，由于只受重力作用，则机械能守恒，则
解得
可知，石块落地时的速度大小与石块初速度的大小以及抛出时的高度有关，与石块的质量以及初速度的方向无关。
故选BD。
13．AD
【详解】
A．a、b、c三个小球的初位置相同，它们的末位置也相同，由于重力做功只与物体的初末位置有关，所以三个球的重力做功相等， A正确；
B．设原来的高度为h，则由机械能守恒定律得
则得末动能
由于m、h相同，而v0不同，所以末动能不同，B错误；
C．b、c从同一高度分别开始自由下落和平抛运动，根据
解得
运动时间相等
设斜面倾角为 ，则光滑斜面下滑，对a的加速度
解得
a的运动的时间要比bc的长，重力做功也相等，由功率公式
所以a的平均功率最小，即
C错误；
D．b、c从同一高度分别开始自由下落和平抛运动，则竖直方向的速度
则
对a根据
可知
重力的瞬时功率，根据
即
D正确。
故选AD。
14．AD
【详解】
A．一对作用力与反作用力，可能作用力做功，反作用力不做功，选项正确；
B．滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反，但与运动方向可以相同，也可以相反，物体受滑动摩擦力也有可能位移为零，故可能做正功，可能做负功，还可能不做功，选项错误；
C．做匀速直线运动的物体机械能不一定守恒，如竖直方向的匀速直线运动，选项错误；
D．做变加速运动的物体机械能可能守恒，如水平方向的匀速圆周运动，选项正确。
故选AD。
15．（1）6m/s；（2）0.4；（3）1.2m
【详解】
（1）滑块运动到A点时的速度为vA，根据机械能守恒定律可得
解得
（2）在B点，根据牛顿第二定律有
代入数据解得
由速度位移公式得
即
（3）滑块经过D点时的速度为vD，则
解得
由
可知，在空中运动的时间
水平射程为
离A的水平距离为

16．（1）2.5m；（2）；（3）1.6875m
【详解】
（1）物块在C点时，根据牛顿第二定律可得
解得
从A到C的过程中，由动能定理可得
联立上式，代入数据解得
（2）从C到D的过程中，由动能定理可得
代入数据解得
（3）当换为质量为2kg的物块Q时，从A到C的过程中，由动能定理可得
代入数据解得
设物块能够上升的高度为h，根据机械能守恒有
解得
由于，所以物块不能到达D点，设物块在E点脱离轨道，此后将做斜抛运动，如下图所示
从C到E的过程中，由机械能守恒可得
物块在E点时，根据牛顿第二定律有
联立上式解得
，
设物体做斜抛运动上升的最大高度为H，在竖直方向则有
解得
所以Q达到的最高点到地面的距离为