2014《成才之路》高一物理(人教版)必修2基础夯实+能力提升:7-8 机械能守恒定律

文档属性

名称 2014《成才之路》高一物理(人教版)必修2基础夯实+能力提升:7-8 机械能守恒定律
格式 zip
文件大小 1.1MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2013-09-24 15:09:40

文档简介


基础夯实
1.关于机械能守恒的叙述,正确的是(  )
A.做匀速直线运动的物体机械能不一定守恒
B.做变速直线运动的物体机械能不可能守恒
C.合外力为零时,机械能一定守恒
D.只有重力对物体做功,物体的机械能不一定守恒
答案:A
2.
(朝阳区高一检测)北京残奥会的开幕式上,三届残奥会冠军侯斌依靠双手牵引使自己和轮椅升至高空,点燃了残奥会主火炬,其超越极限、克服万难的形象震撼了大家的心灵。假设侯斌和轮椅是匀速上升的,则在上升过程中侯斌和轮椅的(  )
A.动能增加 B.重力势能增加
C.机械能减少 D.机械能不变
答案:B
解析:匀速上升过程中动能不变,重力势能增加,机械能增加,所以只有B项正确。
3.我国“嫦娥一号”探月卫星发射后,先在“24小时轨道”上绕地球运行(即绕地球一圈需要24小时);然后,经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”;最后奔向月球。如果按圆形轨道计算,并忽略卫星质量的变化,则在每次变轨完成后与变轨前相比(  )
A.卫星动能增大,引力势能减小,机械能守恒
B.卫星动能增大,引力势能增大,机械能增大
C.卫星动能减小,引力势能减小,机械能减小
D.卫星动能减小,引力势能增大,机械能增大
答案:D
解析:由G=mr和G=m可知,周期变长,表明轨道半径变大,速度减小,动能减小。此过程中,万有引力做负功,引力势能增大。每次变轨都需要点火加速,机械能增大,故选项D正确。
4.(唐山二中高一检测)
游乐场中的一种滑梯如图所示。小朋友从轨道顶端由静止开始下滑,沿水平轨道滑动了一段距离后停下来,则(  )
A.下滑过程中支持力对小朋友不做功
B.下滑过程中小朋友的重力势能增加
C.整个运动过程中小朋友的机械能守恒
D.在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功
答案:AD
解析:下滑过程中支持力的方向总与速度方向垂直,所以支持力不做功,A正确;越往下滑动重力势能越小,B错误;摩擦力的方向与速度方向相反,所以摩擦力做负功,机械能减少,D正确,C错误。
5.一个物体以一定的初速度竖直上抛,不计空气阻力,那么如图所示中,表示物体的动能随高度h变化的图象A,物体的重力势能EP随速度v变化的图象B,物体的机械能E随高度h变化的图象C,物体的动能Ek 随速度v的变化图象D,可能正确的是(  )
答案:ABCD
解析:以一定的速度竖直上抛的物体,不计空气阻力,机械能守恒,因此C选项正确。由机械能守恒定律可得:mgh+EK=mv,所以A选项正确。由公式EP+mv2=mv,可知B选项正确。又因为EK=mv2,所以D选项正确,故选A、B、C、D。
6.(山东省实验中学12~13学年高一下学期期末)
质量为25kg的小孩坐在秋千上,小孩重心离拴绳子的横梁2.5m,如果秋千摆到最高点时,绳子与竖直方向的夹角是60°,秋千板摆到最低点时,忽略手与绳间的作用力,求小孩对秋千板的压力大小。
答案:500N
解析:秋千摆到最低点过程中,只有重力做功,机械能守恒,则:
mgl(1-cos60°)=mv2①
在最低点时,设秋千对小孩的支持力为FN,由牛顿第二定律得:
FN-mg=m②
解得:FN=2mg=2×25×10N=500N,
由牛顿第三定律得小孩对秋千板的压力为500N。
7.2011年2月26日,全国跳台滑雪冠军赛在吉林市北大湖滑动雪场举行。图为一跳台的示意图。假设运动员从雪道的最高台A由静止开始滑下,不借助其他器械,沿光滑雪道到达跳台的B点时,速度多大?当他落到离B点竖直高度为10m的雪地C点时,速度又是多大?(设这一过程中运动员没有做其他动作,忽略摩擦和空气阻力,取g=10m/s2)
答案:8.9m/s 16.7m/s
解析:运动员在滑雪过程中只有重力做功,故运动员在滑雪过程中机械能守恒。取B点所在水平面为参考平面。由题意知A点到B点的高度差h1=4m,B点到C点的高度差h2=10m,从A点到B点的过程由机械能守恒定律得mv=mgh1,
故vB==4m/s≈8.9m/s;
从B点到C点的过程由机械能守恒定律得
mv=-mgh2+mv,
故vC==2m/s≈16.7m/s。
能力提升
1.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mv+mgh
D.物体在海平面上的机械能为mv
答案:BCD
解析:若以地面为参考平面,物体落到海平面时的势能为-mgh,所以A选项错误;此过程重力做正功,做功的数值为mgh,因而B正确;不计空气阻力,只有重力做功,所以机械能守恒,有mv=-mgh+Ek,在海平面上的动能为Ek=mv+mgh ,C选项正确;在地面处的机械能为mv,因此在海平面上的机械能也为mv,D选项正确。
2.
一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落,到最低点时距水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略,运动员可视为质点,下列说法正确的是(  )
A.运动员到达最低点前重力势能始终减小
B.蹦极绳张紧后的下落过程中,弹力做负功,弹性势能增加
C.蹦极过程中,运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒
D.蹦极过程中,重力势能的改变与重力势能零点的选取有关
答案:ABC
解析:本题考查了功能关系的有关知识,蹦极运动只要向下运动,重力势能就减小,所以运动员到达最低点前重力势能始终减小,A对,蹦极绳张紧后下落过程中,弹力做负功,弹性势能增加,B对,在空气阻力忽略时,运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒,C对,重力势能的改变与重力势能零点的选取无关,D错。
3.(2012·唐山一中高一期中)
如图所示,mA=2mB,不计摩擦阻力,A物体自H高处由静止开始下落,且B物体始终在水平台面上。若以地面为零势能面,当物体A的动能与其势能相等时,物体A距地面高度是(  )
A.H/5   B.2H/5   C.4H/5   D.H/3
答案:B
解析:AB组成的系统机械能守恒,设物体A的动能与其势能相等时,物体A距地面的高度是h,A的速度为v。
则有:mAgh=mAv2,v2=2gh
从开始到距地面的高度为h的过程中,减少的重力势能为:ΔEP=mAg(H-h)=2mBg(H-h)
增加的动能为:ΔEK=(mA+mB)v2=(3mB)2gh=3mBgh,由ΔEP=ΔEK得h=H。
4.(2012·衡水中学高一期中)
如图所示是单杠运动员做“单臂大回环”的动作简图,质量为60kg的体操运动员,用一只手抓住单杠,伸展身体,以单杠为轴做圆周运动,此过程中,运动员在最低点时手臂受到的拉力至少为(忽略空气阻力,取g=10m/s2)(  )
A.600N         B.2400N
C.3000N        D.3600N
答案:C
解析:由mgh=mv2
F-mg=m
h=2R
得F=5mg=3000N
5.
如图所示,均匀铁链长为L,平放在距地面为2L的光滑水平桌面上,其长度的悬垂于桌面下。从静止开始释放铁链,求铁链的下端刚要着地时的速度大小。
答案:
解析:以整个铁链为研究对象,在铁链从静止开始运动至其下端刚要着地的整个过程中,只有重力做功,机械能守恒,取地面为零势能面,铁链初始状态的机械能
E1=mg·2L+mg·=mgL,
下端刚要着地时的机械能
E2=mg·+mv2,
由机械能守恒定律E2=E1,得
mg·+mv2=mgL,
得铁链下端刚要着地时的速度大小
v=。
6.如图所示为某小区儿童娱乐的滑梯示意图,其中AB为光滑斜面滑道,与水平方向夹角为37°,BC为水平粗糙滑道,与半径为0.2m的1/4圆弧CD相切,ED为地面.已知通常儿童在粗糙滑道上滑动时的动摩擦系数是0.5,A点离地面的竖直高度AE为2m,试求:
(1)儿童由A处静止起滑到B处时的速度大小.
(2)为了使儿童在娱乐时不会从C处脱离圆弧水平飞出,水平粗糙滑道BC长至少为多少?(B处的能量损失不计)
答案:(1)6m/s (2)3.4m
解析:(1)对儿童由A到B机械能守恒
mg(hAE-R)=mv/2
解之得:vB=6m/s
(2)对儿童,在C处,mg=mv/R
从B到C根据动能定理
-μmgSBC=mv/2-mv/2
解之得:SBC=3.4m.
7.(黄冈市12~13学年高一下学期期末)如图所示,倾角为45°的光滑斜面AB与竖直的光滑半圆轨道在B点平滑连接,半圆轨道半径R=0.40m,一质量m=1.0kg的小物块在A点由静止沿斜面滑下,已知物块经过半圆轨道最高点C时对轨道的压力恰好等于零,物块离开半圆形轨道后落在斜面上的点为D(D点在图中没有标出)。g取10m/s2。求:
(1)A点距水平面的高度h;
(2)物块从C点运动到D点的时间t(结果可用根式表示)。
答案:(1)2.5R (2)s
解析:(1)对物块从A点运动C点的过程,由机械能守恒有:
mg(h-2R)=mv2①
由题意物块在C点时,有:
mg=m②
由①②式得:h=2.5R
(2)设B、D间距离为L,物块从C点运动到D点过程做平抛运动,由平抛运动的规律有:
2R-Lsin45°=gt2③
Lcos45°=vt④
有②③④式并代入数据得
t=s(t=舍去)