沪科版必修2同步精练精析：42《研究机械能守恒定律》第一课时（沪科版必修二）

4.2 研究机械能守恒定律 第一课时
【学业达标训练】
1.下列物体中，机械能守恒的是（ ）[来源:21世纪教育网
A.做平抛运动的物体
B.被匀速吊起的集装箱
C.光滑曲面上自由运动的物体
D.以4g/5的加速度竖直向上做减速运动的物体
【解析】选A、C.物体做平抛运动或沿光滑曲面自由运动时，都只有重力做功，而其他外力不做功，机械能守恒，所以选项A、C正确.物体向上匀速运动和以4g/5的加速度向上减速运动时，除重力以外的其他力都要做功，机械能不守恒.
2.下列四个选项的图中，木块均在固定的斜面上运动，其中A、B、C中的斜面是光滑的，D中的斜面是粗糙的，A、B中的F为木块所受的力，方向如图中箭头所示.A、B、D中的木块向下运动，C中的木块向上运动.在这四个图所示的运动过程中，木块的机械能守恒的是( )
[来源:21世纪教育网[来源:21世纪教育网]
21世纪教育网
【解析】选C.在A、B、D中均有除重力以外的其他力做功，机械能不守恒，在C中只有重力做功，机械能守恒，故C正确.[21世纪教育网
3.（2010·上海黄浦区高一检测）当重力对物体做正功时，物体的（ ）
A.重力势能一定增加，动能一定减少
B.重力势能一定减少，动能一定增加
C.重力势能不一定减少，动能一定增加
D.重力势能一定减少，动能不一定增加
【解析】选D.当重力对物体做正功时，物体将向下运动，则重力势能一定减小.物体所受合外力方向不确定.故动能不一定增加，故D正确.
4.如图4-2-5所示，一轻弹簧固定于O点，
另一端系一重物，将重物从与悬点O在同
一水平面且弹簧保持原长的A点无初速地21世纪教育网21世纪教育网
释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在
重物由A点摆向最低点B点的过程中，以下
四个选项中正确的是（ ）
A.重物的机械能守恒
B.重物的机械能减少
C.重物的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变
D.重物与弹簧组成的系统机械能守恒[来源:21世纪教育网
【解析】选B、D.重物由A点摆到B点的过程中，弹簧被拉长，弹簧的弹力对重物做了负功，所以重物的机械能减少，故A错，B正确;此过程中，由于有重力和弹簧的弹力做功，所以重物与弹簧所组成的系统机械能守恒，即重物减少的重力势能，等于重物获得的动能与弹簧增加的弹性势能之和，故C错，D正确.
5.如图4-2-6所示，桌面高为h，
质量为m的小球从桌面上方高为
H处自由落下.不计空气阻力，假
设桌面处为零势能位置，则小球
落到地面前瞬间的机械能为（ ）
A. mgh B.mgH
C.mg(H+h) D.mg(H-h)
【解析】选B.题目规定桌面处为零势能位置，则开始时小球的动能为零，势能为mgH.所以总的机械能为mgH.小球下落过程中机械能守恒，所以小球运动到任意位置时机械能的总量均为mgH，故正确选项为B.
6.一滑块以2 m/s的速度在光滑水平
面上滑动，运动到A点时沿光滑曲面
下滑（在A点损失的机械能不计）到
曲面的最低点（比水平面低1 m)，滑
块接着沿曲面的右侧上滑，如图4-2-7所示，求滑块能到达的最大高度比曲面最低点高出多少？（g取10 m/s2）
【素能综合检测】
一、选择题（本题共5小题，每小题4分，共20分，每小题至少一个选项正确）
1.汽车沿一段坡面向下行驶，通过刹车使速度逐渐减小，在刹车过程中（ ）
A.重力势能增加 B.动能增加
C.重力做负功 D.机械能不守恒
( http: / / www.21cnjy.com )
2.有一质量为m的木块，从半径为r的圆弧曲面上的a点滑向b点，如图1所示.如果由于摩擦使木块的运动速率保持不变，则以下叙述正确的是（ ）
A.木块所受的合外力为零
B.木块所受的力都不对其做功
C.木块所受的合外力不为零，但
合外力对木块所做的功为零
D.木块的机械能在减小
【解析】选C、D.由于木块做匀速圆周运动，故木块所受的合外力来提供向心力.故A项错误.木块运动过程中，重力做正功，阻力做负功.合外力与运动方向始终垂直，合外力不做功，故A、B错，C对.由于除重力以外阻力对物体做负功，故木块机械能减小，D对.
3.（2009·广东高考）游乐场中的一种滑梯如图2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.在水平轨道滑动过程中摩擦力对小朋友做负功
【解析】选D.在滑动的过程中，人受三个力重力、支持力、摩擦力，重力做正功，势能减少，B错.支持力不做功，摩擦力做负功，所以机械能不守恒，A、C皆错，D正确.
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5.如图3所示，m1＞m2，不计摩擦和空气阻力，m1向下运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A.m2的机械能增加
B.m1的机械能守恒
C.m1和m2的总机械能减少
D.m1减少的机械能等于m2增加的机械能
【解析】选A、D.m1、m2组成的系统机械能守恒，当m1向下运动时，m2将向上运动，m2的重力势能和动能均在增大，所以m2的机械能增大，增加的机械能一定等于m1减少的机械能.即：ΔE增=ΔE减.
二、非选择题（本题包括3小题，共30分.要有必要的文字叙述）
6.（思维拓展题）（9分）某人在距离地面2.6 m的高处，将质量为0.2 kg的小球以v0=12 m/s的速度斜向上抛出，小球的初速度方向与水平方向之间的夹角为30°，g取10 m/s2，求：
（1）若不计空气阻力，小球落地时的速度大小是多少？
（2）若小球落地时的速度大小为v1=13 m/s，则在小球运动过程中共有多少机械能转化为内能？
7.（2010·长沙高一检测）（10分）
如图4所示，半径为R的光滑半圆环
AB竖直固定在光滑的水平地面上，
质量为m的小球以一初速从A点进入
半圆环，刚好能经过最高点B，并从
B点水平向左飞出（不计空气的阻力）.求：
（1）小球在A点时的速度的大小.
（2）小球从B点落到水平地面上的C点，水平位移AC的大小.
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［探究·创新］
8.（11分）荡秋千是人们喜爱的游戏兼竞技项目，特别是儿童荡秋千可以锻炼平衡感觉系统，培养勇气和胆量.然而纵观各学校、幼儿园及各厂家的秋千，很少有使用说明，有的也仅仅是材质、规格、型号等简单内容.试用学过的知识分析影响绳索所受最大拉力大小的因素，从安全角度考虑，提供几条补充说明，已知秋千绳长为l，摆到最高点时绳与竖直方向的夹角为θ.
从安全角度考虑，提供以下几条补充说明：
（1）绳索的最大承受力（或蹬板的最大载荷量）.21世纪教育网
（2）摆动中的最大摆角.
（3）3岁以下儿童要在成人监护下使用，需系安全带.
（4）定期检查悬挂系统是否有松动、脱落、损坏等情况.
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从安全角度考虑，提供以下几条补充说明：
（1）绳索的最大承受力（或蹬板的最大载荷量）.
（2）摆动中的最大摆角.21世纪教育网
（3）3岁以下儿童要在成人监护下使用，需系安全带.
（4）定期检查悬挂系统是否有松动、脱落、损坏等情况.