8.4机械能守恒定律 课时作业word版含答案

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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
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…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
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8.4机械能守恒定律
一、单选题
1.如图，弹性轻绳的一端套在手指上，另一端与弹力球连接，用手将弹力球以某一竖直向下的初速度抛出，抛出后手保持不动。从球抛出瞬间至球第一次到达最低点的过程中（弹性轻绳始终在弹性限度内，不计空气阻力）。下列说法正确的是（??
）
A.?绳刚伸直时，球的速度最大
B.?该过程中，球的机械能守恒
C.?该过程中，重力对球做的功大于球克服弹性绳的拉力做的功
D.?该过程中，球的动能和重力势能之和减小
2.如图所示，小车A静止于光滑水平面上，A上有一圆弧PQ，圆弧位于同一竖直平面内，小球B由静止起沿圆弧下滑，这一过程中（??
）
A.?若圆弧光滑，则系统的动量守恒，机械能守恒????B.?若圆弧光滑，则系统的动量不守恒，机械能守恒
C.?若圆弧不光滑，则系统动量守恒，机械能守恒????D.?若圆弧不光滑，则系统动量不守恒，机械能守恒
3.用长绳将一重球悬挂在天花板上。如图所示，一同学紧靠墙站立，双手拉球使其与鼻尖恰好接触，然后由静止释放重球。若该同学保持图示姿势不变，则重球摆动过程中（??
）
A.?到最低点时重力势能最大????????????????????????????????????B.?到最低点时机械能最大
C.?一定不会撞击该同学???????????????????????????????????????????D.?可能会撞击该同学
4.下列运动过程中，机械能一定守恒的是（??
）
A.?做自由落体运动的小球???????????????????????????????????????B.?空中匀速下降的跳伞员
C.?草坪上向前滚动的足球???????????????????????????????????????D.?沿斜面加速下滑的物块
5.牛顿用手掌平托着这个苹果，保持这样的姿势在竖直平面内按顺时针方向做匀速圆周运动运动一圈，关于苹果运动的过程，下列说法中正确的是（??
）
A.?苹果对手掌的压力在a位置比在c位置小???????????????B.?苹果在b位置和d位置受到的摩擦力相同
C.?整个运动过程中苹果的加速度大小相等???????????????D.?整个运动过程中苹果的机械能守恒
6.将质量为m的小球从桌面边缘竖直向上抛出，桌面离地高为h。小球能到达的最大高度与地面的距离为H，以桌面为零势能参考平面，不计空气阻力，则小球落地时的机械能为（??
）
A.?mgH??????????????????????????????B.?mg(H－h)??????????????????????????????C.?mg(H+h)??????????????????????????????D.?mgh
7.如图所示，轻弹簧上端固定，下端拴着一带正电小球Q，Q在A处时弹簧处于原长状态，Q可在C处静止。若将另一带正电小球q固定在C正下方某处时，Q可在B处静止。在有小球q的情况下，将Q从A处由静止释放，则Q从A运动到C处的过程中（??
）
A.?Q运动到C处时速率最大??????????????????????????????????????B.?Q、q两球与弹簧组成的系统机械能不断减少
C.?Q的机械能不断增大????????????????????????????????????????????D.?加速度大小一直减小
8.如图所示，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点由静止释放，让它自由摆下。不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点B的过程中（??
）
A.?重物的重力势能增加???????????????????????????????????????????B.?弹簧的弹性势能不变
C.?重物的机械能减少??????????????????????????????????????????????D.?重物和弹簧组成的系统机械能减少
9.如图所示为低空跳伞表演，假设质量为m的跳伞运动员，由静止开始下落，在打开伞之前受恒定阻力作用，下落的加速度为
，在运动员下落h的过程中，下列说法正确的是
（??
）
A.?运动员的重力势能减少了
????????????????????????B.?运动员的动能增加了
C.?运动员克服阻力所做的功为
????????????????????D.?运动员的机械能减少了
10.如图所示，质量为m的物体（可视为质点）以速度v0离开桌面，不计空气阻力，若以桌面为零重力势能参考面，则当物体经过A处时，它所具有的机械能是（??
）
A.?mv02???????????????B.?mv02+mgh???????????????C.?mv02+mg（H+h）???????????????D.?mv02+mgH
二、填空题
11.能的最基本性质是：不同形式的能量之间可以相互________，而且在转化的过程中能的总量总保持________.
12.质量为m的小球，以速度v斜向上抛离高为H的桌面。如图，那么经过A点时所具有的机械能是（以桌面为零势面）________。
?
三、计算题
13.如图所示，物块A和B通过一根轻质不可伸长的细绳连接，跨放在质量不计的光滑定滑轮两侧，质量分别为mA=2
kg、mB=1
kg。初始时A静止与水平地面上，B悬于空中。先将B竖直向上再举高h=1.8
m（未触及滑轮）然后由静止释放。一段时间后细绳绷直，A、B以大小相等的速度一起运动，之后B恰好可以和地面接触。取g=10
m/s2。
（1）B从释放到细绳绷直时的运动时间t；
（2）A的最大速度v的大小；
（3）初始时B离地面的高度H。
14.一质量为8.00×104
kg的太空飞船从其飞行轨道返回地面．飞船在离地面高度1.60×105
m处以7.5×103
m/s的速度进入大气层，逐渐减慢至速度为100m/s时下落到地面．取地面为重力势能零点，在飞船下落过程中，重力加速度可视为常量，大小取为9.8m/s2
．
（结果保留2位有效数字）
（1）分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能；
（2）求飞船从离地面高度600m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功，已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的2.0%．
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】
D
【解析】【解答】A．绳伸直前，球在做加速运动．绳伸直以后，开始阶段，重力大于绳的拉力，合力向下，球的速度增大，球的动能增大，当重力与拉力相等时球的速度最大，动能最大，A不符合题意；
B．由于绳的拉力对球做负功，所以球的机械能减小，B不符合题意；
C．该过程由动能定理可知
变形可得
分析上述表达式可知重力对球做的功小于球克服绳的拉力做的功，C不符合题意；
D．由于只有重力和弹性绳的弹力做功，所以球、绳和地球组成的系统机械能守恒，则轻绳的弹性势能、小球的动能和重力势能之和保持不变，因细绳弹性能一直增大，则小球的动能和重力势能之和一直减小，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】对物体进行受力分析，合外力做功对应故物体动能的变化量，合外力对物体做正功，物体的动能增加，除重力以外的其他力做功对应物体机械能的变化量，除重力以外的其他力对物体做正功，机械能增加。
2.【答案】
B
【解析】【解答】不论圆弧是否光滑，小车与小球组成的系统在小球下滑过程中系统所受合外力都不为零，则系统动量都不守恒．但系统水平方向不受外力，所以系统水平方向的动量守恒；若圆弧光滑，只有重力做功，系统的机械能守恒；若圆弧不光滑，系统要克服摩擦力做功，机械能减少，ACD不符合题意，B符合题意。
故答案为：B。
【分析】如果一个系统不受到外力的作用，那么动量就是守恒的，如果一个系统，除重力外，不受到外力和非保守内力，那么这个系统机械能守恒，结合选项中物体的受力情况分析求解即可。
3.【答案】
C
【解析】【解答】A．重球下摆过程中重力做正功，重力势能减小，所以到最低点时重力势能最小，A不符合题意；
B．重球下摆过程中只有重力做功，所以重球的机械能守恒，B不符合题意；
CD．重球摆动过程中只有重力做功，其机械能守恒，所以重球摆回原处时的速度为0，则重球一定不会撞击该同学，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】能量是守恒的，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式，克服摩擦力，做功机械能转化成内能，能量的转移和转化具有方向性。
4.【答案】
A
【解析】【解答】A．做自由落体运动的小球，只有重力做功，机械能守恒，A符合题意；
B．跳伞员带着张开的降落伞匀速下降，动能不变，重力势能减小，所以机械能减小，B不符合题意；
C．草坪上向前滚动的足球，克服摩擦阻力做功，所以机械能减小，C不符合题意；
D．沿斜面加速下滑的物块，由于是否受摩擦力不清楚，所以机械能不一定守恒，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】如果一个系统，除重力外，不受到外力和非保守内力，那么这个系统机械能守恒，结合选项中物体的受力情况分析求解即可。
5.【答案】
C
【解析】【解答】A．苹果做匀速圆周运动，在a点处于超重状态，在c点处于失重状态，则苹果对手掌的压力在a位置比在c位置大，A不符合题意；
B．苹果做匀速圆周运动，在b位置和d位置的向心力由摩擦力提供，则苹果在b位置和d位置受到的摩擦力方向不同，B不符合题意；
C．苹果做匀速圆周运动，加速度大小不变，C符合题意；
D．苹果在竖直平面内做匀速圆周运动，动能不变，重力势能变化，则机械能变化，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据加速度的方向确定苹果对手掌的压力大小；将加速度进行分解，分析摩擦力和支持力的变化。
6.【答案】
B
【解析】【解答】小球到达的最大高度时，速度为零，即动能为零，上升阶段，根据机械能守恒，小球抛出时的机械能为
由题意可知，整个过程小球机械能守恒，故小球落地时的机械能为
ACD不符合题意，B符合题意。
故答案为：B。
【分析】小球下落过程机械能守恒，任意某个位置的机械能都是相同的，结合题目条件，哪一个位置的机械能容易求解，利用此位置求解机械能即可。
7.【答案】
B
【解析】【解答】A．q在C正下方某处时，Q在B处受力平衡，速率最大，A不符合题意；
B．从A到C，电场力做负功，系统机械能减小转化为电势能，B符合题意；
C．Q的机械能等于Q的动能与重力势能之和，由功能关系有
而弹簧弹力一直做负功，即
，库仑力也一直做负功，即
，则
，即Q的机械能不断减小，C不符合题意；
D．Q在B处加速度为零，Q第一次从A运动到C的过程中加速度先减小到零后反向增大，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】对物体进行受力分析，利用牛顿第二定律求解物体的加速度，分析小球速度的变化；除重力以外的其他力做功对应物体机械能的变化量，除重力以外的其他力对物体做正功，机械能增加。
8.【答案】
C
【解析】【解答】A．在重物由A点摆向最低点B的过程中，重力做正功，重力势能减少，A不符合题意；
BC．在重物由A点摆向最低点B的过程中，弹簧对重物做负功，所以重物的机械能减少，弹簧的弹性势能增加，B不符合题意，C符合题意；
D．在重物由A点摆向最低点B的过程中，只有重力和弹簧的弹力做功，故重物和弹簧组成的系统机械能守恒，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】小球和弹簧两个物体组成系统能量守恒，小球的机械能一部分转化为弹簧的弹性势能，故小球的机械能减小。
9.【答案】
B
【解析】【解答】A．在运动员下落h的过程中，重力势能减少了mgh，A不符合题意；
B．根据牛顿第二定律得，物体所受的合力为F合=ma=
mg
则根据动能定理得，合力做功为
mgh，则动能增加了为
mgh，B符合题意；
C．合力做功等于重力做功与阻力做功的代数和，因为重力做功为mgh，则克服阻力做
mgh，C不符合题意；
D．重力势能减少了mgh，动能增加了
mgh，故机械能减少了
mgh，D不符合题意；
故答案为：B．
【分析】对物体进行受力分析，合外力做功对应故物体动能的变化量，合外力对物体做正功，物体的动能增加，除重力以外的其他力做功对应物体机械能的变化量，除重力以外的其他力对物体做正功，机械能增加。
10.【答案】
A
【解析】【解答】由题意知选择桌面为零势能面，则开始时机械能为
由于不计空气阻力，物体运动过程中机械能守恒，故当物体经过A处时，它所具有的机械能是
，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】小球运动过程机械能守恒，任意某个位置的机械能都是相同的，结合题目条件，哪一个位置的机械能容易求解，利用此位置求解机械能即可。
二、填空题
11.【答案】
转化；不变
【解析】【解答】能的最基本性质是：不同形式的能量之间可以相互转化，而且在转化的过程中能的总量总保持不变，即能量守恒。
【分析】根据能量守恒可以知道能量可以相互转化和传递但是总量保持不变。
?
12.【答案】
""mv2??????????????????????????????
【解析】物体的机械能守恒，在任何位置的机械能都相同，且E=?mv2.
【分析】由机械能守恒求解.
三、计算题
13.【答案】
（1）B从释放到细绳刚绷直前做自由落体运动，有
①
代入数据解得
T=0.6
s
②
（2）根据动量定理得：
对A
(取向上为正方向)，则有：F2t-mAgt=mAv'
,
对B
(取向下为正方向)
,则有：-F1t+mBgt=mgv'
-mBvB
;
而F1=F2
且vB=6m/s
,
得：
-gt=2v'+v'-6.
由于碰撞时间极短，因此有：v'=2
m/s
（3）细绳绷直后，A、B一起运动，B恰好可以和地面接触，说明此时A、B的速度为零，这一过程中A、B组成的系统机械能守恒，有
⑥
代入数据解得
H=0.6
m⑦
【解析】【分析】（1）知道物体自由下落高度，有位移公式算出时间。
（2）有上问的时间算出绳绷紧前的速度，根据动量守恒算出绷紧后共同速度即的最大速度。
（3）B恰好可以和地面接触，说明此时A、B的速度为零，根据A、B组成的系统机械能守恒算的初始时的离地高度。
14.【答案】
（1）解：落地时的重力势能为零，飞船机械能等于动能为Ek2==
8×104×1002J=4.0×108J；
进入大气层的机械能E=Ek1+Ep1=
mv12+mgH=2.4×1012J；
答：落地瞬间的机械能为4.0×108J；进入大气层的机械能为2.4×1012J；
（2）此时的速度大小为v3=7.5×103×0.02m/s=150m/s；从600m处到落地之间，重力做正功，阻力做负功，根据动能定理
mgh﹣Wf=
m
﹣
m
代入数据，可得Wf=9.7×108J
答：克服阻力做功为9.7×108J．
【解析】【分析】（1）机械能等于重力势能和动能之和，可以得出两处的机械能；（2）根据动能定理计算克服阻力做功．