2022年高一物理 第6單元:達標訓練(7、機械能守恒定律的應用)(有解析) 大綱人教版

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1、2022年高一物理 第6單元:達標訓練(7、機械能守恒定律的應用)(有解析) 大綱人教版基礎鞏固1.在下列幾種運動中,機械能一定守恒的是()A.物體做勻速直線運動B.物體做勻變速直線運動C.物體做平拋運動D.物體做勻速圓周運動解析:切記,機械能守恒是指任何時刻動能、重力勢能及彈性勢能的總和不變.物體做勻速直線運動時,動能不變,但重力勢能可能變化,機械能不一定守恒;做勻變速直線運動的物體,動能一定增加,而重力勢能不一定變化,機械能不一定守恒;做平拋運動的物體只受重力作用,機械能一定守恒.物體做勻速圓周運動時,動能一定不變,但重力勢能不一定不變,機械能不一定守恒.答案:C2.如圖7-7-6所示,質(zhì)

2、量為m的小球,從離桌面高H處由靜止下落,桌面離地面高為h.設桌面處的重力勢能為零,空氣阻力不計,那么()圖7-7-6A.小球落到與桌面等高處時,重力勢能為零B.小球落到地面上時,重力勢能為-mghC.小球落到地面上時,機械能為mghD.小球落到地面上時,機械能為mg(H+h)解析:此過程機械能守恒,始終為mgh,但重力勢能時刻改變,應由表達式進行計算.由于桌面處的重力勢能為零,小球落到與桌面等高處時,重力勢能為0,選項A正確.小球落到地面上時,在桌面下h處,重力勢能為-mgh,選項B正確.根據(jù)機械能守恒定律知,此時小球的動能為mg(H+h),故小球的機械能為mgH,選項C也正確,同時可知選項D

3、錯誤.答案:ABC3.在輕繩的一端系一個小球,另一端固定在軸上,使小球繞軸心在豎直平面內(nèi)做圓周運動,軸心到小球中心的距離為L.如果小球在通過圓周最高點時繩的拉力恰好為零,那么球通過圓周最低點的速度大小等于()A. B.2gL C. D.解析:由最高點繩子拉力為零,可據(jù)求取速度,進而求得動能,再據(jù)機械能守恒求解.小球在通過圓周最高點時繩的拉力恰好為零,重力等于物體運動的向心力,mg=mv2/L.從最高點到最低點的過程中只有重力做功,機械能守恒.聯(lián)立兩式解得v0=5gL,選項D正確.答案:D 4.某同學身高1.8 m,在運動會上他參加跳高比賽,起跳后身體橫著越過了1.8 m的橫桿,據(jù)此可估算出他起

4、跳時豎直向上的速度大約為(取g=10 m/s2)A.2 m/sB.4 m/sC.6 m/sD.8 m/s解析:依據(jù)機械能守恒列式求解(可認為跨桿時刻,該同學速度為零,動能為零).由機械能守恒定律得:mgh=mv2/2解得起跳時豎直方向上的速度約為:v=4 m/s.答案:B5.某人拋出一個小球,小球出手時的速度為4 m/s,落地時的速度為8 m/s,若不計空氣阻力(取g=10 m/s2),則小球出手時距地面的高度為_m.解析:在不計空氣阻力的情況下,小球的機械能守恒,有,把v0=4 m/s和v=8 m/s代入可得h=2.4 m.答案:2.4給合應用6.(經(jīng)典回放)質(zhì)量不計的直角形支架兩端分別連接

5、質(zhì)量為m和2m的小球A和B.支架的兩直角邊長度分別為和,支架可繞固定軸O在豎直平面內(nèi)無摩擦轉(zhuǎn)動,如圖7-7-7所示.開始時OA邊處于水平位置,由靜止釋放,則()圖7-7-7A.A球的最大速度為B.A球的速度最大時,兩小球的總重力勢能最小C.A球的速度最大時,兩直角邊與豎直方向的夾角為45D.A、B兩球的最大速度之比vAvB=21解析:由機械能守恒可知,兩球總重力勢能最小時,二者的動能最大,根據(jù)題意知兩球的角速度相同,線速度之比為vAvB=21,故選項BD正確.當OA與豎直方向的夾角為時,由機械能守恒得:可得:由數(shù)學知識可知,當=45時,cos+sin有最大值,故選項C是正確的.答案:BCD 7

6、.一根彈簧的左端固定在墻上,如圖7-7-8所示.一個質(zhì)量為m、速度為v0的物體在光滑水平地面上向左滑行,壓縮彈簧,這時m的動能將_,彈簧的彈性勢能將_,物體m與彈簧組成的系統(tǒng)的機械能將_,彈簧的最大壓縮彈性勢能是_.圖7-7-8解析:物體壓縮彈簧時克服彈簧彈力做功,動能減少,彈簧的彈性勢能增加;物體、彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒;當速度變?yōu)榱銜r動能全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能,這時彈簧的彈性勢能最大,等于物體的初動能.答案:減少增加不變mv02/28.如圖7-7-9所示,輕彈簧k一端與墻相連,質(zhì)量為4 kg的木塊沿光滑的水平面以5 m/s的速度運動并壓縮彈簧k,求彈簧在被壓縮過程中最大的彈性勢能及木塊

7、的速度減為3 m/s時彈簧的彈性勢能.圖7-7-9解析:此過程只有重力和彈力做功,機械能守恒.可選取木塊剛接觸彈簧及彈簧壓縮最大時刻兩狀態(tài)列守恒方程求解.木塊壓縮彈簧的過程以及彈簧把木塊彈開的過程中,通過彈簧彈力做功使木塊的動能和彈性勢能相互轉(zhuǎn)化,由于不存在其他力做功,故系統(tǒng)的機械能守恒.當木塊速度減為零時,彈簧的壓縮量最大,彈性勢能最大,則彈簧的彈性勢能最大值Epm為:J=50 J.當木塊速度為v1=3 m/s時,彈簧的彈性勢能為Ep1,則.答案:50 J32 J9.如圖7-7-10所示,質(zhì)量分別為m和2m的兩個小物體可視為質(zhì)點,用輕質(zhì)細線連接,跨過光滑圓柱體,輕的著地,重的恰好與圓心一樣高

8、.若無初速度地釋放,則物體m上升的最大高度為多少?圖7-7-10解析:將此過程分為兩個階段(m上升到R高處與豎直上拋兩階段)分別應用機械能守恒列方程求解.當2m恰好著地時,m恰好到達水平直徑的左端,這一過程機械能守恒,設2m著地的速度為v0,則有,之后m以速度v0豎直上拋,m的機械能守恒,以拋出點為零勢能點,有解得:h=R/3故m上升的最大高度為H=h+R=4R/3.10.如圖7-7-11所示,兩個物體用輕繩經(jīng)光滑的滑輪拴在一起,質(zhì)量分別為m1、m2,m2在地面上,m1離地的高度為h,m1m2,由靜止釋放.則m1落地后,m2還能上升的高度為多少?圖7-7-11解析:以地面為參考平面,m1落地前

9、,m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒此后,繩子處于松弛狀態(tài),m2只受重力,m2機械能守恒.11.(江蘇)如圖7-7-12所示,半徑為R、圓心為O的大圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi),兩個輕質(zhì)小圓環(huán)套在大圓環(huán)上.一根輕質(zhì)長繩穿過兩個小圓環(huán),它的兩端都系上質(zhì)量為m的重物,忽略小圓環(huán)的大小.圖7-7-12(1)將兩個小圓環(huán)固定在大圓環(huán)豎直對稱軸的兩側(cè)=30的位置上(如圖).在兩個小圓環(huán)間繩子的中點C處,掛上一個質(zhì)量M=2m的重物,使兩個小圓環(huán)間的繩子水平,然后無初速釋放重物M.設繩子與大、小圓環(huán)間的摩擦均可忽略,求重物M下降的最大距離.(2)若不掛重物M,小圓環(huán)可以在大圓環(huán)上自由移動,且繩子與大、小圓環(huán)間及大、小圓

10、環(huán)之間的摩擦均可以忽略,問兩個小圓環(huán)分別在哪些位置時,系統(tǒng)可處于平衡狀態(tài)?解析:(1)重物向下先做加速運動,后做減速運動,當重物速度為零時,下降的距離最大.設下降的最大距離為h,由機械能守恒定律得解得(另解h=0舍去).(2)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時,兩小環(huán)的可能位置為兩小環(huán)同時位于大圓環(huán)的底端.兩小環(huán)同時位于大圓環(huán)的頂端.兩小環(huán)一個位于大圓環(huán)的頂端,另一個位于大圓環(huán)的底端.除上述三種情況外,根據(jù)對稱性可知,系統(tǒng)如能平衡,則兩小圓環(huán)的位置一定關于大圓環(huán)豎直對稱軸對稱.設平衡時,兩小圓環(huán)在大圓環(huán)豎直對稱軸兩側(cè)角的位置上(如右圖所示)對于重物m,受繩子拉力T與重力mg作用,有T=mg對于小圓環(huán),受到三個力的作用:水平繩子的拉力T、豎直繩子的拉力T、大圓環(huán)的支持力N.兩繩子的拉力沿大圓環(huán)切向的分力大小相等,方向相反得,而,所以.

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