2019-2020年高一物理 第6單元:達(dá)標(biāo)訓(xùn)練(6、機(jī)械能守恒定律)(有解析) 大綱人教版.doc
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2019-2020年高一物理 第6單元:達(dá)標(biāo)訓(xùn)練(6、機(jī)械能守恒定律)(有解析) 大綱人教版 基礎(chǔ)鞏固 1.關(guān)于機(jī)械能是否守恒的敘述,正確的是( ) A.做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能一定守恒 B.做變速運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能可能守恒 C.外力對(duì)物體做功為零時(shí),機(jī)械能一定守恒 D.若只有重力對(duì)物體做功,物體的機(jī)械能一定守恒 解析:解決該題的關(guān)鍵是掌握機(jī)械能守恒的條件.機(jī)械能守恒是動(dòng)能和勢(shì)能總和保持不變.物體做勻速運(yùn)動(dòng),若重力勢(shì)能發(fā)生變化,則機(jī)械能不守恒.除重力外其他外力做功為零,機(jī)械能守恒. 答案:BD 2.如圖7-6-7,小球自高h(yuǎn)處以初速度v0豎直下拋,正好落在彈簧上,把彈簧壓縮后又被彈起.彈簧質(zhì)量不計(jì),空氣阻力不計(jì),則下列說法中正確的是( ) 圖7-6-7 A.小球落到彈簧上后立即做減速運(yùn)動(dòng),動(dòng)能不斷減少,但動(dòng)能與彈性勢(shì)能總和保持不變 B.在碰到彈簧后的下落過程中,系統(tǒng)的彈性勢(shì)能與重力勢(shì)能之和先變小后變大 C.在碰到彈簧后的下落過程中,重力勢(shì)能與動(dòng)能之和一直減小 解析:選小球、彈簧和地球三者組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象,由于空氣阻力不計(jì),只有重力和彈簧彈力做功,機(jī)械能守恒,動(dòng)能與勢(shì)能(重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能)相互轉(zhuǎn)化,其總量保持不變. 小球以一定的速度碰到彈簧后,將彈簧壓縮.由于彈力隨形變量的增大而增大,因此開始時(shí)彈力小于重力,合力方向向下,小球繼續(xù)加速向下運(yùn)動(dòng)(選項(xiàng)A錯(cuò)誤),動(dòng)能增加,重力勢(shì)能減少,彈性勢(shì)能增加,但重力勢(shì)能與彈性勢(shì)能之和將隨動(dòng)能的增加而減少.當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到彈力大小與重力大小相等時(shí),加速度為零,速度及相應(yīng)的動(dòng)能達(dá)到最大值,小球繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)時(shí),彈力大于重力,合力方向向上,小球做減速運(yùn)動(dòng),動(dòng)能減少,彈性勢(shì)能繼續(xù)增加,重力勢(shì)能繼續(xù)減少,但重力勢(shì)能與彈性勢(shì)能之和將隨動(dòng)能的減少而增加.當(dāng)小球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí),小球的速度為零,動(dòng)能為零,重力勢(shì)能與彈性勢(shì)能之和達(dá)到最大值,故在小球碰到彈簧后的下落過程中,重力勢(shì)能與彈性勢(shì)能之和經(jīng)歷了一個(gè)先變小后變大的過程,選項(xiàng)B正確.小球接觸彈簧后,因彈簧不斷被壓縮,彈性勢(shì)能不斷增加,故重力勢(shì)能與動(dòng)能之和一直減?。ㄒ騽?dòng)能、重力勢(shì)能與彈性勢(shì)能之和保持總量不變),選項(xiàng)C正確.小球從最低點(diǎn)反彈后,動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能經(jīng)歷了相反的變化過程,最后小球離開彈簧回到出發(fā)點(diǎn)時(shí),由機(jī)械能守恒定律知道,小球還有一個(gè)大小為v0、方向向上的速度,從而繼續(xù)上升(豎直上拋)至最高點(diǎn).選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案:BC 3.如圖7-6-8所示,一輕彈簧固定于O點(diǎn),另一端系一重物,將重物從與懸點(diǎn)O在同一水平面且彈簧保持原長的A點(diǎn)無初速地釋放,讓它自由擺下.不計(jì)空氣阻力,在重物由A點(diǎn)擺向最低點(diǎn)的過程中( ) 圖7-6-8 A.重物的重力勢(shì)能減少 B.重物的重力勢(shì)能增加 C.重物的機(jī)械能不變 D.重物的機(jī)械能減少 解析:物體從A點(diǎn)釋放后,在從A點(diǎn)向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中,物體的重力勢(shì)能逐漸減少,動(dòng)能逐漸增加,彈簧逐漸被拉長,彈性勢(shì)能逐漸增大,所以,物體減少的重力勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)化為物體的動(dòng)能,另一部分轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能.對(duì)物體和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng),機(jī)械能守恒,但對(duì)物體來說,其機(jī)械能減少. 答案:AD 4.木塊靜掛在繩子下端,一子彈以水平速度射入木塊并留在其中,再與木塊一起共同擺到一定高度,如圖7-6-9所示.從子彈開始射入到共同上擺到最大高度的過程中,下列說法正確的是 …( ?。? 圖7-6-9 A.子彈的機(jī)械能守恒 B.木塊的機(jī)械能守恒 C.子彈和木塊的總機(jī)械能守恒 D.以上說法都不對(duì) 解析:本題容易錯(cuò)選C項(xiàng),原因是忽略了一個(gè)過程,即子彈的入射過程,此過程雖然很短促,但發(fā)生的變化很大.在此過程中,子彈克服阻力做了功,由于摩擦生熱,有部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,正確的選項(xiàng)應(yīng)為D.答案:D 5.如圖7-6-10所示,一個(gè)質(zhì)量為m的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))以某一速度從A點(diǎn)沖上傾角為30的固定斜面,其運(yùn)動(dòng)的加速度為3g/4,物體在斜面上上升的最大高度為h.則在這個(gè)過程中物體( ) 圖7-6-10 A.重力勢(shì)能增加了3mgh/4 B.重力勢(shì)能增加了mgh C.動(dòng)能損失了mgh D.機(jī)械能損失了mgh/2 解析:物體上升了h高度,則重力勢(shì)能增加了mgh,物體所受的合外力為: 合外力對(duì)物體所做的功為: 由動(dòng)能定理知,物體的動(dòng)能減少了. 設(shè)物體所受的摩擦力為F,則 物體上滑過程中摩擦力做的功為: 所以,物體損失的機(jī)械能為,選項(xiàng)B、D正確. 答案:BD 6.一個(gè)物體從距離地面h高處自由下落,當(dāng)它的動(dòng)能與其重力勢(shì)能相等時(shí),下落的時(shí)間為( ?。┆獳. B. C. D. 解析:此過程機(jī)械能守恒,只要依據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求得小球下落高度一半所需時(shí)間即可. 設(shè)該物體動(dòng)能與重力勢(shì)能相等時(shí)的速度為v,則此時(shí),由機(jī)械能守恒定律得Ek+Ep=mgh,兩式聯(lián)立求得v=gh.再由自由落體公式v=gt,求出下落的時(shí)間. 答案:B 給合應(yīng)用 7.如圖7-6-11所示,一個(gè)小滑塊從半圓形光滑軌道上端由靜止開始滑下.當(dāng)滑到軌道最低點(diǎn)時(shí),關(guān)于滑塊動(dòng)能大小和對(duì)軌道的最低點(diǎn)的壓力,下列結(jié)論正確的是( ?。? 圖7-6-11 A.軌道半徑越大,滑塊動(dòng)能越大,對(duì)軌道的壓力越大 B.軌道半徑越大,滑塊動(dòng)能越大,對(duì)軌道的壓力減小 C.軌道半徑越大,滑塊動(dòng)能越大,對(duì)軌道的壓力與半徑無關(guān) D.軌道半徑變化時(shí),滑塊的動(dòng)能和對(duì)軌道的壓力都不變 解析:由機(jī)械能守恒定律列式,由牛頓第二定律列式,由兩式求解作出分析判斷. 滑塊質(zhì)量為m,沿半圓形光滑軌道下滑過程中,軌道對(duì)滑塊的彈力不做功,只有重力做功,機(jī)械能守恒.設(shè)軌道半徑為R,選過軌道最低點(diǎn)的水平面為零勢(shì)能參考平面,滑塊通過最低點(diǎn)時(shí)的速度為v,動(dòng)能為Ek2,受軌道支持力為FN,則由機(jī)械能守恒定律得:① 此式表明:軌道半徑R越大,滑塊動(dòng)能Ek2就越大,速度v也越大. 滑塊經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí),由牛頓第二定律得:② ①②式聯(lián)立解得軌道對(duì)滑塊的彈力為FN=3mg [再由牛頓第三定律可知,滑塊對(duì)軌道的彈力大小與軌道對(duì)滑塊的彈力大小等大反向,即滑塊對(duì)軌道的壓力大小為3mg,與軌道半徑R的大小無關(guān),方向向下.綜上所述可知,本題的正確選項(xiàng)是C. 答案:C 8.(經(jīng)典回放)一個(gè)質(zhì)量為0.3 kg的彈性小球,在光滑水平面上以6 m/s的速度垂直撞到墻上,碰撞后小球沿相反方向運(yùn)動(dòng),反彈后的速度大小與碰撞前相同.則碰撞前后小球速度變化量的大小Δv和碰撞過程中墻對(duì)小球做功的大小W為( ) A.Δv=0 B.Δv=12 m/s C.W=0 D.W=10.8 J 解析:設(shè)小球碰撞前的速度方向?yàn)樨?fù)方向,則有Δv=v-(-v)=2v=12 m/s,碰撞過程中墻對(duì)小球做的功大小故選項(xiàng)B、C正確. 答案:BC 9.一個(gè)物體在地面附近以2 m/s2的加速度勻減速上升,則在物體上升的過程中,物體的機(jī)械能如何變化? 解析:這個(gè)問題容易產(chǎn)生如下思維誤區(qū):因物體勻減速上升,高度增大,勢(shì)能增大,速度減小,動(dòng)能減小,所以認(rèn)為機(jī)械能不變或無法確定.要知道機(jī)械能是否變化,就是要知道除重力以外其他的力有沒有對(duì)物體做功,如果其他力對(duì)物體做正功,物體的機(jī)械能就增加,反之則減小.本例中物體以2 m/s2的加速度上升,小于物體只受重力時(shí)的加速度,因此物體必然受到向上的拉力作用,拉力做正功,物體的機(jī)械能一定增大. 10.以10 m/s的速度將質(zhì)量為m的物體從地面上豎直向上拋出去,不計(jì)空氣阻力,取g=10 m/s2,則: (1)物體上升的最大高度是多少? (2)上升過程中在何處重力勢(shì)能和動(dòng)能相等? (3)下降過程中在何處重力勢(shì)能和動(dòng)能相等? 解析:以地面為零勢(shì)能參考平面,因物體在豎直上拋整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中只受重力作用,機(jī)械能守恒,故應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題. (1)研究物體豎直向上運(yùn)動(dòng)的全過程:在地面上時(shí)機(jī)械能為(v0=10 m/s),在最高點(diǎn)時(shí)機(jī)械能為E2=mgH(H為離地的最大高度),由機(jī)械能守恒定律E2=E1知① 則物體上升的最大高度為:m=5 m.②[(2)設(shè)物體上升至離地高度為h1處時(shí),其重力勢(shì)能與其動(dòng)能相等,即 ③ 由機(jī)械能守恒定律得④ 二式聯(lián)立解得所求高度為m=2.5 m.⑤ (3)設(shè)物體由最大高度H處下降至離地高度為h2處時(shí),其重力勢(shì)能和動(dòng)能相等,即⑥ 由機(jī)械能守恒定律得:⑦ ②⑥⑦式聯(lián)立解得所求高度為:m=2.5 m 11.(北京理綜)AB是豎直平面內(nèi)的四分之一圓弧軌道,在下端B與水平直軌道相切,如圖7-6-12所示.一小球自A點(diǎn)起由靜止開始沿軌道下滑.已知圓軌道半徑為R,小球的質(zhì)量為m,不計(jì)各處摩擦,求: 圖7-6-12 (1)小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能; (2)小球下滑到距水平軌道的高度為時(shí)速度的大小和方向;(3)小球經(jīng)過圓弧軌道的B點(diǎn)和水平軌道的C點(diǎn)時(shí),所受軌道支持力NB、NC各是多大? 解析:(1)根據(jù)機(jī)械能守恒Ek=mgR. (2)根據(jù)機(jī)械能守恒ΔEk=ΔEp 小球速度大小 速度方向沿圓弧的切線向下,與豎直方向成30. (3)根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律及機(jī)械能守恒,在B點(diǎn) , 解得:Nb=3mg,在C點(diǎn):Nc=mg. 12.如圖7-6-13所示,一直桿長L,質(zhì)量不計(jì),能繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),桿的中點(diǎn)固定有小球B,另一端固定有小球A,兩球的質(zhì)量均為m,開始時(shí)細(xì)桿處在水平位置,由靜止釋放. 圖7-6-13 (1)細(xì)桿與兩個(gè)小球在豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí),該系統(tǒng)機(jī)械能守恒嗎?為什么? (2)細(xì)桿通過豎直位置時(shí),A、B兩球的線速度vA、vB各多少? (3)對(duì)A、B兩球來講,它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能各自守恒嗎?為什么? 解析:擺動(dòng)過程中只有球的重力做功,系統(tǒng)機(jī)械能守恒,初始位置兩球機(jī)械能(重力勢(shì)能)守恒,由于兩球在最低點(diǎn)的角速度相等,可計(jì)算得出最低點(diǎn)兩球的機(jī)械能不同,對(duì)每個(gè)小球而言機(jī)械能不守恒(可依據(jù)機(jī)械能守恒定律與線速度公式v=rω列式計(jì)算). (1)對(duì)A、B兩球與細(xì)桿組成的系統(tǒng)而言,所受的外力有重力和O點(diǎn)的支持力,運(yùn)動(dòng)過程中,O點(diǎn)的支持力不做功,只有重力做功,故系統(tǒng)的機(jī)械能守恒. (2)取過O點(diǎn)的水平面為參考平面,根據(jù)機(jī)械能守恒定律,有 由于mA=mB=m,因此上式化簡(jiǎn)為va2+vb2=3gL① 因A、B球固定在同一細(xì)桿上,故運(yùn)動(dòng)的角速度相等,其線速度的大小關(guān)系為vA=2vB② ①②式聯(lián)立解得細(xì)桿通過豎直位置時(shí),A、B兩球的線速度大小分別為,.③ (3)在運(yùn)動(dòng)過程中A球機(jī)械能的變化量為 ④ B球機(jī)械能的變化量為 ⑤ ③式代入④⑤式得 ΔEA=0.2mgL ΔEB=-0.2mgL 雖然對(duì)A、B兩球而言,其各自機(jī)械能不守恒,A球的機(jī)械能增加了0.2mgL,B球的機(jī)械能就減少了0.2mgL(通過細(xì)桿相互做功),而ΔEA+ΔEB=0,表明把兩球與細(xì)桿作為一個(gè)系統(tǒng),其機(jī)械能守恒.- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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