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1、(江蘇專版)2022年高考物理總復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)二十 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用
1.關(guān)于機(jī)械能守恒,下列說法中正確的是( )
A.物體做勻速運(yùn)動(dòng),其機(jī)械能一定守恒
B.物體所受合力不為零,其機(jī)械能一定不守恒
C.物體所受合力做功不為零,其機(jī)械能一定不守恒
D.物體沿豎直方向向下做加速度為5 m/s2的勻加速運(yùn)動(dòng),其機(jī)械能減少
2.(多選)如圖所示,下列關(guān)于機(jī)械能是否守恒的判斷正確的是( )
第2題圖
A.甲圖中,物體A將彈簧壓縮的過程中,A機(jī)械能守恒
B.乙圖中,物體B在大小等于摩擦力的
2、拉力作用下沿斜面下滑時(shí),B機(jī)械能守恒
C.丙圖中,斜面光滑,物體在推力F作用下沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的過程中,物體機(jī)械能守恒
D.丁圖中,斜面光滑,物體在斜面上下滑的過程中,物體機(jī)械能守恒
3.(多選)如圖所示,一質(zhì)量不計(jì)的直角形支架兩端分別連接質(zhì)量均為m的兩個(gè)小球A和B,支架的兩直角邊的長度分別為2l和l,支架可繞固定軸O在豎直平面內(nèi)無摩擦轉(zhuǎn)動(dòng).開始時(shí)OB邊處于水平位置,由靜止釋放,則下列正確的是( )
第3題圖
A.B球轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí),B球的速度到達(dá)最大
B.A球速度最大時(shí),兩直角邊與豎直方向的夾角為45°
C.A、B兩球的最大速度之比vA∶vB=1∶2
3、 D.A球速度最大時(shí),兩小球的總重力勢能最小
4.傾斜的傳送帶上有一工件始終與傳送帶保持相對靜止,如圖,則( )
第4題圖
A.當(dāng)傳送帶向上勻速運(yùn)行時(shí),物體克服重力和摩擦力做功
B.當(dāng)傳送帶向下勻速運(yùn)行時(shí),只有重力對物體做功
C.當(dāng)傳送帶向上勻加速運(yùn)行時(shí),摩擦力對物體做正功
D.不論傳送帶向什么方向運(yùn)行,摩擦力都做負(fù)功
5.如圖所示,在同一豎直平面內(nèi),一輕質(zhì)彈簧一端固定,靜止斜靠在光滑斜面上,另一自由端恰好與水平線AB齊平,一長為L的輕質(zhì)細(xì)線一端固定在O點(diǎn),另一端系一質(zhì)量為m的小球,O點(diǎn)到AB的距離為2L.現(xiàn)將細(xì)線拉至水平,小球從位置C由靜止釋放,到達(dá)O點(diǎn)正
4、下方時(shí),細(xì)線剛好被拉斷.當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)恰好能沿斜面方向壓縮彈簧,不計(jì)碰撞時(shí)的機(jī)械能損失,彈簧的最大壓縮量為L(在彈性限度內(nèi)),求:
(1)細(xì)線所能承受的最大拉力F;
(2)斜面的傾角θ;
(3)彈簧所獲得的最大彈性勢能Ep.
第5題圖
6.質(zhì)量分別為m和2m的兩個(gè)小球P和Q,中間用輕質(zhì)桿固定連接,桿長為L,在離P球處有一個(gè)光滑固定軸O,如圖所示.現(xiàn)在把桿置于水平位置后自由釋放,在Q球順時(shí)針擺動(dòng)到最低位置時(shí),求:
(1)小球P的速度大?。?
(2)在此過程中小球P機(jī)械能的變化量.
第6題圖
7.如圖所示,在豎直平面內(nèi)固定一個(gè)四
5、分之三圓管軌道.質(zhì)量為1 kg的小球從軌道頂端A點(diǎn)無初速釋放,然后從軌道底端B點(diǎn)水平飛出落在某一坡面上,坡面呈拋物線形狀,且坡面的拋物線方程為y=x2.已知圓管軌道的半徑為R,B點(diǎn)離地面 O點(diǎn)的高度也為R(R=0.4 m),小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度水平,大小為 m/s.(重力加速度為g=10 m/s2 )求:
(1)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)對軌道的作用力是多少?及從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中克服阻力所做的功;
(2)小球從B點(diǎn)水平飛出到落至坡面經(jīng)歷的時(shí)間.
第7題圖
8.如圖所示,質(zhì)量為3 kg小球A和質(zhì)量為5 kg的B通過一壓縮彈簧鎖定在一起,
6、靜止于光滑平臺上,解除鎖定,兩小球在彈力作用下分離,A球分離后向左運(yùn)動(dòng)恰好通過半徑R=0.5 m的光滑半圓軌道的最高點(diǎn),B球分離后從平臺上以速度vB=3 m/s水平拋出,恰好落在臨近平臺的一傾角為α的光滑斜面頂端,并剛好沿光滑斜面下滑,已知斜面頂端與平臺的高度差h=0.8 m,g=10 m/s2,求:
(1)A、B兩球剛分離時(shí)A的速度大??;
(2)彈簧鎖定時(shí)的彈性勢能;
(3)斜面的傾角α.
第8題圖
課時(shí)作業(yè)(二十) 機(jī)械能守
恒定律及其應(yīng)用1.D 【解析】 物體做勻速運(yùn)動(dòng)其動(dòng)能不變,但機(jī)械能可能變,如物體勻速上升或下降,機(jī)械能會(huì)相應(yīng)的增加或減少,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;物體僅
7、受重力作用,只有重力做功,或受其他力但其他力不做功或做功的代數(shù)和為零時(shí),物體的機(jī)械能守恒,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤;物體沿豎直方向向下做加速度為5 m/s2 的勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),物體一定受到一個(gè)與運(yùn)動(dòng)方向相反的力的作用,此力對物體做負(fù)功,物體的機(jī)械能減少,故選項(xiàng)D正確.
2.BD
3.CD 【解析】 AB兩個(gè)球質(zhì)量相等,其整體的重心在連線的中點(diǎn)處,當(dāng)重心到達(dá)最低點(diǎn)時(shí),兩個(gè)球的速度最大,故A錯(cuò)誤;AB兩個(gè)球質(zhì)量相等,其整體的重心在連線的中點(diǎn)處,當(dāng)重心到達(dá)最低點(diǎn)時(shí),兩個(gè)球的速度最大,故兩直角邊與豎直方向的夾角為不是45度,故B錯(cuò)誤;同軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度相等,根據(jù)公式v=ωr,兩個(gè)球的線速度之比為1∶2,故C正確;
8、兩個(gè)球的線速度之比為1∶2,A球速度最大時(shí),B球速度也最大,故整體動(dòng)能最大,重力勢能一定最小,故D正確;故選CD.
4.C 【解析】 A.當(dāng)傳送帶向上勻速運(yùn)行時(shí),根據(jù)平衡條件知,摩擦力沿斜面向上,則摩擦力做正功,故不是克服摩擦力做功,A錯(cuò)誤;B.當(dāng)傳送帶向下勻速運(yùn)行時(shí),根據(jù)平衡條件知,摩擦力沿斜面向上,則摩擦力做負(fù)功,不是只有重力對物體做功,B錯(cuò)誤;C.當(dāng)傳送帶向上勻加速運(yùn)行時(shí),根據(jù)牛頓第二定律知合外力沿斜面向上,則摩擦力一定是沿斜面向上的,摩擦力做正功,C正確;D.由前面分析知摩擦力可以做正功,故D錯(cuò)誤;故選C.
5.(1)3mg (2)45° (3)
【解析】 (1)小球由C運(yùn)動(dòng)到O
9、點(diǎn)正下方時(shí),設(shè)速度為v1,由動(dòng)能定理得,mgL=
mv,解得v1=,小球在O點(diǎn)正下方時(shí),有F-mg=m,解得F=3mg,所以F<3mg.(2)細(xì)線被拉斷后,小球做平拋運(yùn)動(dòng),當(dāng)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí),速度v2恰好沿斜面向下,由動(dòng)能定理得mg(2L-L)=mv-mv,解得v2=2.如圖所示,
第5題圖
有cosθ==,解得θ=45°;(3)由能量守恒定律得
mgLsinθ+mv=Ep,解得Ep=.
6.(1) (2)增加了mgL
【解析】 (1)兩球和桿組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,設(shè)小球Q擺到最低位置時(shí)P球的速度為v,由于P、Q兩球的角速度相等,Q球運(yùn)動(dòng)半徑是P球運(yùn)動(dòng)半徑的兩倍,故Q球的速度為2v
10、.由機(jī)械能守恒定律得
2mg·-mg·=mv2+·2m·(2v)2,
解得v=.
(2)小球P機(jī)械能增加量ΔE=mg·+mv2=mgL
7.(1)22.5 N 9.5 J (2)0.2 s
【解析】 (1)在B點(diǎn)由牛頓第二定律:N-mg=m得N=22.5 N
牛頓第三定律知N′=22.5 N 方向豎直向下
從A到B由動(dòng)能定理可得:3mgR- Wf=mv-0
解得:Wf=9.5 J
(2)根據(jù)平拋規(guī)律應(yīng)有:水平方向x=vBt
豎直方向R-y=gt2
y=x2
聯(lián)立得出t=0.2 s.
8.(1)5 m/s (2)60 J (3)53°
【解析】 (1)小球A恰好通過半徑R=0.5 m的光滑半圓軌道的最高點(diǎn),設(shè)在最高點(diǎn)速度為v0,在最高點(diǎn)有mAg=mA,
物體沿光滑半圓軌道上滑到最高點(diǎn)的過程中機(jī)械能守恒,
mAg·2R+mAv=mAv,聯(lián)立解得vA=5 m/s.
(2)根據(jù)機(jī)械能守恒定律,彈簧鎖定時(shí)的彈性勢能Ep=mAv+mBv=60 J.
(3)B球分離后做平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有
h=gt2,解得t=0.4 s,vy=gt=4 m/s,
小球剛好沿斜面下滑,tanα==,解得α=53°.