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黑龍江省哈爾濱市木蘭高級中學(xué)高中物理 7-專題2 機械能守恒定律的綜合應(yīng)用練習(xí) 新人教版(通用)

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1、黑龍江省哈爾濱市木蘭高級中學(xué)高中物理 7-專題2 機械能守恒定律的綜合應(yīng)用練習(xí) 新人教版 一、選擇題 1.如圖所示,細繩跨過定滑輪懸掛兩物體M和m,且M>m,不計摩擦,系統(tǒng)由靜止開始運動過程中(  ) A.M、m各自的機械能分別守恒 B.M減少的機械能等于m增加的機械能 C.M減少的重力勢能等于m增加的重力勢能 D.M和m組成的系統(tǒng)機械能守恒 解析:M下落過程中,繩的拉力對M做負功,M的機械能減少;m上升過程,繩的拉力對m做正功,m的機械能增加,A錯誤;對M、m組成的系統(tǒng),機械能守恒,易得B、D正確;M減少的重力勢能并沒有全部用于m重力勢能的增加,還有一部分轉(zhuǎn)變成M、m的動

2、能,所以D錯誤. 答案:BD 2.(2020·高考廣東卷理綜)如圖是滑道壓力測試的示意圖,光滑圓弧軌道與光滑斜面相切,滑道底部B處安裝一個壓力傳感器,其示數(shù)N表示該處所受壓力的大小.某滑塊從斜面上不同高度h處由靜止下滑,通過B時,下列表述正確的有(  ) A.N小于滑塊重力     B.N大于滑塊重力 C.N越大表明h越大 D.N越大表明h越小 解析:設(shè)滑塊質(zhì)量為m,在B點所受支持力為FN,圓弧半徑為R,所需向心力為F.滑塊從高度h處由靜止下滑至B點過程中,由機械能守恒守律有mv=mgh,在B點滑塊所需向心力由合外力提供,得FN-mg=m.由牛頓第三定律知,傳感器示數(shù)N等于F

3、N,解得N=mg+,由此式知N>mg且h越大,N越大.選項B、C正確. 答案:BC 3.如圖所示為半徑分別為r和R(r<R)的光滑半圓形槽,其圓心O1、O2均在同一水平面上,質(zhì)量相等的兩物體分別自兩半圓形槽左邊緣的最高點無初速地釋放,在下滑過程中兩物體(  ) A.經(jīng)最低點時動能相等 B.均能達到半圓形槽右邊緣最高點 C.機械能總是相等的 D.到達最低點時對軌道的壓力大小不同 解析:小球運動中機械能守恒,B、C對.勢能的減小等于動能的增加,故第二種情況下動能增加多,A錯.由mgr=mv2及F N-mg=m知,F(xiàn) N=3mg,D錯. 答案:BC 4.如圖所示,一根很長的、不

4、可伸長的柔軟輕繩跨過光滑定滑輪,繩兩端各系一小球a和b,a球質(zhì)量為m,靜置于地面;b球質(zhì)量為3m,用手托住,高度為h,此時輕繩剛好拉緊,從靜止開始釋放b后,a可能達到的最大高度為(  ) A.h        B.1.5h C.2h D.2.5h 解析:釋放b后,在b到達地面之前,a向上加速運動,b向下加速運動,ab系統(tǒng)的機械能守恒,若b落地瞬間速度為v,則3mgh=mgh+mv2+(3m)v2,可得v=.b落地后,a向上做豎直上拋運動,能夠繼續(xù)上升的高度h′==.所以a達到的最大高度為1.5h,B正確. 答案:B 5.如圖所示,物體A靜止在光滑的水平面上,A的左邊固定有輕質(zhì)

5、彈簧,與A質(zhì)量相等的物體B以速度v向A運動并與彈簧發(fā)生碰撞,A、B始終沿同一直線運動,則A、B組成的系統(tǒng)動能損失最大的時刻是(  ) A.A開始運動時   B.A的速度等于v時 C.B的速度等于零時 D.A和B的速度相等時 解析:因系統(tǒng)只有彈力做功,系統(tǒng)機械能守恒,故AB組成系統(tǒng)動能損失最大時,彈簧彈性勢能最大.又因當(dāng)兩物體速度相等時,AB間彈簧形變量最大,彈性勢能最大,故D正確. 答案:D 6.(2020·遼寧大連高一檢測)如圖是為了檢驗?zāi)撤N防護罩承受沖擊能力的裝置的一部分,M為半徑為R=1.0 m、固定于豎直平面內(nèi)的四分之一光滑圓弧軌道,軌道上端切線水平,M的下端相切處

6、放置豎直向上的彈簧槍,可發(fā)射速度不同的質(zhì)量m=0.01 kg的小鋼珠.假設(shè)某次發(fā)射的鋼珠沿軌道內(nèi)側(cè)恰好能經(jīng)過M的上端點水平飛出,取g=10 m/s2,彈簧槍的長度不計,則發(fā)射該鋼珠前,彈簧的彈性勢能為(  ) A.0.10 J    B.0.15 J   C.0.20 J    D.0.25 J 解析:小鋼珠恰好經(jīng)過M的上端點有mg=m,所以v== m/s.根據(jù)機械能守恒定律得Ep=mgR+mv2=0.15 J. 答案:B 7.(2020·高考浙江卷理綜)由光滑細管組成的軌道如圖所示,其中AB段和BC段是半徑為R的四分之一圓弧,軌道固定在豎直平面內(nèi).一質(zhì)量為m的小球,從距離水平地

7、面高為H的管口D處靜止釋放,最后能夠從A端水平拋出落到地面上.下列說法正確的是(  ) A.小球落到地面時相對于A點的水平位移值為2 B.小球落到地面時相對于A點的水平位移值為2 C.小球能從細管A端水平拋出的條件是H>2R D.小球能從細管A端水平拋出的最小高度Hmin=R 解析:要使小球從A點水平拋出,則小球到達A點時的速度v>0,根據(jù)機械能守恒定律,有mgH-mg·2R=mv2,所以H>2R,故選項C正確,選項D錯誤;小球從A點水平拋出時的速度v=,小球離開A點后做平拋運動,則有2R=gt2,水平位移x=vt,聯(lián)立以上各式可得水平位移x=2,選項A錯誤,選項B正確. 答案

8、:BC 二、非選擇題 8.如圖所示,在一長為2l的不可伸長的輕桿的兩端,各固定一質(zhì)量為2m與m的A、B兩小球,系統(tǒng)可繞過桿的中點O且垂直紙面的固定轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動.初始時輕桿處于水平狀態(tài),無初速度釋放后,輕桿轉(zhuǎn)動.當(dāng)輕桿轉(zhuǎn)至豎直位置時,小球A的速率多大? 解析:選A、B兩小球與地球為一系統(tǒng),在運動過程中沒有機械能與其他形式能的轉(zhuǎn)化,故系統(tǒng)的機械能守恒.選初始位置為參考平面,由機械能守恒得: 0=-2mgl+mgl+×2mv+mv.① 因兩球角速度ω相等,則vA=ωl,② vB=ωl,③ 聯(lián)立①②③式,解得vA= . 答案: 9.如圖所示,用細圓管組成的光滑軌道AB部分平直,BC

9、部分是處于豎直平面內(nèi)半徑為R的半圓,圓管截面半徑r?R.有一質(zhì)量為m,半徑比r略小的光滑小球以水平初速度v0射入圓管,問: (1)若要小球能從C端出來,初速度v0需多大? (2)在小球從C端出來的瞬間,管壁對小球的壓力為mg,那么小球的初速度v0應(yīng)為多少? 解析:(1)要使小球能運動到C處,且從C端出來,必須滿足mv≥mg·2R,即:v0≥2① (2)以AB所在平面為零勢面,則小球到達C處時的重力勢能為2mgR,從B到C列機械能守恒方程: mv=2mgR+mv② 小球在C處受重力mg和細管豎直方向的作用力FN,根據(jù)牛頓第二定律,得:mg+FN=③ 由②③解得FN=-5mg④ 討論④式,即得解: a.當(dāng)小球受到向下的壓力時, FN=mg,v0= b.當(dāng)小球受到向上的壓力時, FN=-mg,v0= 答案:見解析

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