20192020学年高中物理同步学典17机械能守恒定理习题含解析新人教版必修第二册

-1-同步学典（17）机械能守恒定理1、关于机械能,下列说法正确的是()A.机械能守恒时,物体的动能和重力势能都不变B.物体处于平衡状态时,机械能一定守恒C.物体机械能的变化等于合力对它做的功D.物体所受合力不为零时,其机械能可以守恒2、如图,广州塔摩天轮位于塔顶450米高空处,摩天轮由16个“水晶”观光球舱组成,沿着倾斜的轨道做匀速圆周运动,则在观光球舱中的某游客()A.动量不变B.线速度不变C.所受的合外力不变D.机械能不守恒3、下列运动的物体，机械能守恒的是()A．物体沿斜面匀速下滑B．物体从高处以0.9g的加速度竖直下落C．物体沿光滑曲面滑下D．拉着一个物体沿光滑的斜面匀速上升4、在今年上海的某活动中引入了全国首个户外风洞飞行体验装置,体验者在风力作用下漂浮在半空。若减小风力,体验者在加速下落过程中()A.失重且机械能增加B.失重且机械能减少C.超重且机械能增加D.超重且机械能减少5、滑雪运动深受人民群众的喜爱,某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB,从滑道的A点滑行到最低点B的过程中,由于摩擦力的存在,运动员的速率不变,则运动员沿AB下滑过程中()A.所受合外力始终为零B.所受摩擦力大小不变C.合外力做功一定为零D.机械能始终保持不变-2-6、一质量为m的小球,从离地面高H处静止开始自由下落。不计空气阻力,以地面为零势能面,当下落到离地面的高度为h时,小球的机械能为()A.mgHB.mghC.mg(H+h)D.mg(H-h)7、如图所示,一很长,不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮,绳两端各系一小球a和b,a球质量为m,静置于地面;b球质量为2m,用手托住,高度为h,此时轻绳刚好拉紧,从静止开始释放b后,a可能达到的最大高度为()A.23hB.hC.43hD.53h8、如图,abc是竖直面内的光滑固定轨道,ab水平,长度为,Rbc是半径为R的四分之一的圆弧,与ab相切于b点。一质量为m的小球受到与重力大小相等的水平外力F的作用,自a点从静止开始向右运动,运动到b点时立即撤去外力F,重力加速度大小为g,下列说法正确的是()A.水平外力F做的功为2mgRB.小球运动到b点时对圆弧轨道的压力大小为3mgC.小球能从c点竖直向上飞出D.运动到c点时对圆弧的压力大小为mg9、如图,质量为M的滑块静止在光滑水平地面上,滑块上表面为半径为R的光滑圆弧槽,质量为m的小球静止在圆弧槽的最低点。若给小球水平向右的初速度0v,小球上升的最大高度为1h;若给滑块水平向左的初速度0v,小球上升的最大高度为2h。已知小球始终没有离开半圆弧槽,Mm。则1h和2h的关系为()-3-A.12hhB.12hhC.12hhD.无法确定10、如图所示,长为l的均匀铁链对称挂在一轻质小滑轮上,某一微小的扰动使铁链向一侧滑动,则铁链完全离开滑轮时速度大小为()A.2glB.glC.22glD.2gl11、一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落,到最低点时距水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略,运动员可视为质点,下列说法错误的是()A.运动员到达最低点前重力势能始终减小B.蹦极绳张紧后的下落过程中,弹力做负功,弹性势能增加C.蹦极过程中,运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒D.蹦极过程中,重力势能的改变量与重力势能零点的选取有关12、质量为m的小球在竖直向上的恒定拉力作用下，由静止开始从水平地面向上运动，经一段时间，拉力做功为W，此后撤去拉力，球又经相同时间回到地面。以地面为零势能面，不计空气阻力。求：（1）球回到地面时的动能ktE；（2）撤去拉力前球的加速度大小a及拉力的大小F；-4-（3）球动能为W／5时的重力势能pE。答案以及解析1答案及解析：答案：D解析：2答案及解析：答案：D解析：随摩天轮做匀速圆周运动的游客,动量、线速度方向不断发生变化,A、B项错误;游客所受合外力始终指向圆心,C项错误;游客的动能不变,但重力势能不断变化,所以机械能不守恒,D项正确。3答案及解析：答案：C解析：A.物体沿斜面匀速下滑，说明物体必定受到摩擦力的作用，摩擦力做负功，所以物体的机械能不守恒，故A错误。B.物体的加速度的大小为0.9g，不是g，说明物体除了受重力之外还要受到阻力的作用，阻力做负功，所以物体的机械能不守恒，故B错误。C.物体沿光滑曲面滑下，在这个过程中只有物体的重力做功，所以机械能守恒，故C正确。-5-D.物体要受拉力的作用，并且拉力对物体做了正功，物体的机械能要增加，故D错误。故选：C。4答案及解析：答案：B解析：据题意,体验者漂浮时受到的重力和风力平衡;在加速下降过程中,风力小于重力,即重力对体验者做正功,风力做负功,体验者的机械能减小;加速下降过程中,加速度方向向下,体验者处于失重状态,故选项B正确。5答案及解析：答案：C解析：运动员做匀速圆周运动,所受合外力指向圆心,A项错误;由动能定理可知,合外力做功一定为零,C项正确;运动员所受滑动摩擦力大小随运动员对滑道压力大小的变化而变化,B项错误;运动员动能不变,重力势能减少,所以机械能减少,D项错误。6答案及解析：答案：A解析：以地面为参考平面,小球在最高点时机械能E=mgH小球下落过程中机械能守恒,则当下落到离地面的高度为h时的机械能为mgH.故BCD错误,A正确.故选A7答案及解析：答案：C解析：a上升、b下降的过程中，对ab系统，绳的拉力是内力，只有重力做功，所以系统的机械能守恒。则由机械能守恒得：21 222mghmghmmv解得：23ghvb落地后，绳子开始松弛，a球由于惯性，开始做初速为v的竖直上抛运动，a继续上升的高度为21  23vhhg故a能上升的最大高度为43Hhhh-6-8答案及解析：答案：B解析：小球由a到b的过程中,水平外力F做的功为abWFRmgR,A错误;小球由a到b的过程中,由动能定理有2102abbWmv,解得2vgR,小球在b点时,由牛顿第二定律有2bbvFmgmR,解得3bFmg,根据牛顿第三定律可知,小球在b点时对轨道的压力大小为3mg,B正确;小球由b到c的过程中,由机械能守恒定律有221122cbmgRmvmv,解得0cv,C错误;由于小球在c点的速度为零,则向心力为零,因此小球在c点时对轨道的压力为零,D错误。9答案及解析：答案：C解析：若给小球水平向右的初速度0v,地面光滑,所以小球和滑块组成的系统动量守恒,0()mvMmv共,解得0mvvMm共,此时小球的重力势能最大,为221011()22mghmvmMv共,解得2012()MvhmMg,若给滑块水平向左的初速度0v,同理可得0()'MvmMv共,解得0'=MvvmM共,小球的重力势能最大为222011()'22mghMvmMv共,解得2022()MvhmMg,即两种情况下小球上升的高度相等,12hh,C正确。10答案及解析：答案：C解析：设铁链的总质量为m,以小滑轮上端为零势能面,则铁链的机械能为1112244Emglmgl,铁链完全离开滑轮时,速度为v,则机械能211'22Emglmv,由机械能守恒定律得'EE,所以222glglv,故C正确。-7-11答案及解析：答案：D解析：运动员在蹦极过程中高度始终降低,重力势能始终减小,即A项正确,故不选择A项;绳张紧后运动员受到绳向上的弹力作用,绳被拉长,弹性势能增大,即B项正确,故不选择;蹦极过程中只有重力和弹性绳弹力做功,根据功能关系,系统机械能守恒,即C项正确,故不选择C项;重力势能的改变等于运动员克服重力做的功,与势能零点的选取无关,即D项错误,故选择D项。综上所述,本题正确答案为D。12答案及解析：答案：1.撤去拉力时小球的机械能增加量为W,由机械能守恒定律可知,小球回到地面时的动能kEW.2.设拉力作用时间为t,在此过程中球上升h,末速度为v,则212hat,vat,由题意有212hvtgt,解得13ag,根据牛顿第二定律,Fmgma,解得43Fmg.3.动能为5W时球的位置可能在h的下方或上方。设球的位置在h下方离地h’处,则()'5WFmgh,而()4WFmgh,解得4'5hh,重力势能3'5pEmghW,设球的位置在h上方离地h’’处,由机械能守恒定律有1''5WmghW,则重力势能4''5pEmghW.解析：