2011屆課件-高三物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 第3講 機械能守恒定律能的轉(zhuǎn)化和守恒定律課時作業(yè) 新人教版

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1、第五章 第3講 (本欄目內(nèi)容，在學(xué)生用書中以活頁形式分冊裝訂！) 1．如圖所示，一質(zhì)量為m的小球固定于輕質(zhì)彈簧的一端，彈簧的另一端固定于O點處，將小球拉至A處，彈簧恰好無形變，由靜止釋放小球，它運動到O點正下方B點的速度為v，與A點的豎直高度差為h，則 (　　) A．由A至B重力做功為mgh B．由A至B重力勢能減少mv2 C．由A至B小球克服彈力做功為mgh D．小球到達(dá)位置B時彈簧的彈性勢能為 【解析】　由A到B，高度減小h，重力做功mgh，重力勢能減少mgh，但因彈簧伸長，彈性勢能增加，由能量守恒得：mgh＝mv2＋Ep，可得：Ep＝mgh－mv2，小球克服彈力

2、做功應(yīng)小于mgh，故B、C錯誤，A、D正確． 【答案】　AD 2．一個質(zhì)量為m的小鐵塊沿半徑為R的固定半圓軌道上邊緣由靜止滑下，到半圓底部時，軌道所受壓力為鐵塊重力的1.5倍，則此過程中鐵塊損失的機械能為 (　　) A.mgR　　　　　　　　　 B.mgR C.mgR D.mgR 【解析】　設(shè)鐵塊在圓軌道底部的速度為v，則1.5mg－mg＝m，由能量守恒有：mgR－ΔE＝mv2，所以ΔE＝mgR，正確答案為D. 【答案】　D 3．如圖所示，質(zhì)量相等的甲、乙兩小球從一光滑直角斜面的頂端同時由靜止釋放，甲小球沿斜面下滑經(jīng)過a點，乙小球豎直下落經(jīng)過b點，a、b兩點在同

3、一水平面上，不計空氣阻力，下列說法中正確的是 (　　) A．甲小球在a點的速率等于乙小球在b點的速率 B．甲小球到達(dá)a點的時間等于乙小球到達(dá)b點的時間 C．甲小球在a點的機械能等于乙小球在b點的機械能 D．甲小球在a點時重力的功率等于乙小球在b點時重力的功率 【解析】　由機械能守恒得到兩小球到達(dá)a、b兩處的速度大小相等，A、C正確；設(shè)斜面的傾角為α，甲小球在斜面上運動的加速度為a＝gsin α，乙小球下落的加速度為a＝g，由t＝可知t甲>t乙，B錯誤；甲小球在a點時重力的功率P甲＝mgvsin α，乙小球在b點時重力的功率P乙＝mgv，D錯誤． 【答案】　AC 4．如圖所示

4、，一塊長木板B放在光滑的水平地面上，在B上放一個木塊A，現(xiàn)以恒定的力F拉B，由于A、B間摩擦力的作用，A將在B上滑動，以地面為參照物，A、B都向前移動了一段距離，在此過程中 (　　) A．外力F做的功等于A和B所組成的系統(tǒng)的動能增量 B．B對A的摩擦力所做的功大于A的動能增量 C．A對B的摩擦力所做的功等于B對A的摩擦力所做的功 D．外力F對B所做的功等于B的動能增量與B克服摩擦力所做的功之和 【解析】　A、B之間一對滑動摩擦力做功，使系統(tǒng)的部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以外力F與一對滑動摩擦力做功的代數(shù)和等于A和B組成的系統(tǒng)的動能增量，因而A、C錯誤；分別以A、B為對象利用動能定理

5、，可判斷出B錯誤，D正確． 【答案】　D 5．如圖所示，小球從A點以初速度v0沿粗糙斜面向上運動，到達(dá)最高點B后返回A，C為AB的中點．下列說法中正確的是 (　　) A．小球從A出發(fā)到返回A的過程中，位移為零，合外力做功為零 B．小球從A到C過程與從C到B過程，減少的動能相等 C．小球從A到B過程與從B到A過程，損失的機械能相等 D．小球從A到C過程與從C到B過程，速度的變化量相等 【解析】　小球從A出發(fā)到返回A的過程中，位移為零，重力做功為零，支持力不做功，摩擦力做負(fù)功，所以A選項錯誤；從A到B的過程與從B到A的過程中，位移大小相等，方向相反，損失的機械能等于克服摩擦力做

6、的功，所以C選項正確；小球從A到C過程與從C到B過程，位移相等，合外力也相等，方向與運動方向相反，所以合外力做負(fù)功，大小相等，所以減少的動能相等，因此，B選項正確；小球從A到C過程與從C到B過程中，減少的動能相等，而動能的大小與質(zhì)量成正比，與速度的平方成正比，所以D錯誤． 【答案】　BC 6．如圖所示，斜面置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物體由靜止下滑，在物體下滑過程中，下列說法正確的是 (　　) A．物體的重力勢能減少，動能增加 B．斜面的機械能不變 C．斜面對物體的作用力垂直于接觸面，不對物體做功 D．物體和斜面組成的系統(tǒng)機械能守恒 【解析】　物體下滑過程中，由于物

7、體與斜面相互間有垂直于斜面的作用力，使斜面加速運動，斜面的動能增加；物體沿斜面下滑時，既沿斜面向下運動，又隨斜面向右運動，其合速度方向與彈力方向不垂直，且夾角大于90°，所以物體克服相互作用力做功，物體的機械能減少，但動能增加，重力勢能減少，故A項正確，B、C項錯誤．對物體與斜面組成的系統(tǒng)內(nèi)，只有動能和重力勢能之間的轉(zhuǎn)化，故系統(tǒng)機械能守恒，D項正確． 【答案】　AD 7．在2008年北京奧運會上，俄羅斯著名撐桿跳運動員伊辛巴耶娃以5.05 m的成績第24次打破世界記錄．圖為她在比賽中的幾個畫面，下列說法中正確的是 (　　) A．運動員過最高點時的速度為零 B．撐桿恢復(fù)形變時，彈性

8、勢能完全轉(zhuǎn)化為動能 C．運動員要成功躍過橫桿，其重心必須高于橫桿 D．運動員在上升過程中對桿先做正功后做負(fù)功 【解析】　撐桿跳運動員過最高點時豎直速度為零，水平速度不為零，選項A錯誤；當(dāng)運動員到達(dá)最高點桿恢復(fù)形變時，彈性勢能轉(zhuǎn)化為運動員的重力勢能和動能，選項B錯誤；運動員可以背躍式躍過橫桿，其重心可能低于橫桿，選項C錯誤；運動員在上升過程中對桿先做正功轉(zhuǎn)化為桿的彈性勢能后做負(fù)功，桿的彈性勢能轉(zhuǎn)化為運動員的重力勢能和動能，選項D正確． 【答案】　D 8．如圖所示，一根跨越光滑定滑輪的輕繩，兩端各有一雜技演員(可視為質(zhì)點)，演員a站于地面，演員b從圖示的位置由靜止開始向下擺，運動過程中繩

9、始終處于伸直狀態(tài)，當(dāng)演員b擺至最低點時，演員a剛好對地面無壓力，則演員a與演員b質(zhì)量之比為 (　　) A．1∶1　　　　　　　 B．2∶1 C．3∶1 D．4∶1 【解析】　由機械能守恒定律求出演員b下落至最低點時的速度大小為v.mv2＝mgl(1－cos 60°)，v2＝2gl(1－cos 60°)＝gl.此時繩的拉力為FT＝mg＋m＝2mg，演員a剛好對地壓力為0.則mag＝FT＝2mg.故ma∶m＝2∶1. 【答案】　B 9．來自福建省體操隊的運動員黃珊汕是第一位在奧運會上獲得蹦床獎牌的中國選手．蹦床是一項好看又驚險的運動，如圖所示為運動員在蹦床運動中完成某

10、個動作的示意圖，圖中虛線PQ是彈性蹦床的原始位置，A為運動員抵達(dá)的最高點，B為運動員剛抵達(dá)蹦床時的位置，C為運動員抵達(dá)的最低點．不考慮空氣阻力和運動員與蹦床作用時的機械能損失，A、B、C三個位置運動員的速度分別是vA、vB、vC，機械能分別是EA、EB、EC，則它們的大小關(guān)系是 (　　) A．vAvC　　　　　　 B．vA>vB，vBEC D．EA>EB，EB＝EC 【解析】　最高點A的速度為零，剛抵達(dá)B位置時的速度不為零，vAvC，以人為研究對象，B→A機械能守恒，EA＝EB，B→C彈力對人做

11、負(fù)功，機械能減小，EB>EC. 【答案】　AC 10．飛機場上運送行李的裝置為一水平放置的環(huán)形傳送帶，傳送帶的總質(zhì)量為M，其俯視圖如下圖所示．現(xiàn)開啟電動機，傳送帶達(dá)穩(wěn)定運行的速度v后，將行李依次輕輕放到傳送帶上．若有n件質(zhì)量均為m的行李需通過傳送帶運送給旅客．假設(shè)在轉(zhuǎn)彎處行李與傳送帶無相對滑動，忽略皮帶輪、電動機損失的能量．求從電動機開啟，到運送完行李需要消耗的電能為多少？ 【解析】　設(shè)行李與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ，則傳送帶與行李間由于摩擦產(chǎn)生的總熱量Q＝nμmgΔx 由運動學(xué)公式得：Δx＝x傳－x行＝vt－＝ 又：v＝μgt 聯(lián)立解得：Q＝nmv2 由能量守恒得：E＝Q＋

12、Mv2＋n×mv2 所以：E＝Mv2＋nmv2. 【答案】　Mv2＋nmv2 11．質(zhì)量為m的木塊(可視為質(zhì)點)左端與輕彈簧相連，彈簧的另一端與固定在足夠大的光滑水平桌面上的擋板相連，木塊的右端與一輕細(xì)線連接，細(xì)線繞過光滑的質(zhì)量不計的輕滑輪，木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，在下列情況中彈簧均處于彈性限度內(nèi)，不計空氣阻力及線的形變，重力加速度為g. (1)在甲圖中，在線的另一端施加一豎直向下的大小為F的恒力，木塊離開初始位置O由靜止開始向右運動，彈簧開始發(fā)生伸長形變，已知木塊通過P點時，速度大小為v，O、P兩點間的距離為x.求木塊拉至P點時彈簧的彈性勢能； (2)如果在線的另一端不是施加恒力，而是懸

13、掛一個質(zhì)量為M的鉤碼，如圖乙所示，木塊也從初始位置O由靜止開始向右運動，求當(dāng)木塊通過P點時的速度大小． 【解析】　(1)用力F拉木塊至P點時，設(shè)此時彈簧的彈性勢能為E，根據(jù)功能關(guān)系得 Fx＝E＋mv2 所以彈簧的彈性勢能為E＝Fx－mv2. (2)懸掛鉤碼M時，當(dāng)木塊運動到P點時，彈簧的彈性勢能仍為E，設(shè)木塊的速度為v′，由機械能守恒定律得 Mgx＝E＋(m＋M)v′2 聯(lián)立解得：v′＝. 【答案】　(1)Fx－mv2　(2) 12．(2010年成都市摸底測試)如圖所示為某同學(xué)設(shè)計的節(jié)能運輸系統(tǒng)．斜面軌道的傾角為37°，木箱與軌道之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.25.設(shè)計要求：木

14、箱在軌道頂端時，自動裝貨裝置將質(zhì)量m＝2 kg的貨物裝入木箱，木箱載著貨物沿軌道無初速滑下，當(dāng)輕彈簧被壓縮至最短時，自動裝貨裝置立刻將貨物卸下，然后木箱恰好被彈回到軌道頂端，接著再重復(fù)上述過程．若g取10 m/s2，sin 37°＝0.6 ，cos 37°＝0.8.求： (1)離開彈簧后，木箱沿軌道上滑的過程中的加速度大??； (2)滿足設(shè)計要求的木箱質(zhì)量． 【解析】　(1)設(shè)木箱質(zhì)量為m′，對木箱的上滑過程，由牛頓第二定律有： m′gsin 37°＋μm′gcos 37°＝m′a 代入數(shù)據(jù)解得：a＝8 m/s2. (2)設(shè)木箱沿軌道下滑的最大距離為L，彈簧被壓縮至最短時的彈性勢能為Ep，根據(jù)能量守恒定律：貨物和木箱下滑過程中有：(m′＋m)gsin 37°L＝μ(m′＋m)gcos 37°L＋Ep 木箱上滑過程中有Ep＝m′gsin 37°L＋μm′gcos 37°L 聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得：m′＝m＝2 kg. 【答案】　(1)8 m/s　(2)2 kg