1、优质文档优质文档8.机械能守恒定律一、非选择 题1.如图所示的四个图中,木块均在固定的斜面上运动,其中图 A、B、C 中的斜面是光滑的,图 D 中的斜面是粗糙的,图 A、B 中的 F 为木块所受的外力,方向如图中箭头所示,图 A、B、D 中的木块向下运动,图 C 中的木块向上运动 ,在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是( )解析:该题考查机械能守恒的判断 ,对于 A、B 选项外力 F 对物体做功,机械能不守恒。C 选项中木块只有重力做功,机械能守恒,D 选项中有摩擦力做功,机械能也不守恒。答案:C2.在大型游乐场里,小明乘坐如图所示匀速转动的“摩天轮”,正在向最高点运动,对此过程中小明的机
2、械能,下列说法中正确的是( )A.小明的重力势能保持不变B.小明的动能保持不变C.小明的机械能保持不变来源:学科网D.小明的机械能减少解析:因为“摩天轮”是匀速转动,所以人的动能不变,在向上运动的过程中,人的重力势能增加,故人的机械能也增加。答案:B3.如图所示,质量为 1kg 的小球以 4m/s 的速度从桌面竖直上抛 ,到达的最大高度为 0.8m,返回后,落到桌面下 1 m 的地面上,取桌面为重力势能的参考平面 ,则下述说法正确的是( )A.小球在最高点时具有的重力势能为 18J优质文档优质文档B.小球在最高点时具有的机械能为 16JC.小球 落地前瞬间具有的机械能为 8JD.小球落地前瞬间
3、具有的动能为 8J解析:小球在最高点时具有的重力势能 Ep=mgh1=1100.8J=8 J,选项 A 错误;小球在最高点时具有的机械能等于此时的重力势能,即 8 J,选项 B 错误; 小球在下落过程中 ,机械能守恒,任意位置的机械能都等于 8 J,选项 C 正确;小球落地时的动能 Ek=E-Ep=E-mgh2=8J-110(-1)J=18 J,故选项 D 错误。答案:C4.以相同大小的初速度 v0 将物体从同一水平面分别竖直上抛、斜上抛和沿光滑的足够长的固定斜面的表面上滑,三次达到的最大高度分别为 h1、h 2、h 3,空气阻力忽略不计,则下列判断正确的是( )A.h1h2h3 B.h 1=
4、h2=h3C.h1=h2h3 D.h1=h3h2解析:选取抛出点为零势能参考面 ,则物体在初状态的机械能都是 E1=,由于在三种情况下,均只有重力对物体做功,因此物体 的机械能守恒,在最高点时,机械能也都一样。竖直上抛及沿光 滑的足够长的固定斜面的表面上滑的最高点速度为零,动能全 部转化为重力势能,高度一样; 在斜上抛时,小球在最高 点仍有水平方向的速度,动能不为零,所以小球的高度比另两 种情况要低一些,故应选 D。答案:D5.如图所示,一根跨越光滑定滑轮的轻绳,两端各连有一杂技演员(可视为质点), 甲站于地面,乙从图示的位置由静止开始向下摆动, 运动过程中绳始终处于伸直状态,当演员乙摆至最低
5、点时,甲刚好对地面无压力,则演员甲的质量与演员乙的质量之比为( )A.11 B.21来源:学科网 ZXXKC.31 D.41解析:设定滑轮到演员乙的距离为 L,那么当乙摆至最低点时下降的高度为 ,根据机械能守恒定律可知m 乙 gm 乙 v2;又因当演员乙摆至最低点时,甲刚好对地面无压力 ,说明绳子上的张力和甲演员的重力相等,所以 m 甲 g-m 乙 g=m 乙 ,联立上面两式可得演员甲的质量与演员乙的质量之比为 21。答案:B6.如图是为了检验某种防护罩承受冲击能力的装置的一部分,M 为半径为 R=1.0m、固定于竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道,轨道上端切线水平,M 的下端相切处放置竖直向上
6、的弹簧枪,可发射速度不同的质量 m=0.01kg 的小钢珠。假设某次发射的钢珠沿轨道内侧恰好能经过 M 的上端点水平飞出,取g=10m/s2,弹簧枪的长度不计,则发射该钢珠前,弹簧的弹性势能为 ( )优质文档优质文档A.0.10 J B.0.15 JC.0.20 J D.0.25 J解析:小钢珠恰好经过 M 的上端点有 mg=m,所以 v=m/s。根据机械能守恒定律得Ep=mgR+mv2=0.15J。答案:B7.如图,把一根内壁光滑的细圆管弯成 3/4 圆周形状,且竖直放置,管口 A 竖直向上,管口 B 水平向左,一小球从管口 A 的正上方 h1 高处自由落下,经细管恰能到达细管最高点 B 处
7、。若小球从 A 管口正上方 h2 高处自由落下,进入 A 管口运动到 B 点后又从空中飞落进 A 口,则 h1h 2 为( ) 来源:Zxxk.ComA.12 B.23C.45 D.56解析:当小球从管口 A 的正上方 h1 高处自由落下,到达细管最高点 B 处时的速度为零,则根据机械能守恒定律有(取管口 A 的位置重力势能为零 ),mgh1=mgR,解得 h1=R;当从 A 管口正上方 h2 高处自由落下时,根据平抛运动规律有 R=vBt,R=gt2,解得 vB=,根据机械能守恒定律有 mgh2=mgR+,解得 h2=,故h1h 2=45。答案:C二、非选择题来源:学,科,网 Z,X,X,K
8、8.在跳水比赛中,有一个单项是“3m 跳板”。如图所示,其比赛过程可简化为: 运动员走上跳 板,跳板被压弯到最低点 C,跳板又将运动员竖直向上弹到最高点 ,运动员做自由落体运动,竖直落入水中。将运动员视为质点,运动员质量 m=60kg,取 g=10m/s2。求:(1)跳板被压弯到最低点 C 时具有的弹性势能;(2)运动员入水前的速度大小。( 可以用根号表示结果)优质文档优质文档解析:( 1)运动员由 C 点运动到 A 点时,跳板的弹性势能转化为运动员增加的重力势能,则Ep=mghAC=6010(1.5+0.5)J=1200J(2)运动员由 A 点开始做自由落体运动,机械能守恒,则mghA=mv
9、2解得 v=m/ s=3m/s答案:(1)1200J (2)3m/s 来源: 学科网 ZXXK9.滑板运动是一种陆地上的“冲浪运动”,滑板运动员可在不同的滑坡上滑行。如图所示,ABCDE 为同一竖直平面内 依次平滑连接的滑行轨道,其中 BCD 段是一半径 R=2.5m 的四分之一圆弧轨道,O 点为圆心,其正下方的 C 点为圆弧的最低点。运动员脚踩滑板从高 H=3m 处由静止出发,沿轨道滑下。运动员连同滑板可视为质点,其总质量 m=60kg。忽略摩擦阻力和空气阻力,取 g=10m/s2,求:运动员滑经C 点时滑板对轨道的压力的大小。解析:运动员从开始滑下至 C 点,由机械能守恒定律得mgH=mv2运动员滑至最低点时,由牛顿运动定律和向心力公式得FN-mg=m由得 FN=mg(1+)代入已知数据,求得 FN=2040N根据牛顿第三定律,滑板对轨道 C 点的压力 FN=FN=2040N。答案:2040N
