2020_2021学年高中物理第四章机械能和能源5机械能守恒定律课时练习含解析教科版必修220210223246.doc

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1、机械能守恒定律(25分钟·60分)一、选择题(本题共6小题,每题5分,共30分)1.火箭发射回收是航天技术的一大进步。火箭在返回地面前的某段运动,可看成先匀速后减速的直线运动,最后撞落在地面上。不计火箭质量的变化,则火箭(　　)A.匀速下降过程中,机械能守恒B.减速下降过程中,机械能守恒C.匀速下降过程中,合外力做功为零D.减速下降过程中,合外力做功等于火箭机械能的变化【解析】选C。火箭匀速下降阶段,必定受到空气阻力,空气阻力做负功,所以其机械能不守恒,故A错误;火箭在减速过程中,空气阻力做负功,其机械能不守恒,故B错误。匀

2、速下降过程中,合外力为零,则合外力做功为零,故C正确。减速下降过程中,合外力做功等于火箭动能的变化,而空气阻力做功等于火箭机械能的变化。故D错误。2.一个质量为m的物体以a=2g的加速度竖直向下运动,则在此物体下降h高度的过程中,下列说法正确的是(　　)A.物体的重力势能减少了2mghB.物体的动能增加了mghC.物体的机械能保持不变D.物体的机械能增加了mgh【解析】选D。质量为m的物体下降h高度,则重力势能减少为mgh,所以A错误;根据动能定理得:ΔEk=F·x=ma·h=m·2gh,所以B错误;因为a=2g,所以除受重

3、力外,还受到向下的外力F′=mg,所以机械能增加了ΔE=F′·x=F′·h=mgh,所以C错,D对。故选D。-10-3.如图所示,固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环,圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接,弹簧的另一端连接在墙上,且处于原长状态。现让圆环由静止开始下滑,已知弹簧原长为L,圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L(未超过弹性限度),则在圆环下滑到最大距离的过程中(　　)A.圆环的机械能守恒B.弹簧弹性势能变化了mgLC.圆环下滑到最大距离时,所受合力为零D.圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变【解析】选B。圆环

4、在下滑过程中,弹簧对其做负功,故圆环机械能减小,选项A错误;圆环下滑到最大的距离时,由几何关系可知,圆环下滑的距离为L,圆环的速度为零,由能量守恒定律可知,弹簧的弹性势能增加量等于圆环重力势能的减小量,为mgL,故选项B正确;圆环下滑过程中,所受合力为零时,加速度为零,速度最大,而下滑至最大距离时,物体速度为零,加速度不为零,所以选项C错误;在下滑过程中,圆环的机械能与弹簧弹性势能之和保持不变,即系统机械能守恒,所以选项D错误。【加固训练】如图所示,小球a、b的质量分别是2m和m,a从倾角为30°的光滑固定斜面的顶端无初速下

5、滑,b从斜面等高处以初速度v0平抛,比较a、b落地的运动过程有(　　)-10-A.a、b两球同时到达地面B.a、b落地前的速度相同C.重力对a、b做的功相同D.落地前瞬间a、b两球重力做功的瞬时功率相等【解析】选D。设斜面高度为h,a、b球竖直向下的加速度分别为aa=gsin230°=g,ab=g,由h=at2知b球先到达地面,A错。根据机械能守恒,对a球:2mgh=·2m,va=;对b球:mgh+m=m,vb=,a、b下落高度相同,落地时速度va

6、g,Pb=mgv⊥=mg·,D对。重力对a、b做的功分别为Wa=2mgh,Wb=mgh,C错。4.如图所示,由光滑细管组成的轨道固定在竖直平面内,AB段和BC段是半径为R的四分之一圆弧,CD段为平滑的弯管。一小球从管口D处由静止释放,最后能够从A端水平抛出落到地面上,则管口D距离地面的高度必须满足的条件是(　　)A.等于2R　　　　　　　　B.大于2RC.大于2R且小于RD.大于R【解析】选D。小球到达A点的临界情况是对轨道的压力为零,根据牛顿第二定律得mg=m-10-,解得vA=;根据动能定理得mg(H-2R)=m-0,解

7、得最小高度H=R,故D正确,A、B、C错误。5.如图所示,倾角θ=30°的光滑斜面固定在地面上,长为l、质量为m、质量分布均匀的软绳置于斜面上,其上端与斜面顶端齐平。用细线将质量也为m的物块与软绳连接,物块由静止释放后向下运动,直到软绳刚好全部离开斜面(此时物块未到达地面),在此过程中(　　)A.物块的机械能逐渐增加B.物块静止释放瞬间的加速度为C.软绳重力势能减少了mglD.软绳刚好全部离开斜面时的速度大小为【解析】选D。物块向下运动,受到细线向上拉力做负功,物块机械能减少,所以A错误。物块静止释放瞬间,由牛顿第二定律:m

8、g-mgsin30°=2ma,解得a=,选项B错误;软绳重力势能减少了mgl-mglsin30°=mgl,选项C错误;由机械能守恒定律:mgl+mgl=·2mv2解得v=,选项D正确。【加固训练】　　(多选)如图为两个半径不同而内壁光滑的固定半圆轨道,质量相等的两个小球分别从与球心在同一水