高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 机械能守恒定律课后复习题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 机械能守恒定律课后复习题，共27页。试卷主要包含了4机械能守恒定律 课时作业1，2N/m，6，csθ=0，5m/s，25J；3等内容，欢迎下载使用。
2020-2021学年人教版（2019）必修第二册8.4机械能守恒定律 课时作业1（含解析）  1．按压式圆珠笔内装有一根小弹簧，尾部有一个小帽，压一下小帽，笔尖就伸出来。如图所示，使笔的尾部朝下，将笔在桌面上竖直向下按到最低点，使小帽缩进，然后放手，笔将竖直向上弹起至一定的高度。忽略摩擦和空气阻力，则笔从最低点运动至最高点的过程中（　　）A．笔的动能一直增大B．笔的重力势能与弹簧的弹性势能总和一直减小C．弹簧的弹性势能减少量等于笔的动能增加量D．笔、弹簧和地球组成的系统机械能守恒2．如图，一固定斜面倾角为，一质量为m的物块自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做匀减速运动，加速度大小为（重力加速度为），物块上升的最大高度为。则此过程中错误的是（　　）A．物块的重力势能增加了B．物块的机械能损失了C．物块克服摩擦力做功D．物块的动能损失了3．在某次蹦极活动中，一质量为63kg的人（可视为质点），其脚上系有一根原长为20m的弹性绳，然后从距水面60m高的平台上由静止沿竖直方向落下。假设人下落的最低点距水面10m，弹性绳始终在弹性限度内（即绳上拉力与伸长量成正比），不计绳重，忽略空气阻力，取重力加速度。已知弹性势能（k为劲度系数，x为形变量），则下列说法中正确的是（　　）A．弹性绳的劲度系数为25.2N/mB．人在下落过程中先超重后失重C．下落过程中弹性绳的拉力先做正功后做负功D．下落过程中的最大速度大于21m/s4．质量为m的小球A和质量为M的物块B用跨过光滑定滑轮的细线连接，物块B放在倾角为θ的固定斜面体C上，当用手托住A球，细线张力为零时，物块B刚好不下滑。将小球A拉至细线与竖直方向夹角为θ的位置由静止释放，小球摆到最低点时，物块B刚好不上滑，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计空气阻力，sinθ=0.6，cosθ=0.8。则为（　　）A． B． C． D．5．我国的航天技术在世界上具有举足轻重的地位，我国发射的神舟10号飞船绕地球运行的高度大约为343km，而神舟11号飞船绕地球运行的高度大约为393km。目前，火箭是卫星发射的唯一工具，火箭发射回收是航天技术的一大进步。如图所示，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。火箭在返回匀速下降过程中机械能（　　）A．增大 B．减小 C．不变 D．条件不足，无法确定6．从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和。取地面为重力势能零点，该物体的E总和Ep随它离开地面的高度h的变化如图所示。重力加速度取10 m/s2。由图中数据可得（    ）A．物体的质量为4 kgB．h=0时，物体的速率为20 m/sC．h=2 m时，物体的动能Ek=40 JD．从地面至h=4 m，物体的动能减少100 J7．轻质弹簧左端固定于竖直墙壁上，右端连接一小球，开始时小球静止在光滑水平直轨道上的O点，如图所示，现将小球沿轨道移到A点后由静止释放，小球运动到B点时速度刚好为零。忽略空气阻力，在小球由A运动到B的过程中，关于小球机械能的变化情况，以下判断正确的是（　　）A．一直增大 B．一直减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大8．人站在h高处的平台上，水平抛出一个质量为m的物体，物体落地时的速度为v，以地面为重力势能的零点，不计空气阻力，则有（　　）A．人对小球做的功是 B．人对小球做的功是C．小球落地时的机械能是 D．重力对小球做的功是9．如图为探究弹簧的弹性势能与哪些因素有关的实验装置，用向下的力缓慢推小球压缩弹簧，撤去推力后，小球从竖直圆管中向上弹出。不计摩擦和空气阻力，弹簧的形变始终在弹性限度内，则（　　）A．只增大弹簧的压缩量，小球上升的高度不变B．只增大弹簧的压缩量，小球上升的高度增大C．只增大弹簧的劲度系数，小球上升的高度不变D．只增大弹簧的劲度系数，小球上升的高度减小 10．如图甲所示，轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，一质量为m的小球，从离弹簧上端高h处由静止释放。某同学探究小球在接触弹簧后向下的运动过程，他以小球开始下落的位置为原点，沿竖直向下方向建立坐标轴Ox，作出小球所受弹力F大小随小球下落的位置坐标x的变化关系如图乙所示，不计空气阻力，重力加速度为g。以下判断正确的（　　）A．当x=h+x0时，重力势能与弹性势能之和最小B．最低点的坐标为x=h+2x0C．小球受到的弹力最大值等于2mgD．小球动能的最大值为11．如图所示，ABC和ABD为两个光滑固定轨道，A、B、E在同一水平面，C、D、E在同一竖直线上，D点距水平面的高度为5m，C点高度为10m，一滑块从A点以某一初速度v0分别沿两轨道滑行到C或D处后水平抛出。要求从C点抛出时的射程比从D点抛出时的小，g＝10m/s2，则滑块在A点的初速度大小可能为（　　）A．10m/s B．12m/s C．15m/s D．16m/s12．如图a所示，竖直轻弹簧固定在水平地面上，上端与质量为的木块A相连，且保持静止。现在A上施加竖直向下的力F，使木块缓慢向下移动。F的大小与木块移动距离x的关系如图b所示，整个过程弹簧都处于弹性限度内，g取。下列说法正确的是（　　）A．弹簧的劲度系数为B．当木块下移时，若撤去F，则A的最大速度为C．当木块下移时，若撤去F，A能上升的最大高度为D．在木块下移的过程中，弹簧的弹性势能增加13．如图所示，三个完全相同的轻弹簧竖立在地面上，a、b、c三个小球分别从三个弹簧的正上方由静止释放，a球释放的位置最低，c球释放的位置最高，a、b两球的质量相等，a、c两球下落过程中弹簣的最大压缩量相同，空气阻力不计。则关于三个球下落过程中的判断正确的是（　　）A．三个球与弹簧接触后均立即开始做减速运动B．a、b两球速度最大的位置在同一高度C．b球下落过程中弹簧的最大压缩量比c球下落过程中弹簧的最大压缩量大D．a球与弹簧组成系统的机械能和c球与弹簧组成的系统机械能相等14．在离地高h处，同一时刻沿竖直方向向上和向下抛出两个小球，它们的初速度大小均为v0，不计空气阻力，则（　　）A．落地速度相同 B．落地速度不相同C．落地时间相同 D．落地时间不相同15．“轨道康复者”航天器可在太空中给人造卫星补充能源，延长卫星寿命。已知“轨道康复者”和目标卫星，在同一平面内沿相同绕行方向绕地球做匀速圆周运动。“轨道康复者”在P点调整自身速度，进入如图所示的虚线椭圆轨道，在Q点与目标卫星相遇，再次调速留在卫星所在的圆轨道上。不考虑卫星与“轨道康复者”之间的引力，则下列说法正确的有（　　）A．“轨道康复者”从P点进入虚线椭圆轨道应加速B．“轨道康复者”从P点进入虚线椭圆轨道应减速C．“轨道康复者”在圆轨道上经过P点和椭圆轨道上经过P点加速度大小相等D．“轨道康复者”在椭圆轨道上运动时，P点机械能小于Q点机械能  16．如图所示，两端分别系着小球a和b的轻绳跨过轻定滑轮，小球a的质量，用手托住，距离地面的高度。小球的质量，静置于水平地面上，此时对地面的压力恰好为零。现从静止开始释放小球a，取。求：(1)小球a落地时的速率；(2)小球b能够上升的最大高度H；(3)小球a下落h的过程中，轻绳对a做的功。17．如图所示为某水上闯关娱乐设施的一个关卡，闯关者（视为质点）可通过水平跑道AO加速，从O点水平起跳、飞跃的“深渊”，跳到高度差的平台上；闯关者（视为质点）也可通过倾角的斜跑道BO加速，抓住搭在O点的绳子下端起跳，在绳子摆动到最低点时松手，跳到平台上。已知绳长，质量可忽略，空气阻力不计，取重力加速度，，。问：(1)若闯者不通过绳子、直接冲出斜跑道，他能否闯关成功？(2)若闯关者水平奔跑的最大瞬时速度为8m/s，他能否通过水平跑道闯关成功？(3)若闯关者通过斜跑道闯关成功，最终落点与平台边缘的距离，求他在斜跑道O点的速度大小。18．如图所示，两个半径均为R的圆形光滑细管道组成的轨道CDE竖直放置在水平面上，C、E两管口切线水平，O1和O2为两细管道圆心，O1O2连线与竖直线间的夹角，一劲度系数的轻质弹簧右端固定，原长时左端处于P点，已知弹簧原长足够长，一质量为m可视为质点的滑块从A点以初速度斜向上抛出，刚好从C点沿水平方向进入管道，已知滑块与地面间的动摩擦因数为，弹簧的弹性势能Ep与弹簧形变量的关系是，细管内径和空气阻力不计。求：(1)滑块到C点时对轨道的压力；(2)AE间的距离；(3)要使滑块能再次返回细管道EDC但又不能从C点离开轨道，问EP间的水平距离x应满足的条件？（计算结果可用根号表示）19．某学校的兴趣小组探究下落的小球与地面碰撞前后的运动情况，得到速度随时间变化的图象，并作出t=0.5时刻的切线，如图所示，已知小球在t=0时刻释放，其质量为0.5kg，并且在小球运动过程中，速度小于10m/s时可认为空气阻力与物体速度成正比关系，重力加速度g取10m/s2，求：(1)小球与地面第一次碰撞过程中损失的机械能；(2)小球在运动过程中受到空气阻力的最大值。
 20．如图所示为半径为R＝0.3m的半圆弧轨道，AB为半圆轨道的直径且水平，D点为半圆轨道的最低点，弧CD所对应的圆心角为弧AC所对应圆心角的一半，质量未知的小球甲与质量为m＝1kg的小球乙用质量不计的细线相连接，细线跨过与圆心等高且大小可忽略不计的滑轮，将小球甲放在C点时，系统处于静止状态，两球均可视为质点，重力加速度g＝10m/s2，一切摩擦均可忽略不计。求：（1）小球甲的质量；（2）如果将小球甲由A点无初速释放，当小球甲运动到C点时小球甲和小球乙的速度分别为多大?
参考答案1．D【详解】A．笔向上先做加速运动，到加速度变为零再做减速运动，则动能先增加后减小，A错误；B．笔的重力势能，动能，弹簧的弹性势能总和一定，动能先增加后减小，则笔的重力势能与弹簧的弹性势能总和先减小后增加，B错误；C．笔的重力势能，动能，弹簧的弹性势能总和一定，则弹簧的弹性势能减少量等于笔的动能与重力势能之和的增加量，而最后动能为0，则弹簧的弹性势能减少量等于笔的重力势能增加量，C错误；D．对笔、弹簧和地球组成的系统，整个过程能量只在动能和势能之间相互转化，总的机械能守恒，D正确。故选D。2．C【详解】A．物块上升时重力做负功，则重力做功为，重力势能增加了，A正确；BC．设摩擦力的大小为 ，根据牛顿第二定律得解得则物块克服摩擦力做功为根据功能关系可知机械能损失了，C错误，B正确；D．物块上滑的位移为物块的合力由动能定理得即动能损失了，D正确。故选C。3．D【详解】A．由机械能守恒有即解得故A错误；BC．绳没有拉直过程中，人做自由落体运动，绳上开始出拉力到拉力与人的重力相等过程中，人向下做加速运动，接着拉力大于人的重力，人接着向下做减速运动，则人在下落过程中先失重后超重，绳的拉力向上，人向下运动，则拉力一直做负功，故BC错误；D．当人的重力与拉力相等时，人的速度最大，即有得此过程中有机械能守恒有即解得故D正确。故选D。4．A【详解】设物块B与斜面间的动摩擦因数为，则由共点力平衡条件可得小球由静止释放至运动到最低点过程，根据机械能守恒定律可得小球运动到最低点时解得根据题意解得，故选A。5．B【详解】火箭在返回匀速下降过程中，动能不变，重力势能减小，则机械能减小。故选B。6．D【详解】A．由图可知在最高点，得，A错误；B．在初位置由图可知 ，解得 ，B错误；C．h=2m时，物体的动能故C错误；D．根据图像可知从地面至h=4 m，物体的动能减少故D正确。故选D。7．C【详解】在小球由A运动到B的过程中，对弹簧和小球组成的系统，在运动过程中该系统机械能守恒，由于在这一运动过程中，弹簧的形变量先减小后增大，则弹簧的弹性势能先减小后增大，故对小球来说，小球的机械能将先增大后减小。故选C。8．B【详解】AB．人水平抛出物体的过程中，由动能定理可得物体下落过程由机械能守恒定律可得联立解得人对物体做的功为故A错误，B正确；C．小球落地时的机械能是故C错误；D．重力对小球做的功是故D错误。故选B。9．B【详解】设弹簧的初始压缩量为x，初始弹簧劲度系数为k，初始状态小球上升的高度为h，小球的质量为m，则从外力释放弹簧弹动小球到小球上升到最大高度的过程中，小球受重力和弹力共同作用，其机械能增量等于弹力做的功，大小和初始弹性势能相等，即小球上升的高度为由上式可知，若只增大弹簧的压缩量小球上升的高度增大，只增大弹簧的劲度系数，小球上升的高度增大。故选B。10．AD【详解】由图象结合小球的运动过程为：先自由落体运动，当与弹簧相接触后，再做加速度减小的加速运动，然后做加速度增大的减速运动，直到小球速度为零。A．当x=h+x0时，弹力等于重力，加速度为零，小球速度最大，动能最大，由于系统机械能守恒，所以重力势能与弹性势能之和最小，A正确；B．根据对称性可知，小球在x=h+2x0和x=h两个位置的速度大小相等，所以x=h+2x0不是最低点，B错误；C．根据对称性可知，小球在x=h+2x0和x=h两个位置的合力大小相等，都等于mg，即小球在x=h+2x0位置时的弹力等于2mg，该位置不是最低点，所以弹力的最大值大于2mg，C错误；D．当x=h+x0时，弹力等于重力，加速度为零，小球速度最大，动能最大，从开始下落到x=h+x0位置，由机械能守恒定律和平衡条件得解得，D正确。故选AD。11．CD【详解】根据机械能守恒根据平抛运动规律sC=vCtC sD=vDtD可得要求sC<sD可得v0<10m/s但滑块从A点以初速度v0分别沿两轨道滑行到C或D处后水平抛出，要求则只有选项CD正确；故选CD。12．BC【详解】A．由图b可知弹簧形变量根据胡克定律得故A错误；B．撤去F后，物块回到平衡位置时速度最大，根据得故B正确；C．从最低点到最高点过程中，弹性势能转化为重力势能，得得故C正确；D．根据弹力F与形变量L的关系的面积表示弹力做功，如图所示，弹簧的弹性势能增加量未图中的梯形面积，即故D错误。故选BC。13．BC【详解】A．三个球与弹簧接触时，合力向下，仍向下做加速运动，A错误；B．速度最大的位置为弹簧弹力大小等于重力的位置，由于a、b两球质量相等，因此两球落过程中弹力大小等于重力时弹簧的压缩量相等，因此两球速度最大的位置在同一高度，B正确；C．由于a、b两球质量相等，b开始释放的位置比a开始释放的位置高，因此b球下落过程中弹簧的最大压缩量比a球下落过程中弹簧的最大压缩量大，因为a、c两球下落过程中弹簧的最大压缩量相同，由此判断，b球下落过程中弹簧的最大压缩量比c球下落过程中弹簧的最大压缩量大，C正确；D．由于a、c两球下落过程中弹簧的最大压缩量相同，当弹簧压缩量最大时，两弹簧的弹性势能相等两小球动能均为0，但重力势能关系不能确定，因此a球与弹簧组成系统的机械能和c球与弹簧组成的系统机械能不一定相等，D错误。故选BC。14．AD【详解】AB．两小球在运动过程中，只受重力，机械能守恒，所以两球落地速度相同，故A正确，B错误；CD．根据运动学公式可知上抛的物体运动的时间较长，故D正确，C错误。故选AD。15．AC【详解】AB．“轨道康复者”从P点进入虚线椭圆轨道应增加速，使万有引力不足以提供卫星做圆周运动的向心力，做离心运动，达到变轨目的，故A正确，B错误；C．根据得可知，“轨道康复者”在圆轨道上经过P点和椭圆轨道上经过P点与地球球心的距离相等，则加速度相等，故C正确；D．“轨道康复者”在椭圆轨道上运动时，机械能守恒，故P点机械能等于Q点机械能，故D错误。故选AC。16．(1)；(2)；(3)【详解】(1)对两球由机械能守恒，有解得a落地时的速率(2)小球a落地瞬间，两小球的速率相等，小球a落地后，小球b做竖直上抛运动，设小球b竖直向上运动的位移为，根据机械能守恒定律有小球b上升到最高点时，距离地面的高度为联立解得(3)小球a下落h过程中，对a应用动能定理得解得17．(1)不能；(2)能；(3)4.5m/s【详解】(1)若闯者不通过绳子、直接冲出斜跑道，他的运动轨迹如图。由几何关系可得解得故不能闯关成功。(2)若闯关者水平奔跑的最大瞬时速度为8m/s，以这一最大速度闯关，他的运动是平抛运动，根据平抛运动的公式，则其水平位移为故能通过水平跑道闯关成功。(3)若闯关者通过斜跑道闯关成功，设在绳摆动到最低点时他的水平速度为v1，随后以这一速度作平抛运动，由平抛运动公式可得代入数据解得设他在斜跑道O点的速度大小为，由机械能守恒定律可得代入解得18．(1) mg，方向竖直向上；(2)；(3) 【详解】(1)由几何关系，CE竖直高度y=3R，CE水平间距xCE=R  ，设A处的竖直速度为vy，根据平抛运动规律滑块到C点的速度为C点由向心力公式求得，根据牛顿第三定律，滑块对轨道压力大小为mg，方向竖直向上 (2)AC间的水平间距为AE间的距离为(3)滑块从A到E机械能守恒，则E点的速度为若滑块刚好能回到E点，设EP间距为x1，弹簧最大形变量为，滑块向右运动时，由动能定理得滑块向左运动时，由动能定理得联立上两式得，若滑块刚好能回到C点，设EP间距为x2，弹簧最大形变量为滑块向左运动到C点过程中，由动能定理得联立上两式得 ，所以滑块能再次返回细管道又不能从C点离开，轨道EP间的水平距离x应满足19．(1)2.25J；(2)3.75N【详解】(1)由图像可知，小球第一次与地面碰撞前后的速度分别为v1=5m/s，v2=4m/s，损失的机械能为(2)t=0.5s时的速度为v3=4m/s，加速度为由牛顿第二定律得解得最大速度为v1=5m/s，最大阻力为20．（1）；（2）；【详解】（1）设系统静止时细线中的拉力大小为T，物体受到容器的支持力FN方向垂直半圆轨道指向圆心O。又由题意可知△OAC为正三角形，所以：∠OAC=60°对物体甲、物体乙，根据共点力的平衡条件知T=mgTcosθ=FNcosθTsinθ+FNsinθ=Mg解得（2）设物体甲运动到C点时的速度大小为v甲、此时物体乙的速度为v乙，则将物体甲的速度分解可知，如图所示，物体乙的速度等于物体甲的速度沿细线方向的分量由几何关系知，v甲与v乙的夹角为90°-θ=30°，则由v甲sinθ=v乙又AC=R根据机械能守恒定律得解得，