高考物理一轮复习课时分层练习5.3《机械能守恒定律及其应用》(含答案详解)

这是一份高考物理一轮复习课时分层练习5.3《机械能守恒定律及其应用》(含答案详解)，共16页。
课时分层作业 十六
机械能守恒定律及其应用
(45分钟 100分)
【基础达标题组】
一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分。1～6题为单选题,7～10题为多选题)
1.下列关于机械能守恒的说法中正确的是( )
A.做匀速运动的物体机械能一定守恒
B.做匀加速运动的物体机械能一定不守恒
C.做自由落体运动的物体机械能一定守恒
D.做匀速圆周运动的物体机械能一定守恒
【解析】选C。做匀速运动的物体,可能有除了重力以外的其他力做功,机械能不一定守恒,比如物体匀速上升或下降时,机械能不守恒,故A错误;做匀加速运动的物体,可能只有重力做功,其机械能守恒,比如自由落体运动,故B错误;做自由落体运动的物体在下落中只有重力做功,故机械能一定守恒,故C正确;做匀速圆周运动的物体机械能不一定守恒,如物体在竖直平面内做匀速圆周运动时,机械能不守恒,故D错误。
2.(日照模拟)蹦极是一项非常刺激的户外休闲活动。北京青龙峡蹦极跳
塔高度为68米,身系弹性蹦极绳的蹦极运动员从高台跳下,下落高度大约为50
米。假定空气阻力可忽略,运动员可视为质点。下列说法正确的是( )
A.运动员到达最低点前加速度先不变后增大
B.蹦极过程中,运动员的机械能守恒
C.蹦极绳张紧后的下落过程中,动能一直减小
D.蹦极绳张紧后的下落过程中,弹力一直增大
【解析】选D。蹦极绳张紧前,运动员只受重力,加速度不变。蹦极绳张紧后,运动员受重力、弹力,开始时重力大于弹力,加速度向下,后来重力小于弹力,加速度向上,则蹦极绳张紧后,运动员加速度先减小为零再反向增大,故A错误;蹦极过程中,运动员和弹性绳的机械能守恒,故B错误;蹦极绳张紧后的下落过程中,运动员加速度先减小为零再反向增大,运动员速度先增大再减小,运动员动能先增大再减小,故C错误;蹦极绳张紧后的下落过程中,弹性绳的伸长量增大,弹力一直增大,故D正确。
3.(2016·全国卷Ⅱ)小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上,P球的质量大于Q球的质量,悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短。将两球拉起,使两绳均被水平拉直,如图所示。将两球由静止释放。在各自轨迹的最低点,( )
A.P球的速度一定大于Q球的速度
B.P球的动能一定小于Q球的动能
C.P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力
D.P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度
【解析】选C。小球P和Q由两绳的水平位置运动到最低点的过程中机械能守恒,则有mgL=mv2,所以v=,由于悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短,所以P球的速度一定小于Q球的速度,选项A错误;又由于P球的质量大于Q球的质量,不能确定P球的动能是否一定小于Q球的动能,选项B错误;根据FT-mg=,因为r=L,所以,FT=3mg,所以P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力,选项C正确;由a=和r=L可得,P球和Q球的向心加速度大小均为a=2g,所以选项D错误。
4.(惠州模拟)如图所示,绕过光滑钉子O的细绳,两端分别拴有A、B两个小球,A球的质量是B球的2倍。现将两球从距地面高度为h处由静止释放,若细绳足够长,细绳的质量、空气的阻力均不计。则B球上升到距地面的最大高度为
( )
A.h B.h C.h D.h
【解析】选C。设B球质量为m,则A球质量为2m。对系统由机械能守恒得,
2mgh-mgh=·3mv2,对B在A落地之后,mv2=mgh′,联立解得h′=,故B的离地最大高度为H=h′+2h=+2h=h,故C正确,A、B、D错误。
【加固训练】
如图所示光滑轨道由半圆和一段竖直轨道构成,图中H=2R,其中R远大于轨道内径。比轨道内径略小的两小球A、B用轻绳连接,A在外力作用下静止于轨道右端口,B球静止在地面上,轻绳绷紧。现静止释放A小球,A落地后不反弹,此后B小球恰好可以到达轨道最高点。则A、B两小球的质量之比为( )
A.3∶1 B.3∶2 C.7∶1 D.7∶2
【解析】选A。设A球落地时两球速度大小为v1。对于两球组成的系统,由机械能守恒定律得:A下落过程,有
mAgH=mBgH+(mA+mB)
A落地后,对B球,由机械能守恒得:
B球上升过程,有mB=mBgR
又H=2R
联立解得mA∶mB=3∶1。故选A。
5.(湘潭模拟)如图所示,两个完全相同的小球A、B,在同一高度处以相同大小的初速度v0分别水平抛出和竖直向上抛出,下列说法正确的是( )
A.两小球落地时的速度相同
B.两小球落地时,重力的瞬时功率相同
C.从开始运动至落地,重力对两小球做功相同
D.从开始运动至落地,重力对两小球做功的平均功率相同
【解析】选C。两个小球在运动的过程中都是只有重力做功,机械能守恒,根据机械能守恒可知两小球落地时速度大小相等,方向不同,所以速度不同,故A错误;落地时两小球的速率相同,重力也相同,但A小球重力与速度有夹角,B小球重力与速度方向相同,所以落地前的瞬间B小球重力的瞬时功率大于A小球重力的瞬时功率,故B错误;两个小球在运动的过程重力对两小球做功都为mgh,故C正确;从开始运动至落地,重力对两小球做功相同,但过程A所需时间小于B所需时间,根据P=知道重力对两小球做功的平均功率不相同,故D错误。
6.如图甲所示,将质量为m的小球以速度v0竖直向上抛出,小球上升的最大高度为h。若将质量分别为2m、3m、4m、5m的小球,分别以同样大小的速度v0从半径均为R=h的竖直圆形光滑轨道的最低点水平向右射入轨道,轨道形状如图乙、丙、丁、戊所示。则质量分别为2m、3m、4m、5m的小球中,能到达的最大高度仍为h的是(小球大小和空气阻力均不计)( )
A.质量为2m的小球B.质量为3m的小球
C.质量为4m的小球D.质量为5m的小球
【解析】选C。由题意可知,质量为m的小球,竖直向上抛出时只有重力做功,故机械能守恒,则有mgh=m,题图乙将质量为2m的小球以速度v0射入轨道,小球若能到达最大高度为h,则此时速度不为零,此时的动能与重力势能之和,大于初位置时的动能与重力势能,故不可能,即h2