2020高考物理精优大一轮复习人教通用版精练：第5单元 机械能 名师精编课时作业15

课时作业(十五)第15讲机械能守恒定律及其应用

时间/ 40分钟

基础达标

图K15-1

1.如图K15-1所示,将弹性绳上端固定,拉长后下端固定在运动员身上,并通过外力作用使运动员停留在地面上,当撤去外力后,运动员被“发射”出去冲向高空.若运动员始终沿竖直方向运动并可视为质点,忽略弹性绳质量与空气阻力.对于运动员的上升过程,下列说法正确的是()

A.运动员的动能先增大后保持不变

B.运动员的重力势能和弹性绳的弹性势能之和在合力为0 时最小

C.弹性绳的弹性势能一直减小

D.运动员的机械能先增大后减小

图K15-2

2.[2018·北京丰台测试]某同学利用如图K15-2所示的实验装置研究摆球的运动情况.摆球从A点由静止释放,经过最低点C到达与A等高的B点,D、E、F是OC 连线上的点,OE=DE,DF=FC,OC连线上各点均可钉钉子.每次均将摆球从A点由静止释放,不计绳与钉子碰撞时机械能的损失.下列说法正确的是()

A.若只在E点钉钉子,摆球最高可能摆到A、B连线以上的某点

B.若只在D点钉钉子,摆球最高可能摆到A、B连线以下的某点

C.若只在F点钉钉子,摆球最高可能摆到D点

D.若只在F点以下某点钉钉子,摆球可能做完整的圆周运动

图K15-3

3.在某次“蹦床”娱乐活动中,从小朋友下落到离地面高h1处开始计时,其动能E k 与离地高度h的关系如图K15-3所示.在h1~h2阶段图像为直线,其余部分为曲线,h3对应图像的最高点,小朋友的质量为m,重力加速度为g,不计空气阻力和一切摩擦.下列有关说法正确的是()

A.整个过程中小朋友的机械能守恒

B.从小朋友的脚接触蹦床直至蹦床被压缩至最低点的过程中,其加速度先增大后减小

C.小朋友处于h=h4高度时,蹦床的弹性势能为E p=mg(h2-h4)

D.小朋友从h1下降到h5过程中,蹦床的最大弹性势能为E pm=mgh1

图K15-4

4.如图K15-4所示,一长为L的均匀铁链对称挂在一轻质小滑轮上,由于某一微小的扰动使得链条向一侧滑动,则铁链完全离开滑轮时的速度大小为(重力加速度为g)()

A.B.

C.D.

5.(多选)有一系列斜面,倾角各不相同,它们的顶端都在O点,如图K15-5所示.有一系列完全相同的滑块(可视为质点)从O点同时由静止释放,分别到达各斜面上的A、B、C、D……各点,下列判断正确的是()

图K15-5

A.若各斜面光滑,且这些滑块到达A、B、C、D……各点的速率相同,则A、B、C、D……各点处在同一水平线上

B.若各斜面光滑,且这些滑块到达A、B、C、D……各点的速率相同,则A、B、C、D……各点处在同一竖直线上

C.若各斜面光滑,且这些滑块到达A、B、C、D……各点的时间相同,则A、B、C、D……各点处在同一竖直面内的圆周上

D.若各斜面与这些滑块间有相同的动摩擦因数,且到达A、B、C、D……各点的过程中,各滑块损失的机械能相同,则A、B、C、D……各点处在同一竖直线上

6.同重力场作用下的物体具有重力势能一样,万有引力场作用下的物体同样具有引力势能.若取无穷远处引力势能为零,质量为m的物体距质量为m0的星球球心距离为r时的引力势能为E p=-G(G为引力常量).设宇宙中有一个半径为R的星球,宇航员在该星球上以初速度v0竖直向上抛出一个质量为m的物体,不计空气阻力,经时间t后物体落回手中.下列说法错误的是()

A.在该星球表面上以的初速度水平抛出一个物体,物体将不再落回星球表面

B.在该星球表面上以2的初速度水平抛出一个物体,物体将不再落回星球表面

C.在该星球表面上以的初速度竖直抛出一个物体,物体将不再落回星球表面

D.在该星球表面上以2的初速度竖直抛出一个物体,物体将不再落回星球表面

技能提升

7.(多选)如图K15-6所示,半径为R的光滑圆环固定在竖直平面内,O是圆心,虚线OC水平,D是圆环最低点.两个质量均为m的小球A、B套在圆环上,两球之间用轻杆相连,从图示位置由静止释放,则()

图K15-6

A.A、B系统在运动过程中机械能守恒

B.当杆水平时,A、B球速度达到最大

C.B球运动至最低点D时,A、B系统重力势能最小

D.A球从C点运动至D点过程中受到的合外力做正功

图K15-7

8.(多选)[2018·苏、锡、常、镇四市调研]如图K15-7所示,用铰链将质量均为m的三个小球A、B、C与长均为L的两根轻杆相连,B、C置于水平地面上.在轻杆竖直时,将A由静止释放,B、C在杆的作用下向两侧滑动,三小球始终在同一竖直平面内运动.忽略一切摩擦,重力加速度为g,则此过程中()

A.球A的机械能一直减小

B.球A落地的瞬时速度为

C.球B对地面的压力始终等于mg

D.球B对地面的压力可小于mg

9.[2018·太原二模]如图K15-8所示为过山车的部分轨道,它由位于同一竖直面内的倾斜直轨道ab、半径不同的两个紧靠在一起的光滑圆轨道Ⅰ、Ⅱ(间距可忽略)组成.其中,ab与圆轨道Ⅰ相切于b点,ab=48.9 m,θ=37°;R1=10 m、R2=5.12 m.车厢与ab间的动摩擦因数为μ=0.125.一次游戏中,质量m=500 kg的车厢A被牵引到a点由静止释放,经切点b进入圆轨道Ⅰ;绕过圆轨道Ⅰ后到达最低点P时,与停在P点的障碍物B相撞并连在一起进入圆轨道Ⅱ.将A、B视为质点,不考虑空气阻力,g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.

(1)求车厢A通过圆轨道Ⅰ最高点时受到的弹力大小;

(2)若车厢A能安全通过圆轨道Ⅱ,则B的质量不超过A的多少倍?

图K15-8

挑战自我

10.如图K15-9所示,一不可伸长的轻质细绳长为L,一端固定于O点,另一端系一质量为m的小球,小球绕O点在竖直平面内做圆周运动(重力加速度为g,不计空气阻力).

(1)若小球通过最高点A时的速度为v,求v的最小值和此时绳对小球的拉力F的大小;

(2)若小球恰好通过最高点A且悬点距地面的高度h=2L,小球经过B点或D点时绳突然断开,求两种情况下小球从抛出到落地所用时间之差Δt;

(3)若小球通过最高点A时的速度为v,小球运动到最低点C或最高点A时,绳突然断开,两种情况下小球从抛出到落地的水平位移大小相等,试证明O点离地面的高度h与绳长L之间应满足h≥L.

图K15-9