浙江鸭2021版新高考物理一轮复习6第五章机械能及其守恒定律3第3节机械能守恒定律达标检测巩固提能

第3节机械能守恒定律 随堂检测1(2018·11月浙江选考)奥运会比赛项目撑竿跳高如图所示下列说法不正确的是()A加速助跑过程中，运动员的动能增加B起跳上升过程中，竿的弹性势能一直增加C起跳上升过程中，运动员的重力势能增加D越过横杆后下落过程中，运动员的重力势能减少，动能增加答案：B2.(2016·10月浙江选考)如图所示，无人机在空中匀速上升时，不断增加的能量是()A动能B动能、重力势能C重力势能、机械能D动能、重力势能、机械能答案：C3(2017·4月浙江选考)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，则()A火箭在匀速下降过程中，机械能守恒B火箭在减速下降过程中，携带的检测仪器处于失重状态C火箭在减速下降过程中合力做功等于火箭机械能的变化量D火箭着地时，火箭对地的作用力大于自身的重力答案：D4(2020·浙江名校协作体)如图所示，竖直向上的匀强电场中，绝缘轻质弹簧竖直立于水平地面上，上面放一质量为m的带正电小球，小球与弹簧不连接，施加外力F将小球向下压至某位置静止现撤去F，小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中，重力、电场力对小球所做的功分别为W1和W2，小球离开弹簧时速度为v，不计空气阻力，则上述过程中()A小球与弹簧组成的系统机械能守恒B小球的重力势能增加W1C小球的机械能增加W1mv2D小球的电势能减少W2解析：选D.由于电场力做正功，故小球与弹簧组成的系统机械能增加，机械能不守恒，A错误；重力做功是重力势能变化的量度，由题意知重力做负功，重力势能增加W1，B错误；小球增加的机械能在数值上等于重力势能和动能的增量，即W1mv2，C错误；根据电场力做功是电势能变化的量度，电场力做正功电势能减少，电场力做负功电势能增加，D正确5如图所示，质量为M、长度为L的小车静止在光滑的水平面上，质量为m的小物块，放在小车的最左端，现用一水平力F作用在小物块上，小物块与小车间的摩擦力为Ff，经过一段时间小车运动的位移为x，小物块刚好滑到小车的右端，则下列说法中正确的是()A此时物块的动能为F(xL)B此时小车的动能为Ff(xL)C这一过程中，物块和小车增加的机械能为FxFfLD这一过程中，因摩擦而产生的热量为FfL解析：选D.对小车由动能定理知WFf·xEk，故EkFfx，B错误；对小物块由动能定理得F(Lx)Ff(Lx)Ek，A错误；物块和小车增加的机械能EEkEkF(Lx)FfL，C错误；摩擦产生的热量QFfL，D正确 课后达标一、选择题1(2020·台州质检)下列说法正确的是()A随着科技的发展，第一类永动机是可以制成的B太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了C“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的D有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生答案：C2如图所示，荡秋千是小朋友们最喜欢的一项传统游戏，人通过下蹲和站起，使秋千越荡越高忽略绳的质量及空气阻力，则()A在最高点人下蹲时，重力势能转化为动能B在最高点时人和秋千板所受到的合力为零C在最低点秋千板对人的支持力等于人的重力D在摆动过程中人和秋千的机械能总和不变解析：选A.在最高点不是平衡状态，只是速度为零，故人和秋千板所受到的合力不等于零，B错在最低点，人所受的支持力与重力的合力提供了向心力，C错在摆动过程中，人的内能转化为机械能，所以人和秋千板的机械能总和增加，D错3(2020·温州检测)PM2.5主要来自化石燃料、生物质燃料、垃圾的焚烧，为了控制污染，要求我们节约及高效利用能源，关于能源和能量，下列说法中正确的是()A自然界中的石油、煤炭等能源是取之不尽用之不竭的B人类应多开发和利用太阳能、风能等新能源C能量被使用后就消灭了，所以要节约能源D能源开发的高级阶段是指能源不断地产出能量答案：B4.(2020·温州乐清检测)如图所示，一个质量为M的物体放在水平地面上，物体上方安装一个长度为L、劲度系数为k的轻弹簧，现用手拉着弹簧上端的P点缓慢向上移动，直到物体离开地面一段距离在这一过程中，P点的位移(开始时弹簧为原长)是H，则物体重力势能增加了()AMgHBMgHCMgH DMgH答案：C5袋鼠跳是一项很有趣的运动如图所示，一位质量m60 kg的老师参加袋鼠跳游戏，全程10 m，假设该老师从起点到终点用了相同的10跳，每一次跳起后，重心上升最大高度为h0.2 m忽略空气阻力，下列说法正确的是()A该老师起跳时，地面对该老师做正功B该老师每跳跃一次克服重力做功的功率约为300 WC该老师从起点到终点的时间可能是7 sD该老师从起点到终点的时间可能是4 s答案：C6(2018·4月浙江选考)如图所示，一根绳的两端分别固定在两座猴山的A、B处，A、B两点水平距离为16 m，竖直距离为2 m，A、B间绳长为20 m质量为10 kg 的猴子抓住套在绳上的滑环从A处滑到B处以A点所在水平面为参考平面，猴子在滑行过程中重力势能最小值约为(绳处于拉直状态)()A1.2×103 J B7.5×102 JC6.0×102 J D2.0×102J解析：选B.由图可知猴子到C点时重力势能最小，BCFECF，所以LBC·sin LAC·sin BD，所以sin ，即53°.AD2 m，则EDAD·tan 53° m，所以FE mFCADFEED，得FC5 m，所以AC高度差为7 m，再加上猴子自身高度，重心距套环约为0.5 m，故猴子重力势能最小约为Epmgh750 J，B正确7.如图所示，在高1.5 m的光滑平台上有一个质量为2 kg 的小球被一细线拴在墙上，球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧当烧断细线时，小球被弹出，小球落地时的速度方向与水平方向成60°角，则弹簧被压缩时具有的弹性势能为(g10 m/s2)()A10 J B15 JC20 J D25 J解析：选A.由hgt2，tan 60°，可得v0 m/s.由小球被弹射过程中，小球和弹簧组成的系统机械能守恒得，Epmv10 J，故A正确8.蹦极是一项极限活动如图所示，游客站在平台上，用橡皮绳固定住身体后由静止下落，触地前弹起，然后反复弹起落下不计空气阻力和橡皮绳的质量，在第一次下落过程中()A游客一直处于完全失重状态B橡皮绳刚绷紧时，游客的动能最大C游客的机械能先保持不变，后逐渐减小D游客下落到最低点时，橡皮绳的弹性势能大于游客减少的重力势能答案：C9(2020·嘉兴质检)打开水龙头，水顺流而下，仔细观察将会发现连续的水流柱的直径在流下的过程中，是逐渐减小的(即上粗下细)，设水龙头出口处半径为1 cm，安装在离接水盆75 cm高处，如果测得水在出口处的速度大小为1 m/s，g10 m/s2，不考虑空气阻力，则水流柱落到盆中时的半径为()A1 cm B0.75 cmC0.5 cm D0.25 cm解析：选C.由于不考虑空气阻力，故整个水柱的机械能守恒，由机械能守恒定律得mv2mvmgh，解得v4 m/s，水柱的体积不变，r2vtrv0t，r0.5 cm.10(2020·东阳质检)物体做自由落体运动，Ek代表动能，Ep代表势能，h代表下落的距离，以水平地面为零势能面下列所示图象中，能正确反映各物理量之间关系的是()解析：选B.由机械能守恒定律：EpEEk，故势能与动能的图象为倾斜的直线，C错误；由动能定理：Ekmghmv2mg2t2，则EpEmgh，故势能与h的图象也为倾斜的直线，D错误；且EpEmv2，故势能与速度的图象为开口向下的抛物线，B正确；同理EpEmg2t2，势能与时间的图象也为开口向下的抛物线，A错误11.上海的某活动中引入了全国首个户外风洞飞行体验装置，体验者在风力作用下飘浮在半空若减小风力，体验者在加速下落过程中()A失重且动能增加量大于重力势能减少量B失重且动能增加量小于重力势能减少量C超重且动能增加量大于重力势能减少量D超重且动能增加量小于重力势能减少量答案：B12.(2020·舟山质检)如图所示，某段滑雪雪道倾角为30°，总质量为m(包括雪具在内)的滑雪运动员从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑，加速度为g.在他从上向下滑到底端的过程中，下列说法正确的是()A运动员减少的重力势能全部转化为动能B运动员获得的动能为mghC运动员克服摩擦力做功为mghD下滑过程中系统减少的机械能为mgh解析：选D.运动员的加速度为g，沿斜面：mgFfm·g，Ffmg，WFfmg·2hmgh，所以A、C项错误，D项正确；Ekmghmghmgh，B项错误13.如图所示，重10 N的滑块在倾角为30°的斜面上，从a点由静止下滑，到b点接触到一个轻弹簧滑块压缩弹簧到c点开始弹回，返回b点离开弹簧，最后又回到a点，已知ab0.8 m，bc0.4 m，那么在整个过程中，下列说法错误的是()A滑块动能的最大值是6 JB弹簧弹性势能的最大值是6 JC从c到b弹簧的弹力对滑块做的功是6 JD滑块和弹簧组成的系统整个过程机械能守恒解析：选A.滑块能回到原出发点，所以机械能守恒，D正确；以c点为参考点，则a点的机械能为6 J，c点时的速度为0，重力势能也为0，所以弹性势能的最大值为6 J，从c到b弹簧的弹力对滑块做的功等于弹性势能的减小量，故为6 J，所以B、C正确；由ac时，因重力势能不能全部转变为动能，故A错误14.(2020·舟山质检)如图所示，一根原长为L的轻弹簧，下端固定在水平地面上，一个质量为m的小球，在弹簧的正上方从距地面为H处自由下落压缩弹簧若弹簧的最大压缩量为x，小球下落过程受到的空气阻力恒为Ff，则小球下落过程中()A小球动能的增量为mgHB小球重力势能的增量为mg(HxL)C弹簧弹性势能的增量为(mgFf)(HxL)D系统机械能减小量为FfH解析：选C.根据动能定理可知，小球动能的增量为零，A错误；小球重力势能的增量为mg·(HxL)，B错误；由能量守恒，可知弹簧弹性势能的增量为(mgFf)(HxL)，C正确；系统除重力与弹力做功外，还有空气阻力做负功，故系统机械能减小量为Ff(HxL)，D错误二、非选择题15.(2020·杭州联考)如图所示，在同一竖直平面内，一轻质弹簧一端固定，另一自由端恰好与水平线AB平齐，静止放于倾角为53°的光滑斜面上一长为L9 cm 的轻质细绳一端固定在O点，另一端系一质量为m1 kg的小球，将细绳拉至水平，使小球从位置C由静止释放，小球到达最低点D时，细绳刚好被拉断之后小球在运动过程中恰好沿斜面方向将弹簧压缩，最大压缩量为x5 cm.(取g10 m/s2，sin 53°0.8，cos 53°0.6)求：(1)细绳受到的拉力的最大值；(2)D点到水平线AB的高度h；(3)弹簧所获得的最大弹性势能Ep.解析：(1)小球由C到D，由机械能守恒定律得：mgLmv，解得v1在D点，由牛顿第二定律得Fmgm由解得F30 N由牛顿第三定律知细绳所能承受的最大拉力为30 N.(2)由D到A，小球做平抛运动v2ghtan 53°联立解得h16 cm.(3)小球从C点到将弹簧压缩至最短的过程中，小球与弹簧系统的机械能守恒，即Epmg(Lhxsin 53°)，代入数据解得：Ep2.9 J答案：(1)30 N(2)16 cm(3)2.9 J16如图所示，水平地面与一半径为l的竖直光滑圆弧轨道相接于B点，轨道上的C点位置处于圆心O的正下方在距地面高度为l的水平平台边缘上的A点，质量为m的小球以v0 的速度水平飞出，小球在空中运动至B点时，恰好沿圆弧轨道在该点的切线方向滑入轨道小球运动过程中空气阻力不计，重力加速度为g，试求：(1)B点与抛出点A正下方的水平距离x；(2)圆弧BC段所对的圆心角；(3)小球滑到C点时，对圆轨道的压力解析：(1)设小球做平抛运动到达B点的时间为t，由平抛运动规律，lgt2，xv0t，联立解得x2l.(2)由小球到达B点时竖直分速度v2gl，tan ，解得45°.(3)小球从A运动到C点的过程中机械能守恒，设到达C点时速度大小为vC，有机械能守恒定律得mglmvmv，设轨道对小球的支持力为F，有：Fmgm，解得：F(7)mg，由牛顿第三定律可知，小球对圆轨道的压力大小为F(7)mg，方向竖直向下答案：(1)2l(2)45°(3)(7)mg方向竖直向下