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- 1 - 第第 8 8 节节 机械能守恒定律机械能守恒定律 (满分 100 分,60 分钟完成) 班级_姓名_ 第卷第卷( (选择题选择题 共共 4848 分分) ) 一、一、选择题选择题:本大题共本大题共 6 6 小题,小题,每小题每小题 8 8 分,分,共共 4848 分。在每小题给出的四个选项中,至少有分。在每小题给出的四个选项中,至少有 一个选项正确,一个选项正确,选对的得选对的得 8 8 分,分,对而不全得对而不全得 4 4 分。分。选错或不选的得选错或不选的得 0 0 分。分。 1如图 1 所示,下列四个选项的图中,木块均在固定的斜面上运动,其中图 A、B、C 中的斜 面是光滑的,图 D 中的斜面是粗糙的.图 A、B 中的F为木块沿斜面所受的外力,方向如图中 箭头所示.图 A、B、D 中的木块沿斜面向下运动,图 C 中的木块向上运动.在这四个图所示的 运动过程中机械能守恒的是 ( ) ACBD F F 图 1 2某物体做变速直线运动,则下列说法中不正确的是 ( ) A若改变物体速度的是重力,物体的机械能不变 B若改变物体速度的是摩擦力,物体的机械能必定减少 C若改变物体速度的是摩擦力,物体的机械能可能增加 D在物体速度增加的过程中,物体的机械能必定增加 3如图 2 所示,斜面置于光滑水平面上,其光滑斜面上有一物体由静止沿斜面下滑,在物体 下滑过程中,下列说法正确的是 ( ) A物体的重力势能减少,动能增加 B斜面的机械能不变 C斜面对物体的作用力垂直于接触面,不对物体做功 D物体和斜面组成的系统机械能守恒 m M 图 2 4如图 3 所示,在水平台面上的A点,一个质量为m的物体以初速度v0被抛出,不计空气阻 力,当它到达B点时,物体的动能为 ( ) - 2 - A 1 2 mv02mgH B 1 2 mv02mgh CmgHmgh D 1 2 mv02mg(Hh) 5一个物体以一定的初速度竖直上抛,不计空气阻力,那么如图 4 所示,表示物体的动能Ek 随高度h变化的图象 A、物体的重力势能Ep随速度v变化的图象 B(图线形状为四分之一圆 弧) 、物体的机械能E随高度h变化的图象 C、物体的动能Ek随速度v的变化图象 D(图线形 状为开口向上的抛物线) ,可能正确的是 ( ) 图 4 6发射同步通信卫星的常用方法是,先用火箭将星体送入近地圆形轨道运行,然后再由地面 控制中心启动星载火箭将其送上与地球自转的同步运行的轨道,那么变轨后与变轨前相比, 通信卫星的 ( ) A机械能增大了,动能也增大了 B机械能减少了,动能增大了 C机械能增大了,动能减少了 D机械能减少了,动能也减少了 第卷(非选择题,第卷(非选择题,共共 5252 分)分) 二、填空、二、填空、实验题实验题:本大题共本大题共 3 3 小题,小题,每个空格每个空格 6 6 分,分,共共 2424 分。把正确答案填写在题中横线分。把正确答案填写在题中横线 上或按要求作答。上或按要求作答。 7某人以初速度v02m/s 将质量为m的小球抛出,小球落地时的速度为 4m/s,则小球刚被 抛出时离地面的高度H_m(g10m/s2) 。 8以初速度v030m/s 竖直向上抛出一物体,并以抛出点所在处的水平面为参考平面,则当 物体的重力势能为其动能的 2 倍时,物体所在的高度h_m,当物体的动能为 其重力势能的 2 倍时,其速度大小为v_m/s。 图 3 - 3 - 9如图 4 所示,粗细均匀,两端开口的U形管内装有同种液体,开始时两边液 面高度差为h,管中液柱总长度为 4h,后来让液体自由流动,当两液面高度相 等时,右侧 液面下降的速度为_。 三、三、计算题计算题:本大题共本大题共 2 2 小题,小题,计计 2828 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步 骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。 10 (12 分)如图 5 所示,一固定的楔形木块,其斜面的倾角30,另一边与地面垂直,顶 上有一定滑轮.一柔软的细线跨过定滑轮,两端分别与物块A和B连接,A的质量为 4m,B 的质量为m开始时将B按在地面上不动,然后放开手,让A沿斜面下滑而B上升,物块 A与斜面间无摩擦。设当A沿斜面下滑s距离后,细线突然断了,求物块B上升的最大高 度H。 A B 图 5 11 (16 分)如图 6 所示,倾角为的光滑斜面上放有两个质量均为m的小球A和B,两球之 间用一根长为L的轻杆相连, 下面的小球B离斜面底端的高度为h。 两球从静止开始下滑, 不计球与地面碰撞时的机械能损失,且地面光滑,求: (1)两球在光滑水平面上运动时的速度大小; (2)此过程中杆对A球所做的功; (3)分析杆对A球做功的情况。 h 图 4 h A B 图 6 - 4 - 参考答案 一、选择题:一、选择题: 1 【答案】C 【点拨】机械能守恒的条件是只有重力和弹簧的弹力做功。在 A、B 图中木块受四个力作用, 即重力、支持力和推力F,而推力F对物体又做功,故机械能不守恒 ; D 图中因有摩擦力做功, 故也不符合机械能守恒的条件。因此,本题只有 C 图符合机械能守恒条件。 2 【答案】BD 【点拨】若改变物体速度的是重力,只引起动能和重力势能的转化,物体的机械能不变,A 正 确 ; 若改变物体速度的是摩擦力,物体的机械能不一定减少,如摩擦力可以使物体加速,B 错, C 正确;物体的速度增加,动能增加,物体的机械能不一定增加,D 错。本题选择的是不正确 的选项。 3 【答案】AD 【点拨】物体下滑过程中,由于物体与斜面相互间有垂直于斜面的作用力,使斜面加速运动, 斜面的动能增加,物体则克服其相互作用力做功,物体的机械能减少,但动能增加,重力势 能减少,A 正确,B 错误;物体下滑过程中,由于斜面置于光滑水平面上,斜面将相对于地面 向右运动,因此物体沿斜面下滑时既沿斜面向下运动,又随斜面向右运动,其合速度方向与 弹力方向不垂直,弹力方向垂直于接触面但与速度方向之间的夹角大于 90,所以斜面对物体 的作用力对物体做负功,C 错误;对物体与斜面组成的系统,仅有重力做功,因此系统机械能 守恒,D 正确。 4 【答案】B 【点拨】在水平台面上的A点,一个质量为m的物体以初速度v0被抛出,不计空气阻力,其 机械能守恒。以地面为重力势能的零势能位置,根据机械能守恒定律有: 1 2 mv02mgH 1 2 mvB2 mg(Hh),解得: 1 2 mvB2 1 2 mv02mgh,所以,本题的选项 B 正确。 5 【答案】ACD 【点拨】设物体的初速度为v0,物体的质量为m,由机械能守恒定律得: 2 1 mv02mgh 2 1 mv2 - 5 - 所以,物体的动能与高度h的关系为:Ek 2 1 mv02mgh,图象 A 正确;物体的重力势能与速 度v的关系为:Ep 2 1 mv02 2 1 mv2,则Epv图象为开口向下的抛物线(第一象限中的部分) , 图象 B 错误 ; 由于竖直上抛运动过程中机械能守恒,所以,Eh图象为一平行h轴的直线,C 图象正确;由Ek 2 1 mv2知,Ekv图象为一开口向上的抛物线(第一象限中部分) ,所以,D 图象可能正确。 6 【答案】C 【解析】发射同步通信卫星先用火箭将星体送入近地圆形轨道运行,然后再由地面控制中心 启动星载火箭将其送上与地球自转的同步运行的轨道,那么变轨后与变轨前相比,火箭对通 信卫星的做了功,卫星的机械能增大了。进入离地球更远的轨道后,半径增大,卫星在轨道 上运动的线速度减小,动能减小。C 正确。 二、填空、实验题:二、填空、实验题: 7 【答案】0.6 【点拨】根据机械能守恒定律有: 22 0 11 22 mgHmvmv,解得:H0.6m。 8 【答案】30;106 【点拨】根据机械能守恒定律有: 22 0 11 22 mvmvmgh。当物体的重力势能为其动能的 2 倍 时,有: 22 0 113 222 mvmvmghmgh,解得:h30 m;当物体的动能为其重力势能的 2 倍 时,有: 222 0 1131 2222 mvmvmghmv,解得:v106 m/s。 9 【答案】 1 8 gh 【点拨】设h长液柱的质量为m0,液柱减少的重力势能转化为整个液柱的动能,根据机械能 守恒有: 2 00 111 4 222 m ghm v,解得:v 1 8 gh。 三、计算题:三、计算题: 10 【答案】H 1.04s 【解析】设物体A沿斜面下滑距离s时的速度为v,对系统用机械能守恒定律得: 4mgssin30mgs 2 1 (4mm)v20 在细线断的瞬间,物块B竖直上升的速度就是v,此后B做竖直上抛运动。设继续上升的高度 - 6 - 为h,由机械能守恒定律得: mgh 2 1 mv20 物体B上升的最大高度为: Hhs 联立解得:H1.04s。 11 【答案】 (1)2singhgL;(2) 1 sin 2 mgL(3) (略) 【解析】 (1)由于不计摩擦及碰撞时的机械能损失,因此两球组成的系统机械能守恒。两球 在光滑水平面上运动时的速度大小相等,设为v,根据机械能守恒定律有: 2 1 (2sin )2 2 mghLmv 解得:2sinvghgL (2)因两球在光滑水平面上运动时的速度v比B从h处自由滑下的速度2gh大,增加的动 能就是杆对B做正功的结果。B增加的动能为: 2 11 sin 22 kB EmvmghmgL 因系统的机械能守恒,所以杆对B球做的功与杆对A球做的功的数值应该相等,杆对B球做 正功,对A做负功。所以杆对A球做的功为: 1 sin 2 WmgL 。 (3)当系统在斜面和水平面上运动时,A、B的运动状态相同,杆中无作用力,杆对A不做功 ; 当B球从斜面进入水平面,而A球仍在斜面上运动时,A、B的运动状态不同,此过程中杆对A 球做功。
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