1、 - 1 - 第第七七章章 第八节第八节 基础夯实基础夯实 一、选择题(单选题) 1下列各种运动过程中,物体机械能守恒的是(忽略空气阻力)( D ) A将箭搭在弦上,拉弓的整个过程 B过山车在动力作用下从轨道上缓慢上行的过程 C在一根细线的中央悬挂着一个物体,双手拉着细线慢慢分开的过程 D手握内有弹簧的圆珠笔,笔帽抵在桌面放手后圆珠笔弹起的过程 解析:将箭搭在弦上,拉弓的整个过程中,拉力对箭做功,故机械能不守恒,故 A 错误; 过山车在动力作用下从轨道上缓慢上行的过程,动能不变,重力势能变大,故机械能不守恒, 故 B 错误;在一根细线的中央悬挂着一物体,双手拉着细线慢慢分开的过程,动能不变,重
2、 力势能增大,故机械能不守恒,故 C 错误;笔帽抵在桌面放手后圆珠笔弹起的过程中,只有 重力和弹簧弹力做功,故机械能守恒,故 D 正确;故选 D。 2如图,质量为 m 的苹果,从离地面 H 高的树上由静止开始落下,树下有一深度为 h 的坑。若以地面为零势能参考平面,则当苹果落到坑底时的机械能为( B ) Amgh BmgH Cmg(Hh) Dmg(Hh) 解析:苹果下落过程机械能守恒,开始下落时其机械能为 EmgH,落到坑底时机械能仍 为 mgH。 3如图所示,倾角 30 的斜面连接水平面,在水平面上安装半径为 R 的半圆竖直挡板, 质量 m 的小球从斜面上高为 R/2 处静止释放,到达水平面
3、恰能贴着挡板内侧运动。不计小球 体积,不计摩擦和机械能损失。则小球沿挡板运动时对挡板的作用力是( B ) - 2 - A0.5mg Bmg C1.5mg D2mg 解析:由机械能守恒定律知,mgR 2 1 2mv 2,又 Fmv 2 R得 Fmg,选项 B 正确。 4(2017 辽宁省庄河市高级中学高一下学期检测)如图所示,小物体 A 沿高为 h,倾角为 的光滑斜面以初速度 v0从顶端滑到底端,而相同的物体 B 以同样大小的初速度从同等高度 处竖直上抛,则( B ) A两物体落地时速度相同 B从开始至落地,重力对它们做功相同 C两物体落地时重力的瞬时功率一定相同 D从开始运动至落地过程中,重力
4、对它们做功的平均功率一定相同 解析:根据机械能守恒可知两物体落地时速度大小相等,但方向不同,故 AC 错误;由 WGmgh 知 B 正确;根据 PWG t ,可判 D 错误。 5(2019 天津二中高一下学期检测)如图所示,在地面上以速度 v0抛出质量为 m 的物体, 抛出后物体落到比地面低 h 的海平面上。若以地面为参考平面,且不计空气阻力,则下列选 项错误的是( A ) A物体落到海平面时的势能为 mgh B重力对物体做的功为 mgh C物体在海平面上的动能为1 2mv 2 0mgh D物体在海平面上的机械能为1 2mv 2 0 解析:若以地面为参考平面,物体落到海平面时的势能为mgh,所
5、以 A 选项错误;此过 - 3 - 程重力做正功,做功的数值为 mgh,因而 B 正确;不计空气阻力,只有重力做功,所以机械 能守恒,有1 2mv 2 0mghEk,在海平面上的动能为 Ek1 2mv 2 0mgh ,C 选项正确;在地面 处的机械能为1 2mv 2 0,因此在海平面上的机械能也为1 2mv 2 0,D 选项正确。 二、非选择题 6质量为 25 kg 的小孩坐在秋千上,小孩重心离拴绳子的横梁 2.5 m,如果秋千摆到最高 点时,绳子与竖直方向的夹角是 60 ,秋千板摆到最低点时,忽略手与绳间的作用力,求小孩 对秋千板的压力大小。(不计空气阻力,g 取 10m/s2) 答案:50
6、0 N 解析:秋千摆到最低点过程中,只有重力做功,机械能守恒,则: mgl(1cos60 )1 2mv 2 在最低点时,设秋千对小孩的支持力为 FN,由牛顿第二定律得: FNmgmv 2 l 解得:FN2mg22510 N500 N, 由牛顿第三定律得小孩对秋千板的压力为 500 N。 7(2018 陕西省西安中学高一下学期期中)如图所示,弯曲斜面与半径为 R 的竖直半圆组 成光滑轨道,一个质量为 m 的小球从高度为 4R 的 A 点由静止释放,经过半圆的最高点 D 后 做平抛运动落在水平面的 E 点,忽略空气阻力(重力加速度为 g),求: (1)小球在 D 点时的速度 vD; (2)小球落地
7、点 E 离半圆轨道最低点 B 的位移 x; (3)小球经过半圆轨道的 C 点(C 点与圆心 O 在同一水平面)时对轨道的压力。 答案:(1)2 gR (2)4R (3)6mg 解析:(1)小球从 A 到 D,根据机械能守恒定律可得: mg(4R2R)1 2mv 2 D整理可以得到:vD2 gR。 - 4 - (2)小球离开 D 点后做平抛运动,根据平抛运动规律可以得到: 水平方向有:xvDt 竖直方向有:2R1 2gt 2 整理可以得到:x4R。 (3)从 A 到 C,根据机械能守恒定律得: mg(4RR)1 2mv 2 C。 在 C 点,根据牛顿第二定律: Nmv 2 C R 整理可以得到:
8、N6mg。 由牛顿第三定律可知,小球经过半圆轨道的 C 点时对轨道的压力为 6mg。 能力提升能力提升 一、选择题(13 题为单选题,4、5 题为多选题) 1如图所示,一个质量为 m,均匀的细链条长为 L,置于光滑水平桌面上,用手按住一 端,使 L/2 长部分垂在桌面下,(桌面高度大于链条长度),现将链条由静止释放,则链条上端 刚离开桌面时的动能为( D ) A0 B1 2mgL C1 4mgL D3 8mgL 解析:取桌面下L 2为零势能面,根据机械能守恒定律得 Ek mg 2 L 2 mg 2 L 4 3 8mgL,故选 D。 2一小球以一定的初速度从图示位置进入竖直光滑的轨道,小球先进入
9、圆轨道 1,再进 入圆轨道 2,圆轨道 1 的半径为 R,轨道 2 的半径是轨道 1 的 1.8 倍,小球的质量为 m,若小 球恰好能通过轨道 2 的最高点 B,则小球在轨道 1 上经过 A 处时对轨道的压力为( C ) A2mg B3mg C4mg D5mg - 5 - 解析:小球恰好能通过轨道 2 的最高点 B 时,有 mgmv 2 B 1.8R,小球在轨道 1 上经过 A 处时, 有 Fmgmv 2 A R ,根据机械能守恒定律,有 1.6mgR1 2mv 2 A1 2mv 2 B,解得 F4mg,C 项正确。 3如图所示,mA2mB,不计摩擦阻力,A 物体自 H 高处由静止开始下落,且
10、 B 物体始 终在水平台面上。若以地面为零势能面,当物体 A 的动能与其势能相等时,物体 A 距地面高 度是( B ) AH/5 B2H/5 C4H/5 DH/3 解析:A、B 组成的系统机械能守恒,设物体 A 的动能与其势能相等时,物体 A 距地面的 高度是 h,A 的速度为 v 则有:mAgh1 2mAv 2,可得 v22gh 从开始到距地面的高度为 h 的过程中,减少的重力势能为:EPmAg(Hh)2mBg(H h) 增加的动能为:EK1 2(mAmB)v 21 2(3mB)2gh3mBgh,由 EPEK得 h 2 5H。 4 (2017 吉林省松原市油田高中高一下学期期末)如图, 固定
11、在地面的斜面体上开有凹槽, 槽内紧挨放置六个半径均为 r 的相同小球,各球编号如图。斜面与水平轨道 OA 平滑连接,OA 长度为 6r。现将六个小球由静止同时释放,小球离开 A 点后均做平抛运动,不计一切摩擦。 则在各小球运动过程中,下列说法正确的是( BD ) A球 1 的机械能守恒 B球 6 在 OA 段机械能增大 C球 6 的水平射程最大 D有三个球落地点相同 解析:6 个小球都在斜面上运动时,只有重力做功,整个系统的机械能守恒,当有部分小 球在水平轨道上运动时,斜面上的小球仍在加速,球 2 对 1 的作用力做功,故球 1 的机械能 不守恒,故 A 错误;球 6 在 OA 段运动时,斜面
12、上的小球在加速,球 5 对球 6 的作用力做正 功,动能增加,机械能增大,故 B 正确;由于有部分小球在水平轨道上运动时,斜面上的小 - 6 - 球仍在加速,所以可知离开 A 点时球 6 的速度最小,水平射程最小,故 C 错误;最后三个球 在水平面上运动时不再加速,3、2、1 的速度相等,水平射程相同,落地点位置相同,故 D 正 确,故选 B、D。 5如图甲所示,一个小环套在竖直放置的光滑圆形轨道上做圆周运动。小环从最高点 A 滑到最低点 B 的过程中,其线速度大小的平方 v2随下落高度 h 变化的图像可能是图乙所示四 个图中的( AB ) 解析:设小环在 A 点的速度为 v0,选 A 点为零
13、势面,由机械能守恒定律得mgh1 2mv 2 1 2mv 2 0得 v 2v2 02gh,可见 v 2与 h 是线性关系,若 v 00,B 正确;v00,A 正确,故正确 选项是 AB。 二、非选择题 6(2019 河北省唐山市高一下学期三校联考)山谷中有三块石头和一根不可伸长的轻质青 藤,其示意图如下,图中 A、B、C、D 均为石头的边缘点,O 为青藤的固定点,h11.8 m, h24.0 m,x14.8 m,x28.0 m。开始时,质量分别为 M10kg 和 m2 kg 的大、小两只滇 金丝猴分别位于左边和中间的石头上,当大猴发现小猴将受到伤害时,迅速从左边石头的 A 点水平跳至中间石头。
14、大猴抱起小猴跑到 C 点,抓住青藤下端,荡到右边石头上的 D 点,此 时速度恰好为零。 运动过程中猴子均可看成质点, 空气阻力不计,重力加速度 g10 m/s2。求: (1)大猴从 A 点水平跳离时速度的最小值; (2)猴子抓住青藤荡起时的速度大小; (3)猴子荡起时,青藤对猴子的拉力大小。 答案:(1)8 m/s (2)9 m/s (3)216 N 解析:猴子先做平抛运动,后做圆周运动,两运动过程机械能均守恒。寻求力的关系时 要考虑牛顿第二定律。 (1)设猴子从 A 点水平跳离时速度最小值为 vmin,根据平抛运动规律,有:h11 2gt 2 x1vmint 由式,得 vmin8 m/s - 7 - (2)猴子抓住青藤后的运动过程中机械能守恒,设荡起时速度为 vC,有: (Mm)gh21 2(Mm)v 2 C vC 2gh2 80m/s9 m/s (3)设拉力为 FT,青藤长度为 L,在最低点,由牛顿第二定律得: FT(Mm)gMmv 2 C L 由几何关系(Lh2)2x22L2 故 L10 m 综合式并代入数据得 F216 N