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1、粤教版高一物理必修第二册课时作业第七节生产和生活中的机械能守恒一、单项选择题1、下图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中和为楔块，和为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中()A缓冲器的机械能守恒B摩擦力做功消耗机械能C垫板的动能全部转化为内能D弹簧的弹性势能全部转化为动能2、打桩机的重锤的质量是250 kg，它提升到离地面15 m高处，后让它做自由落体运动，当重锤刚要接触地面时，其动能为（）A.1.25104 J B.2.5104 JC.3.75104 J D.4.0104 J3、翻滚过山车是大型游乐园里比较刺激的一种娱乐项目.如图所示，翻滚过山车（可看
2、成质点）从高处冲下，过M点时速度方向如图所示，在圆形轨道内经过A、B、C三点.下列说法正确的（）A.过山车做匀速运动B.过山车做变速运动C.过山车受到的合力等于零D.过山车经过A、C两点时的速度方向相同4、如图所示，当小孩沿粗糙滑梯加速滑下时，其能量的变化情况是（ ）A.重力势能减小，动能不变，机械能减小，总能量减小B.重力势能减小，动能增加，机械能减小，总能量不变C.重力势能减小，动能增加，机械能增加，总能量增加D.重力势能减小，动能增加，机械能守恒，总能量不变5、质量为0.4 kg的塑料球，从离桌面高0.5 m处自由落下，与桌面碰撞后获得2 m/s的速度，则碰撞时损失的机械能为（g取10
3、m/s2）（ ）A.0.8 J B.1.2 JC.2.0 J D.2.5 J6、跳台滑雪是利用自然山形建成的跳台进行的滑雪运动之一，起源于挪威.运动员脚着特制的滑雪板，沿着跳台的倾斜助滑道下滑，借助下滑速度和弹跳力，使身体跃入空中，在空中飞行45秒钟后，落在山坡上.某滑雪运动员（可视为质点）由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB，从滑道的A点滑行到最低点B的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员沿AB下滑过程中（）A.所受合外力始终为零 B.所受摩擦力大小不变C.合外力做功一定为零 D.机械能始终保持不变7、一小球以一定的初速度从图示位置进入光滑的轨道，小球先进入圆轨道1，再进入圆轨
4、道2，圆轨道1的半径为R，圆轨道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，则小球经过轨道1的最高点A处时对轨道的压力为()A2mg B3mgC4mg D5mg8、如图所示，一个质量为m的物体（可视为质点）以某一速度由A点冲上倾角为30的固定斜面，做匀减速直线运动，其加速度的大小为g，在斜面上上升的最大高度为h，则在这个过程中，物体（）A.机械能损失了mgh B.动能损失了mghC.动能损失了mgh D.机械能损失了mgh二、多项选择题9、打桩机重锤的质量是200 kg，把它提升到离地面25 m的高处，然后让它自由落下，取地面做参考平面，则重锤下落10 m时.
5、（g取10 m/s2）（ ）A.重力势能为3104 JB.重力势能为2104 JC.动能为2104 JD.机械能为5104 J10、如图为过山车以及轨道简化模型，以下判断正确的是（ ）A.过山车在圆轨道上做匀速圆周运动B.过山车在圆轨道最高点时的速度应不小于C.过山车在圆轨道最低点时乘客处于超重状态D.过山车在斜面h2R高处由静止滑下能通过圆轨道最高点11、如图为过山车以及轨道简化模型，以下判断正确的是()A过山车在圆轨道上做匀速圆周运动B过山车在圆轨道最高点时的速度应不小于C过山车在圆轨道最低点时乘客处于超重状态D过山车在斜面h2R高处由静止滑下能通过圆轨道最高点12、如图所示，一木块放在光
6、滑水平面上，一子弹水平射入木块中，射入深度为d，平均阻力为f。设木块滑行距离为s时开始匀速前进，下列判断正确的是()A子弹损失的动能等于fdB子弹损失的动能等于f(sd)C总机械能的损失等于fsD总机械能的损失等于fd13、如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连，弹簧水平且处于原长。圆环从A处由静止开始下滑，经过B处的速度最大，到达C处的速度为零，ACh。圆环在C处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到A。弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g。则圆环()A下滑过程中，加速度一直减小B下滑过程中，克服摩擦力做的功为mv2C在C处，弹簧的弹性势能为mv2mgh
7、D上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度三、非选择题14、如图甲所示是一台打桩机的简易模型，重锤A在绳拉力F作用下从桩B处由静止开始运动，上升一段高度后撤去F，重锤继续运动到最高点后自由下落，落回桩处，将桩打入一定深度.已知重锤的质量m42 kg，重锤上升过程中，动能Ek与上升高度h的关系图像如图乙所示.不计一切摩擦，g取10 m/s2.求：（1）重锤从最高点经多长时间才撞击到桩；（2）绳子有拉力作用时间内，拉力F的平均功率.15、过山车是游乐场中常见的设施。如图是一种过山车运行轨道的简易模型，它由竖直平面内粗糙斜面轨道和光滑圆形轨道组成。过山车与斜面轨道间的动摩擦因数为，圆形轨道半径为R，A点
8、是圆形轨道与斜面轨道的切点。过山车(可视为质点)从倾角为的斜面轨道某一点由静止开始释放并顺利通过圆形轨道。若整个过程中，人能承受过山车对他的作用力不超过其自身重力的8倍。求过山车释放点距A点的距离范围。16、小军看到打桩机，对打桩机的工作原理产生了兴趣。他构建了一个打桩机的简易模型，如图甲所示。他设想，用恒定大小的拉力F拉动绳端B，使物体从A点(与钉子接触处)由静止开始运动，上升一段高度后撤去F，物体运动到最高点后自由下落并撞击钉子，将钉子打入一定深度。按此模型分析，若物体质量m1 kg，上升1 m高度时撤去拉力，撤去拉力前物体的动能Ek与上升高度h的关系图像如图乙所示。(g取10 m/s2，
9、不计空气阻力)(1)求物体上升到0.4 m高度处F的瞬时功率；(2)若物体撞击钉子后瞬间弹起，且使其不再落下，钉子获得20 J的动能向下运动，钉子总长为10 cm，撞击前插入部分可以忽略，不计钉子重力。已知钉子在插入过程中所受的阻力f与深度x的关系图像如图丙所示，求钉子能够插入的最大深度。17、吊锤打桩机如图a,其工作过程可以简化为图b,质量m=2.0103 kg的吊锤在绳子的恒定拉力F作用下从与钉子接触处由静止开始运动,上升一段高度后撤去F,到最高点后自由落下,撞击钉子将钉子打入一定深度。吊锤上升过程中,机械能E与上升高度h的关系如图c,不计摩擦及空气阻力,g=10 m/s2。求:(1)吊锤
10、上升h1=1.6 m时的速度大小;(2)吊锤上升h1=1.6 m后,再经过多长时间撞击钉子;(3)吊锤上升h2=0.4 m时,拉力F的瞬时功率。答案与解析1、B解析：在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中，由于缓冲器要克服摩擦力做功，且缓冲器所受合力做功不为零，所以此过程中机械能不守恒，A错；缓冲器克服摩擦力做功消耗机械能，B对；垫板的动能部分转化为弹性势能，C错；压缩弹簧过程的弹簧的弹性势能增加，D错。2、C解析：重锤由15 m高处做自由落体运动，到刚要接触地面的过程中，只有重力做功，整个过程机械能守恒，减少的重力势能转化为重锤的动能，所以有Ekmgh25010153.75104 J，选项A、B、
11、D错误，C正确.故选C.3、B解析：过山车的速度方向沿轨道的切线方向，速度方向时刻在变化，速度是矢量，所以速度是变化的.故A错误，B正确.过山车的速度是变化的，加速度不为零，由牛顿第二定律得知，其合力不为零.故C错误.经过A、C两点时速度方向不同，速度不同.故D错误.故选B.4、B解析：由能量转化和守恒定律可知，小孩在下滑过程中总能量守恒，A、C均错误；由于摩擦力要做负功，机械能不守恒，D错误；下滑过程中重力势能向动能和内能转化，只有B正确.5、B解析：根据机械能守恒定律得，小球碰地前的动能Ek1mgh0.4100.5 J2 J，碰地后反弹的动能Ek2mv20.44 J0.8 J.由能量守恒定
12、律可知，损失的机械能EEk1Ek21.2 J，故B正确，A、C、D错误.6、C解析：运动员做曲线运动，合力方向与速度不共线，所受的合力不为零，选项A错误；运动员所受的摩擦力等于重力沿曲面向下的分量，可知运动员沿AB下滑过程中，摩擦力减小，选项B错误；根据动能定理可知，动能的变化量为零，可知合外力做功一定为零，选项C正确；运动员的动能不变，势能减小，则机械能减小，选项D错误；故选C.7、C解析：小球恰好能通过轨道2的最高点B时，有mgm，小球在轨道1上经过A处时，有Fmgm，根据机械能守恒定律，有1.6mgRmvmv，解得F4mg，由牛顿第三定律可知，小球对轨道的压力FF4mg，选项C正确。8、
13、A解析：由于物体沿斜面以加速度g做匀减速运动，由牛顿第二定律，可知mgsin 30fmg，得fmg.摩擦力做功Wff2hmgh，机械能损失mgh，故A项正确，D项错误；由动能定理得Ekmghmgh2mgh，即动能损失了2mgh，故B、C两项错误.二、多项选择题9、ACD解析：以地面为零势能面，则重锤下落10 m时离地面的高度为h15 m，重力势能为Epmgh200101530 000 J，A对，B错；设离地面的最大高度为H，由题H25 m，由机械能守恒可知：mg（Hh）Ek；解得动能为Ek20 000 J，C对；机械能为EEpEk5104 J，D对.10、BC解析：过山车在竖直圆轨道上做圆周运
14、动，机械能守恒，动能和重力势能相互转化，速度大小变化，不是匀速圆周运动，故A错误；在最高点，重力和轨道对车的压力提供向心力，当压力为零时，速度最小，则mgm，解得v，故B正确；在最低点时，重力和轨道对车的压力提供向心力，加速度向上，乘客处于超重状态，故C正确；过山车在斜面h2R高处由静止滑下到最高点的过程中，根据动能定理得mv2mg（h2R）0，解得v0，所以不能通过最高点，故D错误.故选BC.11、BC解析：过山车在竖直圆轨道上做圆周运动，机械能守恒，动能和重力势能相互转化，速度大小变化，不是匀速圆周运动，故A错误；在最高点，重力和轨道对车的压力提供向心力，当压力为零时，速度最小，则mgm，
15、解得：v，故B正确；在最低点时，重力和轨道对车的压力提供向心力，加速度向上，乘客处于超重状态，故C正确；过山车在斜面h2R高处由静止滑下到最高点的过程中，根据动能定理得：mv2mg(h2R)0，解得；v0，所以不能通过最高点，故D错误。故选BC。12、BD解析：子弹受到的合外力为f，合外力做负功，即Wff(sd)，根据动能定理得，子弹损失的动能为f(sd)，选项A错误，B正确；合外力对木块做的功为Wfs，则木块增加的动能为fs，根据以上分析知道，子弹动能的减少量大于木块动能的增加量，选项C错误；根据能量守恒定律可知，子弹、木块系统总机械能的损失为Ef(sd)fsfd，选项D正确。13、BD解析
16、：由题意知，圆环从A到C先加速后减速，到达B处的加速度减小为零，故加速度先减小后增大，故A错误；根据能量守恒，从A到C有mghWfEp，从C到A有mv2EpmghWf，联立解得Wfmv2，Epmghmv2，所以B正确，C错误；根据能量守恒，从A到B的过程有mvEpWfmgh，B到A的过程有mvB2EpmghWf，比较两式得vBvB，所以D正确。14、解析：（1）重锤自由落体时间t，Hgt2，t1 s.（2）解法一：重锤从开始运动到刚撤去F过程，对重锤研究，根据动能定理：Fh1mgh1Ek0.得：F500 N.根据动能定义式：Ek1mv，得：v14 m/s.重锤做匀加速直线运动，v()2 m/s
17、，平均功率P()Fv()1 000 W.解法二：重锤从开始运动到刚撤去F过程，对重锤研究，根据动能定理：Fh1mgh1Ek0，得：F500 N.根据动能定义式：Ek1mv，得：v14 m/s，根据牛顿第二定律：Fmgma，匀变速速度公式：v1at，拉力做的功：WFh1，平均功率定义式：P()，由式联立得：P()1 000 W.答案：（1）1 s（2）1000 W15、解析：过山车恰能通过圆轨道的最高点从释放的最低点到A点，由动能定理mgL1sin mgL1cos mv设过山车经过最高点速度为v，从A点到圆轨道的最高点，由机械能守恒定律mvmgR(1cos )mv2在圆轨道最高点，由牛顿第二定律
18、mg解得：L1过山车在圆轨道最低点承受作用力最大从释放的最高点到A点，由动能定理mgL2sin mgL2cos mv从A点到圆轨道的最低点，由机械能守恒定律mvmgR(1cos )mv2在圆轨道最低点，由牛顿第二定律FNmg ；FN8mg解得： L2过山车释放点距A点的距离范围L。答案：L16、解析：(1)撤去F前，根据动能定理，有(Fmg)hEk0由图像乙得，斜率为kFmg20 N，代入数据解得F30 N，又由图像得h0.4 m时，Ek8 J，即v4 m/s代入数据解得PFFv120 W。(2)碰撞后，对钉子，有x0Ek，Ek20 J由于平均阻力是最大阻力的一半，所以又由图像丙得k105N/
19、m代入数据解得： x0.02 m。答案：(1)瞬时功率为120 W(2)最大深度为0.02 m17、答案：(1)2 m/s(2)0.8 s(3)2.25104 W解析：(1)吊锤上升过程中,由功能关系得E=Fh结合图c,计算得F=2.25104 N设吊锤上升到h1=1.6 m处时的速度为v1,由动能定理知Fh1-mgh1=m-0解得v1=2 m/s(2)依题意,吊锤上升到h1=1.6 m处后做初速度为v1=2 m/s的竖直上抛运动,设经时间t落到钉子上,有-h1=v1t-gt2代入数据,解得t=0.8 s(3)设吊锤上升到h2=0.4 m处时的速度为v2,由动能定理得Fh2-mgh2=m-0 解得v2=1 m/sF的瞬时功率P=Fv2代入数据解得P=2.25104 W学科网（北京）股份有限公司