高效作业18 机械能守恒定律的综合应用-【优化探究】2022高一物理暑假高效作业（新教材版）

１３．解析:(１)木块压缩弹簧的过程中,木块和弹簧组成的系统 机械能守恒,弹性势能最大时,对应木块的动能为零,故有: Epm＝ １ ２mv０ ２＝１２×４×５ ２J＝５０J. (２)由机械能守恒有 １ ２mv０ ２＝Ep１＋ １ ２mv１ ２ １ ２×４×５ ２J＝Ep１＋ １ ２×４×３ ２J 得Ep１＝３２J. 答案:(１)５０J　(２)３２J １４．解析:(１)滑块滑到B 点时对小车压力最大,从A 到B 机械 能守恒 mgR＝１２mvB ２ ① 滑块在B 点处,由牛顿第二定律得 FN－mg＝m vB２ R ② 解得FN＝３mg ③ 由牛顿第三定律得FN′＝３mg. ④ (２)①滑块下滑到达 B 点时,小车速度最大.由机械能守 恒得 mgR＝１２Mvm ２＋１２m (２vm)２ ⑤ 解得vm＝ g R ３ . ⑥ ②设滑块运动到C点时,小车速度大小为vC,由功能关系得 mgR－μmgL＝ １ ２MvC ２＋１２m (２vC)２ ⑦ 设滑块从B 到C 过程中,小车运动加速度大小为a,由牛顿 第二定律得 μmg＝Ma ⑧ 由运动学规律得 vC２－vm２＝－２ax ⑨ 解得x＝L３ . ⑩ 答案:(１)３mg　(２)① gR３ 　② L ３ １５．解析:(１)方法一:由E１＝E２. 对 A、B组成的系统,当 B下落时系统机械能守恒,以地面 为零势能参考平面,则 mBgh＝mAgh＋ １ ２ (mA＋mB)v２ 所以v＝ ２ (mB－mA)gh mA＋mB ＝ ２×(５－３)×１０×０．８ ３＋５ m /s＝２m/s. 方法二:由 ΔEk增 ＝ΔEp减 ,得 mBgh－mAgh＝ １ ２ (mA＋mB)v２ 得v＝２m/s. 方法三:由 ΔEA增 ＝ΔEB减 ,得 mAgh＋ １ ２mAv ２＝mBgh－ １ ２mBv ２ 得v＝２m/s. (２)当B落地后,A以２m/s的速度竖直上抛 则 A上升的高度由机械能守恒可得(以此时 A 所在处为零 势能参考平面) mAgh′＝ １ ２mAv ２ 解得h′＝v ２ ２g＝ ２２ ２×１０m＝０．２m . 答案:(１)２m/s　(２)０．２m 高效作业１８ １．BD　放手瞬间小球加速度大于重力加速度,A 错误;整个系 统(包括地球)的机械能守恒,B正确,C错误;向下运动过程 中,由于重力势能减小,所以小球的动能与弹簧弹性势能之 和增大,D正确. ２．B　设物体动能等于势能时速度为v,根据机械能守恒得 １ ２mv ２＋Ep＝mgh,又 １ ２mv ２＝Ep 解得v＝ gh,而物体做自由落体运动,则 v＝gt 解得t＝ hg ,B正确. ３．A　小球在曲面上下滑过程中,根据机械能守恒定律得 mgh ＝１２mv ２,得v＝ ２gh,即小球与弹簧刚接触时,速度大小为 ２gh,故 A 正确;小球与弹簧接触的过程中,弹簧的弹力对 小球做负功,则小球机械能不守恒,故 B错误;对整个过程, 根据系统的机械能守恒可知,小球压缩弹簧至最短时,弹簧 的弹性势能为mgh,故 C错误;小球在压缩弹簧的过程中,弹 簧弹力增大,则小球的加速度增大,故 D错误. ４．D　因两小球质量不等,由重力势能表达式Ep＝mgh可知, 上升到同一高度时,所具有的重力势能不相等,选项 A 错误; 上升过程中只有重力做功,故小球机械能守恒,因初始动能 相同,机械能相等,故上升到同一高度时机械能相等,而动能 不相等,选项B、C均错误,D正确. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰４８􀅰 ５．D　球从B 至C 过程,重力大于弹簧的弹力,合力向下,小球 加速运动;C到D 过程,重力小于弹力,合力向上,小球减速 运动,故在C点动能最大,A错误;下落过程中小球受到的弹 力做功,所以机械能不守恒,小球和弹簧组成的系统机械能 守恒,即小球的重力势能、动能和弹簧的弹性势能总和保持 不变,从A→D 位置,动能变化量为零,根据系统的机械能守 恒知,小球重力势能的减小等于弹性势能的增加,从A→C位 置小球减小的重力势能一部分转化为动能,一部分转化为弹 簧的弹性势能,故从A→C 位置小球重力势能的减少大于弹 簧弹性势