课时作业(20) 第四章 第五节机械能守恒定律（Word练习）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册（粤教版2019）

课时作业(20)　机械能守恒定律 [对应学生用书P146] 1．在同一位置以相同的速率把三个小球分别沿水平、斜向上、斜向下方向抛出，不计空气阻力，则落在同一水平地面时的速度大小(　　) A．一样大　　　　　 B．水平抛的最大 C．斜向上抛的最大 D．斜向下抛的最大 A　[不计空气阻力，小球在空中只受重力作用，机械能守恒，抛出时高度、速度大小相等，落地时速度大小一定相等．] 2．如图所示，以下实例中均不考虑空气阻力，系统机械能守恒的是(　　) D　[人上楼、跳绳都是人体的化学能转化为机械能，故系统机械能不守恒，A、B错误；水滴石穿，水滴的机械能转化为内能，故机械能不守恒，C错误；箭射出时，动能、弹性势能与重力势能相互转化，系统机械能守恒，D正确．] 3．如图所示，P、Q两球质量相等，开始两球静止，将P上方的细绳烧断，在Q落地之前，下列说法正确的是(不计空气阻力)(　　) A．在任一时刻，两球动能相等 B．在任一时刻，两球加速度相等 C．在任一时刻，系统动能和重力势能之和保持不变 D．在任一时刻，系统机械能是不变的 D　[细绳烧断后，由于弹簧处于伸长状态，通过对P、Q两球受力分析可知aP＞aQ，在任一时刻，两球的动能不一定相等，选项A、B错误；系统内有弹力做功，弹性势能发生变化，系统的动能和重力势能之和发生变化，选项C错误；Q落地前，两球及弹簧组成的系统只有重力和弹簧的弹力做功，整个系统的机械能守恒，选项D正确．] 4．如图是为了检验某种防护罩承受冲击能力的装置的一部分，M是半径为R＝1.0 m、固定于竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道，轨道上端切线水平，M的下端相切处放置竖直向上的弹簧枪，可发射速度不同的质量m＝0.01 kg的小钢珠，假设某次发射的钢珠沿轨道内侧恰好能经过M的上端点水平飞出，g取10 m/s2，弹簧枪的长度不计，则发射该钢珠前，弹簧的弹性势能为(　　) A．0.10 J　　　　　 B．0.15 J C．0.20 J D．0.25 J B　[设钢珠在M轨道最高点的速度为v，在最高点，由题可得mg＝m，从发射前到最高点，由机械能守恒定律有Ep＝mgR＋mv2＝0.15 J，B正确．] 5．(多选)质量相同的小球A和B分别悬挂在长为L和2L的不同长绳上，先将小球A、B拉至同一水平高度(如图所示)从静止释放，当两绳竖直时，不计空气阻力，则(　　) A．两球的速率一样大 B．两球的动能一样大 C．两的机械能一样大 D．两球所受的拉力一样大 CD　[两球在下落过程中机械能守恒，开始下落时，重力势能相等，动能都为零，所以机械能相等，下落到最低点时的机械能也一样大，C正确；以小球A为研究对象，设小球到达最低点时的速度大小为vA，动能为EkA，小球所受的拉力大小为FA，则mgL＝mv，FA－mg＝，可得vA＝，EkA＝mgL，FA＝3mg；同理可得vB＝2，EkB＝2mgL，FB＝3mg，A、B错误，D正确．] 6．以相同大小的初速度v0将物体从同一水平面分别竖直上抛、斜上抛、沿光滑斜面(足够长)上滑，如图所示，三种情况达到的最大高度分别为h1、h2和h3，不计空气阻力，则(　　) A．h1＝h2＞h3 B．h1＝h2＜h3 C．h1＝h3＜h2 D．h1＝h3＞h2 D　[竖直上抛的物体和沿斜面运动的物体，上升到最高点时，速度均为0，由机械能守恒定律得mgh＝mv，所以h＝；斜上抛的物体在最高点速度不为零，设为v1，则mgh2＝mv－mv，所以h2＜h1＝h3，D正确．] 7．如图所示，在高1.5 m的光滑平台上有一质量为2 kg的小球被一细线拴在墙上，小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多少？(g取10 m/s2，不计空气阻力) 解析　由2gh＝v－0得：vy＝，即vy＝ m/s 落地时，tan 60°＝，可得 v0＝＝ m/s 弹簧与小球组成的系统机械能守恒，在小球被弹出的过程中，由机械能守恒定律得Ep＝mv 得Ep＝10 J 答案　10 J 8．如图所示，质量为m的物体，以某一初速度从A点向下沿光滑的轨道运动，不计空气阻力，若物体通过轨道最低点B时的速度为3，求： (1)物体在A点时的速度大小； (2)物体离开C点后还能上升的高度． 解析　(1)物体在运动的全过程中只有重力做功，机械能守恒，选取B点所在水平面为重力势能的零势能面．设物体在B处的速度为vB，则mg·3R＋mv＝mv，得v0＝. (2)设从B点上升到最高点的高度为HB，由机械能守恒可得mgHB＝mv，HB＝4.5R 所以离开C点后还能上升HC＝HB－R＝3.5R. 答案　(1)　(2)3.5R 9．极限跳伞是世界上流行的空