4.2 研究机械能守恒定律Word版含解析

4.2　研究机械能守恒定律 1.物体在平衡力作用下运动的过程中,下列说法正确的是(　　) A.机械能一定不变 B.物体的动能保持不变,而势能一定变化 C.若物体的势能变化,机械能一定变化 D.若物体的势能变化,机械能不一定变化 解析:由于物体在平衡力作用下运动,则物体的速度不变,即物体的动能不变,但若物体的势能发生变化时,机械能一定变化,C项正确,A、B、D错误。 答案:C 2.如图所示,质量为1kg的小球以4m/s的速度从桌面竖直上抛,到达的最大高度为0.8m,返回后,落到桌面下1m的地面上,取桌面为重力势能的参考平面,g取10m/s2,则下列说法正确的是(　　) A.小球在最高点时具有的重力势能为18J B.小球在最高点时具有的机械能为16 J C.小球落地面前瞬间具有的机械能为8 J D.小球落地面前瞬间具有的动能为8 J 解析:小球在最高点时具有的重力势能Ep=mgh1=1×10×0. 8J=8 J,选项A错误;小球在最高点时具有的机械能等于此时的重力势能,即8J,选项B错误;小球在下落过程中,机械能守恒,任意位置的机械能都等于8J,选项C正确;小球落地时的动能Ek=E-Ep=E-mgh2=8 J-1×10×(-1)J=18J,故选项D错误。 答案:C 3.两物体质量之比为1∶3,它们距离地面高度之比也为1∶3,让它们自由下落,它们落地时的动能之比为(　　) A.1∶3　　　　　　　　　B.3∶1 C.1∶9 D.9∶1 解析:物体做自由落体运动,只有重力做功,机械能守恒,设地面为零势能面,则物体落地时的动能之比就等于最初的机械能之比,即重力势能之比,Ek1∶Ek2=Ep1∶Ep2=m1gh1∶m2gh2=1∶9,C项正确。 答案:C 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为半径为R=1.0m、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=0.01kg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10m/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.0.10J B.0.15 J C.0.20 J D.0.25 J 解析:小钢珠恰好经过M的上端点,有mg=m,所以v=m/s。根据机械能守恒定律得Ep=mgR+mv2=0.15 J。 答案:B 5. 如图,把一根内壁光滑的细圆管弯成圆周形状,且竖直放置,管口A竖直向上,管口B水平向左,一小球从管口A的正上方h1高处自由落下,经细管恰能到达细管最高点B处。若小球从A管口正上方h2高处自由落下,进入A管口运动到B点后又从空中飞落进A口,则h1∶h2的值为(　　) A.1∶2 B.2∶3 C.4∶5 D.5∶6 解析:当小球从管口A的正上方h1高处自由落下,到达细管最高点B处时的速度为零,则根据机械能守恒定律有(取管口A的位置重力势能为零),mgh1=mgR,解得h1=R;当从A管口正上方h2高处自由落下时,根据平抛运动规律有R=vBt,R=gt2,解得vB=,根据机械能守恒定律有mgh2=mgR+,解得h2=,故h1∶h2=4∶5。 答案:C 6. (多选)如图所示,弹簧固定在地面上,一小球从它的正上方A处自由下落,到达B处开始与弹簧接触,到达C处速度为0,不计空气阻力,则在小球从B到C的过程中(　　) A.弹簧的弹性势能不断增大 B.弹簧的弹性势能不断减小 C.系统机械能不断减小 D.系统机械能保持不变 解析:从B到C,小球克服弹力做功,弹簧的弹性势能不断增加,A正确,B错误;对小球、弹簧组成的系统,只有重力和系统内弹力做功,系统机械能守恒, C错误,D正确。 答案:AD 7.(多选)物体自地面上方离地h处开始做自由落体运动,Ek代表动能,Ep代表重力势能,E代表机械能,h表示下落的距离,以地面为零势能面,下列图像中能正确反映各物理量关系的是(　　) 解析:重力势能Ep随h的增大而减小,A错,B对;Ek=-Ep=mgh,C项对;机械能守恒,E不随h而变化,D项对。 答案:BCD 8.滑板运动是一项惊险刺激的运动,深受青少年的喜爱。如图所示是滑板运动的轨道,AB和CD是一段圆弧形轨道,BC是一段长7m的水平轨道。一运动员从AB轨道上的P ... ...