資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
2025粵教版高中物理必修第二冊
分層作業23　生產和生活中的機械能守恒
A組 必備知識基礎練
　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.(2024湖南岳陽檢測)如圖所示,廣州塔摩天輪位于塔頂450~455 m處,摩天輪由16個“水晶”觀光球艙組成,沿著傾斜的軌道做勻速圓周運動,則坐于觀光球艙中的某游客的哪個物理量是不變的(　　)
A.線速度 B.動能
C.機械能 D.向心加速度
2.如圖所示,過山車從斜軌上的最高點A由靜止滑下,經最低點B運動到圓形軌道最高點C,設整個過程過山車無動力且忽略摩擦阻力,取最低點B所在水平面為參考平面,則過山車(　　)
A.在A處的重力勢能大于在C處的動能
B.在A處的機械能大于在C處的機械能
C.在B處的機械能小于在C處的機械能
D.在B處的動能等于C處的動能
3.(2024重慶檢測)坐過山車時,人體會分泌大量腎上腺素和多巴胺,讓人感覺驚險刺激.如圖所示,某車廂中游客通過環形軌道攀升的一小段時間內速率不變,則該過程中(　　)
A.該游客所受合力做功為零
B.該游客所受合力始終為零
C.該游客的機械能守恒
D.該游客所受重力的瞬時功率一定變大
4.懸崖跳水是一項極具挑戰性的極限運動,需要運動員具有非凡的膽量和過硬的技術.跳水運動員進入水中后受到水的阻力而做減速運動,設質量為m的運動員剛入水時的速度為v,水對他的阻力大小恒為F,那么在他減速下降深度為h的過程中,下列說法正確的是(g為當地的重力加速度)(　　)
A.他的動能減少了mgh
B.他的重力勢能減少了mgh-mv2
C.他的機械能減少了Fh
D.他的機械能減少了mgh
5.(2024廣東佛山期中)運動員投擲鉛球時,把鉛球從某一高度以一定初速度斜向上投出,不計空氣阻力,下列能表示鉛球自投出后至落地前機械能E或動能Ek隨時間t變化的圖像是(　　)
B組 關鍵能力提升練
6.(2024廣東惠州檢測)如圖甲所示,彈跳鞋是一種新型體育用品鞋,其底部裝有彈簧.使用時人對彈簧施加壓力,使彈簧形變后產生豎直向上的彈力,將人向上彈離地面.某次上升過程中人的動能Ek隨重心上升高度h變化的圖像如圖乙所示,上升高度為h1時動能達到最大值,圖中h2~h3段為直線,其余部分為曲線,已知彈簧始終處于彈性限度內,空氣阻力忽略不計,則(　　)
A.上升高度為h1時,人的加速度達到最大值
B.上升高度為h2時,彈跳鞋離開地面
C.在0~h2的上升過程中,人的機械能先增大后減小
D.在h2~h3的上升過程中,人處于超重狀態
7.(2024河北保定期末)如圖所示,滑雪者與裝備的總質量為75 kg,沿著傾角θ=30°的平直山坡直線滑下,當速度達到2 m/s時他收起雪杖自由下滑,在此后5 s的時間內滑下的路程為60 m.將這5 s內滑雪者的運動看作勻加速直線運動,g取10 m/s2.則這5 s內滑雪者損失的機械能為(　　)
A.3 800 J B.4 200 J
C.4 500 J D.5 400 J
8.(2024江西南昌檢測)如圖甲所示,投石機是運用杠桿原理設計和制造的一種古代用于軍事攻城的大型器械.圖乙為投石機的簡化示意圖,其長臂的長度為L=10 m,短臂的長度為l=2 m,質量為m=7 kg的石塊裝在長臂末端的彈袋中,質量為m0=50 kg的重錘安裝于短臂末端.初始時長臂被絞索固定,杠桿處于靜止狀態,其與水平面的夾角為α=30°.石塊和重錘均看作質點,重力加速度g取10 m/s2,不計一切阻力.釋放杠桿,重錘落下帶動杠桿轉動,當長臂轉動至豎直位置時,杠桿被制動而停止,石塊被水平投出,石塊被投出時的水平速度約為(　　)
A.5 m/s B.10 m/s
C.15 m/s D.18 m/s
C組 核心素養拔高練
9.(2024廣東廣州檢測)以前人們蓋房打地基叫打夯,夯錘的結構如圖甲所示.打夯共有五人,其中四人分別握住系著夯錘的繩子,一個人負責喊號,喊號人一聲號子,四個人同時用力將夯錘豎直向上提起,號音一落四人同時松手,經過一段時間后,夯錘自由下落至地面將地基砸實.某次打夯時,夯錘的質量m=80 kg,每個人都對夯錘施加與豎直方向夾角為θ=37°斜向上的力,大小均為F=375 N.當夯錘離開地面h=30 cm時松手,最后夯錘落地將地面砸深h1=5 cm.取地面為參考平面,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求:
(1)松手時夯錘的速度大小v;
(2)夯錘對地面平均沖擊力的大小F1;
(3)夯錘上升階段,夯錘的機械能E與上升高度H的函數關系式,并在圖乙中畫出圖像.
分層作業23　生產和生活中的機械能守恒
1.B　解析 觀光球艙中的游客沿著傾斜的軌道做勻速圓周運動,線速度大小不變,方向時刻發生變化;游客的向心加速度大小不變,方向時刻發生變化;游客的動能不變,重力勢能發生變化,則機械能發生變化,故選B.
2.A　解析 整個過程過山車無動力且忽略摩擦阻力,則過山車在運動中機械能守恒,在A處的機械能等于在B、C處的機械能,B、C錯誤;取最低點B所在水平面為參考平面,則過山車在C處的動能與重力勢能之和等于在A處的重力勢能,所以在A處的重力勢能大于在C處的動能,A正確;過山車在C處的動能與重力勢能之和等于在B處的動能,所以在B處的動能大于在C處的動能,D錯誤.
3.A　解析 根據題意可知,游客速率不變,則動能變化量為零,由動能定理可知,該游客所受合力做功為零,故A正確;由于游客速率不變,游客做勻速圓周運動,該游客所受合力不為零,提供做圓周運動的向心力,故B錯誤;游客勻速率上升,動能不變,重力勢能增加,則該游客的機械能增加,故C錯誤;若游客在環形軌道下半部分爬升,豎直分速度逐漸增大,重力的瞬時功率變大,若游客在環形軌道上半部分爬升,豎直分速度逐漸減小,重力的瞬時功率變小,故D錯誤.
4.C　解析 在進入水中的過程中,由動能定理,可得mgh-Fh=Ek'-Ek,所以動能的減少量為Ek-Ek'=(F-mg)h,故A錯誤;重力勢能的減少量等于重力所做的功,即Ep-Ep'=mgh,故B錯誤;克服阻力所做的功等于機械能的減少量,即E-E'=Fh,故C正確,D錯誤.
5.A　解析 整個過程中,不計空氣阻力,只有重力做功,則機械能守恒,故鉛球自投出后至落地前機械能E不隨時間t變化,A正確,B錯誤;鉛球離手后,鉛球在上升過程中,質量不變,速度不斷減小,動能不斷變小,到達最高點時,速度在水平方向上不為0,此時動能不為0,故C、D錯誤.
6.B　解析 上升高度為h1時,人的動能最大,速度最大,此時人受到的彈力與人的重力相等,加速度為零,選項A錯誤;上升高度為h2時,彈跳鞋離開地面,人做上拋運動,選項B正確;在0~h2的上升過程中,彈簧的彈性勢能一直減小,彈力一直對人做正功,則人的機械能一直增大,選項C錯誤;在h2~h3的上升過程中,人離開地面做上拋運動,則人處于失重狀態,選項D錯誤.
7.C　解析 滑雪者做勻加速直線運動,則x=v0t+at2,解得a=4 m/s2,根據牛頓第二定律,有mgsin θ-f=ma,得f=75 N,滑雪者損失的機械能ΔE=fx=4 500 J,故選C.
8.B　解析 根據題意,設石塊被投出時的水平速度為v1,此時重錘的速度為v2,由v=ωr可知v1∶v2=L∶l,由機械能守恒定律有m0gl(1+sin α)-mgL(1+sin α)=m0,聯立代入數據解得v1=10 m/s,故選B.
9.解析 (1)松手前由牛頓第二定律可得
4Fcos θ-mg=ma
解得夯錘的加速度為
a= m/s2=5 m/s2
根據運動學公式可得2ah=v2
解得松手時夯錘的速度大小為
v= m/s= m/s.
(2)松開手后,夯錘繼續上升的高度為
h'= m=0.15 m
夯錘從最高點到地面停下,由動能定理可得
mg(h+h'+h1)-F1'h1=0-0
解得F1'= N=8 000 N
根據牛頓第三定律可知,夯錘對地面平均沖擊力的大小為
F1=F1'=8 000 N.
(3)夯錘上升階段,在0≤H≤0.3 m過程中,夯錘的機械能變化等于除重力外其他力對夯錘做的功,則有
ΔE=E-0=4Fcos θ·H
可得E=1 200H(J)(0≤H≤0.3 m)
在0.3 mE=mg(h+h')=80×10×(0.3+0.15) J=360 J(0.3 m所以E-H圖像如圖所示.
答案 (1) m/s　(2)8 000 N
(3)E=　圖像見解析
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
21世紀教育網(www.21cnjy.com)

展開更多......

收起↑