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2020年新教材高中物理课时素养评价十八习题课三(含解析)新人教版必修--第1页

动能定理和机械能守恒定律的应用

(25分钟60分)

一、选择题(本题共6小题,每题5分,共30分)

1.一个质量为1kg的弹性小球,在光滑水平面上以5m/s的速度垂直撞到墙上,碰撞后小球速

度大小不变,向反方向运动。则碰撞前后小球速度变化量的大小Δv和碰撞过程中墙对小球做

功的大小W分别为()

A.Δv=10m/s,W=0B.Δv=10m/s,W=25J

C.Δv=0,W=25JD.Δv=0,W=0

【解析】选A。规定初速度方向为正方向,初速度v=5m/s,碰撞后速度v=-5m/s,Δv=v-v=-10

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m/s,负号表示速度变化量的方向与初速度方向相反,所以碰撞前后小球速度变化量的大小为

10m/s。运用动能定理研究碰撞过程,由于初、末动能相等,所以W=ΔE=0,碰撞过程中墙对小

k

球做功的大小W为0。故A正确,B、C、D错误。

【补偿训练】

喜欢从高处往下跳是学龄前儿童的天性。如图所示,一质量为20kg的小朋友从0.5m高的台

阶上跳下,双脚着地瞬间的速率约为4m/s,则小朋友这次跳跃消耗体内的化学能约为

()

A.0B.60J

C.160JD.100J

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【解析】选B。设起跳阶段人做功为W,整个过程中根据动能定理可知mgh+W=mv,解得

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W=mv-mgh=×20×4J-20×10×0.5J=60J,起跳所做的功为消耗体内的化学能,故消耗的

化学能为60J,故B正确,A、C、D错误。

2.如图,半径为R的大圆环通过细轻杆固定在竖直平面内,质量为m的小环(可视为质点)套在

大环上,从大环的最高处由静止滑下。不计一切摩擦,以大环底所在的水平面为参考平面,重力

加速度为g。则小环()

A.在任何位置的机械能均为mgR

B.在任一直径两端的机械能之和为5mgR

C.在任一直径两端的势能之和为3mgR

D.在任一直径两端的动能之和为2mgR

【解析】选D。小环在运动过程中受重力和大环的弹力,弹力不对小环做功,只有重力做功,所

以小环在运动过程中机械能守恒;小环初始位置的机械能为E=2mgR,故任意位置小环的机械能

都为2mgR,故A错误;因为任意位置的机械能为2mgR,所以任意两个位置的机械能之和为4mgR,

故B错误;令任意直径和竖直方向的夹角为θ,则小球在该直径两端的重力势能之和为

E=mg(R-Rcosθ)+mg(R+Rcosθ)=2mgR,故C错误;因为任意直径两端的总机械能之和为4mgR,

p

而重力势能之和为2mgR,所以任意直径两端的动能之和为2mgR,故D正确。

3.质量相同的小球A和B分别悬挂在长为