高考物理一轮复习第五章机械能课时规范练17机械能守恒定律及其应用新人教版.doc

1 / 14【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习第五章机械能课时规范练精选高考物理一轮复习第五章机械能课时规范练1717 机械能守恒定律及其应用新人教版机械能守恒定律及其应用新人教版基础巩固组基础巩固组1.(1.(多选多选)()(机械能守恒的判断机械能守恒的判断)(2017·)(2017·吉林吉林××××县月考县月考) )如图所示如图所示, ,斜面置斜面置于光滑水平地面于光滑水平地面, ,其光滑斜面上有一物体由静止沿斜面下滑其光滑斜面上有一物体由静止沿斜面下滑, ,在物体下滑过在物体下滑过程中程中, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( ( ) )A.物体的重力势能减少,动能增加,机械能减少B.斜面的机械能不变C.斜面对物体的作用力垂直于接触面,不对物体做功D.物体和斜面组成的系统机械能守恒答案 AD解析物体沿斜面下滑时,既沿斜面向下运动,又随斜面向右运动,其合速度方向与弹力方向不垂直,弹力方向垂直于接触面,但与速度方向之间的夹角大于 90°,所以斜面对物体的作用力对物体做负功,C 错误;对物体与斜面2 / 14组成的系统,只有物体的重力和物体与斜面间的弹力做功,机械能守恒,D正确;物体在下滑过程中,斜面做加速运动,其机械能增加,B 错误;物体由静止开始下滑的过程其重力势能减少,动能增加,机械能减少,A 正确。2.(2.(机械能守恒的判断机械能守恒的判断)(2017·)(2017·四川四川××××区期末区期末) )在如图所示的物理过程示在如图所示的物理过程示意图中意图中, ,甲图为一端固定有小球的轻杆甲图为一端固定有小球的轻杆, ,从右偏上从右偏上 30°30°处释放后绕光滑支处释放后绕光滑支点摆动点摆动; ;乙图为末端固定有小球的轻质直角架乙图为末端固定有小球的轻质直角架, ,释放后绕通过直角顶点的固释放后绕通过直角顶点的固定轴定轴 O O 无摩擦转动无摩擦转动; ;丙图为置于光滑水平面上的丙图为置于光滑水平面上的 A A、B B 两小车两小车,B,B 静止静止,A,A 获获得一向右的初速度后向右运动得一向右的初速度后向右运动, ,某时刻连接两车的细绳绷紧某时刻连接两车的细绳绷紧, ,然后带动然后带动 B B 车车运动运动; ;丁图为置于光滑水平面上的带有竖直支架的小车丁图为置于光滑水平面上的带有竖直支架的小车, ,把用细绳悬挂的小把用细绳悬挂的小球从图示位置释放球从图示位置释放, ,小球开始摆动。则关于这几个物理过程小球开始摆动。则关于这几个物理过程( (空气阻力忽略空气阻力忽略不计不计),),下列判断正确的是下列判断正确的是( ( ) )A.甲图中小球机械能守恒B.乙图中小球 A 的机械能守恒C.丙图中两车组成的系统机械能守恒D.丁图中小球的机械能守恒答案 A3 / 14解析题图甲过程中轻杆对小球不做功,小球的机械能守恒;题图乙过程中A、B 两球通过杆相互影响(例如开始时 A 球带动 B 球转动),轻杆对 A 的弹力不沿杆的方向,会对小球做功,所以每个小球的机械能不守恒,但把两个小球作为一个系统时机械能守恒;题图丙中绳子绷紧的过程虽然只有弹力作为内力做功,但弹力突变有内能转化,机械能不守恒;题图丁过程中细绳也会拉动小车运动,取地面为参考系,小球的轨迹不是圆弧,细绳会对小球做功,小球的机械能不守恒,把小球和小车当作一个系统,机械能才守恒。3.(3.(多选多选)()(单个物体的机械能守恒问题单个物体的机械能守恒问题) )如图所示如图所示, ,在地面上以速度在地面上以速度 v0v0 抛出抛出质量为质量为 m m 的物体的物体, ,抛出后物体落到比地面低抛出后物体落到比地面低 h h 的海平面上。若以地面为零的海平面上。若以地面为零势能面势能面, ,而且不计空气阻力而且不计空气阻力, ,则下列说法正确的是则下列说法正确的是( ( ) )A.重力对物体做的功为 mghB.物体在海平面上的势能为 mghC.物体在海平面上的动能为-mghD.物体在海平面上的机械能为答案 AD解析重力对物体做的功只与初、末位置的高度差有关,为 mgh,A 正确;物体在海平面上的势能为-mgh,B 错误;由动能定理 mgh=mv2-,到达海平面时动4 / 14能为+mgh,C 错误;物体只有重力做功,机械能守恒,等于地面时的机械能,D正确。4.(4.(含弹簧类含弹簧类) )如图所示如图所示, ,在高在高 1.51.5 m m 的光滑平台上有一个质量为的光滑平台上有一个质量为 2 2 kgkg 的的小球被一细线拴在墙上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。当烧断小球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧。当烧断细线时细线时, ,小球被弹出小球被弹出, ,小球落地时的速度方向与水平方向成小球落地时的速度方向与水平方向成 60°,60°,则弹簧被则弹簧被压缩时具有的弹性势能为压缩时具有的弹性势能为(g(g 取取 1010 m/s2)(m/s2)( ) )A.10 JB.15 JC.20 JD.25 J答案 A解析由 mgh=-0 得 vy=,即 vy= m/s,落地时,tan 60°=可得 v0= m/s,由机械能守恒定律得 Ep=,可求得 Ep=10 J,故 A 正确。5.(5.(含弹簧类含弹簧类)(2017·)(2017·黑龙江黑龙江××××市期末市期末) )如图所示如图所示, ,固定的竖直光滑长杆固定的竖直光滑长杆上套有质量为上套有质量为 m m 的小圆环的小圆环, ,圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接, ,弹簧的另弹簧的另一端连接在墙上一端连接在墙上, ,且处于原长状态。现让圆环由静止开始下滑且处于原长状态。现让圆环由静止开始下滑, ,已知弹簧原已知弹簧原长为长为 l,l,圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为 2l(2l(未超过弹性限度未超过弹性限度),),则在则在圆环下滑到最大距离的过程中圆环下滑到最大距离的过程中( ( ) )5 / 14A.圆环的机械能守恒B.弹簧弹性势能变化了 mglC.圆环下滑到最大距离时,所受合力为零D.圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变答案 B解析圆环沿杆下滑的过程中,圆环与弹簧组成的系统动能、弹性势能、重力势能之和守恒,选项 A、D 错误;弹簧长度为 2l 时,圆环下落的高度 h=l,根据机械能守恒定律,弹簧的弹性势能增加了 Ep=mgh=mgl,选项 B 正确;圆环释放后,圆环向下先做加速运动,后做减速运动,当速度最大时,合力为零,下滑到最大距离时,具有向上的加速度,合力不为零,选项 C 错误。6.(6.(多选多选)()(多物体的机械能守恒问题多物体的机械能守恒问题)(2017·)(2017·广东广州模拟广东广州模拟) )轻绳一端通过轻绳一端通过光滑的定滑轮与物块光滑的定滑轮与物块 P P 连接连接, ,另一端与套在光滑竖直杆上的圆环另一端与套在光滑竖直杆上的圆环 Q Q 连接连接,Q,Q从静止释放后从静止释放后, ,上升一定距离到达与定滑轮等高处上升一定距离到达与定滑轮等高处, ,则在此过程中则在此过程中( ( ) )A.任意时刻 P、Q 两物体的速度大小满足 vPL2,L1>L2,现在由图示位置静止释放现在由图示位置静止释放, ,则在则在 a a 下降过程中下降过程中( ( ) )A.a、b 两球的角速度大小始终相等B.重力对 b 球做功的瞬时功率一直增大C.杆对 a 做负功,a 球机械能不守恒D.杆对 b 做负功,b 球机械能守恒7 / 14答案 AC解析 a、b 两球同时绕 O 点转动,角速度大小始终相等,故 A 正确;刚开始,b的速度为 0,重力对 b 球做功的瞬时功率为 0,在竖直位置,速度与重力方向垂直,重力对 b 球做功的瞬时功率为 0,所以重力对 b 球做功的瞬时功率先增大后减小,故 B 错误;在 a 下降过程中,b 球的动能增加,重力势能增加,所以 b 球的机械能增加,根据重力之外的力做功量度物体机械能的变化,所以杆对 b 做正功,球 a 和 b 系统机械能守恒,所以 a 机械能减小,所以杆对a 做负功,故 D 错误,C 正确。8.(8.(非质点模型非质点模型)(2017·)(2017·湖南衡阳模拟湖南衡阳模拟) )木板固定在墙角处木板固定在墙角处, ,与水平面夹角与水平面夹角为为 =37°,=37°,木板上表面光滑木板上表面光滑, ,木板上开有一个孔洞木板上开有一个孔洞, ,一根长为一根长为 l l、质量为、质量为 m m的软绳置于木板上的软绳置于木板上, ,其上端刚好进入孔洞其上端刚好进入孔洞, ,用细线将质量为用细线将质量为 m m 的物块与软绳的物块与软绳连接连接, ,如图所示。物块由静止释放后向下运动如图所示。物块由静止释放后向下运动, ,带动软绳向下运动带动软绳向下运动, ,当软绳当软绳刚好全部离开木板刚好全部离开木板( (此时物块未到达地面此时物块未到达地面) )时时, ,物块的速度为物块的速度为( (已知重力加速已知重力加速度为度为 g,sing,sin 37°=0.6)(37°=0.6)( ) )A.B.C.D.答案 C8 / 14解析在下落过程中,由几何关系可知,重物的重心下降高度为 l;而软绳重心的下降高度为 h'=0.5l-0.5lsin 37°=0.2l,故全过程中重力势能的减小量为 Ep=mgl+0.2mgl=1.2mgl;根据机械能守恒定律可得 mv2=Ep解得 v=;故 C 正确,A、B、D 错误。9.(9.(多选多选)()(非质点模型非质点模型)(2017·)(2017·福建福建××××县月考县月考) )如图所示如图所示, ,在倾角在倾角=30°=30°的光滑固定斜面上的光滑固定斜面上, ,放有两个质量分别为放有两个质量分别为 1 1 kgkg 和和 2 2 kgkg 的可视为质的可视为质点的小球点的小球 A A 和和 B,B,两球之间用一根长两球之间用一根长 l=0.2l=0.2 m m 的轻杆相连的轻杆相连, ,小球小球 B B 距水平面距水平面的高度的高度 h=0.1h=0.1 m m。两球由静止开始下滑到光滑地面上。两球由静止开始下滑到光滑地面上, ,不计球与地面碰撞不计球与地面碰撞时的机械能损失时的机械能损失,g,g 取取 1010 m/s2m/s2。则下列说法正确的是。则下列说法正确的是( ( ) )A.整个下滑过程中 A 球机械能守恒B.整个下滑过程中 B 球机械能不守恒C.整个下滑过程中 A 球机械能的增加量为 JD.整个下滑过程中 B 球机械能的增加量为 J答案 BD9 / 14解析在下滑的整个过程中,只有重力对系统做功,系统的机械能守恒,但在B 球沿水平面滑行,而 A 沿斜面滑行时,杆的弹力对 A、B 球做功,所以A、B 球各自机械能不守恒,故 A 错误,B 正确;根据系统机械能守恒得mAg(h+lsin )+mBgh=(mA+mB)v2,解得 v= m/s,系统下滑的整个过程中 B球机械能的增加量为 mBv2-mBgh= J,故 D 正确;A 球的机械能减小,C 错误。能力提升组能力提升组10.(10.(多选多选)(2017·)(2017·江西江西××××区月考区月考) )如图所示如图所示, ,重重 1010 N N 的滑块在倾角为的滑块在倾角为30°30°的斜面上的斜面上, ,从从 a a 点由静止下滑点由静止下滑, ,到到 b b 点接触到一个轻弹簧。滑块压缩弹点接触到一个轻弹簧。滑块压缩弹簧到簧到 c c 点开始弹回点开始弹回, ,返回返回 b b 点离开弹簧点离开弹簧, ,最后又回到最后又回到 a a 点点, ,已知已知 ab=0.8ab=0.8 m,bc=0.4m,bc=0.4 m,m,那么在整个过程中那么在整个过程中( ( ) )A.滑块滑到 b 点时动能最大B.滑块动能的最大值是 6 JC.从 c 到 b 弹簧的弹力对滑块做的功是 6 JD.滑块和弹簧组成的系统整个过程机械能守恒导学号 06400311答案 CD10 / 14解析滑块能回到原出发点,所以滑块和弹簧组成的系统机械能守恒,D 项正确;以 c 点为参考点,则在 a 点滑块的机械能为 6 J,在 c 点时滑块的速度为 0,重力势能也为 0,从 c 到 b 弹簧的弹力对滑块做的功等于弹性势能的减少量,故为 6 J,所以 C 项正确;由 a 到 c 的过程中,因重力势能不能全部转变为动能,动能的最大值在平衡位置,小于 6 J,A、B 项错误。11.(11.(多选多选) )如图所示如图所示, ,滑块滑块 a a、b b 的质量均为的质量均为 m,am,a 套在固定竖直杆上套在固定竖直杆上, ,与光滑与光滑水平地面相距水平地面相距 h,bh,b 放在地面上。放在地面上。a a、b b 通过铰链用刚性轻杆连接通过铰链用刚性轻杆连接, ,由静止开由静止开始运动。不计摩擦始运动。不计摩擦,a,a、b b 可视为质点。则可视为质点。则( ( ) )A.a 落地前,轻杆对 b 一直做正功B.a 落地时速度大小为C.a 下落过程中,其加速度大小始终不大于 gD.a 落地前,当 a 的机械能最小时,b 对地面的压力大小为 mg答案 BD解析滑块 b 的初速度为零,末速度也为零,所以轻杆对 b 先做正功,后做负功,选项 A 错误;以滑块 a、b 及轻杆为研究对象,系统的机械能守恒,当 a刚落地时,b 的速度为零,则 mgh=+0,即 va=,选项 B 正确;a、b 的先后受力分析如图甲、乙所示。11 / 14由 a 的受力情况可知,a 下落过程中,其加速度大小先小于 g 后大于 g,选项 C 错误;当 a 落地前 b 的加速度为零(即轻杆对 b 的作用力为零)时,b的机械能最大,a 的机械能最小,这时 b 受重力、支持力,且=mg,由牛顿第三定律可知,b 对地面的压力大小为 mg,选项 D 正确。12.(2017·12.(2017·四川成都七中二诊四川成都七中二诊) )如图所示如图所示, ,质量分别为质量分别为 m m、2m2m 的物体的物体 a a、b b通过轻绳和不计摩擦的定滑轮相连通过轻绳和不计摩擦的定滑轮相连, ,均处于静止状态。均处于静止状态。a a 与水平面上固定与水平面上固定的劲度系数为的劲度系数为 k k 的轻质弹簧相连的轻质弹簧相连,Q,Q 点有一挡板点有一挡板, ,若有物体与其垂直相碰会若有物体与其垂直相碰会以原速率弹回以原速率弹回, ,现剪断现剪断 a a、b b 之间的绳子之间的绳子,a,a 开始上下往复运动开始上下往复运动,b,b 下落至下落至 P P点后点后, ,在在 P P 点有一个特殊的装置使点有一个特殊的装置使 b b 以落至以落至 P P 点前瞬间的速率水平向右运点前瞬间的速率水平向右运动动, ,当当 b b 静止时静止时,a,a 恰好首次到达最低点恰好首次到达最低点, ,已知已知 PQPQ 长长 x0,x0,重力加速度为重力加速度为 g,bg,b距距 P P 点高点高 h,h,且仅经过且仅经过 P P 点一次点一次,b,b 与水平面间的动摩擦因数为与水平面间的动摩擦因数为 ,a,a、b b 均均可看作质点可看作质点, ,弹簧在弹性限度范围内弹簧在弹性限度范围内, ,试求试求: :(1)物体 a 的最大速度;(2)物体 b 停止的位置与 P 点的距离。答案(1)2g (2)或 2x0-解析(1)绳剪断前,系统静止,设弹簧伸长量为 x1,对 a 有 kx1+mg=FT,对 b 有 FT=2mg,12 / 14则 kx1=mg,x1=。绳剪断后,a 所受合外力为零时,速度最大,设弹簧压缩量为 x2,对 a有 kx2=mg,x2=,由于 x1=x2,两个状态的弹性势能相等,则两个状态的动能和重力势能之和相等,mg(x1+x2)=mv2,解得 v=2g。(2)对 b,整个运动过程由动能定理得 2mgh-·2mgx 路=0,解得 b 在水平面上滑行的路程 x 路=。讨论:若 b 未到达挡板 Q 就在 PQ 上停止,则物块 b 停止的位置与 P 相距 d=x 路=;若 b 与挡板 Q 碰撞后,在 PQ 上运动到停止,则物块 b 停止的位置与 P 相距 d=2x0-x 路=2x0-。13.(2017·13.(2017·福建毕业班质检福建毕业班质检) )如图所示如图所示, ,一根轻绳绕过光滑的轻质定滑轮一根轻绳绕过光滑的轻质定滑轮, ,两端分别连接物块两端分别连接物块 A A 和和 B,BB,B 的下面通过轻绳连接物块的下面通过轻绳连接物块 C,AC,A 锁定在地面上。锁定在地面上。已知已知 B B 和和 C C 的质量均为的质量均为 m,Am,A 的质量为的质量为 m,Bm,B 和和 C C 之间的轻绳长度为之间的轻绳长度为 L,L,初始初始时时 C C 离地的高度也为离地的高度也为 L L。现解除对。现解除对 A A 的锁定的锁定, ,物块开始运动。设物块可视物块开始运动。设物块可视为质点为质点, ,落地后不反弹。重力加速度大小为落地后不反弹。重力加速度大小为 g g。求。求: :(1)A 刚上升时的加速度大小 a;13 / 14(2)A 上升过程的最大速度大小 vm;(3)A 离地的最大高度 H。答案(1)g (2) (3)L解析(1)解除对 A 的锁定后,A 加速上升,B 和 C 加速下降,加速度 a 大小相等,设轻绳对 A 和 B 的拉力大小为 FT,由牛顿第二定律得对 A:FT-mg=ma对 B、C:(m+m)g-FT=(m+m)a联立解得 a=g。(2)当物块 C 刚着地时,A 的速度最大。从 A 刚开始上升到 C 刚着地的过程,由机械能守恒定律得2mgL-mgL=(2m)解得 vm=。(3)设 C 落地后 A 继续上升 h 时速度为零,此时 B 未触地面,A 和 B 组成的系统满足 mgh-mgh=0-联立解得 h=L14 / 14由于 h=L<L,B 不会触地,所以 A 离地的最大高度 H=L+h=L。