2020高考物理一轮复习课时跟踪检测十八机械能守恒定律及其应用.pdf

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1、【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】1/11 2020高考物理一轮复习课时跟踪检测十八机械能守恒定律及其应用编 辑：_时 间：_教学资料范本【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】2/11 对点训练：机械能守恒的理解与判断1.(20 xx 南通八校联考)太阳神车由四脚的支架吊着一个巨大的摆锤摆动，游客被固定在摆下方的大圆盘 A上，如图所示。摆锤的摆动幅度每边可达 120。6 台大功率的异步驱动电机同时启动，为游客创造4.3g 的加速度，最高可飞跃至15 层楼高的高空。如果不考虑圆盘A 的自转，根据以上信息，以下说法中正确的是()A当摆锤摆至最高点的瞬间，游客受力平衡B当摆锤摆至

2、最高点时，游客可体验最大的加速度C当摆锤在下摆的过程中，摆锤的机械能一定不守恒D当摆锤在上摆过程中游客体验超重，下摆过程游客体验失重解析：选 C 当摆锤摆至最高点的瞬间，摆锤与游客将开始下降，具有向下的加速度，游客受力不平衡，故A 错误；当摆锤摆至最低点时，摆锤的速度最大，向心加速度最大，所以游客可体验最大的加速度，故B 错误；当摆锤在下摆的过程中，由于电动机做正功，摆锤的机械能一定不守恒，故C 正确；当摆锤在上摆过程中，摆锤向上做减速运动，加速度方向向下，游客体验失重，故D错误。2.多选 如图所示，A、B 两球质量相等，A 球用不能伸长的轻绳系于O点，B球用轻弹簧系于O 点，O与O 点在同一

3、水平面上，分别将A、B 球拉到与悬点等高处，使绳和轻弹簧均处于水平，弹簧处于自然状态，将两球分别由静止开始释【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】3/11 放，当两球达到各自悬点的正下方时，两球仍处在同一水平面上，则()A两球到达各自悬点的正下方时，两球动能相等B两球到达各自悬点的正下方时，A球动能较大C两球到达各自悬点的正下方时，B球动能较大D两球到达各自悬点的正下方时，A球受到向上的拉力较大解析：选BD 两个球都是从同一个水平面下降的，到达最低点时还是在同一个水平面上，根据重力做功的特点可知在整个过程中，A、B 两球重力做的功相同，但是，B 球在下落的过程中弹簧要对球做负功，根据动

4、能定理得，B球在最低点的速度要比A的速度小，动能也要比 A的小，故 A、C错误，B正确；由于在最低点时B的速度小，根据向心力的公式可知，B球需要的向心力小，所以弹簧对B的拉力也要比 A受到的拉力的小，故D正确。3.(20 xx 南京区监测)如图所示，一质量为m的小球固定于轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定于O点。将小球拉至 A点，弹簧恰好无形变，由静止释放小球，当小球运动到O点正下方与 A点的竖直高度差为h的 B点时，速度大小为v。已知重力加速度为g，下列说法正确的是()A小球运动到 B点时的动能等于mghB小球由 A点到 B点重力势能减少 mv2C小球由 A点到 B点克服弹力做功为mghD小球

5、到达 B点时弹簧的弹性势能为mgh mv2解析：选 D 小球由 A点到 B点的过程中，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，弹簧由原长到发生伸长的形变，小球动能增加量小【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】4/11 于重力势能减少量，A项错误；小球重力势能减少量等于小球动能增加量与弹簧弹性势能增加量之和，B项错误；弹簧弹性势能增加量等于小球重力势能减少量与动能增加量之差，D项正确；弹簧弹性势能增加量等于小球克服弹力所做的功，C项错误。对点训练：单个物体的机械能守恒4(20 xx 咸阳一模)如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t 0 时刻，将一小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小

6、球落到弹簧上压缩弹簧后又被弹起，上升到一定高度后再下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出弹簧弹力F随时间 t 变化的图像如图乙所示，则()At1 时刻小球动能最大Bt2 时刻小球动能最大Ct2 t3 这段时间内，小球的动能先增加后减少Dt2 t3 这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能解析：选C t1 时刻小球刚与弹簧接触，与弹簧接触后，先做加速度不断减小的加速运动，当弹力增大到与重力平衡，即加速度减为零时，速度达到最大，故A 错误；t2 时刻，弹力最大，故弹簧的压缩量最大，小球运动到最低点，速度等于零，故B 错误；t2 t3 这段时间内，小球处于上升过程，先做加速度不

7、断减小的加速运动，后做加速度不断增大的减速运动，故C 正确；t2 t3 这段时间内，小球和弹簧系统机械能守恒，故小球增加的动能和重力势能之和等于弹簧减少的弹性势能，故D错误。5如图甲所示，将质量为m的小球以速度v0 竖直向上抛出，小球上升的最大高度为h。若将质量分别为2m、3m、4m、5m的小球，【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】5/11 分别以同样大小的速度v0 从半径均为R h 的竖直圆形光滑轨道的最低点水平向右射入轨道，轨道形状如图乙、丙、丁、戊所示。则质量分别为 2m、3m、4m、5m的小球中，能到达的最大高度仍为h 的是(小球大小和空气阻力均不计)()A质量为 2m的小球

8、B质量为 3m的小球C质量为 4m的小球 D质量为 5m的小球解析：选 C 由题意可知，质量为m的小球，竖直向上抛出时只有重力做功，故机械能守恒，得：mgh mv02。题图乙将质量为2m的小球以速度v0 射入轨道，小球若能到达最大高度为h，则此时速度不为零，此时的动能与重力势能之和，大于初位置时的动能与重力势能，故不可能，即h2h，故 A 错误；由丙图和戊图，可知小球出轨道时的速度方向不沿竖直方向，则上升到最高点时水平方向速度不为零，依据机械能守恒定律：h3h，h5h，故 B、D错误；由丁图可知，小球出轨道时的速度方向沿竖直方向向上，则上升到最高点时，速度为零，依据机械能守恒定律：h4h，故

9、C正确。6.(20 xx 盐城期末)如图所示，光滑杆一端固定在水平面 B点，与地面成 30角，原长为 L的轻质橡皮筋一端固定在地面上的O点，另一端与质量为 m 的圆球相连，圆球套在杆上。圆球处于A 点时，橡皮筋竖直且无形变。让圆球从A 点由静止释放，运动到B 点时速度为零，橡皮筋始终在弹性限度内，重力加速度取g。求：(1)运动过程中杆对圆球的最小弹力；(2)圆球运动到 B点时，橡皮筋的弹性势能；(3)圆球运动到杆的中点时，重力的瞬时功率。解析：(1)在橡皮筋没有拉伸过程中，此时弹力最小，【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】6/11 对小球则有：FN mgcos mg。(2)在整个运动

10、过程中，根据动能定理可知：mgL Ep0解得：EpmgL。(3)根据几何关系可知，圆球运动到杆的中点，橡皮筋没有拉伸，根据机械能守恒有：mgLsin mv2重力的瞬时功率为：Pmgvsin。答案：(1)mg(2)mgL(3)mg gL2对点训练：多个物体的机械能守恒7.多选(20 xx 扬州区监测)如图所示，A和 B两个小球固定在一根轻杆的两端，A球的质量为m，B球的质量为 2m，此杆可绕穿过O点的水平轴无摩擦地转动。现使轻杆从水平位置由静止释放，则在杆从释放到转过 90的过程中，下列说法正确的是()AA球的机械能增加B杆对 A球始终不做功CB球重力势能的减少量等于B球动能的增加量DA球和 B

11、球的总机械能守恒解析：选AD A 球由静止向上运动，重力势能增大，动能也增大，所以机械能增大，杆一定对A球做了功，A项正确，B 项错误；由于无摩擦力做功，系统只有重力做功，A球和 B球的总机械能守恒，A球机械能增加，B球的机械能一定减少，故D项正确，C项错误。8(20 xx 连云港模拟)如图所示，可视为质点的小球A和 B用一根长为 0.2 m 的轻杆相连，两球质量相等，开始时两小球置于光【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】7/11 滑的水平面上，并给两小球一个2 m/s 的初速度，经一段时间两小球滑上一个倾角为30的光滑斜面，不计球与斜面碰撞时的机械能损失，g 取 10 m/s2，在

12、两小球的速度减小为零的过程中，下列判断正确的是()A杆对小球 A做负功B小球 A的机械能守恒C杆对小球 B做正功D小球 B速度为零时距水平面的高度为0.15 m解析：选 D 由题意可知，A、B 两球在上升中受A 的重力做功而做减速运动；假设没有杆连接，则A上升到斜面时，B还在水平面上运动，即 A在斜面上做减速运动，B在水平面上做匀速运动，因有杆存在，所以是B推着 A 上升，因此杆对A做正功，故 A 错误；因杆对 A 球做正功，故A 球的机械能不守恒，故B 错误；由以上分析可知，杆对球B 做负功，故 C 错误；根据系统机械能守恒，可得：mgh mg(hLsin 30)2mv2，解得：h0.15

13、m，故 D正确。9.多选(20 xx 淮安期中)如图所示，足够长的光滑斜面固定在水平面上，轻质弹簧与A、B 物块相连，A、C物块由跨过光滑小滑轮的轻绳连接。初始时刻，C 在外力作用下静止，绳中恰好无拉力，B 放置在水平面上，A静止。现撤去外力，物块C沿斜面向下运动，当C运动到最低点时，B 刚好离开地面。已知A、B 的质量均为m，弹簧始终处于弹性限度内，则上述过程中()AC的质量 mC 可能小于 mBC的速度最大时，A的加速度为零CC的速度最大时，弹簧弹性势能最小【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】8/11 DA、B、C系统的机械能先变小后变大解析：选 BC 物块 C能拉动 A向上运动

14、可知mCgsin mg，为斜面倾角，则C的质量 mC一定大于 m，选项 A错误；C的速度最大，加速度为零，因A 的加速度等于C 的加速度，则此时A 的加速度也为零，选项B正确；开始时弹簧压缩量为x1，因当 C运动到最低点时，B 刚好离开地面，此时弹簧伸长量为x2，根据振动的对称性可知，当A 的加速度为零时，弹簧处于原长状态，则此时弹性势能为零，选项C 正确；因只有重力和弹力做功，则A、B、C及弹簧组成系统的机械能守恒，因弹性势能先减小后增加，则A、B、C系统的机械能先变大后变小，选项D错误。10.如图所示，在倾角为30的光滑斜面体上，一劲度系数为k200 N/m的轻质弹簧一端连接固定挡板 C，

15、另一端连接一质量为m 4 kg 的物体 A，一轻细绳通过定滑轮，一端系在物体A上，另一端与质量也为m的物体 B相连，细绳与斜面平行，斜面足够长，用手托住物体B 使细绳刚好没有拉力，然后由静止释放，求：(1)弹簧恢复原长时细绳上的拉力；(2)物体 A沿斜面向上运动多远时获得最大速度；(3)物体 A的最大速度大小。解析：(1)弹簧恢复原长时，物体A、B的加速度大小相同，对 B分析：mg Tma对 A分析：Tmgsin 30 ma代入数据解得：T30 N。(2)初始位置，弹簧的压缩量为：x110 cm，【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】9/11 当物体 A 速度最大时，即物体A 的加速度

16、为 0，对物体 A 分析有：mg kx2mgsin 30 弹簧的伸长量为：x210 cm所以物体 A沿斜面上升的距离为：xx1x220 cm。(3)因为 x1x2，所以弹簧的弹性势能没有改变，由系统机械能守恒得：mg(x1x2)mg(x1x2)sin 30 2m v2解得：v1 m/s。答案：(1)30 N(2)20 cm(3)1 m/s考点综合训练11 多选(20 xx 常州检测)如图所示，足够长的水平传送带以速度v 沿逆时针方向转动，传送带的左端与光滑圆弧轨道底部平滑连接，圆弧轨道上的A 点与圆心等高，一小物块从A 点静止滑下，再滑上传送带，经过一段时间又返回圆弧轨道，返回圆弧轨道时小物块

17、恰好能到达A 点，则下列说法正确的是()A圆弧轨道的半径一定是v22gB若减小传送带速度，则小物块仍可能到达A点C若增加传送带速度，则小物块有可能经过圆弧轨道的最高点D不论传送带速度增加到多大，小物块都不可能经过圆弧轨道的最高点解析：选BD 物块在圆弧轨道上下滑的过程中，物块的机械能守恒，根据机械能守恒可得：mgR mv02，所以小物块滑上传送带的初速度：v0，物块到达传送带上之后，由于摩擦力的作用开始减速，速度减小为零之后，又在传送带的摩擦力的作用下反向加速，根据物块的受力可知，物块在减速和加速的过程物块的加速度的大【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】10/11 小是相同的，所以物

18、块返回圆弧轨道时速度大小等于从圆弧轨道下滑刚到传送带时的速度大小，只要传送带的速度v，物块就能返回到 A点，则 R，故 A项错误；若减小传送带速度，只要传送带的速度 v，物块就能返回到A点，故 B项正确；若增大传送带的速度，由于物块返回到圆弧轨道的速度不变，只能滑到A 点，不能滑到圆弧轨道的最高点，故C项错误，D项正确。12(20 xx 威海高三月考)如图所示，半径为R 的光滑半圆形轨道 ABC 与倾角为 37的粗糙斜面轨道DC相切于 C点，半圆形轨道的直径 AC与斜面垂直。质量为m的小球从 A点左上方距 A 点高为 h 的 P 点以某一速度水平抛出，刚好与半圆形轨道的A 点相切进入半圆形轨道

19、内侧，之后经半圆形轨道沿斜面刚好运动到与抛出点等高的 D处。已知当地的重力加速度为g，取 Rh，sin 370.6，cos 37 0.8，不计空气阻力，求：(1)小球被抛出时的速度v0；(2)小球到达半圆轨道最低点B时，对轨道的压力大小；(3)小球从 C到 D过程中摩擦力做的功W。解析：(1)小球运动到A 点时，速度与水平方向的夹角为，如图所示。则有 v122gh 由几何关系得 v0tan v1 联立以上各式解得v0。(2)A、B间竖直高度 HR(1cos)设小球到达 B点时的速度为 v，则从抛出点到 B点过程中，根据机械能守恒有12mv02 mg(H h)mv2【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】11/11 小球在 B点，有 FN mg m 联立解得 FN 5.6mg 由牛顿第三定律知，小球在B点对轨道的压力大小是FN FN 5.6mg，方向竖直向下。(3)小球在整个运动过程中，重力做功为零，根据动能定理知：小球沿斜面上滑过程中克服摩擦力做的功等于小球做平抛运动的初动能，有 W 0mv02 mgh。答案：(1)(2)5.6mg，方向竖直向下(3)mgh