高考物理大一轮复习 题组层级快练23 第五单元 机械能 3 机械能守恒定律-人教版高三全册物理试题.doc

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1、题组层级快练(二十三)机械能守恒定律一、选择题1下列说法正确的是()A如果物体所受到的合外力为零，则其机械能一定守恒B如果物体所受到的合外力做的功为零，则其机械能一定守恒C物体沿光滑曲面自由下滑的过程中，其机械能一定守恒D做匀加速运动的物体，其机械能不守恒答案C解析物体受到的合外力为零，机械能不一定守恒，如在竖直方向上物体做匀速直线运动，其机械能不守恒所以选项A、B错误物体沿光滑曲面自由下滑的过程中，只有重力做功，所以机械能守恒选项C正确做匀加速运动的物体，其机械能可能守恒，如自由落体运动，D项错误2.如图所示，斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止于水平面上，现将一小球从图示位置静止释放，不计一切摩擦，则

2、在小球从释放到落至地面的过程中，下列说法正确的是()A斜劈对小球的弹力不做功B斜劈与小球组成的系统机械能守恒C斜劈的机械能守恒D小球重力势能减少量等于斜劈动能的增加量答案B解析不计一切摩擦，小球下滑时，小球和斜劈组成的系统只有小球的重力做功，系统机械能守恒，B项正确，C、D项错误；斜劈对小球的弹力与小球位移间夹角大于90，故弹力做负功，A项错误3(2016郑州第二次质检)如图所示，可视为质点的小球以初速度v0从光滑斜面底端向上滑，恰能到达高度为h的斜面顶端下图中有四种运动：A图中小球滑入轨道半径等于h的光滑管道；B图中小球系在半径大于h而小于h的轻绳下端；C图中小球滑入半径大于h的光滑轨道；D

3、图中小球固定在长为h的轻杆下端在这四种情况中，小球在最低点的水平初速度都为v0，不计空气阻力，小球不能到达高度h的是()答案B解析小球经过管道最高点时，最小速度为零，由机械能守恒定律可知，小球可以到达最高点，A项不合题意；小球在绳的约束下，到达最高点时，速度不为零，由机械能守恒定律可知，小球上升的最大高度小于h，B项符合题意；小球在曲面上运动时，到达最高点的速度可以为零，由机械能守恒定律可知小球能到达高度h，C项不合题意；小球在杆的约束下，到达最高点的最小速度可为零，由机械能守恒定律可知，小球可以到达最大高度h，D项不合题意4.如图所示轨道是由一直轨道和一半圆轨道组成的，一个小滑块从距轨道最低

4、点B为h高度的A处由静止开始运动，滑块质量为m，不计一切摩擦则()A若滑块能通过圆轨道最高点D，h的最小值为2.5RB若h2R，当滑块到达与圆心等高的C点时，对轨道的压力为3mgC若h2R，滑块会从C、D之间的某个位置离开圆轨道做斜抛运动D若要使滑块能返回到A点，则hR答案ACD解析要使滑块能通过最高点D，则应满足mgm，可得v，即若在最高点D时滑块的速度小于，滑块无法达到最高点；若滑块速度大于等于，则可以通过最高点做平抛运动由机械能守恒定律可知，mg(h2R)mv2，解得h2.5R，A项正确；若h2R，由A至C过程由机械能守恒可得mg(2RR)mvC2，在C点，由牛顿第二定律有FN，解得FN

5、2mg，由牛顿第三定律可知B项错误；h2R时小滑块不能通过D点，将在C、D中间某一位置离开圆轨道做斜上抛运动，故C项正确；由机械能守恒可知D项正确5以水平初速度v0将一个小石子从离水平地面高H处抛出，从抛出时开始计时，取地面为参考平面，不计空气阻力下列图像中，A为石子离地的高度与时间的关系，B为石子的速度大小与时间的关系，C为石子的重力势能与时间的关系，D为石子的动能与离地高度的关系其中正确的是()答案C解析A项，由自由落体的知识hHgt2，故A项错误；B项，根据矢量的合成，v，所以不是一次函数，B项错误；C项，Epmgh，hHgt2，所以EpmgHmg2t2，故C项正确；D项，根据能量守恒知

6、EkmgHmv02mghmg(Hh)mv02，与高度是一次函数，故D项错误；故选C项6.如图所示，重10 N的滑块在倾角为30的斜面上，从a点由静止下滑，到b点接触到一个轻弹簧滑块压缩弹簧到c点开始弹回，返回b点离开弹簧，最后又回到a点，已知ab0.8 m，bc0.4 m，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答案CD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

7、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7.如图是一种升降电梯的示意图，A为载人厢，B为平衡重物，它们的质量均为M，上下均由跨过滑轮的钢索系住，在电动机的牵引下使电梯上下运动如果电梯中人的总质量为m，匀速上升的速度为v，电梯即将到顶层前关闭电动机，依靠惯性上升h高度后停止，在不计空气阻力和摩擦阻力的情况下，h为()A.B.C. D.答案D解析依靠惯性向上运动的过程中，人和电梯的动能、平衡重物的动能、平衡重物的重力势能都在减少，而人和电梯的重力势能增加根据能量守恒定律，得(M

8、m)gh(Mm)v2Mv2Mgh，可得h，选项D正确8如图1所示，竖直光滑杆固定不动，套在杆上的弹簧下端固定，将套在杆上的滑块向下压缩弹簧至离地高度h0.1 m处，滑块与弹簧不拴接现由静止释放滑块，通过传感器测量到滑块的速度和离地高度h，并作出如图2滑块的Ekh图像，其中高度从0.2 m上升到0.35 m范围内图像为直线，其余部分为曲线，以地面为零势能面，取g10 m/s2，由图像可知()A小滑块的质量为0.1 kgB轻弹簧原长为0.2 mC弹簧最大弹性势能为0.5 JD小滑块的重力势能与弹簧的弹性势能总和最小为0.4 J答案BC解析在从0.2 m上升到0.35 m范围内，EkEpmgh，图线

9、的斜率绝对值为：k2 Nmg，所以m0.2 kg，故A项错误；在Ekh图像中，由于高度从0.2 m上升到0.35 m范围内图像为直线，说明滑块从h0.2 m，滑块与弹簧分离，弹簧的原长的0.2 m故B项正确；根据能的转化与守恒可知，当滑块上升至最大高度时，增加的重力势能即为弹簧最大弹性势能，所以Epmmgh0.210(0.350.1)0.5 J，故C项正确；由图可知，当h0.18 m时的动能最大；滑块的重力势能与弹簧的弹性势能总和最小，根据能的转化和守恒可知，EpminEEkmEpmmghEkm0.50.2100.10.320.38 J，故D项错误9如图，固定在地面的斜面体上开有凹槽，槽内紧挨

10、放置六个半径均为r的相同小球，各球编号如图斜面与水平轨道OA平滑连接，OA长度为6r.现将六个小球由静止同时释放，小球离开A点后均做平抛运动，不计一切摩擦则在各小球运动的过程中，下列说法正确的是()A球1的机械能守恒B球6在OA段机械能增大C球6的水平射程最小D六个球落地点各不相同答案BC解析当有小球运动到OA段的时候，球1与球2之间产生弹力，该弹力对小球1做功，故小球1的机械能不守恒，所以A项错误；球6在斜面上运动的过程中机械能守恒，到OA段的时候，球5对球6做正功，球6的机械能增大，所以B项正确；当4、5、6三个小球同时在OA段的时候速度相等，小球6离开A点后小球4对小球5做正功，所以球5

11、离开时速度大于球6的速度，同理，球4离开时速度大于球5的速度，所以小球6的水平速度最小，水平射程最小，故C项正确；1、2、3三个小球同时在OA段时速度相等，相互间没有弹力，故离开A点的速度相等，落地点相同，所以D项错误10.如图所示，在倾角30的光滑固定斜面上，放有两个质量分别为1 kg和2 kg的可视为质点的小球A和B，两球之间用一根长L0.2 m的轻杆相连，小球B距水平面的高度h0.1 m两球由静止开始下滑到光滑地面上，不计球与地面碰撞时的机械能损失，g取10 m/s2.则下列说法中正确的是()A整个下滑过程中A球机械能守恒B整个下滑过程中B球机械能守恒C整个下滑过程中A球机械能的增加量为

12、 JD整个下滑过程中B球机械能的增加量为 J答案D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、B项错误；根据系统机械能守恒得：mAg(hLsin)mBgh(mAmB)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mBv2mBgh J，故D项正确；A球的机械能减小，C项错误二、非选择题11.如图，在半径为r的轴上悬挂着一个质量为M的水桶P，轴上均匀分布着6根手柄，每个柄端固定有质量均为m的金属球，球离轴心的距离为l，轮轴、绳和手柄的质量及摩擦均不计现由静止释放水桶，

13、整个装置开始转动(1)当水桶下降的高度为h时，水桶的速度为多少？(2)已知水桶匀加速下降，下降过程中细绳的拉力为多少？解析(1)水桶下降的高度为h时，水桶的速度为v1，金属球的速度为v2，系统机械能守恒，有MghMv126mv22，又.解得v1，(2)水桶匀加速下降的加速度为a，则v122ah，a，对水桶：MgTMa，解得TM(ga)12有一个固定的光滑直杆，该直杆与水平面的夹角为53，杆上套着一个质量为m2 kg的滑块(可视为质点)(sin530.8，cos530.6，g取10 m/s2)(1)如图甲所示，滑块从O点由静止释放，下滑了位移x1 m后到达P点，求滑块此时的速率；(2)如果用不可

14、伸长的细绳将滑块m与另一个质量为M2.7 kg的物块通过光滑的定滑轮相连接，细绳因悬挂M而绷紧，此时滑轮左侧绳恰好水平，其长度l5/3 m(如图乙所示)再次将滑块从O点由静止释放，求滑块再次滑至x1 m的P点时的速率？(整个运动过程中M不会触地)解析(1)设滑块下滑至P点时的速度为v1，由机械能守恒定律得mgxsin53mv12解得：v14 m/s(2)设滑块再次滑到P点时速度为v2，绳与斜杆的夹角为，M的速度为vM，如图将绳端进行分解得：vMv2cos由几何关系得90，vM0再由系统机械能守恒定律得：Mgl(1sin53)mgxsin53mv22解得：v25 m/s13在竖直平面内，一根光滑

15、金属杆弯成如图1所示形状，相应的曲线方程为y5.0cos(kx)(单位：m)，式中k m1，杆足够长，图中只画出了一部分将一质量为m1.0 kg的小环(可视为质点)套在杆上，取g10 m/s2.(1)若使小环以v110 m/s的初速度从x0处沿杆向下运动，求小环运动到x(m)处时的速度的大小；(2)在第(1)问的情况下，求小环在杆上运动区域的x坐标范围；(3)一般的曲线运动可以分成许多小段，每一小段都可以看成圆周的一部分，即把整条曲线用系列不同的小圆弧代替，如图2所示，曲线上A点的曲率圆的定义为：通过A点和曲线上紧邻A点两侧的两点作一圆，在极限的情况下，这个圆叫做A点的曲率圆其半径叫做A点的曲

16、率半径若小环从x0处以v25 m/s的速度出发沿杆向下运动，到达轨道最低点P时杆对小环的弹力大小为70 N，求小环经过轨道最高点Q时杆对小环的弹力解析(1)据曲线方程y5.0cos(kx)m可知，当x0时，y2.5 m；当x(m)时，y5 m.由x0时到x(m)由机械能守恒定律，得mv12mg(52.5)mv2；代入数据，解得v5 m/s(2)分析可知，小环在曲线上运动机械能守恒，当运动到最高点时速率为零，据机械能守恒定律，得mv12mg(2.5)mgh，h为最高点到x轴的距离据曲线方程：h5.0cos(kx)联立，解得x，x5，所以x5；(3)由小环从x0处到最低点为研究对象，据机械能守恒定律，得mv22mg(2.5)mv325mg，(v3为最低点的速度)在最低点，据牛顿第二定律，得Fmgm，(F为最低点时轨道对小环的弹力)由小环从x0到最高点为研究对象，据机械能守恒定律：mv22mg(2.5)5mgmv42(v4为最高点的速度)在最高点，据牛顿第二定律，得mgF2m，(F2为最高点时，小环与轨道的弹力)联立，解得F210 N，负号表示方向竖直向下