（浙江選考）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第五章 3 第3節(jié) 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用練習(xí)（含解析）

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1、機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用 【隨堂檢測】 1．(2018·11月浙江選考)奧運(yùn)會比賽項目撐竿跳高如圖所示．下列說法不正確的是(　　) A．加速助跑過程中，運(yùn)動員的動能增加 B．起跳上升過程中，竿的彈性勢能一直增加 C．起跳上升過程中，運(yùn)動員的重力勢能增加 D．越過橫桿后下落過程中，運(yùn)動員的重力勢能減少，動能增加 答案：B 2.(2016·10月浙江選考)如圖所示，無人機(jī)在空中勻速上升時，不斷增加的能量是(　　) A．動能 B．動能、重力勢能 C．重力勢能、機(jī)械能 D．動能、重力勢能、機(jī)械能 答案：C 3.(2017·4月浙江選考)火箭發(fā)射回收是航天技術(shù)的一大進(jìn)步．如圖所

2、示，火箭在返回地面前的某段運(yùn)動，可看成先勻速后減速的直線運(yùn)動，最后撞落在地面上．不計火箭質(zhì)量的變化，則(　　) A．火箭在勻速下降過程中，機(jī)械能守恒 B．火箭在減速下降過程中，攜帶的檢測儀器處于失重狀態(tài) C．火箭在減速下降過程中合力做功等于火箭機(jī)械能的變化量 D．火箭著地時，火箭對地的作用力大于自身的重力 答案：D 4．如圖所示，質(zhì)量為M、長度為L的小車靜止在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的小物塊，放在小車的最左端，現(xiàn)用一水平力F作用在小物塊上，小物塊與小車間的摩擦力為Ff，經(jīng)過一段時間小車運(yùn)動的位移為x，小物塊剛好滑到小車的右端，則下列說法中正確的是(　　) A．此時物塊的動能為

3、F(x＋L) B．此時小車的動能為Ff(x＋L) C．這一過程中，物塊和小車增加的機(jī)械能為Fx－FfL D．這一過程中，因摩擦而產(chǎn)生的熱量為FfL 解析：選D.對小車由動能定理知W＝Ff·x＝Ek，故Ek＝Ffx，B錯誤；對小物塊由動能定理得F(L＋x)－Ff(L＋x)＝ΔEk，A錯誤；物塊和小車增加的機(jī)械能ΔE＝ΔEk＋Ek＝F(L＋x)－FfL，C錯誤；摩擦產(chǎn)生的熱量Q＝FfL，D正確． 5．短跑比賽時，運(yùn)動員采用蹲踞式起跑，在發(fā)令槍響后，左腳迅速蹬離起跑器，在向前加速的同時提升身體重心，示意圖如圖所示．假設(shè)質(zhì)量為m的運(yùn)動員，在起跑時前進(jìn)距離s內(nèi)，重心升高h(yuǎn)，獲得的速度為v，阻力

4、做功為W阻，則在此過程中(　　) A．運(yùn)動員的機(jī)械能增加了mv2 B．運(yùn)動員的機(jī)械能增加了mgh C．運(yùn)動員的重力做功為W重＝mgh D．運(yùn)動員自身做功W人＝mv2＋mgh－W阻 解析：選D.機(jī)械能包括動能和勢能，故選項A、B錯誤；重心升高h(yuǎn)，運(yùn)動員的重力做功為W重＝－mgh，選項C錯誤；由功能關(guān)系可得，運(yùn)動員自身做功W人＝mv2＋mgh－W阻．D正確． 【課后達(dá)標(biāo)檢測】 一、選擇題 1．(2019·臺州質(zhì)檢)下列說法正確的是(　　) A．隨著科技的發(fā)展，第一類永動機(jī)是可以制成的 B．太陽照射到地球上的光能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空間的能量都消失了 C．“

5、既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量守恒定律，因而是不可能的 D．有種“全自動”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻能一直走動，說明能量可以憑空產(chǎn)生 答案：C 2．(2019·溫州檢測)PM2.5主要來自化石燃料、生物質(zhì)燃料、垃圾的焚燒，為了控制污染，要求我們節(jié)約及高效利用能源，關(guān)于能源和能量，下列說法中正確的是(　　) A．自然界中的石油、煤炭等能源是取之不盡用之不竭的 B．人類應(yīng)多開發(fā)和利用太陽能、風(fēng)能等新能源 C．能量被使用后就消滅了，所以要節(jié)約能源 D．能源開發(fā)的高級階段是指能源不斷地產(chǎn)出能量 答案：B 3．(2019·溫州樂清檢測)如圖所示，一個質(zhì)量為M的物

6、體放在水平地面上，物體上方安裝一個長度為L、勁度系數(shù)為k的輕彈簧，現(xiàn)用手拉著彈簧上端的P點緩慢向上移動，直到物體離開地面一段距離．在這一過程中，P點的位移(開始時彈簧為原長)是H，則物體重力勢能增加了(　　) A．MgH　　　　　　　　　　 B．MgH＋ C．MgH－ D．MgH－ 答案：C 4．(2018·4月浙江選考)如圖所示，一根繩的兩端分別固定在兩座猴山的A、B處，A、B兩點水平距離為16 m，豎直距離為2 m，A、B間繩長為20 m．質(zhì)量為10 kg的猴子抓住套在繩上的滑環(huán)從A處滑到B處．以A點所在水平面為參考平面，猴子在滑行過程中重力勢能最小值約為(繩處于拉直狀態(tài))(　

7、　) A．－1.2×103 J B．－7.5×102 J C．－6.0×102 J D．－2.0×102J 解析：選B.由圖可知猴子到C點時重力勢能最小，∠BCF＝∠ECF＝θ，所以LBC·sin θ＋LAC·sin θ＝BD，所以sin θ＝＝，即θ＝53°.AD＝2 m，則ED＝AD·tan 53°＝ m，所以FE＝ m．FC∶AD＝FE∶ED，得FC＝5 m，所以AC高度差為7 m，再加上猴子自身高度，重心距套環(huán)約為0.5 m，故猴子重力勢能最小約為Ep＝－mgh＝－750 J，B正確． 5.如圖所示，在高1.5 m的光滑平臺上有一個質(zhì)量為2 kg的小球被一細(xì)線拴

8、在墻上，球與墻之間有一根被壓縮的輕質(zhì)彈簧．當(dāng)燒斷細(xì)線時，小球被彈出，小球落地時的速度方向與水平方向成60°角，則彈簧被壓縮時具有的彈性勢能為(g＝10 m/s2)(　　) A．10 J B．15 J C．20 J D．25 J 解析：選A.由h＝gt2，tan 60°＝，可得v0＝ m/s.由小球被彈射過程中，小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒得，Ep＝mv＝10 J，故A正確． 6．(2019·嘉興質(zhì)檢)打開水龍頭，水順流而下，仔細(xì)觀察將會發(fā)現(xiàn)連續(xù)的水流柱的直徑在流下的過程中，是逐漸減小的(即上粗下細(xì))，設(shè)水龍頭出口處半徑為1 cm，安裝在離接水盆75 cm高處，如果測得水在出口

9、處的速度大小為1 m/s，g＝10 m/s2，不考慮空氣阻力，則水流柱落到盆中時的半徑為(　　) A．1 cm B．0.75 cm C．0.5 cm D．0.25 cm 解析：選C.由于不考慮空氣阻力，故整個水柱的機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律得mv2＝mv＋mgh，解得v＝＝4 m/s，水柱的體積不變，πr2vt＝πrv0t，＝＝，r＝0.5 cm. 7．(2019·東陽質(zhì)檢)物體做自由落體運(yùn)動，Ek代表動能，Ep代表勢能，h代表下落的距離，以水平地面為零勢能面．下列所示圖象中，能正確反映各物理量之間關(guān)系的是(　　) 解析：選B.由機(jī)械能守恒定律：Ep＝E－Ek，故勢能與

10、動能的圖象為傾斜的直線，C錯誤；由動能定理：Ek＝mgh＝mv2＝mg2t2，則Ep＝E－mgh，故勢能與h的圖象也為傾斜的直線，D錯誤；且Ep＝E－mv2，故勢能與速度的圖象為開口向下的拋物線，B正確；同理Ep＝E－mg2t2，勢能與時間的圖象也為開口向下的拋物線，A錯誤． 8.(2019·舟山質(zhì)檢)如圖所示，某段滑雪雪道傾角為30°，總質(zhì)量為m(包括雪具在內(nèi))的滑雪運(yùn)動員從距底端高為h處的雪道上由靜止開始勻加速下滑，加速度為g.在他從上向下滑到底端的過程中，下列說法正確的是(　　) A．運(yùn)動員減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能 B．運(yùn)動員獲得的動能為mgh C．運(yùn)動員克服摩擦力做功為mg

11、h D．下滑過程中系統(tǒng)減少的機(jī)械能為mgh 解析：選D.運(yùn)動員的加速度為g，沿斜面：mg－Ff＝m·g，F(xiàn)f＝mg，WFf＝mg·2h＝mgh，所以A、C項錯誤，D項正確；Ek＝mgh－mgh＝mgh，B項錯誤． 9.如圖所示，重10 N的滑塊在傾角為30°的斜面上，從a點由靜止下滑，到b點接觸到一個輕彈簧．滑塊壓縮彈簧到c點開始彈回，返回b點離開彈簧，最后又回到a點，已知ab＝0.8 m，bc＝0.4 m，那么在整個過程中，下列說法錯誤的是(　　) A．滑塊動能的最大值是6 J B．彈簧彈性勢能的最大值是6 J C．從c到b彈簧的彈力對滑塊做的功是6 J D．滑塊和彈簧組成的系

12、統(tǒng)整個過程機(jī)械能守恒 解析：選A.滑塊能回到原出發(fā)點，所以機(jī)械能守恒，D正確；以c點為參考點，則a點的機(jī)械能為6 J，c點時的速度為0，重力勢能也為0，所以彈性勢能的最大值為6 J，從c到b彈簧的彈力對滑塊做的功等于彈性勢能的減小量，故為6 J，所以B、C正確；由a→c時，因重力勢能不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，故A錯誤． 10.(2019·舟山質(zhì)檢)如圖所示，一根原長為L的輕彈簧，下端固定在水平地面上，一個質(zhì)量為m的小球，在彈簧的正上方從距地面為H處自由下落壓縮彈簧．若彈簧的最大壓縮量為x，小球下落過程受到的空氣阻力恒為Ff，則小球下落過程中(　　) A．小球動能的增量為mgH B．小球重力勢

13、能的增量為mg(H＋x－L) C．彈簧彈性勢能的增量為(mg－Ff)(H＋x－L) D．系統(tǒng)機(jī)械能減小量為FfH 解析：選C.根據(jù)動能定理可知，小球動能的增量為零，A錯誤；小球重力勢能的增量為－mg(H＋x－L)，B錯誤；由能量守恒，可知彈簧彈性勢能的增量為(mg－Ff)(H＋x－L)，C正確；系統(tǒng)除重力與彈力做功外，還有空氣阻力做負(fù)功，故系統(tǒng)機(jī)械能減小量為Ff(H＋x－L)，D錯誤． 二、非選擇題 11.(2019·杭州聯(lián)考)如圖所示，在同一豎直平面內(nèi)，一輕質(zhì)彈簧一端固定，另一自由端恰好與水平線AB平齊，靜止放于傾角為53°的光滑斜面上．一長為L＝9 cm的輕質(zhì)細(xì)繩一端固定在O點，

14、另一端系一質(zhì)量為m＝1 kg的小球，將細(xì)繩拉至水平，使小球從位置C由靜止釋放，小球到達(dá)最低點D時，細(xì)繩剛好被拉斷．之后小球在運(yùn)動過程中恰好沿斜面方向?qū)椈蓧嚎s，最大壓縮量為x＝5 cm.(取g＝10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)求： (1)細(xì)繩受到的拉力的最大值； (2)D點到水平線AB的高度h； (3)彈簧所獲得的最大彈性勢能Ep. 解析：(1)小球由C到D，由機(jī)械能守恒定律得： mgL＝mv，解得v1＝ ① 在D點，由牛頓第二定律得F－mg＝m ② 由①②解得F＝30 N 由牛頓第三定律知細(xì)繩所能承受的最大拉力為30 N. (2)由D到A，小

15、球做平拋運(yùn)動v＝2gh ③ tan 53°＝ ④ 聯(lián)立解得h＝16 cm. (3)小球從C點到將彈簧壓縮至最短的過程中，小球與彈簧系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，即Ep＝mg(L＋h＋xsin 53°)，代入數(shù)據(jù)解得：Ep＝2.9 J. 答案：(1)30 N　(2)16 cm　(3)2.9 J 12．如圖所示，水平地面與一半徑為l的豎直光滑圓弧軌道相接于B點，軌道上的C點位置處于圓心O的正下方．在距地面高度為l的水平平臺邊緣上的A點，質(zhì)量為m的小球以v0＝的速度水平飛出，小球在空中運(yùn)動至B點時，恰好沿圓弧軌道在該點的切線方向滑入軌道．小球運(yùn)動過程中空氣阻力不計，重力加速度為g，試求： (1)

16、B點與拋出點A正下方的水平距離x； (2)圓弧BC段所對的圓心角θ； (3)小球滑到C點時，對圓軌道的壓力． 解析：(1)設(shè)小球做平拋運(yùn)動到達(dá)B點的時間為t，由平拋運(yùn)動規(guī)律，l＝gt2，x＝v0t，聯(lián)立解得x＝2l. (2)由小球到達(dá)B點時豎直分速度v＝2gl，tan θ＝，解得θ＝45°. (3)小球從A運(yùn)動到C點的過程中機(jī)械能守恒，設(shè)到達(dá)C點時速度大小為vC，有機(jī)械能守恒定律得 mgl＝mv－mv， 設(shè)軌道對小球的支持力為F，有：F－mg＝m， 解得：F＝(7－)mg， 由牛頓第三定律可知，小球?qū)A軌道的壓力大小為F′＝(7－)mg，方向豎直向下． 答案：(1)2l　(2)45°　(3)(7－)mg　方向豎直向下 - 7 -