2019-2020年高考物理總復習 第5章 第3講 機械能守恒定律及其應用課時限時檢測.doc

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2019-2020年高考物理總復習 第5章 第3講 機械能守恒定律及其應用課時限時檢測知識點題號易中難機械能守恒的判斷1、27單個物體510多個物體6、8彈簧類3、411綜合問題912【答案】B4(xx山東省實驗中學檢測)如圖5315所示，離水平地面一定高處水平固定一內壁光滑的圓筒，筒內固定一輕質彈簧，彈簧處于自然長度現將一小球從地面以某一初速度斜向上拋出，剛好能水平進入圓筒中，不計空氣阻力下列說法中正確的是()圖5315A彈簧獲得的最大彈性勢能小于小球拋出時的動能B彈簧獲得的最大彈性勢能等于小球拋出時的動能C小球從拋出到將彈簧壓縮到最短的過程中小球的機械能守恒D小球拋出的初速度大小僅與圓筒離地面的高度有關【解析】小球從拋出到彈簧壓縮到最短的過程中，只有重力和彈力做功，因此小球和彈簧系統的機械能守恒，即mvmghEp，由此得到Epmv，選項A正確，B、C錯誤；斜上拋運動可分解為豎直上拋運動和水平方向的勻速直線運動，在豎直方向上有2ghvsin2(為v0與水平方向的夾角)，解得v0，由此可知，選項D錯誤【答案】A圖53165(xx浙江嘉興模擬)如圖5316所示是全球最高的(高度208米)北京朝陽公園摩天輪，一質量為m的乘客坐在摩天輪中以速率v在豎直平面內做半徑為R的勻速圓周運動，假設t0時刻乘客在軌跡最低點且重力勢能為零，那么，下列說法正確的是()A乘客運動的過程中，重力勢能隨時間的變化關系為EpmgR(1cos t)B乘客運動的過程中，在最高點受到座位的支持力為mmgC乘客運動的過程中，機械能守恒，且機械能為Emv2D乘客運動的過程中，機械能隨時間的變化關系為Emv2mgR(1cos t)【解析】在最高點，根據牛頓第二定律可得，mgNm，受到座位的支持力為Nmgm，B項錯誤；由于乘客在豎直平面內做勻速圓周運動，其動能不變，重力勢能發(fā)生變化，所以乘客在運動的過程中機械能不守恒，C項錯誤；在時間t內轉過的弧度為t，所以對應t時刻的重力勢能為EpmgR(1cos t)A項錯誤，總的機械能為EEkEpmv2mgR(1cos t)，D項正確【答案】D6.圖5317內壁光滑的環(huán)形凹槽半徑為R，固定在豎直平面內，一根長度為R的輕桿，一端固定有質量為m的小球甲，另一端固定有質量為2m的小球乙現將兩小球放入凹槽內，小球乙位于凹槽的最低點(如圖5317所示)，由靜止釋放后()A下滑過程中甲球減少的機械能總是等于乙球增加的機械能B下滑過程中甲球減少的重力勢能總是等于乙球增加的重力勢能C甲球可沿凹槽下滑到槽的最低點D桿從右向左滑回時，乙球一定不能回到凹槽的最低點【解析】環(huán)形槽光滑，甲、乙組成的系統在運動過程中只有重力做功，故系統機械能守恒，下滑過程中甲減少的機械能總是等于乙增加的機械能，甲、乙系統減少的重力勢能等于系統增加的動能；甲減少的重力勢能等于乙增加的勢能與甲、乙增加的動能之和；由于乙的質量較大，系統的重心偏向乙一端，由機械能守恒，知甲不可能滑到槽的最低點，桿從右向左滑回時乙一定會回到槽的最低點【答案】A7.圖5318(xx鄭州一中檢測)如圖5318所示，光滑細桿AB、AC在A點連接，AB豎直放置，AC水平放置，兩相同的中心有小孔的小球M、N，分別套在AB和AC上，并用一細繩相連，細繩恰好被拉直，現由靜止釋放M、N，在運動過程中下列說法中正確的是()AM球的機械能守恒BM球的機械能減小CM和N組成的系統的機械能守恒D繩的拉力對N做負功【解析】由于桿AB、AC光滑，所以M下降，N向左運動，繩子對N做正功，對M做負功，N的動能增加，機械能增加，M的機械能減少，對M、N系統，桿對M、N均不做功，系統機械能守恒，故B、C兩項正確【答案】BC8.圖5319如圖5319所示，長度相同的三根輕桿構成一個正三角形支架在A處固定質量為2m的小球，B處固定質量為m的小球，支架懸掛在O點，可繞過O點并與支架所在平面相垂直的固定軸轉動開始時OB與地面相垂直放手后開始運動，在不計任何阻力的情況下，下列說法正確的是()AA球到達最低點時速度為零BA球機械能減少量等于B球機械能增加量CB球向左擺動所能達到的最高位置應高于A球開始運動時的高度D當支架從左向右擺回時，A球能回到起始高度【解析】因A處小球質量大、位置高，圖中三角形框架處于不穩(wěn)定狀態(tài)，釋放后支架就會向左擺動擺動過程中只有小球受的重力做功，故系統的機械能守恒，選項B、D正確A球到達最低點時，若設支架邊長是L，A球下落的高度便是L，有mg(L)的重力勢能轉化為支架的動能，因而此時A球速度不為零，選項A錯當A球到達最低點時有向左運動的速度，還要繼續(xù)左擺，B球仍要繼續(xù)上升，因此B球能達到的最高位置比A球的最高位置要高，C選項正確【答案】BCD9.圖5320(xx成都彭州中學模擬)如圖5320所示，物體A、B通過細繩及輕質彈簧連接在輕滑輪兩側，物體A、B的質量分別為m、2m，開始時細繩伸直，用手托著物體A使彈簧處于原長且A與地面的距離為h，物體B靜止在地面上放手后物體A下落，與地面即將接觸時速度為v，此時物體B對地面恰好無壓力，則下列說法中正確的是()A物體A下落過程中的任意時刻，加速度不會為零B此時彈簧的彈性勢能等于mghmv2C此時物體B處于平衡狀態(tài)D此過程中物體A的機械能變化量為mghmv2【解析】對物體A進行受力分析可知，當彈簧的彈力大小為mg時，物體A的加速度為零，A錯誤；由題意和功能關系知彈簧的彈性勢能為Epmghmv2，B錯誤；當物體B對地面恰好無壓力時，說明彈簧的彈力大小為2mg，此時B所受合外力為零，恰好處于平衡狀態(tài)，C正確；彈簧的彈性勢能的增加量等于物體A的機械能的減少量(mghmv2)，D正確【答案】CD10.圖5321如圖5321所示為豎直平面內的直角坐標系一個質量為m的質點，在力F和重力的作用下，從坐標原點O由靜止開始沿直線OA斜向下運動，直線OA與y軸負方向成角(90)不計空氣阻力，重力加速度為g，則以下說法正確的是()A當Fmgtan 時，質點的機械能守恒B當Fmgsin 時，質點的機械能守恒C當Fmgtan 時，質點的機械能可能減小也可能增大D當Fmgsin 時，質點的機械能可能減小也可能增大【解析】如圖為力的矢量三角形圖示，若Fmgtan ，則力F可能為b方向或c方向，故力F的方向可能與運動方向成銳角，也可能與運動方向成鈍角，除重力外的力F對質點可能做正功，也可能做負功，故質點機械能可能增大，也可能減小，C對，A錯；當Fmgsin ，即力F為a方向時，力F垂直質點運動方向，故只有重力對質點做功，機械能守恒，B對，D錯【答案】BC二、非選擇題(本題共2小題，共30分計算題要有必要的文字說明和解題步驟，有數值計算的要注明單位)11.圖5322(14分)(xx海南國興中學模擬)半徑R0.50 m的光滑圓環(huán)固定在豎直平面內，輕質彈簧的一端固定在環(huán)的最高點A處，另一端系一個質量m0.20 kg的小球，小球套在圓環(huán)上，已知彈簧的原長為L00.50 m，勁度系數k4.8 N/m.將小球從如圖5322所示的位置由靜止開始釋放，小球將沿圓環(huán)滑動并通過最低點C，在C點時彈簧的彈性勢能EpC0.6 J(g取10 m/s2)，求：(1)小球經過C點時的速度vC的大?。?2)小球經過C點時對環(huán)的作用力的大小和方向【解析】由題圖知初始時刻彈簧處于原長(1)小球從B到C，根據機械能守恒定律有mg(RRcos 60)EpCmv代入數據求出vC3 m/s.(2)小球經過C點時受到三個力作用，即重力G、彈簧彈力F、環(huán)的作用力FN，設環(huán)對小球的作用力方向向上，根據牛頓第二定律有FFNmgmFkxxR所以FNmmgFFN3.2 N，方向豎直向上根據牛頓第三定律得出，小球對環(huán)的作用力大小為3.2 N，方向豎直向下【答案】(1)3 m/s(2)3.2 N，方向豎直向下12.(16分)(xx浙江高考)山谷中有三塊石頭和一根不可伸長的輕質青藤，其示意圖如圖5223所示圖中A、B、C、D均為石頭的邊緣點，O為青藤的固定點，h11.8 m，h24.0 m，x14.8 m，x28.0 m開始時，質量分別為M10 kg和m2 kg的大、小兩只滇金絲猴分別位于左邊和中間的石頭上，當大猴發(fā)現小猴將受到傷害時，迅速從左邊石頭的A點水平跳至中間石頭大猴抱起小猴跑到C點，抓住青藤下端，蕩到右邊石頭上的D點，此時速度恰好為零運動過程中猴子均可看成質點，空氣阻力不計，重力加速度g10 m/s2.求：圖5323(1)大猴從A點水平跳離時速度的最小值；(2)猴子抓住青藤蕩起時的速度大?。?3)猴子蕩起時，青藤對猴子的拉力大小【解析】猴子先做平拋運動，后做圓周運動，兩運動過程機械能均守恒尋求力的關系時要考慮牛頓第二定律(1)設猴子從A點水平跳離時速度的最小值為vmin，根據平拋運動規(guī)律，有h1gt2x1vmint聯立式得vmin8 m/s(2)猴子抓住青藤后的運動過程中機械能守恒，設蕩起時速度為vC，有(Mm)gh2(Mm)vvC m/s9 m/s(3)設拉力為FT，青藤的長度為L.對最低點，由牛頓第二定律得FT(Mm)g(Mm)由幾何關系(Lh2)2xL2得：L10 m綜合式并代入數據解得：FT(Mm)g(Mm)216 N.【答案】(1)8 m/s(2)9 m/s(3)216 N