2019年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第五章 第3講 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用課時提能演練 新人教版.doc

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2019年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第五章 第3講 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用課時提能演練 新人教版一、選擇題(本大題共7小題,每小題8分,共56分。每小題只有一個選項(xiàng)正確)1.(xx杭州模擬)下列物體運(yùn)動過程中滿足機(jī)械能守恒的是()A.跳傘運(yùn)動員張開傘后,在空中勻速下降B.忽略空氣阻力,物體豎直上拋C.火箭升空D.拉著物體沿光滑斜面勻速上升【解析】選B。跳傘運(yùn)動員勻速下降,除重力做功外,還有阻力做功,A錯誤;物體豎直上拋時,只有重力做功,機(jī)械能守恒,B正確;火箭升空時,推力做正功,機(jī)械能增加,C錯誤;拉著物體沿光滑斜面勻速上升時,機(jī)械能增加,D錯誤。2.如圖是被譽(yù)為“豪小子”的華裔球員林書豪在NBA賽場上投二分球時的照片?，F(xiàn)假設(shè)林書豪準(zhǔn)備投二分球前先曲腿下蹲再豎直向上躍起,已知林書豪的質(zhì)量為m,雙腳離開地面時的速度為v,從開始下蹲到躍起過程中重心上升的高度為h,則下列說法正確的是()A.從地面躍起過程中,地面對他所做的功為0B.從地面躍起過程中,地面對他所做的功為mv2+mghC.從下蹲到離開地面上升過程中,他的機(jī)械能守恒D.離開地面后,他在上升過程中處于超重狀態(tài),在下落過程中處于失重狀態(tài)【解析】選A。從地面躍起過程中,地面對他有支持力但沒有位移,所以地面對他不做功,故A對,B錯。從下蹲到離開地面上升時,消耗體內(nèi)化學(xué)能從而使他具有一定的動能,機(jī)械能增加,故C錯。離開地面后無論上升還是下落都處于失重狀態(tài),D錯。3.(xx德州模擬)如圖所示,用長為L的輕繩把一個小鐵球懸掛在高為2L的O點(diǎn)處,小鐵球以O(shè)為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動且恰能到達(dá)最高點(diǎn)B處,不計(jì)空氣阻力。若運(yùn)動中輕繩斷開,則小鐵球落到地面時的速度大小為()A.B.C.D.【解析】選D。小鐵球恰能到達(dá)最高點(diǎn)B,則小鐵球在最高點(diǎn)處的速度v=。以地面為零勢能面,小鐵球在B點(diǎn)處的總機(jī)械能為mg3L+mv2=mgL,無論輕繩是在何處斷的,小鐵球的機(jī)械能總是守恒的,因此到達(dá)地面時的動能mv2=mgL,故小鐵球落到地面的速度v=,正確答案為D。4.如圖所示,質(zhì)量為m的鉤碼在彈簧測力計(jì)的作用下豎直向上運(yùn)動,不計(jì)空氣阻力。則()A.若鉤碼做勻速運(yùn)動,彈簧測力計(jì)對鉤碼的拉力和鉤碼對彈簧測力計(jì)的拉力一定平衡B.若鉤碼做勻加速運(yùn)動,彈簧測力計(jì)對鉤碼的拉力一定大于鉤碼對彈簧測力計(jì)的拉力C.若鉤碼做勻速運(yùn)動,鉤碼的機(jī)械能守恒D.若鉤碼做勻減速運(yùn)動,彈簧測力計(jì)的拉力對鉤碼做正功【解析】選D。由牛頓第三定律可知,彈簧測力計(jì)對鉤碼的拉力與鉤碼對彈簧測力計(jì)的拉力是一對作用力和反作用力,二者大小相等,故A、B均錯。只要鉤碼向上運(yùn)動,無論是勻速還是勻減速上升,拉力總對鉤碼做正功,機(jī)械能不守恒,故C錯D對。5.如圖所示,一質(zhì)量為m的重物放在水平地面上,上端用一根輕彈簧相連。現(xiàn)用手拉彈簧的上端P緩慢向上移動,當(dāng)P點(diǎn)位移為H時,重物離開地面一段距離h,則在此過程中()A.拉彈簧的力對系統(tǒng)做功為mgHB.重物m的機(jī)械能守恒C.彈簧的勁度系數(shù)等于D.彈簧和重物組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒【解析】選C。P點(diǎn)緩慢向上移動,彈簧上彈力先逐漸增加,直到彈力等于物體重力mg后彈簧與物體一起向上勻速運(yùn)動,拉力先變大后不變,拉力做的功小于mgH,選項(xiàng)A錯誤;彈簧彈力對m做了mgh的功,重物m的機(jī)械能增加,選項(xiàng)B錯誤;當(dāng)m剛要向上勻速運(yùn)動時彈簧伸長量為(H-h),又k(H-h)=mg,則k=,選項(xiàng)C正確;對于彈簧和物體組成的系統(tǒng),除了重力和彈簧彈力做功外,拉力F也做了功,系統(tǒng)機(jī)械能不守恒,選項(xiàng)D錯誤。6.如圖所示,質(zhì)量m=10kg和M=20kg的兩物塊,疊放在光滑水平面上,其中物塊m通過處于水平方向的輕彈簧與豎直墻壁相連,初始時刻,彈簧處于原長狀態(tài),彈簧的勁度系數(shù)k=250N/m?，F(xiàn)用水平力F作用在物塊M上,使其緩慢地向墻壁移動,當(dāng)移動40cm時,兩物塊間開始相對滑動,在相對滑動前的過程中,下列說法中正確的是()A.M受到的摩擦力保持不變B.物塊m受到的摩擦力對物塊m不做功C.推力做的功等于彈簧增加的彈性勢能D.開始相對滑動時,推力F的大小等于200N【解析】選C。當(dāng)兩物體間開始相對滑動時,物體m受力平衡,即摩擦力等于彈簧的彈力,此時彈簧形變量為40cm,則有f=F彈=kx=250N/m0.4m=100N,因?yàn)镸一直緩慢地運(yùn)動,處于平衡狀態(tài),此時F=100N,選項(xiàng)D錯誤;對于M和m組成的系統(tǒng),動能變化量等于零,推力F做的功數(shù)值上等于彈簧彈力做的負(fù)功,根據(jù)功能關(guān)系知,推力F做的功等于彈簧彈性勢能的增加量,選項(xiàng)C正確;在相對運(yùn)動之前,二者均處于平衡狀態(tài),彈簧彈力與摩擦力平衡,因此,M受到的摩擦力大小變化,選項(xiàng)A錯誤;物體m在摩擦力作用下發(fā)生了位移,摩擦力對m做了正功,選項(xiàng)B錯誤?！咀兪絺溥x】重10N的滑塊在傾角為30的光滑斜面上,從a點(diǎn)由靜止下滑,到b點(diǎn)接觸到一個輕彈簧,滑塊壓縮彈簧到c點(diǎn)開始彈回,返回b點(diǎn)離開彈簧,最后又回到a點(diǎn),已知ab=1m,bc=0.2m, 那么在整個過程中,下列選項(xiàng)不正確的是()A.滑塊動能的最大值是6JB.彈簧彈性勢能的最大值是6JC.從c到b彈簧的彈力對滑塊做的功是6JD.整個過程系統(tǒng)機(jī)械能守恒【解析】選A?；瑝K和彈簧組成的系統(tǒng),在滑塊的整個運(yùn)動過程中,只發(fā)生動能、重力勢能和彈性勢能之間的相互轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,D正確;滑塊從a到c,重力勢能減小了mgsin30=6J,全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能,A錯誤,B正確;從c到b彈簧恢復(fù)原長,通過彈簧的彈力對滑塊做功,將6J的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為滑塊的機(jī)械能,C正確。7.如圖所示,一物體從A處下落然后壓縮彈簧至最低點(diǎn),在此過程中最大加速度為a1,動能最大時的彈性勢能為E1;若該物體從B處下落,最大加速度為a2,動能最大時的彈性勢能為E2,不計(jì)空氣阻力,則有()A.a1=a2,E1E2B.a1a2,E1E2C.a1a1,動能最大時,重力等于彈簧的彈力,所以不論物體從何處落下,彈簧的壓縮量均相同,彈性勢能也相同,所以E1=E2,故C正確。二、非選擇題(本大題共3小題,共44分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)8.(xx福州模擬)(12分)如圖所示,光滑的圓柱被固定在水平臺上,用輕繩跨過圓柱體與質(zhì)量分別為m1和m2的兩小球相連,開始時讓m1放在平臺上,兩邊繩繃直,兩球從靜止開始運(yùn)動,其中m1上升,m2下降,當(dāng)m1上升到圓柱體的最高點(diǎn)時,繩子突然崩裂,發(fā)現(xiàn)m1恰能做平拋運(yùn)動,求m2應(yīng)為m1的多少倍?【解題指南】解答本題應(yīng)把握以下三點(diǎn):(1)m1上升到最高點(diǎn)時,上升的高度為2R,m2下降的高度不是2R;(2)m1和m2與繩子組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒;(3)了解m1到達(dá)圓柱體最高點(diǎn)時,恰能做平拋運(yùn)動的含義?！窘馕觥肯到y(tǒng)運(yùn)動過程中只有系統(tǒng)的重力做功,機(jī)械能守恒,設(shè)球m1上升到圓柱體最高點(diǎn)的時候速度為vx,在該過程中繩長保持不變,在任意時刻兩球具有相同的速率。由題意分析可知球m1上升的高度為h1=2R,經(jīng)過的路程為R+,等于球m2下落的高度,則:m2gR(1+)-2m1gR=(m1+m2)(6分)球m1做平拋運(yùn)動,在最高點(diǎn)處僅受到重力,又因?yàn)樵撨^程是圓周運(yùn)動的一部分,在最高點(diǎn)處:Fn=mg=(3分)解得vx=(1分)代入上式解得:=(2分)答案:9.(16分)如圖所示的木板由傾斜部分和水平部分組成,兩部分之間由一段圓弧面相連接。在木板的中間有位于豎直面內(nèi)的光滑圓槽軌道,斜面的傾角為。現(xiàn)有10個質(zhì)量均為m、半徑均為r的均勻剛性球,在施加于1號球的水平外力F的作用下均靜止,力F與圓槽在同一豎直面內(nèi),此時1號球球心距它在水平槽運(yùn)動時的球心高度差為h?，F(xiàn)撤去力F使小球開始運(yùn)動,直到所有小球均運(yùn)動到水平槽內(nèi)。重力加速度為g。求:(1)水平外力F的大小;(2)1號球剛運(yùn)動到水平槽時的速度;(3)整個運(yùn)動過程中,2號球?qū)?號球所做的功?！窘馕觥?1)以10個小球整體為研究對象,由力的平衡條件可得tan=(2分)得F=10mgtan(2分)(2)以1號球?yàn)檠芯繉ο?根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得mgh=mv2(2分)得v=(2分)(3)撤去水平外力F后,以10個小球整體為研究對象,利用機(jī)械能守恒定律可得10mg(h+sin)=10mv2(3分)得v=(2分)以1號球?yàn)檠芯繉ο?由動能定理得mgh+W=mv2(2分)得W=9mgrsin(1分)答案:(1)10mgtan(2)(3)9mgrsin10.(能力挑戰(zhàn)題)(16分)如圖所示,半徑分別為R和r的甲、乙兩個光滑的圓形軌道安置在同一豎直平面上,軌道之間有一條水平軌道CD相通,一小球以一定的速度先滑上甲軌道,通過動摩擦因數(shù)為的CD段,又滑上乙軌道,最后離開兩圓軌道,若小球在兩圓軌道的最高點(diǎn)對軌道的壓力都恰好為零,試求CD段的長度?！窘馕觥吭O(shè)小球通過C點(diǎn)時的速度為vC,通過甲軌道最高點(diǎn)的速度為v1,根據(jù)小球?qū)壍缐毫榱?有mg=m(2分)取軌道最低點(diǎn)所在水平面為參考平面,由機(jī)械能守恒定律有m=mg2R+m(3分)聯(lián)立式,可得vC=(1分)設(shè)小球通過D點(diǎn)的速度為vD,通過乙軌道最高點(diǎn)的速度為v2,則有:mg=m(2分)取軌道最低點(diǎn)所在水平面為參考平面,由機(jī)械能守恒定律有:m=mg2r+m(3分)聯(lián)立式,可得vD=(1分)設(shè)CD段長度為l,對小球通過CD段的過程,由動能定理有:-mgl=m-m(3分)解得:l=(1分)答案:【總結(jié)提升】機(jī)械能守恒定律應(yīng)用三要點(diǎn)(1)正確選取研究對象,必須明確機(jī)械能守恒定律針對的是一個系統(tǒng),而不是單個物體。(2)靈活選取零勢能位置,重力勢能常選最低點(diǎn)或物體的初始位置為零勢能位置,彈性勢能選彈簧原長為零勢能位置。(3)運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解題的關(guān)鍵在于確定“一個過程”和“兩個狀態(tài)”。所謂“一個過程”是指研究對象所經(jīng)歷的力學(xué)過程,了解研究對象在此過程中的受力情況以及各力的做功情況;“兩個狀態(tài)”是指研究對象在此過程中的開始和結(jié)束時所處的狀態(tài),找出研究對象分別在初狀態(tài)和末狀態(tài)的動能和勢能。