2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 第3講 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用練習(xí) 魯科版.doc
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第3講 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用 [課時(shí)作業(yè)] 單獨(dú)成冊 方便使用 [基礎(chǔ)題組] 一、單項(xiàng)選擇題 1.在如圖所示的物理過程示意圖中,甲圖一端固定有小球的輕桿,從右偏上30角釋放后繞光滑支點(diǎn)擺動(dòng);乙圖為末端固定有小球的輕質(zhì)直角架,釋放后繞通過直角頂點(diǎn)的固定軸O無摩擦轉(zhuǎn)動(dòng);丙圖為輕繩一端連著一小球,從右偏上30角處自由釋放;丁圖為置于光滑水平面上的帶有豎直支架的小車,把用細(xì)繩懸掛的小球從圖示位置釋放,小球開始擺動(dòng).則關(guān)于這幾個(gè)物理過程(空氣阻力忽略不計(jì)),下列判斷中正確的是( ) A.甲圖中小球機(jī)械能守恒 B.乙圖中小球A機(jī)械能守恒 C.丙圖中小球機(jī)械能守恒 D.丁圖中小球機(jī)械能守恒 解析:甲圖過程中輕桿對小球不做功,小球的機(jī)械能守恒,A正確;乙圖過程中輕桿對A的彈力不沿桿的方向,會(huì)對小球做功,所以小球A的機(jī)械能不守恒,但兩個(gè)小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,B錯(cuò)誤;丙圖中小球在繩子繃緊的瞬間有動(dòng)能損失,機(jī)械能不守恒,C錯(cuò)誤;丁圖中小球和小車組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,但小球的機(jī)械能不守恒,這是因?yàn)閿[動(dòng)過程中小球的軌跡不是圓弧,細(xì)繩會(huì)對小球做功,D錯(cuò)誤. 答案:A 2.如圖所示,在輕彈簧的下端懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的小球A,若將小球A從彈簧原長位置由靜止釋放,小球A能夠下降的最大高度為h.若將小球A換為質(zhì)量為2m的小球B,仍從彈簧原長位置由靜止釋放,已知重力加速度為g.不計(jì)空氣阻力,則小球B下降h時(shí)的速度為( ) A. B. C. D.0 解析:對彈簧和小球A,根據(jù)機(jī)械能守恒定律得彈性勢能Ep=mgh;對彈簧和小球B,根據(jù)機(jī)械能守恒定律有Ep+2mv2=2mgh,得小球B下降h時(shí)的速度v=,選項(xiàng)B正確. 答案:B 3.(2018江南十校聯(lián)考)如圖所示,豎立在水平面上的輕質(zhì)彈簧下端固定,將一個(gè)金屬球放在彈簧頂端(球與彈簧不連接),用力向下壓球,使彈簧被壓縮,并用細(xì)線把球和水平面拴牢(如圖甲).燒斷細(xì)線后,發(fā)現(xiàn)球被彈起且脫離彈簧后還能繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)(如圖乙).那么該球從細(xì)線被燒斷到剛脫離彈簧的運(yùn)動(dòng)過程中,下列說法正確的是( ) A.彈簧的彈性勢能先減小后增大 B.球剛脫離彈簧時(shí)動(dòng)能最大 C.球在最低點(diǎn)所受的彈力等于重力 D.在某一階段內(nèi),球的動(dòng)能減小而球的機(jī)械能增大 解析:從細(xì)線被燒斷到球剛脫離彈簧的運(yùn)動(dòng)過程中,彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為球的機(jī)械能,彈簧的彈性勢能逐漸減小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;當(dāng)彈簧對球的彈力與球的重力大小相等時(shí),球的動(dòng)能最大,此后彈簧繼續(xù)對球做正功,但球的動(dòng)能減小,而球的機(jī)械能卻增大,選項(xiàng)D正確,B錯(cuò)誤;球離開彈簧后能繼續(xù)上升,說明在細(xì)線被燒斷瞬間球在最低點(diǎn)時(shí)受到的彈力大于球的重力,選項(xiàng)C錯(cuò)誤. 答案:D 4.一物體沿斜面向上運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過程中物體的機(jī)械能E與豎直高度h的關(guān)系圖象如圖所示,其中0~h1過程的圖線為平行于橫軸的直線,h1~h2過程的圖線為傾斜直線.根據(jù)該圖象,下列判斷正確的是( ) A.物體在0~h1過程中除重力外不受其他力的作用 B.物體在0~h1過程中重力和其他力都做功 C.物體在h1~h2過程中合力與速度的方向一定相反 D.物體在0~h2過程中動(dòng)能可能一直保持不變 解析:0~h1過程的圖線為平行于橫軸的直線,說明物體的機(jī)械能不變,即除重力以外沒有其他力做功,但并非不受其他力的作用,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;在h1~h2過程中由于物體的機(jī)械能減少,而重力勢能增加,所以動(dòng)能減少,合力對物體做負(fù)功,即合力與速度方向相反,選項(xiàng)C正確;在0~h1過程中物體的機(jī)械能不變,但重力勢能增加,所以動(dòng)能減小,不可能保持不變,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案:C 5.如圖所示,固定的傾斜光滑桿上套有一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán),圓環(huán)與一橡皮繩相連,橡皮繩的另一端固定在地面上的A點(diǎn),橡皮繩豎直時(shí)處于原長h.讓圓環(huán)沿桿滑下,滑到桿的底端時(shí)速度為零.則在圓環(huán)下滑過程中( ) A.圓環(huán)機(jī)械能守恒 B.橡皮繩的彈性勢能一直增大 C.橡皮繩的彈性勢能增加了mgh D.橡皮繩再次達(dá)到原長時(shí)圓環(huán)動(dòng)能最大 解析:圓環(huán)沿桿滑下,滑到桿的底端的過程中有兩個(gè)力對圓環(huán)做功,即環(huán)的重力和橡皮繩的拉力,所以圓環(huán)的機(jī)械能不守恒,如果把圓環(huán)和橡皮繩組成的系統(tǒng)作為研究對象,則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,故A錯(cuò)誤;橡皮繩的彈性勢能隨橡皮繩的形變量的變化而變化,由題圖知橡皮繩先縮短后再伸長,故橡皮繩的彈性勢能先不變再增大,故B錯(cuò)誤;根據(jù)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,圓環(huán)的機(jī)械能減少了mgh,那么圓環(huán)的機(jī)械能的減少量等于橡皮繩的彈性勢能增大量,為mgh,故C正確;在圓環(huán)下滑過程中,橡皮繩再次達(dá)到原長時(shí),該過程中圓環(huán)的動(dòng)能一直增大,但不是最大,沿桿方向合力為零的時(shí)刻,圓環(huán)的動(dòng)能最大,故D錯(cuò)誤. 答案:C 二、多項(xiàng)選擇題 6.如圖所示,某極限運(yùn)動(dòng)愛好者(可視為質(zhì)點(diǎn))嘗試一種特殊的高空運(yùn)動(dòng).他身系一定長度的彈性輕繩,從距水面高度大于彈性輕繩原長的P點(diǎn)以水平初速度v0跳出.他運(yùn)動(dòng)到圖中a點(diǎn)時(shí)彈性輕繩剛好拉直,此時(shí)速度與豎直方向的夾角為θ,輕繩與豎直方向的夾角為β,b為運(yùn)動(dòng)過程的最低點(diǎn)(圖中未畫出),在他運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中未觸及水面,不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g.下列說法正確的是( ) A.極限運(yùn)動(dòng)愛好者從P點(diǎn)到b點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒 B.極限運(yùn)動(dòng)愛好者從P點(diǎn)到a點(diǎn)時(shí)間的表達(dá)式為t= C.極限運(yùn)動(dòng)愛好者到達(dá)a點(diǎn)時(shí),tan θ=tan β D.彈性輕繩原長的表達(dá)式為l= 解析:極限運(yùn)動(dòng)愛好者從P點(diǎn)到b點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中,愛好者和彈性繩組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,愛好者的機(jī)械能不守恒,故A錯(cuò)誤;極限運(yùn)動(dòng)愛好者從P點(diǎn)到a點(diǎn)的過程中做平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)幾何關(guān)系有tan θ=,解得vy=,則運(yùn)動(dòng)時(shí)間t==,故B正確;根據(jù)幾何關(guān)系得tan β===2=2tan θ,故C錯(cuò)誤;根據(jù)幾何關(guān)系得:彈性輕繩原長的表達(dá)式l==,故D正確. 答案:BD 7.(2018河南開封模擬)如圖所示,質(zhì)量分別為m和2m的兩個(gè)小球A和B,中間用長為2L的輕桿相連,在桿的中點(diǎn)O處有一固定水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸,把桿置于水平位置后由靜止釋放,在B球順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)到最低位置的過程中( ) A.A、B兩球的角速度大小始終相等 B.重力對B球做功的瞬時(shí)功率一直增大 C.B球轉(zhuǎn)動(dòng)到最低位置時(shí)的速度大小為 D.桿對B球做正功,B球機(jī)械能不守恒 解析:A、B兩球用輕桿相連,角速度大小始終相等,選項(xiàng)A正確;桿在水平位置時(shí),重力對B球做功的瞬時(shí)功率為零,桿在豎直位置時(shí),B球的重力和速度方向垂直,重力對B球做功的瞬時(shí)功率也為零,但在其他位置重力對B球做功的瞬時(shí)功率不為零,因此,重力對B球做功的瞬時(shí)功率先增大后減小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;設(shè)B球轉(zhuǎn)動(dòng)到最低位置時(shí)的速度為v,兩球角速度大小相等,轉(zhuǎn)動(dòng)半徑相等,所以兩球的線速度大小也相等,對A、B兩球和桿組成的系統(tǒng),由機(jī)械能守恒定律得,2mgL-mgL=(2m)v2+mv2,解得v=,選項(xiàng)C正確;B球的重力勢能減少了2mgL,動(dòng)能增加了mgL,機(jī)械能減少了,所以桿對B球做負(fù)功,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案:AC 8.如圖所示,光滑圓弧槽在豎直平面內(nèi),半徑為0.5 m,小球質(zhì)量為0.10 kg,從B點(diǎn)正上方0.95 m高處的A點(diǎn)自由下落,落點(diǎn)B與圓心O等高,小球由B點(diǎn)進(jìn)入圓弧軌道,飛出后落在水平面上的Q點(diǎn),DQ間的距離為2.4 m,球從D點(diǎn)飛出后的運(yùn)動(dòng)過程中相對于DQ水平面上升的最大高度為0.80 m,取g=10 m/s2.不計(jì)空氣阻力,下列說法正確的是( ) A.小球經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)軌道對它的支持力大小為6.8 N B.小球經(jīng)過P點(diǎn)的速度大小為3.0 m/s C.小球經(jīng)過D點(diǎn)的速度大小為4.0 m/s D.D點(diǎn)與圓心O的高度差為0.30 m 解析:設(shè)小球經(jīng)過C點(diǎn)的速度為v1,由機(jī)械能守恒定律有mg(H+R)=mv12,由牛頓第二定律有N-mg=m,代入數(shù)據(jù)解得N=6.8 N,A正確;設(shè)小球過P點(diǎn)時(shí)速度為vP,小球由P到Q做平拋運(yùn)動(dòng),有h=gt2,=vPt,代入數(shù)據(jù)解得vP=3.0 m/s,B正確;對球從A到P,由動(dòng)能定理得mg(H+hOD)-mgh=mv,解得hOD=0.30 m,D正確;由機(jī)械能守恒定律有mg(H+hOD)=mv,解得vD=5.0 m/s,C錯(cuò)誤. 答案:ABD [能力題組] 一、選擇題 9.(2018湖北黃石高三質(zhì)檢)如圖所示,光滑水平臺(tái)上物體B通過輕繩跨過一定滑輪與物體A相連,mA=2mB,繩剛好拉直時(shí)物體A距離地面高為H,物體B距離定滑輪足夠遠(yuǎn),物體A、B由靜止開始釋放,不計(jì)摩擦阻力,下列說法正確的是( ) A.物體A機(jī)械能守恒 B.物體A、B構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒 C.物體A落地時(shí)的速度為 D.物體A落地時(shí)的速度為2 解析:對物體A受力分析可知,A受重力和拉力的作用,由于拉力做功,故機(jī)械能不守恒,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;對物體A、B構(gòu)成的系統(tǒng)分析可知,系統(tǒng)內(nèi)只有重力做功,故機(jī)械能守恒,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;對物體A、B構(gòu)成的系統(tǒng)進(jìn)行分析,由機(jī)構(gòu)能守恒定律可得mAgH=(mA+mB)v2,解得v=2,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確. 答案:D 10.(2018河北保定模擬)如圖所示,半徑為R的細(xì)圓管(管徑可忽略)內(nèi)壁光滑,豎直放置,一質(zhì)量為m、直徑略小于管徑的小球可在管內(nèi)自由滑動(dòng),測得小球在管頂部時(shí)與管壁的作用力大小為mg,g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?,則( ) A.小球在管頂部時(shí)速度大小為 B.小球運(yùn)動(dòng)到管底部時(shí)速度大小可能為 C.小球運(yùn)動(dòng)到管底部時(shí)對管壁的壓力可能為5mg D.小球運(yùn)動(dòng)到管底部時(shí)對管壁的壓力為7mg 解析:小球在管頂部時(shí)可能與外壁有作用力,也可能與內(nèi)壁有作用力.如果小球與外壁有作用力,對小球受力分析可知2mg=m,可得v=,其由管頂部運(yùn)動(dòng)到管底部的過程中由機(jī)械能守恒有mv=2mgR+mv2,可以解出v1=,小球在底部時(shí),由牛頓第二定律有N1-mg=m,解得 N1=7mg.如果小球與內(nèi)壁有作用力,對小球受力分析可知,在最高點(diǎn)小球速度為零,其由管頂部運(yùn)動(dòng)到管底部的過程中由機(jī)械能守恒有mv=2mgR,解得v2=,小球在底部時(shí),由牛頓第二定律有N2-mg=m,解得N2=5mg.故C對,A、B、D錯(cuò). 答案:C 11.(多選)如圖所示,長為3L的輕桿ab可繞水平軸O自由轉(zhuǎn)動(dòng),Oa=2Ob,桿的上端固定一質(zhì)量為m的小球(可視為質(zhì)點(diǎn)),質(zhì)量為M的正方體物塊靜止在水平面上,不計(jì)一切摩擦阻力.開始時(shí),豎直輕細(xì)桿右側(cè)緊靠著正方體物塊,由于輕微的擾動(dòng),桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)物塊向右運(yùn)動(dòng),當(dāng)桿轉(zhuǎn)過60角時(shí)桿與物塊恰好分離.重力加速度為g.當(dāng)桿與物塊分離時(shí),下列說法正確的是( ) A.小球的速度大小為 B.小球的速度大小為 C.物塊的速度大小為 D.物塊的速度大小為 解析:設(shè)輕桿的a端(小球)、b端、物塊的速度分別為va、vb、vM.根據(jù)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒得 mg2L(1-cos 60)=mv+Mv① a端與b端的角速度相等,由v=rω,得va=2vb. b端的線速度沿水平方向的分速度等于物塊的速度,即vbcos 60=vM, 所以vb=2vM,va=4vM② 聯(lián)立①②式解得va=,vM=,故選B、D. 答案:BD 12.(多選)如圖所示,M為固定在水平桌面上的有缺口的方形木塊,abcd是半徑為R的光滑圓弧形軌道,a為軌道的最高點(diǎn),de面水平且有一定長度.今將質(zhì)量為m的小球在d點(diǎn)的正上方高為h處由靜止釋放,讓其自由下落到d處切入軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng),不計(jì)空氣阻力,則( ) A.只要h大于R,釋放后小球就能通過a點(diǎn) B.只要改變h的大小,就能使小球通過a點(diǎn)后,既可能落回軌道內(nèi),又可能落到de面上 C.無論怎樣改變h的大小,都不可能使小球通過a點(diǎn)后落回軌道內(nèi) D.調(diào)節(jié)h的大小,可以使小球飛出de面之外(即e的右側(cè)) 解析:要使小球到達(dá)最高點(diǎn)a,則在最高點(diǎn)時(shí)有mg=m,得通過最高點(diǎn)的最小速度v=,由機(jī)械能守恒定律得mg(h-R)=mv2,得h=R,即h≥R時(shí),小球才能通過a點(diǎn),A錯(cuò)誤.若小球能達(dá)到a點(diǎn),并從a點(diǎn)以最小速度平拋,有R=gt2,x=vt=R,所以,無論怎樣改變h的大小,都不可能使小球通過a點(diǎn)后落回軌道內(nèi),B錯(cuò)誤,C正確.如果h足夠大,可使小球的平拋速度足夠大,小球可能會(huì)飛出de面之外,D正確. 答案:CD 二、非選擇題 13.如圖所示,ABC和DEF是在同一豎直平面內(nèi)的兩條光滑軌道,其中ABC的末端水平,DEF是半徑為r=0.4 m的半圓形軌道,其直徑DF沿豎直方向,C、D可看作重合的點(diǎn).現(xiàn)有一可視為質(zhì)點(diǎn)的小球從軌道ABC上距C點(diǎn)高為H處由靜止釋放.(g取10 m/s2) (1)若要使小球經(jīng)C處水平進(jìn)入軌道DEF且能沿軌道運(yùn)動(dòng),H至少多高? (2)若小球靜止釋放處離C點(diǎn)的高度h小于(1)中H的最小值,小球可擊中與圓心等高的E點(diǎn),求h. 解析:(1)小球沿ABC軌道下滑,機(jī)械能守恒,設(shè)到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度大小為v,則 mgH=mv2① 小球能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),在圓周最高點(diǎn)必須滿足mg≤② ①②兩式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得H≥0.2 m. (2)若h- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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