《2020版广西高考物理人教版一轮复习考点规范练：17 机械能守恒定律及其应用 Word版含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版广西高考物理人教版一轮复习考点规范练：17 机械能守恒定律及其应用 Word版含解析.pdf（9页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、考点规范练考点规范练 17 机械能守恒定律及其应用机械能守恒定律及其应用 考点规范练第考点规范练第 32 页页 一、单项选择题 1. 如图所示,竖立在水平面上的轻弹簧,下端固定,将一个金属球放在弹簧顶端(球与弹簧不连接),用力向 下压球,使弹簧被压缩,并用细线把小球和地面拴牢(图甲)。烧断细线后,发现球被弹起且脱离弹簧后 还能继续向上运动(图乙)。那么该球从细线被烧断到刚脱离弹簧的运动过程中,(不计空气阻力)下列 说法正确的是( ) A.弹簧、小球所构成的系统机械能守恒 B.球刚脱离弹簧时动能最大 C.球所受合力的最大值等于重力 D.小球所受合外力为零时速度最小 答案 A 解析烧断细线后,小球
2、受重力和弹力作用,故弹簧、小球所构的系统机械能守恒,选项 A 正确;小球受 到重力和向上的弹力两个力,弹簧的弹力先大于重力,小球加速上升,后弹力小于重力,小球减速上升, 所以球的动能先增大后减小,当加速度等于零时,此时所受的合力为零,即小球受到的弹簧的弹力等于 小球的重力时速度最大,动能最大,此时弹簧尚处于压缩状态,故 B、D 错误;小球刚开始向上运动时, 合力向上,然后逐渐减小到零,脱离弹簧后合力为 mg,因不知道开始运动时加速度的大小,故无法比较 合力大小,故球所受合力的最大值不一定等于重力,选项 C 错误。 2. 如图所示,一轻弹簧左端固定在长木板 m的左端,右端与小木块 m 连接,且
3、m 与 m及 m与地面间接触 光滑,开始时,m 与 m均静止,现同时对 m、m施加等大反向的水平恒力 F1和 F2。在两物体开始运动 以后的整个运动过程中(弹簧形变不超过其弹性限度),下列说法正确的是( ) A.对 m、m和弹簧组成的系统,机械能守恒 B.对 m、m和弹簧组成的系统,动能不断增加 C.对 m、m和弹簧组成的系统,机械能不断增加 D.当弹簧弹力大小与 F1、F2大小相等时,m、m的动能最大 答案 D 解析开始阶段,拉力大于弹簧的弹力,F1、F2对 m、m均做正功,故系统的机械能不断增加。随着弹簧 形变量的增加,当拉力等于弹力时,物体速度最大、动能最大。之后随着弹簧形变量的增加,拉
4、力小于 弹力,物体开始做减速运动,动能不断减小。速度减小到零后,物体反向运动,拉力 F1、F2均开始做负 功,故系统机械能减小。所以选项 D 正确。 3. 如图所示,在高 1.5 m的光滑平台上有一个质量为 2 kg 的小球被一细线拴在墙上,小球与墙之间有一 根被压缩的轻质弹簧。当烧断细线时,小球被弹出,小球落地时的速度方向与水平方向成 60角,则 弹簧被压缩时具有的弹性势能为(g 取 10 m/s2)( ) A.10 JB.15 JC.20 JD.25 J 答案 A 解析由 2gh=-0得 vy=,即 vy=m/s,落地时,tan60=可得:v0=m/s,由机械能2 230 0 tan60
5、= 10 守恒定律得 Ep=,可求得 Ep=10J,故 A 正确。 1 2 m 02 4. 如图所示,用长为 l的轻绳把一个小铁球悬挂在高为 2l 的 O 点处,小铁球以 O 为圆心在竖直平面内做 圆周运动且恰能到达最高点 B 处,不计空气阻力。若运动中轻绳断开,则小铁球落到地面时的速度大 小为( ) A.B. 3 C.D. 57 答案 D 解析小铁球恰能到达最高点 B,则小铁球在最高点处的速度 v=。以地面为零势能面,小铁球在 B 点处的总机械能为 mg3l+ mv2= mgl,无论轻绳是在何处断的,小铁球的机械能总是守恒的,因此到达 1 2 7 2 地面时的动能 mv2= mgl,故小铁球
6、落到地面时的速度 v=,正确选项为 D。 1 2 7 2 7 5.如图所示,将一个内、外侧均光滑的半圆形槽置于光滑的水平面上,槽的左侧有一竖直墙壁。现让 一小球自左端槽口 A 点的正上方由静止开始下落,从 A 点与半圆形槽相切进入槽内,则下列说法正确 的是( ) A.小球在半圆形槽内运动的全过程中,只有重力对它做功 B.小球从 A点向半圆形槽的最低点运动的过程中,小球处于失重状态 C.小球从 A点经最低点向右侧最高点运动的过程中,小球与槽组成的系统机械能守恒 D.小球从下落到从右侧离开槽的过程中机械能守恒 答案 C 解析小球在槽内运动的全过程中,从刚释放到最低点,只有重力做功,而从最低点开始上
7、升过程中,除 小球重力做功外,还有槽对球的作用力做负功,故 A 错误;小球从 A 点向半圆形槽的最低点运动的过 程中,加速度有竖直向上的分量,处于超重状态,故 B 错误;小球在槽内运动的全过程中,从刚释放到最 低点,只有重力做功,而从最低点开始上升过程中,除小球重力做功外,还有槽对球的作用力做负功,所 以小球的机械能不守恒,但球对槽的作用力做正功,两者之和正好为零,所以小球与槽组成的系统机械 能守恒,故 C正确,D 错误。 6. 如图所示,固定的竖直光滑长杆上套有质量为 m 的小圆环,圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接,弹簧 的另一端连接在墙上,且处于原长状态。现让圆环由静止开始下滑,已知弹簧原
8、长为 l,圆环下滑到最 大距离时弹簧的长度变为 2l(未超过弹性限度),则在圆环下滑到最大距离的过程中( ) A.圆环的机械能守恒 B.弹簧弹性势能变化了mgl 3 C.圆环下滑到最大距离时,所受合力为零 D.圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变 答案 B 解析圆环沿杆下滑的过程中,圆环与弹簧组成的系统动能、弹性势能、重力势能之和守恒,选项 A、 D错误;弹簧长度为 2l时,圆环下落的高度 h=l,根据机械能守恒定律,弹簧的弹性势能增加了 3 Ep=mgh=mgl,选项 B正确;圆环释放后,圆环向下先做加速运动,后做减速运动,当速度最大时,合 3 力为零,下滑到最大距离时,具有向上的加速度,
9、合力不为零,选项 C 错误。 二、多项选择题 7. 如图所示,在地面上以速度 v0抛出质量为 m 的物体,抛出后物体落到比地面低 h 的海平面上。若以地 面为零势能面,而且不计空气阻力,则下列说法正确的是( ) A.重力对物体做的功为 mgh B.物体在海平面上的势能为 mgh C.物体在海平面上的动能为-mgh 1 2 m 02 D.物体在海平面上的机械能为 1 2 m 02 答案 AD 解析重力对物体做的功只与初、末位置的高度差有关,为 mgh,A 正确;物体在海平面上的势能为-mgh,B 错误;由动能定理 mgh= mv2-得,到达海平面时的动能为+mgh,C 错误;只有重力对物体做 1
10、 2 1 2 m 02 1 2 m 02 功,机械能守恒,等于在地面上时的机械能,D 正确。 1 2 m 02 8. 特战队员在进行素质训练时,抓住一端固定在同一水平高度的不同位置的绳索,从高度一定的平台由 水平状态无初速度开始下摆,如图所示,在绳索到达竖直状态时放开绳索,特战队员水平抛出直到落地。 不计绳索质量和空气阻力,特战队员可看成质点,绳索一直处于伸直状态。下列说法正确的是( ) A.绳索越长,特战队员落地时的速度越大 B.绳索越长,特战队员落地时的水平位置越大 C.绳索越长,特战队员落地时的水平方向速度越大 D.绳索越长,特战队员落地时的竖直方向速度越小 答案 CD 解析设平台高为
11、h,特战队员落地时的速率为 v,特战队员从开始下摆到落地,绳索的拉力不做功,根据 机械能守恒定律有 mgh= mv2,得 v=,v与绳索长度无关,特战队员落地时的速度一样大,选项 A 1 2 2 错误;设绳索的长度为 l,放开绳索时,特战队员的速率为 v1,根据机械能守恒定律有 mgl=,得 v1= 1 2 m 12 ,特战队员放开绳索后做平抛运动,则总的水平位移大小 x=l+v1t,h-l= gt2,得 x=l+2,由数 2 1 2 ( - ) 学知识可知,选项 B 错误;特战队员落地时水平方向速度为 v1=,故选项 C 正确;特战队员落地时 2 的竖直方向速度为 vy=,故选项 D正确。
12、2 - 12= 2( - ) 9. 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 l=0.2 m 的轻杆相连,小球 B 距水平面的高度 h=0.1 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球机械能不守恒 C.整个下滑过程中 A球机械能的增加量为 J 2 3 D.整个下滑过程中 B 球机械能的增加量为 J 2 3 答案 BD 解析在整个下滑过程中,只有重力对系统做功,系
13、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 错误,B 正确;根据系统机械 能守恒得 mAg(h+lsin)+mBgh= (mA+mB)v2,解得 v=m/s,系统下滑的整个过程中 B 球机械能的增 1 2 2 3 6 加量为 mBv2-mBgh= J,故 D 正确;A球的机械能减小,C 错误。 1 2 2 3 10. 如图所示,物体 A、B 通过细绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧,物体 A、B的质量分别为 2m、m。开 始时细绳伸直,物体 B 静止在桌面上,用手托着物体 A 使弹簧处于原长且 A 与地面的距离为
14、 h。放手 后物体 A 下落,着地时速度大小为 v,此时物体 B 对桌面恰好无压力。不计一切摩擦及空气阻力,重力 加速度大小为 g。下列说法正确的是( ) A.物体 A下落过程中,物体 A 和弹簧组成的系统机械能守恒 B.弹簧的劲度系数为 2 C.物体 A着地时的加速度大小为 2 D.物体 A着地时弹簧的弹性势能为 mgh- mv2 1 2 答案 AC 解析因为物体 B没有运动,所以物体 A 在下落过程中,只有弹簧弹力和重力做功,故物体 A 和弹簧组 成的系统机械能守恒,A 正确;因为 A 刚下落时,弹簧处于原长,A 落地时,弹簧对 B 的弹力大小等于 B 的重力,有 kh=mg,解得 k=,
15、B 错误;物体 A 落地时弹簧对绳子的拉力大小为 mg,故对物体 A 分析,受 到竖直向上的拉力,大小为 mg,竖直向下的重力,大小为 2mg,故根据牛顿第二定律有 2mg-mg=2ma,解 得 a= ,C正确;物体 A 下落过程中,物体 A 和弹簧组成的系统机械能守恒,故 2mgh= 2mv2+Ep,解得 2 1 2 Ep=2mgh-mv2,D 错误。 三、非选择题 11.(2018河北定州模拟)如图所示,B 是质量为 2m、半径为 R 的光滑半圆弧槽,放在光滑的水平桌面 上。A 是质量为 3m 的细长直杆,在光滑导孔的限制下,A 只能上下运动。物块 C 的质量为 m,紧靠 B 放置。初始时
16、,直杆 A 被夹住,其下端正好与半圆弧槽内侧的上边缘接触,然后从静止释放 A。求: (1)直杆 A 的下端运动到槽 B 的最低点时 B、C的速度; (2)直杆 A 的下端经过槽 B的最低点后,A 能上升的最大高度。 答案(1) (2) 2 2 2 3 解析(1)最低点时,长直杆在竖直方向的速度为 0,B、C具有共同速度 v,由(整个系统 ABC)机械能守恒 定律得 3mgR= 3mv2,所以,vB=vC=v=。 1 2 2 (2)B、C分离后,杆上升到所能达到的最高点时,A、B 的速度均为 0,A、B 系统机械能守恒 2mv2=3mgh,解得 h=。 1 2 2 3 12.如图所示,左侧竖直墙
17、面上固定半径为 R=0.3 m的光滑半圆环,右侧竖直墙面上与圆环的圆心 O 等 高处固定一光滑直杆。质量为 ma=100 g 的小球 a套在半圆环上,质量为 mb=36 g 的滑块 b 套在直杆 上,二者之间用长为 l=0.4 m的轻杆通过两铰链连接。现将 a 从圆环的最高处由静止释放,使 a 沿圆 环自由下滑,不计一切摩擦,a、b 均视为质点,重力加速度 g 取 10 m/s2。求: (1)小球 a 滑到与圆心 O 等高的 P 点时的向心力大小; (2)小球 a 从 P点下滑至杆与圆环相切的 Q 点的过程中,杆对滑块 b 做的功。 答案(1)2 N (2)0.194 4 J 解析(1)当 a滑到与 O 同高度的 P 点时,a 的速度 v沿圆环切向向下,b 的速度为零, 由机械能守恒可得 magR= mav2, 1 2 解得 v=, 2 对小球 a 受力分析,由牛顿第二定律可得 F=2mag=2N。 2 (2)杆与圆环相切时,如图所示,此时 a 的速度沿杆方向,设此时 b 的速度为 vb,则知 va=vbcos, 由几何关系可得 cos=0.8,球 a 下降的高度 h=Rcos, 2+ 2 a、b及杆组成的系统机械能守恒得 magh= mambmav2, 1 2 2+ 1 2 2 1 2 对滑块 b,由动能定理得 W= mb=0.1944J。 1 2 2