《（山東專用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 第2節(jié) 機(jī)械能守恒定律練習(xí)（含解析）新人教版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（山東專用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 第2節(jié) 機(jī)械能守恒定律練習(xí)（含解析）新人教版（8頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第2節(jié)機(jī)械能守恒定律1.(多選)下列關(guān)于機(jī)械能是否守恒的論述正確的是(AD)A.做變速曲線運(yùn)動(dòng)的物體,機(jī)械能可能守恒B.沿水平面運(yùn)動(dòng)的物體,機(jī)械能一定守恒C.合外力對物體做功等于零時(shí),物體的機(jī)械能一定守恒D.只有重力對物體做功時(shí),機(jī)械能一定守恒解析:判斷機(jī)械能是否守恒,就要依據(jù)機(jī)械能守恒的條件來分析.要看是不是只有重力(或系統(tǒng)內(nèi)彈簧的彈力)做功,而不是看物體如何運(yùn)動(dòng).物體做變速曲線運(yùn)動(dòng),機(jī)械能可能守恒,如平拋運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A正確;沿水平面運(yùn)動(dòng)的物體,重力勢能不變,如果不是勻速,動(dòng)能發(fā)生變化,機(jī)械能就不守恒,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;合外力做功為零,只是動(dòng)能不變,勢能的變化情況不能確定,機(jī)械能不一定守恒,如物體勻

2、速下落,機(jī)械能減少,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;只有重力對物體做功時(shí),機(jī)械能一定守恒,選項(xiàng)D正確.2. 如圖所示,質(zhì)量相同的可視為質(zhì)點(diǎn)的甲、乙兩小球,甲從豎直固定的光滑圓弧軌道頂端由靜止滑下,軌道半徑為R,圓弧底端切線水平,乙從高為R的光滑斜面頂端由靜止滑下.下列判斷正確的是(C)A.兩小球到達(dá)底端時(shí)速度相同B.兩小球由靜止運(yùn)動(dòng)到底端的過程中重力做功不相同C.兩小球到達(dá)底端時(shí)動(dòng)能相同D.兩小球到達(dá)底端時(shí),甲小球重力做功的瞬時(shí)功率大于乙小球重力做功的瞬時(shí)功率解析:根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得兩小球到達(dá)底端時(shí)速度大小v=,但方向不同,所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤;兩小球由靜止運(yùn)動(dòng)到底端的過程中重力做功相同,則兩小球到達(dá)底端時(shí)動(dòng)能相同

3、,所以選項(xiàng)C正確,B錯(cuò)誤;兩小球到達(dá)底端時(shí),甲小球重力做功的瞬時(shí)功率為零,乙小球重力做功的瞬時(shí)功率大于零,所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤.3. (2019湖南郴州一中模擬)(多選)一蹦極運(yùn)動(dòng)員身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺下落,到最低點(diǎn)時(shí)距水面還有數(shù)米距離.假定空氣阻力可忽略,運(yùn)動(dòng)員可視為質(zhì)點(diǎn),下列說法正確的是(ABC)A.運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)前重力勢能始終減小B.蹦極繩張緊后的下落過程中,彈力做負(fù)功,彈性勢能增加C.蹦極過程中,運(yùn)動(dòng)員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D.蹦極過程中,重力勢能的改變量與重力勢能零點(diǎn)的選取有關(guān)解析:在運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)前,運(yùn)動(dòng)員一直向下運(yùn)動(dòng),根據(jù)重力勢能的定義可知重力勢能始終減小,

4、故選項(xiàng)A正確;蹦極繩張緊后的下落過程中,彈力方向向上,而運(yùn)動(dòng)員向下運(yùn)動(dòng),所以彈力做負(fù)功,彈性勢能增加,故選項(xiàng)B正確;對于運(yùn)動(dòng)員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng),蹦極過程中只有重力和彈力做功,所以系統(tǒng)機(jī)械能守恒,故選項(xiàng)C正確;重力做功是重力勢能轉(zhuǎn)化的量度,即WG=-Ep,而蹦極過程中重力做功與重力勢能零點(diǎn)的選取無關(guān),所以重力勢能的改變量與重力勢能零點(diǎn)的選取無關(guān),故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.4. 如圖所示,長為L的均勻鏈條放在光滑水平桌面上,且使長度的垂在桌邊,松手后鏈條從靜止開始沿桌邊下滑,則鏈條滑至剛剛離開桌邊時(shí)的速度大小為(C)A. B. C. D.4解析:由機(jī)械能守恒定律Ep減=Ek增,即mg-mg=mv2,

5、所以v=,選項(xiàng)C正確.5. 如圖所示,物體B的質(zhì)量是物體A質(zhì)量的,在不計(jì)摩擦阻力的情況下,物體A自H高處由靜止開始下落.以地面為參考平面,當(dāng)物體A的動(dòng)能與其重力勢能相等時(shí)(物體B未到達(dá)滑輪處),物體A距地面的高度是(B)A.HB.HC.HD.H解析:物體A下落過程中,A,B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,則有mg(H-h)=(m+m)v2,又有mgh=mv2,解得h=H,選項(xiàng)B正確.6.(2019山東青島模擬) 在兒童樂園的蹦床項(xiàng)目中,小孩在兩根彈性繩和蹦床的協(xié)助下實(shí)現(xiàn)上下彈跳.如圖所示,某次蹦床活動(dòng)中小孩靜止時(shí)處于O點(diǎn),當(dāng)其彈跳到最高點(diǎn)A后下落可將蹦床壓到最低點(diǎn)B,小孩可看成質(zhì)點(diǎn),不計(jì)空氣阻力.下列說

6、法正確的是(A)A.從A運(yùn)動(dòng)到O,小孩重力勢能減少量大于動(dòng)能增加量B.從O運(yùn)動(dòng)到B,小孩動(dòng)能減少量等于蹦床彈性勢能增加量C.從A運(yùn)動(dòng)到B,小孩機(jī)械能減少量小于蹦床彈性勢能增加量D.從B返回到A,小孩機(jī)械能增加量等于蹦床彈性勢能減少量解析:從A運(yùn)動(dòng)到O,小孩重力勢能減少量等于動(dòng)能增加量與彈性繩的彈性勢能的增加量之和,選項(xiàng)A正確;從O運(yùn)動(dòng)到B,小孩動(dòng)能和重力勢能的減少量等于彈性繩和蹦床的彈性勢能的增加量,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;從A運(yùn)動(dòng)到B,小孩機(jī)械能的減少量大于蹦床彈性勢能的增加量,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;從B返回到A,小孩的機(jī)械能增加量等于蹦床和彈性繩彈性勢能減少量之和,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.7. 如圖所示,半徑為R的光滑圓環(huán)

7、豎直放置,N為圓環(huán)的最低點(diǎn).在環(huán)上套有兩個(gè)小球A和B,A,B之間用一根長為R的輕桿相連,使兩小球能在環(huán)上自由滑動(dòng).已知A球質(zhì)量為4m,B球質(zhì)量為m,重力加速度為g.現(xiàn)將桿從圖示的水平位置由靜止釋放,在A球滑到N點(diǎn)的過程中,輕桿對B球做的功為(B)A.mgR B.1.2mgR C.1.4mgR D.1.6mgR解析:將輕桿從題圖所示水平位置由靜止釋放,兩小球和輕桿組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,在A球滑到N點(diǎn)的過程中,系統(tǒng)重力勢能減小量為Ep=4mg-mgR=mgR.兩小球速度大小相等,設(shè)A球滑到N點(diǎn)時(shí)小球速度為v,由機(jī)械能守恒定律,Ep=Ek=4mv2+mv2,解得v2=0.4gR,由功能關(guān)系可知,在A

8、球滑到N點(diǎn)的過程中,輕桿對B球做功為WB=mv2+mgR=1.2mgR,選項(xiàng)B正確.8. (多選)如圖所示,在傾角=30的光滑固定斜面上,放有兩個(gè)質(zhì)量分別為1 kg和2 kg的可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A和B,兩球之間用一根長L=0.2 m的輕桿相連,小球B距水平面的高度h=0.1 m.兩球從靜止開始下滑到光滑地面上,不計(jì)球與地面碰撞時(shí)的機(jī)械能損失,g取10 m/s2.則下列說法中正確的是(BD)A.下滑的整個(gè)過程中A球機(jī)械能守恒B.下滑的整個(gè)過程中兩球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒C.兩球在光滑地面上運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小為2 m/sD.系統(tǒng)下滑的整個(gè)過程中B球機(jī)械能的增加量為 J解析:在下滑的整個(gè)過程中,只有重力對

9、系統(tǒng)做功,系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,但B在水平面滑行,而A在斜面滑行時(shí),桿的彈力對A做功,所以A球機(jī)械能不守恒,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒得mAg(h+Lsin 30)+mBgh=(mA+mB)v2,解得v= m/s,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;系統(tǒng)下滑的整個(gè)過程中B球機(jī)械能的增加量為mBv2-mBgh= J,選項(xiàng)D正確.9. (多選)如圖所示,輕彈簧一端固定在O1點(diǎn),另一端系一小球,小球穿在固定于豎直面內(nèi)、圓心為O2的光滑圓環(huán)上,O1在O2的正上方,C是O1O2的連線和圓環(huán)的交點(diǎn),將小球從圓環(huán)上的A點(diǎn)無初速度釋放后,發(fā)現(xiàn)小球通過了C點(diǎn),最終在A,B之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng).已知小球在A點(diǎn)時(shí)彈簧被拉長,在C點(diǎn)時(shí)彈簧

10、被壓縮,則下列判斷正確的是(AD)A.彈簧在A點(diǎn)的伸長量一定大于彈簧在C點(diǎn)的壓縮量B.小球從A至C一直做加速運(yùn)動(dòng),從C至B一直做減速運(yùn)動(dòng)C.彈簧處于原長時(shí),小球的速度最大D.小球機(jī)械能最大的位置有兩處解析:因只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力做功,故小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,小球在A點(diǎn)的動(dòng)能和重力勢能均最小,故小球在A點(diǎn)的彈性勢能必大于在C點(diǎn)的彈性勢能,所以彈簧在A點(diǎn)的伸長量一定大于彈簧在C點(diǎn)的壓縮量,故選項(xiàng)A正確;小球從A至C,在切線方向先做加速運(yùn)動(dòng)再做減速運(yùn)動(dòng),當(dāng)切線方向合力為零(此時(shí)彈簧仍處于伸長狀態(tài))時(shí),速度最大,故選項(xiàng)B,C錯(cuò)誤;當(dāng)彈簧處于原長時(shí),彈性勢能為零,小球機(jī)械能最大,由題意知,A,

11、B相對于O1O2對稱,顯然,此位置在A,C與B,C之間各有一處,故選項(xiàng)D正確.10.(多選)如圖(甲)所示,質(zhì)量為0.1 kg的小球從最低點(diǎn)A沖入豎直放置在水平地面上、半徑為0.4 m的半圓軌道,小球速度的平方與其高度的關(guān)系圖像如圖(乙)所示.已知小球恰能到達(dá)最高點(diǎn)C,軌道粗糙程度處處相同,空氣阻力不計(jì).g取10 m/s2,B為AC軌道中點(diǎn).下列說法正確的是(ACD)A.圖(乙)中x=4 m2s-2B.小球從B到C損失了0.125 J的機(jī)械能C.小球從A到C合外力對其做的功為-1.05 JD.小球從C拋出后,落地點(diǎn)到A的距離為0.8 m解析:當(dāng)h=0.8 m時(shí)小球在C點(diǎn),由于小球恰能到達(dá)最高點(diǎn)

12、C,故mg=m,所以=gr=100.4 m2s-2=4 m2s-2,故選項(xiàng)A正確;由已知條件無法計(jì)算出小球從B到C損失了0.125 J的機(jī)械能,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;小球從A到C,由動(dòng)能定理可知W合=m-m=0.14 J-0.125 J=-1.05 J,故選項(xiàng)C正確;小球離開C點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng),故2r=gt2,落地點(diǎn)到A的距離x1=vCt,解得x1=0.8 m,故選項(xiàng)D正確.11. 一半徑為R的半圓形豎直軌道,用輕質(zhì)不可伸長的細(xì)繩連接的A,B兩球懸掛在軌道邊緣兩側(cè),A球質(zhì)量為B球質(zhì)量的2倍,現(xiàn)將A球從軌道邊緣處由靜止釋放,如圖所示.已知A球始終不離開軌道內(nèi)表面,且細(xì)繩足夠長,若不計(jì)一切摩擦,求:(1)A

13、球沿軌道內(nèi)表面滑至最低點(diǎn)時(shí)速度的大小;(2)A球沿軌道內(nèi)表面運(yùn)動(dòng)的最大位移.解析:(1) 當(dāng)A球運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí),如圖所示.設(shè)A球的速度為v,根據(jù)幾何關(guān)系可知B球的速度為vB=vcos 45=v,B球上升的高度為繩長的變化R,設(shè)B球質(zhì)量為m,對A,B整體運(yùn)用機(jī)械能守恒定律得2mgR-mgR=2mv2+m解得v=2.(2)當(dāng)A球的速度為0時(shí),A球沿軌道內(nèi)表面運(yùn)動(dòng)的位移最大,設(shè)為x,由幾何關(guān)系可知A球下降的高度為h=.由機(jī)械能守恒定律得2mgh-mgx=0.解得x=R.答案:(1)2(2)R12. 如圖所示,在某豎直平面內(nèi),光滑曲面AB與水平面BC平滑連接于B點(diǎn),BC右端連接內(nèi)、外壁光滑、半徑r=0.

14、2 m的四分之一細(xì)圓管CD,管口D端正下方直立一根勁度系數(shù)為k=100 N/m的輕彈簧,彈簧一端固定,另一端恰好與管口D端平齊.一個(gè)質(zhì)量為1.0 kg的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))放在曲面AB上,現(xiàn)從距BC的高度為h=0.6 m處由靜止釋放小滑塊,它與BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5,小滑塊進(jìn)入管口C端時(shí),它對上管壁有FN=2.5mg的作用力,通過CD后,在壓縮彈簧過程中小滑塊速度最大時(shí)彈簧的彈性勢能為Ep=0.5 J.取重力加速度g=10 m/s2.求:(1)小滑塊在C處受到的向心力大小;(2)在壓縮彈簧過程中小滑塊的最大動(dòng)能Ekm;(3)小滑塊最終停止的位置.解析:(1)小滑塊進(jìn)入管口C端時(shí)它與圓管外管

15、壁有大小為FN=2.5mg的作用力,由牛頓第三定律知小滑塊在C點(diǎn)受到的向心力大小為F向=2.5mg+mg=35 N.(2)在壓縮彈簧過程中小滑塊速度最大時(shí),所受合力為零.設(shè)此時(shí)小滑塊離D端的距離為x0,則有kx0=mg解得x0=0.1 m在C點(diǎn)合外力提供向心力,有F向=m得=小滑塊從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到速度最大位置的過程中,由機(jī)械能守恒定律得mg(r+x0)+m=Ekm+Ep聯(lián)立解得Ekm=mg(r+x0)+m-Ep=6 J.(3)小滑塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)過程,由動(dòng)能定理得mgh-mgs=m解得B,C間的距離s=0.5 m小滑塊與彈簧作用后返回C處動(dòng)能不變,小滑塊的動(dòng)能最終消耗在與BC水平面相互作用的過程

16、中,設(shè)之后小滑塊在BC上的運(yùn)動(dòng)路程為s,由動(dòng)能定理有:-mgs=0-m,解得s=0.7 m,故最終小滑塊在距離B點(diǎn)為(0.7-0.5) m=0.2 m處停下.答案:(1)35 N(2)6 J(3)距B點(diǎn)0.2 m處13. 如圖所示,用長為L的細(xì)繩懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的小球,懸點(diǎn)為O點(diǎn),把小球拉至A點(diǎn),使懸線與水平方向成30角,然后松手,問:(1)小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)的速度為多大?(2)小球運(yùn)動(dòng)到懸點(diǎn)的正下方B點(diǎn)時(shí),懸線中的張力為多大?解析:(1)小球從A點(diǎn)到C點(diǎn)做自由落體運(yùn)動(dòng),下落高度為L,則vC=.(2)當(dāng)小球落到A點(diǎn)的正下方C點(diǎn),OC=L時(shí)繩又被拉緊,此時(shí)由于繩子的沖量作用,使小球沿繩方向的速度分量減為零,小球?qū)⒁訪為半徑、以v1為初速度從C開始做圓周運(yùn)動(dòng),如圖,其切向分量為v1=vCcos 30=.小球從C點(diǎn)到B點(diǎn)過程中,由機(jī)械能守恒定律mgL(1-sin 30)=m-m將v1代入解得=gL在B點(diǎn),由向心力公式得T-mg=m解得T=mg+m=mg.答案:(1)(2)mg8