2022年高考物理總復(fù)習(xí) 第5章 第3課時(shí) 機(jī)械能守恒定律課時(shí)作業(yè)（含解析）一、單項(xiàng)選擇題1以下說法中哪些是正確的()A物體做勻速運(yùn)動(dòng)，它的機(jī)械能一定守恒B物體所受合力的功為零，它的機(jī)械能一定守恒C物體所受合力不等于零，它的機(jī)械能可能守恒D物體所受合力等于零，它的機(jī)械能一定守恒【答案】C【解析】物體做勻速運(yùn)動(dòng)動(dòng)能不變，但是高度可以改變，重力勢(shì)能改變，所以A錯(cuò)誤；合力的功為零，只是動(dòng)能不變，B錯(cuò)誤；物體所受合力不等于零，例如只在重力作用下的運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能守恒，所以C正確；D選項(xiàng)實(shí)質(zhì)與A選項(xiàng)相同，所以錯(cuò)誤2一個(gè)人站在陽(yáng)臺(tái)上，以相同的速率v0分別把三個(gè)球豎直向上拋出、豎直向下拋出、水平拋出，不計(jì)空氣阻力，則三球落地時(shí)的速率()A上拋球最大 B下拋球最大C平拋球最大 D三球一樣大【答案】D【解析】三個(gè)小球從相同的高度拋出，雖然運(yùn)動(dòng)的路徑不同，但是下落過程中，小球都僅在重力的作用下運(yùn)動(dòng)，符合機(jī)械能守恒條件，mghmvmv2，可解得，三個(gè)小球落地的速度均為v.3.如圖1所示，一根跨過光滑定滑輪的輕繩，兩端各有一雜技演員(可視為質(zhì)點(diǎn))a站在地面上，b從圖示的位置由靜止開始向下擺動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中繩始終處于伸直狀態(tài)當(dāng)演員b擺至最低點(diǎn)時(shí)，a剛好對(duì)地面無壓力，則演員a的質(zhì)量與演員b的質(zhì)量之比為()圖1A11 B21 C31 D41【答案】B【解析】設(shè)b擺至最低點(diǎn)時(shí)的速度為v，b側(cè)所拉繩子長(zhǎng)度為l，由機(jī)械能守恒定律可得：mgl(1cos 60°)mv2，解得v.設(shè)b擺至最低點(diǎn)時(shí)繩子的拉力為FT，由牛頓第二定律得：FTmbgmb，解得FT2mbg，對(duì)演員a有FTmag，所以，演員a與演員b之比為21.4(xx·南京模擬)自由下落的物體，其動(dòng)能與位移的關(guān)系如圖所示則圖中直線的斜率表示該物體的()圖2A質(zhì)量 B機(jī)械能C重力大小 D重力加速度【答案】C【解析】由機(jī)械能守恒定律，Ekmgh，動(dòng)能Ek與位移h的關(guān)系圖線的斜率表示該物體的重力大小，選項(xiàng)C正確5如圖3所示，在高1.5 m的光滑平臺(tái)上有一個(gè)質(zhì)量為2 kg的小球被一細(xì)線拴在墻上，球與墻之間有一根被壓縮的輕質(zhì)彈簧當(dāng)燒斷細(xì)線時(shí)，小球被彈出，小球落地時(shí)的速度方向與水平方向成60°角，則彈簧被壓縮時(shí)具有的彈性勢(shì)能為(g10 m/s2)()圖3A10 J B15 JC20 J D25 J【答案】A【解析】由hgt2，tan 60°，可得v0 m/s.由小球被彈射過程中，小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒得，Epmv10 J，故A正確6如圖4所示，一很長(zhǎng)的、不可伸長(zhǎng)的柔軟輕繩跨過光滑定滑輪，繩兩端各系一小球a和b.a球質(zhì)量為m，靜置于地面；b球質(zhì)量為3m，用手托住，高度為h，此時(shí)輕繩剛好拉緊從靜止開始釋放b后，a可能達(dá)到的最大高度為()圖4Ah B1.5hC2h D2.5h【答案】B【解析】在b球落地前，a、b球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，且a、b兩球速度大小相等，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知：3mghmgh(m3m)v2，v，b球落地時(shí)，a球高度為h，之后a球向上做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，在這個(gè)過程中機(jī)械能守恒，mv2mgh，h，所以a球可能達(dá)到的最大高度為1.5h，B正確二、雙項(xiàng)選擇題7如圖5所示，兩光滑斜面的傾角分別為30°和45°、質(zhì)量分別為2m和m的兩個(gè)滑塊用不可伸長(zhǎng)的輕繩通過滑輪連接(不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦)，分別置于兩個(gè)斜面上并由靜止釋放；若交換兩滑塊位置，再由靜止釋放，則在上述兩種情形中正確的有()圖5A質(zhì)量為2m的滑塊受到重力、繩的張力、沿斜面的下滑力和斜面的支持力的作用B質(zhì)量為m的滑塊均沿斜面向上運(yùn)動(dòng)C繩對(duì)質(zhì)量為m的滑塊的拉力均大于該滑塊對(duì)繩的拉力D在運(yùn)動(dòng)過程中系統(tǒng)機(jī)械能均守恒【答案】BD【解析】每個(gè)滑塊受到三個(gè)力：重力、繩子的拉力和斜面的支持力，受力分析中的力應(yīng)該是按性質(zhì)分類的力，沿著斜面的下滑力是分解出來的按照效果命名的力，A錯(cuò)；對(duì)于B選項(xiàng)，滑塊是上滑還是下滑要看兩個(gè)滑塊的重力沿著斜面向下的分量的大小關(guān)系，由于質(zhì)量為2m的滑塊的重力沿著斜面的下滑分力較大，故質(zhì)量為m的滑塊必定沿著斜面向上運(yùn)動(dòng)，B對(duì)；任何一個(gè)滑塊受到的繩子的拉力與繩子對(duì)滑塊的拉力等大反向，C錯(cuò)；系統(tǒng)中除了重力之外，支持力對(duì)系統(tǒng)每個(gè)滑塊都不做功，繩子拉力對(duì)每個(gè)滑塊的拉力等大反向，且兩滑塊的位移必定大小相等，故繩子拉力作為系統(tǒng)的內(nèi)力對(duì)系統(tǒng)做功總和必定為零，故只有重力做功的系統(tǒng)，機(jī)械能守恒，D對(duì)8.如圖6所示，細(xì)繩跨過定滑輪懸掛兩物體M和m，且M>m，不計(jì)摩擦，系統(tǒng)由靜止開始運(yùn)動(dòng)的過程中()圖6AM、m各自的機(jī)械能分別守恒BM減少的機(jī)械能等于m增加的機(jī)械能CM減少的重力勢(shì)能等于m增加的重力勢(shì)能DM和m組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒【答案】BD【解析】M下落過程，繩的拉力對(duì)M做負(fù)功，M的機(jī)械能不守恒，減少；m上升過程，繩的拉力對(duì)m做正功，m的機(jī)械能增加，A錯(cuò)誤；對(duì)M、m組成的系統(tǒng)，機(jī)械能守恒，易得B、D正確；M減少的重力勢(shì)能并沒有全部用于m重力勢(shì)能的增加，還有一部分轉(zhuǎn)變成M、m的動(dòng)能，所以C錯(cuò)誤9. (xx·柳州聯(lián)考)如圖7所示，一根不可伸長(zhǎng)的輕繩兩端分別系著小球A和物塊B，跨過固定于斜面體頂端的小滑輪O，傾角為30°的斜面體置于水平地面上A的質(zhì)量為m，B的質(zhì)量為4m.開始時(shí)，用手托住A，使OA段繩恰處于水平伸直狀態(tài)(繩中無拉力)，OB繩平行于斜面，此時(shí)B靜止不動(dòng)將A由靜止釋放，在其下擺過程中，斜面體始終保持靜止，下列判斷中正確的是()圖7A物塊B受到的摩擦力逐漸增大B地面對(duì)斜面體的摩擦力方向一直向右C小球A的機(jī)械能守恒D小球A的機(jī)械能不守恒，A、B系統(tǒng)的機(jī)械能守恒【答案】BC【解析】解題時(shí)需要判斷B物塊在整個(gè)過程中是否發(fā)生了運(yùn)動(dòng)當(dāng)A球未釋放時(shí)B物塊靜止，則此時(shí)B受沿斜面向上的摩擦力f4mg·sin 2mg，為靜摩擦力假設(shè)在A球運(yùn)動(dòng)的過程中B未動(dòng)，則A球下落的過程中機(jī)械能守恒，mgRmv2，v，對(duì)A球進(jìn)行受力分析可得，在最低點(diǎn)時(shí)FTmgm，F(xiàn)T3mg，A球運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)時(shí)繩子拉力最大，此時(shí)FT3mg<f4mg·sin 4mg，說明A球在運(yùn)動(dòng)的過程中不能拉動(dòng)B物塊，故小球A的機(jī)械能守恒，C正確，D錯(cuò)誤；斜面體對(duì)B物塊的靜摩擦力方向先沿斜面向上，后沿斜面向下，故先減小后增大，A錯(cuò)誤；小球下降時(shí)有沿著繩子方向的加速度，根據(jù)整體法可判斷出地面對(duì)斜面體的摩擦力方向一直向右，故B正確10(xx·濟(jì)南模擬)如圖8所示，跳水運(yùn)動(dòng)員最后踏板的過程可以簡(jiǎn)化為下述模型：運(yùn)動(dòng)員從高處落到處于自然狀態(tài)的跳板(A位置)上，隨跳板一同向下運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)(B位置)，對(duì)于運(yùn)動(dòng)員從開始與跳板接觸到運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)的過程中，下列說法正確的是()圖8A運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，其所受外力的合力為零B在這個(gè)過程中，運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能一直在減小C在這個(gè)過程中，跳板的彈性勢(shì)能一直在增加D在這個(gè)過程中，運(yùn)動(dòng)員所受重力對(duì)他做的功小于跳板的作用力對(duì)他做的功【答案】CD【解析】由題意可知A位置為跳板的自然狀態(tài)，故跳水運(yùn)動(dòng)員到達(dá)A位置時(shí)對(duì)跳板的作用力為零，其平衡位置應(yīng)該在A位置、B位置之間，故運(yùn)動(dòng)員從A位置向B位置運(yùn)動(dòng)的過程中，動(dòng)能先增大后減小，所以A、B錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)員由A位置運(yùn)動(dòng)到B位置的過程中，跳板的彈力始終做負(fù)功，故其彈性勢(shì)能一直增加，C正確；由于跳水運(yùn)動(dòng)員從某高處落到處于自然狀態(tài)的跳板上，故初速度不為零，根據(jù)動(dòng)能定理可知重力對(duì)運(yùn)動(dòng)員做的功小于跳板的作用力對(duì)他做的功，D正確11(xx·茂名一模)如圖9所示，物體A、B的質(zhì)量相等，物體B剛好與地面接觸現(xiàn)剪斷繩子OA，下列說法正確的是()圖9A剪斷繩子的瞬間，物體A的加速度為gB彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，物體A的速度最大C剪斷繩子后，彈簧、物體A、物體B和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D物體A運(yùn)動(dòng)到最下端時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能最大【答案】CD【解析】本題考查牛頓第二定律、機(jī)械能守恒定律，意在考查考生的理解能力開始時(shí)物體B剛好與地面接觸，即地面對(duì)B沒有支持力，所以彈簧對(duì)B有向上的拉力，大小為mg，對(duì)A有向下的拉力，大小也是mg，剪斷繩子OA時(shí)，彈簧的彈力不變，所以A受到2mg的合力，則加速度為2g，A錯(cuò)；彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，A受到的合力為mg，物體A的速度不是最大，B錯(cuò)；剪斷繩子后，彈簧、物體A、物體B和地球組成的系統(tǒng)，只有重力和彈簧的彈力做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，C對(duì)；物體A運(yùn)動(dòng)到最下端時(shí)，彈簧形變最大，彈簧的彈性勢(shì)能最大，D對(duì)三、非選擇題12(xx·蘇州模擬)如圖所示，水平地面與一半徑為l的豎直光滑圓弧軌道相接于B點(diǎn)，軌道上的C點(diǎn)位置處于圓心O的正下方在距地面高度為l的水平平臺(tái)邊緣上的A點(diǎn)，質(zhì)量為m的小球以v0的速度水平飛出，小球在空中運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)，恰好沿圓弧軌道在該點(diǎn)的切線方向滑入軌道小球運(yùn)動(dòng)過程中空氣阻力不計(jì)，重力加速度為g，試求：圖10(1)B點(diǎn)與拋出點(diǎn)A正下方的水平距離x；(2)圓弧BC段所對(duì)的圓心角；(3)小球滑到C點(diǎn)時(shí)，對(duì)圓軌道的壓力【解析】(1)設(shè)小球做平拋運(yùn)動(dòng)到達(dá)B點(diǎn)的時(shí)間為t，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，lgt2，xv0t，聯(lián)立解得x2l.(2)由小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)豎直分速度v2gl，tan vy/v0，解得45°.(3)小球從A運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過程中機(jī)械能守恒，設(shè)到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度大小為vC，有機(jī)械能守恒定律，mgl(11)mvmv設(shè)軌道對(duì)小球的支持力為F，有：Fmgm，解得：F(7)mg，由牛頓第三定律可知，小球?qū)A軌道的壓力大小為F(7)mg，方向豎直向下13.如圖11所示，光滑固定的豎直桿上套有一個(gè)質(zhì)量m0.4 kg的小物塊A，不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩通過固定在墻壁上大小可忽略的定滑輪D連接小物塊A和小物塊B虛線CD水平，間距d1.2 m，此時(shí)連接小物塊A的細(xì)繩與豎直桿的夾角為37°，小物塊A恰能保持靜止現(xiàn)在在小物塊B的下端掛一個(gè)小物塊Q(未畫出)，小物塊A可從圖示位置上升并恰好能到達(dá)C處不計(jì)摩擦和空氣阻力，cos 37°0.8，sin 37°0.6，重力加速度g取10 m/s2.求：圖11(1)小物塊A到達(dá)C處時(shí)的加速度大小；(2)小物塊B的質(zhì)量；(3)小物塊Q的質(zhì)量【答案】(1)10 m/s2(2)0.5 kg(3)0.3 kg【解析】(1)當(dāng)小物塊A到達(dá)C處時(shí)，由受力分析可知：水平方向受力平衡，豎直方向只受重力作用，所以小物塊A的加速度ag10 m/s2.(2)設(shè)小物塊B的質(zhì)量為mB，繩子拉力為FT.根據(jù)平衡條件有FTcos 37°mg，F(xiàn)TmBg聯(lián)立解得mB0.5 kg.(3)設(shè)小物塊Q的質(zhì)量為m0，根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒得mghAC(mBm0)ghBhAC1.6 m，hBd0.8 m解得m00.3 kg.