2022年高考物理一轮复习方案 第16讲 机械能守恒定律及其应用（含解析）

2022年高考物理一轮复习方案 第16讲 机械能守恒定律及其应用（含解析）1第30届夏季奥林匹克运动会于2012年7月28日至8月13日在伦敦斯特拉特福德奥林匹克体育场举行奥运会中的投掷链球、铅球、铁饼和标枪等体育比赛项目都是把物体斜向上抛出的运动，如图K161所示这些物体从被抛出到落地的过程中()图K161A物体的机械能先减小后增大B物体的机械能先增大后减小C物体的动能先增大后减小，重力势能先减小后增大D物体的动能先减小后增大，重力势能先增大后减小2xx武昌调研如图K162所示，轻弹簧下端固定在水平面上，一小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，则在以后的运动过程中，下列叙述中正确的是(弹簧始终竖直且在弹性限度内)()图K162A当小球刚接触弹簧时，小球的动能最大B当小球刚接触弹簧时，小球与弹簧组成的系统的势能最大C当小球运动至最高点时，小球与弹簧组成的系统的势能最大D当小球运动至最低点时，小球与弹簧组成的系统的势能最小3(双选)如图K163所示，斜面体置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物块由静止沿斜面下滑，在物块下滑过程中，下列说法正确的是()图K163A物块的重力势能减少，动能增加B斜面体的机械能不变C斜面体对物块的弹力垂直于接触面，不对物块做功D物块和斜面体组成的系统机械能守恒4xx云浮模拟(双选)如图K164所示，一轻质弹簧固定于O点，另一端系一重物，将图K164重物从与悬挂点等高的地方无初速度释放，让其自由摆下，不计空气阻力，重物在摆向最低点的位置的过程中()A重物重力势能减小B重物重力势能与动能之和增大C重物的机械能不变D重物的机械能减少图K1655如图K165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(g10 m/s2)()A10 JB15 JC20 JD25 J 6xx江南仿真卷如图K166所示，小球沿水平面以初速度v0通过O点进入半径为R的竖直半圆弧轨道，不计一切阻力，下列说法中正确的是()图K166A球进入竖直半圆轨道后做匀速圆周运动B若小球恰能通过半圆弧最高点P，则球运动到P时向心力也恰好为零C若小球能通过半圆弧最高点P，则小球落地点时的动能为mgRD若小球恰能通过半圆弧最高点P，则小球落地点离O点的水平距离为2R7xx江西六校联考(双选)如图K167所示，A、B两个小球由绕过轻质定滑轮的细线相连，A放在固定的光滑斜面上，B、C两个小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，C球放在水平地面上现用手控制住A，并使细线刚刚拉直但无拉力作用，并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行已知A的质量为4m，B、C的质量均为m，重力加速度为g，细线与滑轮之间的摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态释放A后，A沿斜面下滑至速度最大时C恰好离开地面下列说法正确的是()图K167A斜面倾角30BA获得最大速度为2gCC刚离开地面时，B的加速度最大D从释放A到C刚离开地面的过程中，A、B两个小球组成的系统机械能守恒8如图K168所示为一固定的楔形木块，其斜面的倾角为30，另一边与水平地面垂直，顶端有一个定滑轮，跨过定滑轮的细线两端分别与物块A和B连接，A的质量为4m，B的质量为m.开始时，将B按在地面上不动，然后放开手，让A沿斜面下滑而B上升，B不会与定滑轮相碰，所有摩擦均忽略不计当A沿斜面下滑距离x后，细线突然断了求物块B上升的最大高度H.图K1689xx江西名校模拟如图K169所示，光滑水平桌面离地高度为h0.5 m，有两个质量分别为mA和mB的小滑块用长度为h0.5 m的轻细绳相连，开始时滑块A放在桌面上，滑块B悬吊在桌边，细绳拉直，由静止释放，B落地后立即被粘在地面不动，不计空气阻力和各处摩擦，g取10 m/s2.(1)若mA0.2 kg，mB0.3 kg，试求A在桌面上运动时的加速度大小和滑块B着地前瞬间的速度大小；(2)要使A离开桌面后仍能保持细绳处于拉直状态而不松弛，A、B的质量应满足什么条件图K169课时作业(十六)1D解析 物体斜向上抛出后，升高过程中重力势能增大，动能减小，下落过程中动能增大，重力势能减小，选项D正确2C解析 小球刚接触弹簧后，重力大于弹簧对小球向上的弹力，小球继续加速运动，当弹簧对小球向上的弹力与重力大小相等时，小球动能最大，选项A错误；运动过程中只有重力和弹簧的弹力做功，小球与弹簧组成的系统的机械能守恒，因此当小球动能最小时，即小球运动至最高点时，小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和最大，选项B、D错误，选项C正确3AD解析 物块沿斜面向下加速运动，重力势能减少，动能大，选项A正确；下滑过程中，物块对斜面体的作用力垂直于斜面，使斜面体沿光滑水平地面加速运动，斜面体的动能增加，重力势能不变，选项B错误；物块沿斜面下滑时既沿斜面向下运动，又随斜面体向右运动，其合速度方向与弹力方向不垂直，弹力方向垂直于接触面，但与速度方向之间的夹角大于90，所以斜面体对物块的弹力对物体做负功，选项C错误；物块与斜面体组成的系统，仅有动能和重力势能之间的转化，机械能守恒，选项D正确4AD解析 重物从水平位置释放后，在向最低点运动时，重物的重力势能不断减小，动能不断增大，弹簧不断被拉长，弹性势能变大所以重物减少的重力势能一部分转化为自身的动能，另一部分转化为弹簧的弹性势能整个系统机械能守恒，而对重物来说，机械能减少，综上所述，本题选A、D. 5A解析 由hgt2和vygt得：vy m/s.落地时，tan60可得：v0 m/s，由机械能守恒得：Epmv10 J，故A正确6D解析 小球沿半圆轨道运动时，只有重力做功，其机械能守恒，故速度减小，选项A错误；小球通过最高点的条件是F向Nmg，其中轨道对小球的弹力N0，解得小球通过最高点的速度v，所以小球恰好经过P点的向心力F向mg，选项B错误；对平抛过程应用机械能守恒定律得mv2mg2REk2，则小球落地时的动能Ek2mv2mg2RmgR，选项C错误；小球恰好经过P点，则小球以速度v平抛运动，有2Rgt2，xvt，解得x2R，选项D正确7AB解析 受力分析可知：当A沿斜面下滑至速度最大时，A、B的加速度为零此时C恰好离开地面，弹簧处于伸长状态kx2mg，x2，所以绳子上的拉力大小T2mg.对A有T4mgsin，解得斜面倾角30，选项A正确开始时弹簧压缩的长度x1，B上升的距离以及C沿斜面下滑的距离均为hxAxB，由于xAxB，弹簧处于压缩状态和伸长状态时的弹性势能相等，弹簧弹力做功为零，且C刚刚离开地面时，A、B的速度vm相等，由机械能守恒定律：4mghsinmgh(m4m)v，解得vm2g，选项B正确C刚离开地面时，B的加速度最小，选项C错误从释放A到C刚离开地面的过程中，A、B和弹簧组成的系统机械能守恒，A、B组成的系统的机械能不守恒，选项D错误8.x解析 A沿斜面下滑距离x的过程中，A和B组成的系统机械能守恒A下滑x的过程中，A下降的高度为xsin，B上升的高度为x，设细线断前一瞬间A和B的速度为v.根据机械能守恒定律得4mgxsin4mv2mgxmv2细线断后，B做竖直上抛运动，设B继续上升的最大高度为h.根据机械能守恒定律得mghmv2联立两式解得h即B上升的最大高度为Hxhxx.9(1)6 m/s2 m/s(2)mBmA解析 (1)设滑块间细绳的拉力为T，对A、B分别应用牛顿第二定律得TmAamBgTmBa联立解得a6 m/s2.B下落过程中，A、B系统的机械能守恒，则 mBgh(mAmB)v2解得v m/s.(3)A离开桌面，要保持细绳拉直不松弛，A应做圆周运动由牛顿第二定律得TmAg且T0，v联立解得mBmA即当A、B的质量满足mBmA时，细绳不会松弛