2019-2020年高考物理总复习 第5章 第3讲 机械能守恒定律及其应用课时限时检测.doc

2019-2020年高考物理总复习 第5章 第3讲 机械能守恒定律及其应用课时限时检测知识点题号易中难机械能守恒的判断1、27单个物体510多个物体6、8弹簧类3、411综合问题912【答案】B4(xx山东省实验中学检测)如图5315所示，离水平地面一定高处水平固定一内壁光滑的圆筒，筒内固定一轻质弹簧，弹簧处于自然长度现将一小球从地面以某一初速度斜向上抛出，刚好能水平进入圆筒中，不计空气阻力下列说法中正确的是()图5315A弹簧获得的最大弹性势能小于小球抛出时的动能B弹簧获得的最大弹性势能等于小球抛出时的动能C小球从抛出到将弹簧压缩到最短的过程中小球的机械能守恒D小球抛出的初速度大小仅与圆筒离地面的高度有关【解析】小球从抛出到弹簧压缩到最短的过程中，只有重力和弹力做功，因此小球和弹簧系统的机械能守恒，即mvmghEp，由此得到Epmv，选项A正确，B、C错误；斜上抛运动可分解为竖直上抛运动和水平方向的匀速直线运动，在竖直方向上有2ghvsin2(为v0与水平方向的夹角)，解得v0，由此可知，选项D错误【答案】A图53165(xx浙江嘉兴模拟)如图5316所示是全球最高的(高度208米)北京朝阳公园摩天轮，一质量为m的乘客坐在摩天轮中以速率v在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动，假设t0时刻乘客在轨迹最低点且重力势能为零，那么，下列说法正确的是()A乘客运动的过程中，重力势能随时间的变化关系为EpmgR(1cos t)B乘客运动的过程中，在最高点受到座位的支持力为mmgC乘客运动的过程中，机械能守恒，且机械能为Emv2D乘客运动的过程中，机械能随时间的变化关系为Emv2mgR(1cos t)【解析】在最高点，根据牛顿第二定律可得，mgNm，受到座位的支持力为Nmgm，B项错误；由于乘客在竖直平面内做匀速圆周运动，其动能不变，重力势能发生变化，所以乘客在运动的过程中机械能不守恒，C项错误；在时间t内转过的弧度为t，所以对应t时刻的重力势能为EpmgR(1cos t)A项错误，总的机械能为EEkEpmv2mgR(1cos t)，D项正确【答案】D6.图5317内壁光滑的环形凹槽半径为R，固定在竖直平面内，一根长度为R的轻杆，一端固定有质量为m的小球甲，另一端固定有质量为2m的小球乙现将两小球放入凹槽内，小球乙位于凹槽的最低点(如图5317所示)，由静止释放后()A下滑过程中甲球减少的机械能总是等于乙球增加的机械能B下滑过程中甲球减少的重力势能总是等于乙球增加的重力势能C甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点D杆从右向左滑回时，乙球一定不能回到凹槽的最低点【解析】环形槽光滑，甲、乙组成的系统在运动过程中只有重力做功，故系统机械能守恒，下滑过程中甲减少的机械能总是等于乙增加的机械能，甲、乙系统减少的重力势能等于系统增加的动能；甲减少的重力势能等于乙增加的势能与甲、乙增加的动能之和；由于乙的质量较大，系统的重心偏向乙一端，由机械能守恒，知甲不可能滑到槽的最低点，杆从右向左滑回时乙一定会回到槽的最低点【答案】A7.图5318(xx郑州一中检测)如图5318所示，光滑细杆AB、AC在A点连接，AB竖直放置，AC水平放置，两相同的中心有小孔的小球M、N，分别套在AB和AC上，并用一细绳相连，细绳恰好被拉直，现由静止释放M、N，在运动过程中下列说法中正确的是()AM球的机械能守恒BM球的机械能减小CM和N组成的系统的机械能守恒D绳的拉力对N做负功【解析】由于杆AB、AC光滑，所以M下降，N向左运动，绳子对N做正功，对M做负功，N的动能增加，机械能增加，M的机械能减少，对M、N系统，杆对M、N均不做功，系统机械能守恒，故B、C两项正确【答案】BC8.图5319如图5319所示，长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架在A处固定质量为2m的小球，B处固定质量为m的小球，支架悬挂在O点，可绕过O点并与支架所在平面相垂直的固定轴转动开始时OB与地面相垂直放手后开始运动，在不计任何阻力的情况下，下列说法正确的是()AA球到达最低点时速度为零BA球机械能减少量等于B球机械能增加量CB球向左摆动所能达到的最高位置应高于A球开始运动时的高度D当支架从左向右摆回时，A球能回到起始高度【解析】因A处小球质量大、位置高，图中三角形框架处于不稳定状态，释放后支架就会向左摆动摆动过程中只有小球受的重力做功，故系统的机械能守恒，选项B、D正确A球到达最低点时，若设支架边长是L，A球下落的高度便是L，有mg(L)的重力势能转化为支架的动能，因而此时A球速度不为零，选项A错当A球到达最低点时有向左运动的速度，还要继续左摆，B球仍要继续上升，因此B球能达到的最高位置比A球的最高位置要高，C选项正确【答案】BCD9.图5320(xx成都彭州中学模拟)如图5320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m、2m，开始时细绳伸直，用手托着物体A使弹簧处于原长且A与地面的距离为h，物体B静止在地面上放手后物体A下落，与地面即将接触时速度为v，此时物体B对地面恰好无压力，则下列说法中正确的是()A物体A下落过程中的任意时刻，加速度不会为零B此时弹簧的弹性势能等于mghmv2C此时物体B处于平衡状态D此过程中物体A的机械能变化量为mghmv2【解析】对物体A进行受力分析可知，当弹簧的弹力大小为mg时，物体A的加速度为零，A错误；由题意和功能关系知弹簧的弹性势能为Epmghmv2，B错误；当物体B对地面恰好无压力时，说明弹簧的弹力大小为2mg，此时B所受合外力为零，恰好处于平衡状态，C正确；弹簧的弹性势能的增加量等于物体A的机械能的减少量(mghmv2)，D正确【答案】CD10.图5321如图5321所示为竖直平面内的直角坐标系一个质量为m的质点，在力F和重力的作用下，从坐标原点O由静止开始沿直线OA斜向下运动，直线OA与y轴负方向成角(90)不计空气阻力，重力加速度为g，则以下说法正确的是()A当Fmgtan 时，质点的机械能守恒B当Fmgsin 时，质点的机械能守恒C当Fmgtan 时，质点的机械能可能减小也可能增大D当Fmgsin 时，质点的机械能可能减小也可能增大【解析】如图为力的矢量三角形图示，若Fmgtan ，则力F可能为b方向或c方向，故力F的方向可能与运动方向成锐角，也可能与运动方向成钝角，除重力外的力F对质点可能做正功，也可能做负功，故质点机械能可能增大，也可能减小，C对，A错；当Fmgsin ，即力F为a方向时，力F垂直质点运动方向，故只有重力对质点做功，机械能守恒，B对，D错【答案】BC二、非选择题(本题共2小题，共30分计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)11.图5322(14分)(xx海南国兴中学模拟)半径R0.50 m的光滑圆环固定在竖直平面内，轻质弹簧的一端固定在环的最高点A处，另一端系一个质量m0.20 kg的小球，小球套在圆环上，已知弹簧的原长为L00.50 m，劲度系数k4.8 N/m.将小球从如图5322所示的位置由静止开始释放，小球将沿圆环滑动并通过最低点C，在C点时弹簧的弹性势能EpC0.6 J(g取10 m/s2)，求：(1)小球经过C点时的速度vC的大小；(2)小球经过C点时对环的作用力的大小和方向【解析】由题图知初始时刻弹簧处于原长(1)小球从B到C，根据机械能守恒定律有mg(RRcos 60)EpCmv代入数据求出vC3 m/s.(2)小球经过C点时受到三个力作用，即重力G、弹簧弹力F、环的作用力FN，设环对小球的作用力方向向上，根据牛顿第二定律有FFNmgmFkxxR所以FNmmgFFN3.2 N，方向竖直向上根据牛顿第三定律得出，小球对环的作用力大小为3.2 N，方向竖直向下【答案】(1)3 m/s(2)3.2 N，方向竖直向下12.(16分)(xx浙江高考)山谷中有三块石头和一根不可伸长的轻质青藤，其示意图如图5223所示图中A、B、C、D均为石头的边缘点，O为青藤的固定点，h11.8 m，h24.0 m，x14.8 m，x28.0 m开始时，质量分别为M10 kg和m2 kg的大、小两只滇金丝猴分别位于左边和中间的石头上，当大猴发现小猴将受到伤害时，迅速从左边石头的A点水平跳至中间石头大猴抱起小猴跑到C点，抓住青藤下端，荡到右边石头上的D点，此时速度恰好为零运动过程中猴子均可看成质点，空气阻力不计，重力加速度g10 m/s2.求：图5323(1)大猴从A点水平跳离时速度的最小值；(2)猴子抓住青藤荡起时的速度大小；(3)猴子荡起时，青藤对猴子的拉力大小【解析】猴子先做平抛运动，后做圆周运动，两运动过程机械能均守恒寻求力的关系时要考虑牛顿第二定律(1)设猴子从A点水平跳离时速度的最小值为vmin，根据平抛运动规律，有h1gt2x1vmint联立式得vmin8 m/s(2)猴子抓住青藤后的运动过程中机械能守恒，设荡起时速度为vC，有(Mm)gh2(Mm)vvC m/s9 m/s(3)设拉力为FT，青藤的长度为L.对最低点，由牛顿第二定律得FT(Mm)g(Mm)由几何关系(Lh2)2xL2得：L10 m综合式并代入数据解得：FT(Mm)g(Mm)216 N.【答案】(1)8 m/s(2)9 m/s(3)216 N