2019年高考物理总复习 第五章 第3讲 机械能守恒定律及其应用 新人教版.doc

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2019年高考物理总复习 第五章 第3讲 机械能守恒定律及其应用 新人教版1将质量为100 kg的物体从地面提升到10 m高处,在这个过程中,下列说法中正确的是(取g10 m/s2)()A重力做正功,重力势能增加1.0104 JB重力做正功,重力势能减少1.0104 JC重力做负功,重力势能增加1.0104 JD重力做负功,重力势能减少1.0104 J答案C2如图1所示,a、b两物块质量分别为m、2m,用不计质量的细绳相连接,悬挂在定滑轮的两侧,不计滑轮质量和一切摩擦开始时,a、b两物块距离地面高度相同,用手托住物块b,然后突然由静止释放,直至a、b物块间高度差为h.在此过程中,下列说法正确的是()图1A物块a的机械能守恒B物块b机械能减少了mghC物块b重力势能的减少量等于细绳拉力对它所做的功D物块a重力势能的增加量小于其动能增加量解析:物块a受重力、绳的拉力作用,其中拉力做正功,则a的机械能增加,选项A错误;物块b受重力、绳的拉力作用,其中拉力做负功,则b的机械能减少;a、b系统只有重力做功,其机械能守恒,有(2mm)g(m2m)v,即gh3v;b机械能减少了E2mg(2m)vmgh,选项B正确;a的重力势能的增加量mgmv,选项D错误;根据动能定理,对b有WTWGmv,即WGmvWT,选项C错误答案:B3如图2所示,一个物体以速度v0冲向竖直墙壁,墙壁和物体间的弹簧被物体压缩,在此过程中下列说法中正确的是()图2A物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比B物体向墙壁运动相同的位移,弹力做的功不相等C弹力做正功,弹簧的弹性势能减小D弹簧的弹力做负功,弹性势能增加解析物体对弹簧做功,物体的动能转化为弹簧的弹性势能,由Wkx2,所以物体对弹簧做的功与弹簧压缩量的平方成正比,由于弹簧的弹力不断增大,物体向墙壁运动相同位移,弹力做功不相等答案BD4如图3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()图3A乘客运动的过程中,重力势能随时间的变化关系为EpmgRB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内转过的角度为t,所以对应t时刻的重力势能为EpmgR,总的机械能为EEkEpmv2mgR,A、D两项正确答案AD5如图4所示,劲度系数为k的轻质弹簧,一端系在竖直放置的半径为R的圆环顶点P,另一端系一质量为m的小球,小球穿在圆环上做无摩擦的运动设开始时小球置于A点,弹簧处于自然状态,当小球运动到最低点时速率为v,对圆环恰好没有压力下列分析正确的是()图4A从A到B的过程中,小球的机械能守恒B从A到B的过程中,小球的机械能减少C小球过B点时,弹簧的弹力为mgmD小球过B点时,弹簧的弹力为mgm解析:从A到B的过程中,因弹簧对小球做负功,小球的机械能将减少,A错误、B正确;在B点对小球应用牛顿第二定律可得:FBmgm,解得FBmgm,C正确、D错误答案:BC6某短跑运动员采用蹲踞式起跑,在发令枪响后,左脚迅速蹬离起跑器,在向前加速的同时提升身体重心如图5所示,假设质量为m的运动员,在起跑时前进的距离s内,重心上升高度为h,获得的速度为v,阻力做功为W阻、重力对人做功W重、地面对人做功W地、运动员自身做功W人,则在此过程中,下列说法中不正确的是()图5A地面对人做功W地mv2mghB运动员机械能增加了mv2mghC运动员的重力做功为W重mghD运动员自身做功W人mv2mghW阻解析由动能定理可知W地W阻W重W人mv2,其中W重mgh,所以W地mv2mghW阻W人,选项A不正确;运动员机械能增加量EW地W阻W人mv2mgh,选项B正确;重力做功W重mgh,选项C正确;运动员自身做功W人mv2mghW阻W地,选项D不正确答案AD7如图6所示,A、B两物块质量均为m,用一轻弹簧相连,将A用长度适当的轻绳悬挂于天花板上,轻绳为伸直状态,B物块在力F的作用下处于静止状态,弹簧被压缩现将力F撤去,已知弹簧的弹性势能仅与形变量大小有关,且弹簧始终在弹性限度内,则下列说法正确的是()图6A弹簧恢复原长时B的速度最大BA一直保持静止C在B下降过程中弹簧弹性势能先减小,后增大DF撤去之前,绳子的拉力不可能为0解析由题干信息可知,在B下降过程中,B和弹簧构成的系统满足机械能守恒,弹簧弹性势能先减小,后增大,B的动能先增大后减小,当弹簧向上的弹力大小等于B物体的重力时,B的速度最大,A错、C对;根据受力分析可知A一直保持静止,B对;由于不知道F的大小以及弹簧的弹力,所以无法判定F撤去之前,绳子的拉力是否为零,D错答案BC8如图7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()图7AA处小球到达最低点时速度为0BA处小球机械能的减少量等于B处小球机械能的增加量CB处小球向左摆动所能达到的最高位置应高于A处小球开始运动时的高度D当支架从左向右回摆时,A处小球能回到起始高度解析因A处小球质量大,位置高,所以图中所示三角支架处于不稳定状态,释放后支架就会向左摆动摆动过程中只有小球受到的重力做功,故系统的机械能守恒,B、D正确;设支架边长是L,则A处小球到最低点时小球下落的高度为L,B处小球上升的高度也是L,但A处小球的质量比B处小球的大,故有mgL的重力势能转化为小球的动能,因而此时A处小球的速度不为0,A错误;当A处小球到达最低点时有向左运动的速度,还要继续向左摆,B处小球仍要继续上升,因此B处小球能达到的最高位置比A处小球的最高位置还要高,C正确答案BCD9将一小球从高处水平抛出,最初2 s内小球动能Ek随时间t变化的图象如图8所示,不计空气阻力,取g10 m/s2.根据图象信息,不能确定的物理量是()图8A小球的质量B小球的初速度C最初2 s内重力对小球做功的平均功率D小球抛出时的高度解析由mv5 J和机械能守恒:30 J5 Jmgh,结合hgt2g2220 m,解得:m kg,v04 m/s.最初2 s内重力对小球做功的平均功率12.5 W小球抛出时的高度无法确定,故应选D.答案D10如图9所示,两个竖 直圆弧轨道固定在同一水平地面上,半径R相同,左侧轨道由金属凹槽制成,右侧轨道由金属圆管制成,均可视为光滑在两轨道右侧的正上方分别将金属小球A和B由静止释放,小球距离地面的高度分别为hA和hB,下列说法正确的是()图9A若使小球A沿轨道运动并且从最高点飞出,释放的最小高度为B若使小球B沿轨道运动并且从最高点飞出,释放的最小高度为C适当调整hA,可使A球从轨道最高点飞出后,恰好落在轨道右端口处D适当调整hB,可使B球从轨道最高点飞出后,恰好落在轨道右端口处解析小球A从最高点飞出的最小速度vA,由机械能守恒,mghA2mgRmv,则hA,A选项正确;小球B从最高点飞出的最小速度vB0,由机械能守恒,mghB2mgR,释放的最小高度hB2R,B选项错误;要使小球A或B从轨道最高点飞出后,恰好落在轨道右端口处,Rv0t,Rgt2,则v0 ,而A的最小速度vAv0,A球不可能落在轨道右端口处,B球可能,C选项错误、D选项正确答案AD11山地滑雪是人们喜爱的一项体育运动,一滑雪坡由AB和BC组成,AB是倾角为37的斜坡,BC是半径为R5 m的圆弧面,圆弧面和斜面相切于B,与水平面相切于C,如图10所示,AB竖直高度差h8.8 m,运动员连同滑雪装备总质量为80 kg,从A点由静止滑下通过C点后飞落(不计空气阻力和摩擦阻力,g取10 m/s2,sin 370.6,cos 370.8)求:图10(1)运动员到达C点的速度大小;(2)运动员经过C点时轨道受到的压力大小解析 (1)由AC过程,应用机械能守恒定律得:mg(hh)mv,又hR(1cos 37),可解得:vC14 m/s.(2)在C点,由牛顿第二定律得:FCmgm解得:FC3 936 N.由牛顿第三定律知,运动员在C点时对轨道的压力大小为3 936 N.答案 (1)14 m/s(2)3 936 N12光滑曲面轨道置于高度为H1.8 m的平台上,其末端切线水平;另有一长木板两端分别搁在轨道末端点和水平地面间,构成倾角为37的斜面,如图11所示一个可视作质点的质量为m1 kg的小球,从光滑曲面上由静止开始下滑(不计空气阻力,g取10 m/s2,sin 370.6,cos 370.8)图11(1)若小球从高h0.2 m处下滑,则小球离开平台时速度v0的大小是多少?(2)若小球下滑后正好落在木板的末端,则释放小球的高度h为多大?(3)试推导小球下滑后第一次撞击木板时的动能与它下滑高度h的关系表达式,并在图12中作出Ekh图象图12解析(1)小球从曲面上滑下,只有重力做功,由机械能守恒定律知:mghmv 得v0 m/s2 m/s.(2)小球离开平台后做平抛运动,小球正好落在木板的末端,则Hgt2 v1t联立两式得:v14 m/s设释放小球的高度为h1,则由mgh1mv得h10.8 m.(3)由机械能守恒定律可得:mghmv2小球由离开平台后做平抛运动,可看做水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动,则:ygt2xvttan 37vygtvv2vEkmvmghmv2由式得:Ek32.5h考虑到当h0.8 m时小球不会落到斜面上,其图象如图所示答案(1)2 m/s(2)0.8 m(3)Ek32.5h图象见解析
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