2019高考物理一轮复习 第五章 机械能 微专题40 机械能守恒定律的理解和应用加练半小时 粤教版.docx

微专题40 机械能守恒定律的理解和应用方法点拨(1)单物体多过程机械能守恒问题：划分物体运动阶段，研究每个阶段中的运动性质，判断机械能是否守恒；(2)多物体的机械能守恒：一般选用EpEk形式，不用选择零势能面1(多选)如图1所示，轻质弹簧的一端与内壁光滑的试管底部连接，另一端连接一质量为m的小球，小球的直径略小于试管的内径，开始时试管水平放置，小球静止，弹簧处于原长若缓慢增大试管的倾角至试管竖直，弹簧始终在弹性限度内，在整个过程中，下列说法正确的是()图1A弹簧的弹性势能一定逐渐增大B弹簧的弹性势能可能先增大后减小C小球重力势能一定逐渐增大D小球重力势能可能先增大后减小2(2018湖北黄冈模拟)如图2所示，将小球a从地面以初速度v0竖直上抛的同时，将另一相同质量的小球b从距地面h处由静止释放，两球恰在处相遇(不计空气阻力)则()图2A两球同时落地B相遇时两球速度大小相等C从开始运动到相遇，球a动能的减少量等于球b动能的增加量D相遇后的任意时刻，重力对球a做功功率和对球b做功功率相等3.(2017齐鲁名校联考)如图3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2m、m，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(不计一切阻力)()图3A物体A下落过程中的某一时刻，物体A的加速度为零B此时弹簧的弹性势能等于2mghmv2C此时物体B处于超重状态D弹簧劲度系数为4.(2017山东菏泽一模)如图4所示，内壁光滑的圆形轨道固定在竖直平面内，轨道内甲、乙两小球固定在轻杆的两端，甲球质量小于乙球质量，开始时乙球位于轨道的最低点，现由静止释放轻杆，下列说法正确的是()图4A甲球下滑过程中，轻杆对其做正功B甲球滑回时一定能回到初始位置C甲球可沿轨道下滑到最低点D在甲球滑回过程中杆对甲球做的功大于杆对乙球做的功5(多选)(2017广东深圳一模)如图5所示，物块A和圆环B用绕过定滑轮的轻绳连接在一起，圆环B套在光滑的竖直固定杆上，开始时连接B的绳子处于水平零时刻由静止释放B，经时间t，B下降h，此时，速度达到最大不计滑轮摩擦和空气的阻力，则()图5At时刻B的速度大于A的速度Bt时刻B受到的合力等于零C0t过程A的机械能增加量大于B的机械能减小量D0t过程A的重力势能增加量大于B的重力势能减小量6(2018四川德阳三校联合测试)一小球以初速度v0竖直上抛，它能到达的最大高度为H，如图6的几种情况中，小球不可能达到高度H的是(忽略空气阻力)()图6A以初速度v0沿光滑斜面向上运动(图甲)B以初速度v0沿光滑的抛物线轨道，从最低点向上运动(图乙)C以初速度v0沿半径为R的光滑圆轨道，从最低点向上运动(图丙，HR)D以初速度v0沿半径为R的光滑圆轨道，从最低点向上运动(图丁，RH)7(2017湖北黄冈中学模拟)一根质量为m、长为L的均匀链条一半放在光滑的水平桌面上，另一半悬在桌边，桌面足够高，如图7甲所示若将一个质量为m的小球分别拴在链条左端和右端，如图乙、丙所示约束链条的挡板光滑，三种情况均由静止释放，当整根链条刚离开桌面时，关于它们的速度(设甲、乙、丙三图中三根链条的速度分别为va、vb、vc)关系，下列判断中正确的是()图7AvavbvcBvavbvavbDvavbvc8(2017山东青岛二中模拟)如图8所示，劲度系数为k的竖直轻弹簧下端固定在地面上，上端与一个质量为m的小球相连，处于静止状态现用力F将小球缓慢上移，直到弹簧恢复原长，然后撤掉该力，使小球从静止开始下落小球下落过程中的最大速度为v，不计空气阻力，重力加速度为g.下列说法正确的是()图8A小球的速度最大时弹簧的弹性势能为零B撤掉力F后，小球从静止下落到速度最大过程中，小球克服弹簧弹力所的功为mv2C弹簧的弹性势能最大时小球的加速度为零D小球缓慢上移过程中，力F做功为mv29如图9所示，在竖直平面的xOy坐标系内，一根长为l的不可伸长的细绳，一端固定在拉力传感器A上，另一端系一质量为m的小球x轴上的P点固定一个表面光滑的小钉，P点与传感器A相距.现拉小球使细绳绷直并处在水平位置，然后由静止释放小球，当细绳碰到钉子后，小球可以绕钉子在竖直平面内做圆周运动已知小球经过最低点时拉力传感器的示数为6mg，重力加速度为g，不计空气阻力，求：图9(1)小球经过最低点时的速度大小v及传感器A与坐标原点O之间的距离h；(2)若小球绕P点一周(不计绳长变化)，再次经过最低点时绳子恰好断开，请确定小球经过y轴的坐标位置10(2017广东东莞模拟)如图10所示，半径为R1.5m的光滑圆弧支架竖直放置，圆心角60，支架的底部CD离地面足够高，圆心O在C点的正上方，右侧边缘P点固定一个光滑小轮，可视为质点的小球A、B分别系在足够长的跨过小轮的轻绳两端，两球的质量分别为mA0.3kg、mB0.1kg.将A球从紧靠小轮P处由静止释放，g10m/s2，求：图10(1)A球从P处运动到C点时刻的速度大小；(2)若A球运动到C点时刻，轻绳突然断裂，从此时开始，需经过多长时间两球重力功率的大小相等？(计算结果可用根式表示)答案精析1AD缓慢增大试管的倾角至试管竖直，弹簧所受压力逐渐增大，弹簧的压缩量逐渐增大，弹性势能一定逐渐增大，选项A正确，B错误；设弹簧原长为l0，地面为重力势能零势能面，倾角为时小球重力势能Epmg(l0)sin，当sin时，该重力势能函数表达式有最大值，若1，则在达到竖直位置之前，重力势能有最大值，所以选项C错误，D正确2C3B物体B对地面恰好无压力，此时细绳的拉力Tmg，弹簧的弹力也为mg，A下落过程中，A所受的合力一直不为零，根据牛顿第二定律，物体A的加速度不可能为零，故A错误；物体A与弹簧组成的系统机械能守恒，故有2mghEp2mv2，解得弹簧的弹性势能为Ep2mghmv2，故B正确；B一直处于静止状态，受力平衡，C错误；A与地面即将接触时，对B物体有khmg，则k，故D错误4B5ABt时刻B的速度可以分解为沿绳子方向的分速度与垂直于绳子方向的分速度，其中沿绳子方向的分速度与A的速度大小相等，故A正确；当B刚释放的瞬间，绳子的拉力方向与杆垂直，B所受的合力等于mg，B向下先做加速运动，当绳子在竖直方向上的分力等于B的重力时，B的速度最大，加速度等于0，所以B受到的合力等于0，故B正确；0t过程A与B组成的系统机械能守恒，所以A的机械能增加量等于B的机械能减小量，故C错误；0t过程A与B组成的系统的机械能守恒，B减少的重力势能转化为A的重力势能和A、B的动能，所以0t过程A的重力势能增加量小于B的重力势能减小量，故D错误6C7C链条释放之后到离开桌面，由于桌面无摩擦，机械能守恒，对三次释放，选桌面下方L处为零势能面，释放后重力势能减少量分别为Ep1mgL，Ep2mgL，Ep3mgL，由机械能守恒定律有Ep1mv，Ep2(2m)v，Ep3(2m)v，解得vgL，vgL，vgL，即vvv，所以vcvavb，故选C.8B如图所示，最终小球上下做简谐运动，在平衡位置处速度最大小球在平衡位置时的速度最大，此时弹簧弹力等于重力，所以弹性势能不为零，A项错误；小球在平衡位置时mgkx，有x，从静止到平衡位置mgxmv2Ep，则小球克服弹簧弹力做的功为Epmv2，B项正确；小球在最低点时弹簧的弹性势能最大，由简谐运动的对称性可知此时小球的加速度大小为g，方向竖直向上，C项错误；小球上升过程，弹力做正功，拉力F做正功，重力势能增加，动能不变，有EpWFmgx，则WFmv2，D项错误9(1)(2)(0，)解析(1)小球在最低点时Fmgm由题意可知R，F6mg联立解得v根据机械能守恒定律得mg(h)mv2解得h(2)xOP绳子断开后小球做平抛运动，故xOPvtygt2解得y小球经过y轴时的纵坐标为()即小球经过y轴的坐标为(0，)10(1)2m/s(2)s解析(1)A、B组成的系统机械能守恒，mAvmBvmBghBmAghAhARRcos60RhBRvBvAcos30vA联立解得vA2m/s(2)轻绳断裂后，A球做平抛运动，B球做竖直上抛运动，B球上抛初速度vBvAcos30m/s设经过时间t两球重力功率的大小相等，则mAgvAymBgvByvAygtvByvBgt联立解得ts.