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【步步高】2022高考物理大一轮复习 5.3 机械能守恒定律及其应用
【步步高】2022高考物理大一轮复习 5.3 机械能守恒定律及其应用
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5.3 机械能守恒定律及其应用1.汽车沿一段坡面向下行驶,通过刹车使速度逐渐减小,在刹车过程中( ).A.重力势能增加B.动能增加C.重力做负功D.机械能不守恒解析 汽车沿坡面向下运动,重力做正功,重力势能减小,故A、C错;由于速度逐渐减小,由Ek=mv2知,动能减小,B错;由于动能、重力势能都减小,故机械能是减小的,D项正确.还可以根据除重力外,还有阻力做负功,可知机械能减小.答案 D2.质量为m的小球,从离地面高h处以初速度v0竖直上抛,小球能上升到离抛出点的最大高度为H,若选取该最高点位置为零势能参考位置,不计阻力,则小球落回到抛出点时的机械能是( ).A.0 B.mgHC.mv02+mgh D.mgh图5-3-9答案 A3.用如图4-3-9所示装置可以研究动能和重力势能转化中所遵循的规律.在摆锤从A位置由静止开始向下摆动到D位置的过程中( ).①重力做正功,重力势能增加②重力的瞬时功率一直增大③动能转化为重力势能④摆线对摆锤的拉力不做功⑤若忽略阻力,系统的总机械能为一恒量A.①③B.②④C.②⑤D.④⑤解析 摆锤向下运动,重力做正功,重力势能减小,故①错误.由于开始静止,所以开始重力的功率为零,在D位置物体v的方向与重力垂直,PG=Gvcosθ,可知PG=0,而在从A位置摆动到D位置的过程中,重力功率不为零,所以摆锤重力的瞬时功率先增大后减小,②错误.在向下运动的过程中,重力势能减小,动能增加,故③错误.摆线拉力与v方向始终垂直,不做功,只有重力做功,故机械能守恒,故④、⑤正确,选D.答案 D6\n图5-3-134.如图5-3-13所示,A、B两球质量相等,A球用不能伸长的轻绳系于O点,B球用轻弹簧系于O′点,O与O′点在同一水平面上,分别将A、B球拉到与悬点等高处,使绳和轻弹簧均处于水平,弹簧处于自然状态,将两球分别由静止开始释放,当两球达到各自悬点的正下方时两球恰好仍处在同一水平面上,则( ).A.两球到达各自悬点的正下方时,两球动能相等B.两球到达各自悬点的正下方时,A球动能较大C.两球到达各自悬点的正下方时,B球动能较大D.两球到达各自悬点的正下方时,A球损失的重力势能较多解析 A球下摆过程中,因机械能守恒mgL=mvA2①B球下摆过程中,因机械能守恒mgL=Ep弹+mvB2②由①②得mvA2=Ep弹+mvB2可见mvA2>mvB2,B正确(轻弹簧模型).答案 B图5-3-145.如图5-3-14所示,将物体从一定高度水平抛出(不计空气阻力),物体运动过程中离地面高度为h时,物体水平位移为x、物体的机械能为E、物体的动能为Ek、物体运动的速度大小为v.以水平地面为零势能面.下列图像中,能正确反映各物理量与h的关系的是( ).解析 设抛出点距离地面的高度为H,由平抛运动规律x=v0t,H-h=gt2可知:x=v0,图像为抛物线,故A项错;平抛运动物体机械能守恒,故B项正确;平6\n抛物体的动能Ek=mgH-mgh+mv02,C项正确,D项错.答案 BC6.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5-3-15所示),由静止释放后( ).图5-3-15A.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,乙球一定能回到凹槽的最低点解析 由甲、乙组成的系统机械能守恒得出.选项A、D正确.答案 AD7.如图5-3-16所示,将一个内外侧均光滑的半圆形槽置于光滑的水平面上,槽的左侧有一竖直墙壁.现让一小球自左端槽口A点的正上方由静止开始下落,从A点与半圆形槽相切进入槽内,则下列说法正确的是( ).A.小球在半圆形槽内运动的全过程中,只有重力对它做功图5-3-16B.小球从A点向半圆形槽的最低点运动的过程中,小球处于失重状态C.小球从A点经最低点向右侧最高点运动的过程中,小球与槽组成的系统机械能守恒D.小球从下落到从右侧离开槽的过程机械能守恒解析 小球从A点向半圆形槽的最低点运动的过程中,半圆形槽有向左运动的趋势,但是实际上没有动,整个系统只有重力做功,所以小球与槽组成的系统机械能守恒.而小球过了半圆形槽的最低点以后,半圆形槽向右运动,由于系统没有其他形式的能量产生,满足机械能守恒的条件,所以系统的机械能守恒.小球到达槽最低点前,小球先失重,后超重.当小球向右上方滑动时,半圆形槽向右移动,半圆形槽对小球做负功,小球的机械能不守恒.综合以上分析可知选项C正确.答案 C图5-3-178.如图5-3-17所示,光滑的水平轨道AB与半径为R6\n的光滑的半圆形轨道BCD相切于B点,其中圆轨道在竖直平面内,B点为最低点,D点为最高点,一小球以一定的初速度沿AB射入,恰能通过最高点,设小球在最高点D的重力势能为零,则关于小球在B点的机械能E与轨道对小球的支持力F的说法正确的是( ).A.E与R成正比 B.E与R无关C.F与R成正比 D.F与R无关解析 小球恰能通过最高点,则在最高点重力充当向心力,有mg=m,因为小球在最高点D的重力势能为零,则小球在D点的机械能为mv2,由机械能守恒定律可知:小球在B点的机械能与D点的机械能相等,则E=mv2=mgR,所以E与R成正比,故A项正确,B项错误;由B点到D点小球机械能守恒,可得:mv2=mv02-2mgR,在B点有:F-mg=m,可解得F=6mg,所以F与R无关,故C项错误,D项正确.答案 AD9.如图5-3-18所示的小球以初速度为v0从光滑斜面底部向上滑,恰能到达最大高度为h的斜面顶部.A是内轨半径大于h的光滑轨道、B是内轨半径小于h的光滑轨道、C是内轨半径等于h的光滑轨道、D是长为h的轻棒,其下端固定一个可随棒绕O点向上转动的小球.小球在底端时的初速度都为v0,则小球在以上四种情况中能到达高度h的有( ).图5-3-18解析 本题考查机械能守恒、圆周运动.根据机械能守恒定律可得,A、D能达到高度h,A、D项正确;B、C项中当小球过圆周后,由于小球运动速度小,将脱离轨道做抛物运动,水平分速度一定不为0,所以由机械能守恒定律得小球运动的最大高度一定小于h,B、C项错误.答案 AD6\n图5-3-1910.如图5-3-19所示,小球从一个固定的光滑斜槽轨道顶端无初速度开始下滑,用v、t和h分别表示小球沿轨道下滑的速度、时间和竖直高度.下面的v-t图像和v2-h图像中可能正确的是( ).解析 小球从光滑斜槽下滑时,由机械能守恒定律可知mgh=mv2,选项D正确.因为v-t图像的斜率表示小球的加速度,而小球沿斜槽下滑时加速度逐渐减小,故选项A正确.答案 AD11.如图5-3-20所示,物体A和B系在跨过定滑轮的细绳两端,物体A的质量mA=1.5kg,物体B的质量mB=1kg.开始时把A托起,使B刚好与地面接触,此时物体A离地高度为h=1m.放手让A从静止开始下落,g取10m/s2,求:(1)当A着地时,A的速度多大;(2)物体A落地后,B还能上升多高.图5-3-20解析 (1)在A从静止开始下落的过程中,绳的拉力对A做负功,对B做正功.正、负功大小相等,总和为零,所以对A、B组成的系统而言,绳子的拉力不做功,只有重力做功,系统机械能守恒.(2)A落地后,B以2m/s的初速度做竖直上抛运动,此过程中B的机械能守恒,设它能达到的最大高度为h′,则(轻连绳模型)6\n答案 (1)2m/s (2)0.2m12.如图5-3-11所示,长度为l的轻绳上端固定在O点,下端系一质量为m的小球(小球的大小可以忽略).图5-3-11(1)在水平拉力F的作用下,轻绳与竖直方向的夹角为α,小球保持静止.画出此时小球的受力图,并求力F的大小.(2)由图示位置静止释放小球,求当小球通过最低点时的速度大小及轻绳对小球的拉力.不计空气阻力.解析 (1)受力图见右图根据平衡条件,应满足Tcosα=mg,Tsinα=F.联立解得拉力大小F=mgtanα.(2)运动中只有重力做功,系统机械能守恒,有mgl(1-cosα)=mv2.则通过最低点时,小球的速度大小v=.根据牛顿第二定律有T′-mg=m.解得轻绳对小球的拉力T′=mg+m=mg(3-2cosα),方向竖直向上答案 (1)受力图如解析图所示 mgtanα(2) mg(3-2cosα),方向竖直向上.6
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高考 - 一轮复习
发布时间:2022-08-25 15:30:37
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文章作者:U-336598
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