《高考物理总复习 必考部分 专题六 机械能及其守恒定律习题课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理总复习 必考部分 专题六 机械能及其守恒定律习题课件（138页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题六 机械能及其守恒定律,高考物理 (新课标专用),A组 统一命题课标卷题组,五年高考,1.(2017课标,14,6分)如图,一光滑大圆环固定在桌面上,环面位于竖直平面内,在大圆环上套着 一个小环。小环由大圆环的最高点从静止开始下滑,在小环下滑的过程中,大圆环对它的作用力 ( ) A.一直不做功 B.一直做正功 C.始终指向大圆环圆心 D.始终背离大圆环圆心,答案 A 本题考查圆周运动、功。小环在固定的光滑大圆环上滑动,做圆周运动,其速度沿大 圆环切线方向,大圆环对小环的弹力(即作用力)垂直于切线方向,与速度垂直,故大圆环对小环的 作用力不做功,选项A正确、B错误。开始时大圆环对小环的作用力
2、背离圆心,到达圆心等高点 时弹力提供向心力,故大圆环对小环的作用力指向圆心,选项C、D错误。,储备知识 弹力的方向总是垂直于接触面,速度方向沿接触面的切线方向,因此在固定接触面上 滑动时,弹力总是不做功的,变速圆周运动的向心力是由合力沿半径方向的分力提供的。,2.(2017课标,16,6分)如图,一质量为m、长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂。用外力将绳的 下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点,M点与绳的上端P相距 l。重力加速度大小为g。在此过程 中,外力做的功为 ( ) A. mgl B. mgl C. mgl D. mgl,答案 A 将绳的下端Q缓慢向上拉至M点,相当于使下部分 的绳的重心升高
3、 l,故重力势能增 加 mg = mgl,由功能关系可知A项正确。,一题多解 尝试不同方法解题 解法一 Q缓慢移动说明绳子的动能变化忽略不计。以Q点为零势能点,细绳的初始机械能为 mgl,末态机械能为 mg l+ mg = mgl,则增加的E= mgl- mgl= mgl。由功能关系可知A 项正确。 解法二 作用点位移x= l,平均作用力为 mg,故拉力做功W= x= mgl,故A项正确。,3.(2016课标,16,6分)小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上,P球的质量大于Q球的质 量,悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短。将两球拉起,使两绳均被水平拉直,如图所示。将两球由静 止释放。在各自轨迹的
4、最低点 ( ) A.P球的速度一定大于Q球的速度 B.P球的动能一定小于Q球的动能 C.P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力 D.P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度,答案 C 设小球的质量为m,绳长为L,根据动能定理得mgL= mv2,解得v= ,LPmQ,LPmQ,所以P球所受绳的拉力大于Q球所受绳的 拉力,故C项正确。向心加速度a= =2g,所以在轨迹的最低点,P、Q两球的向心加速度相同,故D 项错误。,评析 本题涉及机械能和曲线运动的内容,考查学生用动能定理和向心力公式解决问题的能力。,4.(2016课标,19,6分)(多选)两实心小球甲和乙由同一种材料制成,甲球质量大于乙球质
5、量。两 球在空气中由静止下落,假设它们运动时受到的阻力与球的半径成正比,与球的速率无关。若它 们下落相同的距离,则 ( ) A.甲球用的时间比乙球长 B.甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小 C.甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小 D.甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功,答案 BD 甲、乙下落的时间与加速度有关,应先求加速度,由m甲=V甲=( )得R甲= , 阻力f甲=kR甲=k ,由牛顿第二定律知a甲= =g-k ,同理a乙=g-k ,因m甲m 乙,所以a甲a乙,故C项错误;再由位移公式h= at2可知t甲v乙,B项正确;甲球受到的阻力大,甲、乙下落距离相等,故甲球克服阻力做的功大于
6、乙球克服 阻力做的功,D项正确。,解题指导 关键词:同一种材料;甲球质量大于乙球质量;静止下落;阻力与球的半径成 正比。 解题时应先易后难,逐次找到各物理量的正确表达式,然后再进一步分析求解。,疑难突破 此题主要考查应用牛顿第二定律和运动学公式求解动力学问题,比较两球加速度的 大小是关键,需要定量推导。,5.(2016课标,21,6分)(多选)如图,小球套在光滑的竖直杆上,轻弹簧一端固定于O点,另一端与小 球相连。现将小球从M点由静止释放,它在下降的过程中经过了N点。已知在M、N两点处,弹簧 对小球的弹力大小相等,且ONMOMN 。在小球从M点运动到N点的过程中, ( ) A.弹力对小球先做正
7、功后做负功 B.有两个时刻小球的加速度等于重力加速度 C.弹簧长度最短时,弹力对小球做功的功率为零 D.小球到达N点时的动能等于其在M、N两点的重力势能差,答案,BCD 如图所示,OP垂直于竖直杆,Q点与M点关于OP对称,在小球从M点到Q点的过程中,弹簧 弹力先做负功后做正功,故A错。在P点弹簧长度最短,弹力方向与速度方向垂直,故此时弹力对 小球做功的功率为零,即C正确。小球在P点时所受弹簧弹力等于竖直杆给它的弹力,竖直方向 上只受重力,此时小球加速度为g,当弹簧处于自由长度时,小球只受重力作用,此时小球的加速度 也为g,故B正确。小球和弹簧组成的系统机械能守恒,小球在M点和N点时弹簧的弹性势
8、能相等,故小球从M到N重力势能的减少量等于动能的增加量,而小球在M点的动能为零,故D正确。,审题指导 审题时关键的词、句:“光滑”、“静止释放”、“在M、N两点处,弹簧对小球的 弹力大小相等”、“ONMOMN ”。理解了上述词、句的用意,本题就不难解决了。,温馨提示 题目所给的信息多,不明确,这就需要把隐含条件显形化。如:在M、N两点处,弹簧 对小球的弹力大小相等,则意味着M点弹簧处于压缩状态,而N点处于伸长状态,且弹簧的形变量 相等,弹簧的弹性势能相等。光滑杆,则意味着从M到N过程中小球和弹簧组成的系统机械能 守恒。,6.(2016课标,20,6分)(多选)如图,一固定容器的内壁是半径为R的
9、半球面;在半球面水平直径的 一端有一质量为m的质点P。它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中,克服摩擦力做的功为 W。重力加速度大小为g。设质点P在最低点时,向心加速度的大小为a,容器对它的支持力大小 为N,则 ( ) A.a= B.a= C.N= D.N=,答案 AC 由动能定理知,在P从最高点下滑到最低点的过程中mgR-W= mv2,在最低点的向心 加速度a= ,联立得a= ,选项A正确;在最低点时有N-mg=ma,所以N= ,选项C 正确。,易错点拨 (1)由于有摩擦力存在,下滑过程机械能不守恒,只能用动能定理求解。(2)a为质点在 最低点时的向心加速度大小,a= 中的v为质点在最低点时
10、的瞬时速度大小。,7.(2015课标,17,6分,0.346)如图,一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置, 直径POQ水平。一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开始下落,恰好从P点进入轨道。 质点滑到轨道最低点N时,对轨道的压力为4mg,g为重力加速度的大小。用W表示质点从P点运 动到N点的过程中克服摩擦力所做的功。则 ( ) A.W= mgR,质点恰好可以到达Q点 B.W mgR,质点不能到达Q点 C.W= mgR,质点到达Q点后,继续上升一段距离 D.W mgR,质点到达Q点后,继续上升一段距离,答案 C 质点由静止开始下落到最低点N的过程中 由动能定理:mg2R-W=
11、 mv2 质点在最低点:FN-mg= 由牛顿第三定律得:FN=4mg 联立得W= mgR,质点由N点到Q点的过程中在等高位置处的速度总小于由P点到N点下滑时的 速度,故由N点到Q点过程克服摩擦力做功WW,故质点到达Q点后,会继续上升一段距离,选项C 正确。,方法指导 本题主要考查动能定理在运动问题中的运用,运用动能定理时不需要考虑运动的中 间过程,无论中间过程是恒力做功还是变力做功均适用,因而在解决运动问题时,尤其涉及变力 做功时优先考虑使用动能定理,其次考虑使用牛顿运动定律。,8.(2015课标,21,6分,0.192)(多选)如图,滑块a、b的质量均为m,a套在固定竖直杆上,与光滑水平 地
12、面相距h,b放在地面上。a、b通过铰链用刚性轻杆连接,由静止开始运动。不计摩擦,a、b可 视为质点,重力加速度大小为g。则 ( ) A.a落地前,轻杆对b一直做正功 B.a落地时速度大小为 C.a下落过程中,其加速度大小始终不大于g D.a落地前,当a的机械能最小时,b对地面的压力大小为mg,答案 BD 因为杆对滑块b的限制,a落地时b的速度为零,所以b的运动为先加速后减速,杆对b 的作用力对b做的功即为b所受合外力做的总功,由动能定理可知,杆对b先做正功后做负功,故A 错。对a、b组成的系统应用机械能守恒定律有:mgh= m ,va= ,故B正确。杆对a的作用效 果为先推后拉,杆对a的作用力
13、为拉力时,a下落过程中的加速度大小会大于g,即C错。由功能关 系可知,当杆对a的推力减为零的时刻,即为a的机械能最小的时刻,此时杆对a和b的作用力均为 零,故b对地面的压力大小为mg,D正确。,解题关键 速度投影定理:两个物体在不可伸长的绳(或杆)的连接下,沿不同方向运动,则两物体 沿着绳(或杆)的方向上的分速度相等。 如图,有va cos =vb sin ,则知:b物体向右先加速后减速,初、末速度都是0。杆对b先做正功, 后做负功,对a先做负功,后做正功。杆对a先是推力,后为拉力。,评析 本题综合性很强,对考生的分析推理能力要求较高,因此难度较大。从知识层面看,考查 了受力分析、牛顿第二定律
14、、功、动能定理、机械能守恒定律。分析滑块b的速度变化,是解 决本题的突破口。,9.(2014课标,16,6分,0.513)一物体静止在粗糙水平地面上。现用一大小为F1的水平拉力拉动 物体,经过一段时间后其速度变为v。若将水平拉力的大小改为F2,物体从静止开始经过同样的 时间后速度变为2v。对于上述两个过程,用WF1、WF2分别表示拉力F1、F2所做的功,Wf1、Wf2分别 表示前后两次克服摩擦力所做的功,则 ( ) A.WF24WF1,Wf22Wf1 B.WF24WF1,Wf2=2Wf1 C.WF24WF1,Wf2=2Wf1 D.WF24WF1,Wf22Wf1,答案 C WF1= mv2+mg
15、 t,WF2= m4v2+mg t,故WF24WF1;Wf1=mg t,Wf2=mg t,故Wf2=2 Wf1,C正确。,解题思路 对物体进行受力分析如图所示 因为两次物体都做初速度为零的匀加速直线运动,位移x= t= t。再结合功的公式和动能定理 分析求解。,方法指导 熟练掌握动能定理及匀变速直线运动中有关平均速度的关系式x= t,是提高解 题速度的有效方法,抓住题中时间相等是解题的关键。难度中等。,10.(2013课标,20,6分,0.515)(多选)目前,在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转,其中一 些卫星的轨道可近似为圆,且轨道半径逐渐变小。若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中,只受到
16、地球引力和稀薄气体阻力的作用,则下列判断正确的是 ( ) A.卫星的动能逐渐减小 B.由于地球引力做正功,引力势能一定减小 C.由于气体阻力做负功,地球引力做正功,机械能保持不变 D.卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小,答案 BD 卫星轨道半径逐渐减小,线速度可认为依然满足v= ,则卫星的动能Ek= mv2= 逐渐增大,A错误。由于W引0,则引力势能减小,B正确。由于Wf0,有非重力做功,则机械 能不守恒,C错误。由W引-Wf=Ek0,所以WfW引=|Ep|,可知D正确。,解题关键 轨道逐渐变小,即R在减小,但是就某一时刻或一小段时间而言,可认为卫星做圆周 运动。稀薄空气阻力作用的效果是使卫星的机械能逐渐减小,运动半径R减小,高度降低、速 度增大。,11.(2017课标,24,12分)一质量为8.00104 kg的太空飞船从其飞行轨道返回地面。飞船在离地 面高度1.60105 m处以7.501
