《2019届高三物理一轮复习课时规范练17机械能守恒定律及其应用 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019届高三物理一轮复习课时规范练17机械能守恒定律及其应用 （8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课时规范练课时规范练 17 机械能守恒定律及其应用机械能守恒定律及其应用 课时规范练第课时规范练第 32 页页 基础巩固组基础巩固组 1.(多选)(机械能守恒的判断)(2017吉林通榆县月考)如图所示,斜面置于光滑水平地面,其光 滑斜面上有一物体由静止沿斜面下滑,在物体下滑过程中,下列说法正确的是( ) A.物体的重力势能减少,动能增加,机械能减少 B.斜面的机械能不变 C.斜面对物体的作用力垂直于接触面,不对物体做功 D.物体和斜面组成的系统机械能守恒 答案 AD 解析物体沿斜面下滑时,既沿斜面向下运动,又随斜面向右运动,其合速度方向与弹力方向不 垂直,弹力方向垂直于接触面,但与速度方向之间
2、的夹角大于 90,所以斜面对物体的作用力 对物体做负功,C 错误;对物体与斜面组成的系统,只有物体的重力和物体与斜面间的弹力做 功,机械能守恒,D 正确;物体在下滑过程中,斜面做加速运动,其机械能增加,B 错误;物体由静 止开始下滑的过程其重力势能减少,动能增加,机械能减少,A 正确。 2.(机械能守恒的判断)(2017四川江阳区期末)在如图所示的物理过程示意图中,甲图为一端 固定有小球的轻杆,从右偏上 30处释放后绕光滑支点摆动;乙图为末端固定有小球的轻质 直角架,释放后绕通过直角顶点的固定轴 O 无摩擦转动;丙图为置于光滑水平面上的 A、B 两 小车,B 静止,A 获得一向右的初速度后向右
3、运动,某时刻连接两车的细绳绷紧,然后带动 B 车 运动;丁图为置于光滑水平面上的带有竖直支架的小车,把用细绳悬挂的小球从图示位置释放,小 球开始摆动。则关于这几个物理过程(空气阻力忽略不计),下列判断正确的是( ) A.甲图中小球机械能守恒 B.乙图中小球 A 的机械能守恒 C.丙图中两车组成的系统机械能守恒 D.丁图中小球的机械能守恒 答案 A 解析题图甲过程中轻杆对小球不做功,小球的机械能守恒;题图乙过程中 A、B 两球通过杆相 互影响(例如开始时 A 球带动 B 球转动),轻杆对 A 的弹力不沿杆的方向,会对小球做功,所以 每个小球的机械能不守恒,但把两个小球作为一个系统时机械能守恒;题
4、图丙中绳子绷紧的过 程虽然只有弹力作为内力做功,但弹力突变有内能转化,机械能不守恒;题图丁过程中细绳也 会拉动小车运动,取地面为参考系,小球的轨迹不是圆弧,细绳会对小球做功,小球的机械能不 守恒,把小球和小车当作一个系统,机械能才守恒。 3.(多选)(单个物体的机械能守恒问题)如图所示,在地面上以速度 v0抛出质量为 m 的物体,抛 出后物体落到比地面低 h 的海平面上。若以地面为零势能面,而且不计空气阻力,则下列说法 正确的是( ) A.重力对物体做的功为 mgh B.物体在海平面上的势能为 mgh C.物体在海平面上的动能为-mgh D.物体在海平面上的机械能为 答案 AD 解析重力对物体
5、做的功只与初、末位置的高度差有关,为 mgh,A 正确;物体在海平面上的势 能为-mgh,B 错误;由动能定理 mgh= mv2-,到达海平面时动能为+mgh,C 错误;物 体只有重力做功,机械能守恒,等于地面时的机械能,D 正确。 4.(含弹簧类)如图所示,在高 1.5 m 的光滑平台上有一个质量为 2 kg 的小球被一细线拴在墙 上,小球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧。当烧断细线时,小球被弹出,小球落地时的速度 方向与水平方向成 60,则弹簧被压缩时具有的弹性势能为(g 取 10 m/s2)( ) A.10 JB.15 J C.20 JD.25 J 答案 A 解析由 mgh=-0 得 vy
6、=,即 vy= m/s,落地时,tan 60=可得 v0= m/s,由机械能守恒定律得 Ep=,可求得 Ep=10 J,故 A 正确。 5.(含弹簧类)(2017黑龙江穆棱市期末)如图所示,固定的竖直光滑长杆上套有质量为 m 的小 圆环,圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接,弹簧的另一端连接在墙上,且处于原长状态。现 让圆环由静止开始下滑,已知弹簧原长为 l,圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为 2l(未超过 弹性限度),则在圆环下滑到最大距离的过程中( ) A.圆环的机械能守恒 B.弹簧弹性势能变化了mgl C.圆环下滑到最大距离时,所受合力为零 D.圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变 答案
7、B 解析圆环沿杆下滑的过程中,圆环与弹簧组成的系统动能、弹性势能、重力势能之和守恒, 选项 A、D 错误;弹簧长度为 2l 时,圆环下落的高度 h=l,根据机械能守恒定律,弹簧的弹性 势能增加了 Ep=mgh=mgl,选项 B 正确;圆环释放后,圆环向下先做加速运动,后做减速运 动,当速度最大时,合力为零,下滑到最大距离时,具有向上的加速度,合力不为零,选项 C 错误。 6.(多选)(多物体的机械能守恒问题)(2017广东广州模拟)轻绳一端通过光滑的定滑轮与物块 P 连接,另一端与套在光滑竖直杆上的圆环 Q 连接,Q 从静止释放后,上升一定距离到达与定 滑轮等高处,则在此过程中( ) A.任意
8、时刻 P、Q 两物体的速度大小满足 vPL2,现在由图示位置静止释放, 则在 a 下降过程中( ) A.a、b 两球的角速度大小始终相等 B.重力对 b 球做功的瞬时功率一直增大 C.杆对 a 做负功,a 球机械能不守恒 D.杆对 b 做负功,b 球机械能守恒 答案 AC 解析 a、b 两球同时绕 O 点转动,角速度大小始终相等,故 A 正确;刚开始,b 的速度为 0,重力 对 b 球做功的瞬时功率为 0,在竖直位置,速度与重力方向垂直,重力对 b 球做功的瞬时功率为 0,所以重力对 b 球做功的瞬时功率先增大后减小,故 B 错误;在 a 下降过程中,b 球的动能增加,重 力势能增加,所以 b
9、 球的机械能增加,根据重力之外的力做功量度物体机械能的变化,所以杆 对 b 做正功,球 a 和 b 系统机械能守恒,所以 a 机械能减小,所以杆对 a 做负功,故 D 错误,C 正 确。 8.(非质点模型)(2017湖南衡阳模拟)木板固定在墙角处,与水平面夹角为 =37,木板上表面 光滑,木板上开有一个孔洞,一根长为 l、质量为 m 的软绳置于木板上,其上端刚好进入孔洞, 用细线将质量为 m 的物块与软绳连接,如图所示。物块由静止释放后向下运动,带动软绳向 下运动,当软绳刚好全部离开木板(此时物块未到达地面)时,物块的速度为(已知重力加速度为 g,sin 37=0.6)( ) A.B.C.D.
10、 答案 C 解析在下落过程中,由几何关系可知,重物的重心下降高度为 l;而软绳重心的下降高度为 h=0.5l-0.5lsin 37=0.2l, 故全过程中重力势能的减小量为 Ep=mgl+0.2mgl=1.2mgl; 根据机械能守恒定律可得 mv2=Ep 解得 v=; 故 C 正确,A、B、D 错误。 9.(多选)(非质点模型)(2017福建霞浦县月考)如图所示,在倾角 =30的光滑固定斜面上,放 有两个质量分别为 1 kg 和 2 kg 的可视为质点的小球 A 和 B,两球之间用一根长 l=0.2 m 的轻 杆相连,小球 B 距水平面的高度 h=0.1 m。两球由静止开始下滑到光滑地面上,不
11、计球与地面 碰撞时的机械能损失,g 取 10 m/s2。则下列说法正确的是( ) A.整个下滑过程中 A 球机械能守恒 B.整个下滑过程中 B 球机械能不守恒 C.整个下滑过程中 A 球机械能的增加量为 J D.整个下滑过程中 B 球机械能的增加量为 J 答案 BD 解析在下滑的整个过程中,只有重力对系统做功,系统的机械能守恒,但在 B 球沿水平面滑行, 而 A 沿斜面滑行时,杆的弹力对 A、B 球做功,所以 A、B 球各自机械能不守恒,故 A 错误,B 正确;根据系统机械能守恒得 mAg(h+lsin )+mBgh= (mA+mB)v2,解得 v= m/s,系统下滑的 整个过程中 B 球机械
12、能的增加量为 mBv2-mBgh= J,故 D 正确;A 球的机械能减小,C 错误。 能力提升组能力提升组 10.(多选)(2017江西庐山区月考)如图所示,重 10 N 的滑块在倾角为 30的斜面上,从 a 点由 静止下滑,到 b 点接触到一个轻弹簧。滑块压缩弹簧到 c 点开始弹回,返回 b 点离开弹簧,最 后又回到 a 点,已知 ab=0.8 m,bc=0.4 m,那么在整个过程中( ) A.滑块滑到 b 点时动能最大 B.滑块动能的最大值是 6 J C.从 c 到 b 弹簧的弹力对滑块做的功是 6 J D.滑块和弹簧组成的系统整个过程机械能守恒导学号 06400311 答案 CD 解析滑
13、块能回到原出发点,所以滑块和弹簧组成的系统机械能守恒,D 项正确;以 c 点为参考 点,则在 a 点滑块的机械能为 6 J,在 c 点时滑块的速度为 0,重力势能也为 0,从 c 到 b 弹簧的 弹力对滑块做的功等于弹性势能的减少量,故为 6 J,所以 C 项正确;由 a 到 c 的过程中,因重力 势能不能全部转变为动能,动能的最大值在平衡位置,小于 6 J,A、B 项错误。 11.(多选)如图所示,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。 则( ) A.a 落地前
14、,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 解析滑块 b 的初速度为零,末速度也为零,所以轻杆对 b 先做正功,后做负功,选项 A 错误;以 滑块 a、b 及轻杆为研究对象,系统的机械能守恒,当 a 刚落地时,b 的速度为零,则 mgh= +0,即 va=,选项 B 正确;a、b 的先后受力分析如图甲、乙所示。 由 a 的受力情况可知,a 下落过程中,其加速度大小先小于 g 后大于 g,选项 C 错误;当 a 落地前 b 的加速度为零(即轻杆对 b 的作用力
15、为零)时,b 的机械能最大,a 的机械能最小,这时 b 受重力、支持力,且=mg,由牛顿第三定律可知,b 对地面的压力大小为 mg,选项 D 正确。 12.(2017四川成都七中二诊)如图所示,质量分别为 m、2m 的物体 a、b 通过轻绳和不计摩擦 的定滑轮相连,均处于静止状态。a 与水平面上固定的劲度系数为 k 的轻质弹簧相连,Q 点有 一挡板,若有物体与其垂直相碰会以原速率弹回,现剪断 a、b 之间的绳子,a 开始上下往复运 动,b 下落至 P 点后,在 P 点有一个特殊的装置使 b 以落至 P 点前瞬间的速率水平向右运动, 当 b 静止时,a 恰好首次到达最低点,已知 PQ 长 x0,
16、重力加速度为 g,b 距 P 点高 h,且仅经过 P 点一次,b 与水平面间的动摩擦因数为 ,a、b 均可看作质点,弹簧在弹性限度范围内,试求: (1)物体 a 的最大速度; (2)物体 b 停止的位置与 P 点的距离。 答案(1)2g (2) 或 2x0- 解析(1)绳剪断前,系统静止,设弹簧伸长量为 x1,对 a 有 kx1+mg=FT, 对 b 有 FT=2mg, 则 kx1=mg,x1=。 绳剪断后,a 所受合外力为零时,速度最大,设弹簧压缩量为 x2,对 a 有 kx2=mg,x2=,由 于 x1=x2,两个状态的弹性势能相等,则两个状态的动能和重力势能之和相等,mg(x1+x2)= mv2, 解得 v=2g。 (2)对 b,整个运动过程由动能定理得 2mgh-2mgx路=0, 解得 b 在水平面上滑行的路程 x路=。 讨论:若 b 未到达挡板 Q 就在 PQ 上停止, 则物块 b 停止的位置与 P 相距 d=x路= ; 若 b 与挡板 Q 碰撞后,在 PQ 上运动到停止, 则物块 b 停止的位置与 P 相距 d
