《新高考物理一轮复习重难点过关训练专题14 机械能守恒定律及其应用（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理一轮复习重难点过关训练专题14 机械能守恒定律及其应用（含解析）（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题14 机械能守恒定律及其应用1.会判断研究对象在某一过程机械能是否守恒.2.能应用机械能守恒定律解决具体问题考点一机械能守恒的判断1重力做功与重力势能的关系(1)重力做功的特点重力做功与路径无关，只与始末位置的高度差有关重力做功不引起物体机械能的变化(2)重力势能表达式：Epmgh.重力势能的特点重力势能是物体和地球所共有的，重力势能的大小与参考平面的选取有关，但重力势能的变化与参考平面的选取无关(3)重力做功与重力势能变化的关系重力对物体做正功，重力势能减小；重力对物体做负功，重力势能增大即WGEp1Ep2Ep.2弹性势能(1)定义：发生弹性形变的物体之间，由于有弹力的相互作用而具有的势
2、能(2)弹力做功与弹性势能变化的关系：弹力做正功，弹性势能减小；弹力做负功，弹性势能增加即WEp.3机械能守恒定律(1)内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变(2)表达式：mgh1mv12mgh2mv22. 机械能是否守恒的三种判断方法(1)利用机械能的定义判断：若物体动能、势能之和不变，则机械能守恒(2)利用做功判断：若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功，虽受其他力，但其他力不做功(或做功代数和为0)，则机械能守恒(3)利用能量转化判断：若物体或系统与外界没有能量交换，物体或系统也没有机械能与其他形式能的转化，则机械能守恒【典例1】（2022
3、上海市复兴高级中学二模）小明乘坐摩天轮，由最低点A匀速转动到最高点B的过程中（）A动能转化为势能，机械能增大B动能转化为势能，机械能不变C动能不变，势能增大，机械能增大D动能、势能、机械能均保持不变【答案】C【解析】小明乘坐摩天轮，由最低点A匀速转动到最高点B的过程中，动能保持不变，重力势能增加，机械能增大，C正确，ABD错误；故选C。【典例2】（内蒙古集宁一中高三期中）人站在距地面高为h的阳台上以相同的速率分别把三个小球竖直向下、竖直向上、水平抛出，不计空气阻力，则三个小球落地时的速率（）A上抛的小球最大B下抛的小球最大C平抛的小球最大D一样大【答案】D【解析】由于不计空气阻力，所以三个小球
4、的机械能守恒。由于它们的初速度大小相同，又是从同一位置抛出最后都落在了地面上，所以它们初末位置的高度差相同，由机械能守恒定律可得可知，由于与质量无关，所以三个小球落地时的速率一样大。故选D。考点二机械能守恒定律的应用1表达式2应用机械能守恒定律解题的一般步骤 1解决多物体系统机械能守恒的注意点(1)对多个物体组成的系统，要注意判断物体运动过程中系统的机械能是否守恒一般情况为：不计空气阻力和一切摩擦，系统的机械能守恒(2)注意寻找用绳或杆相连接的物体间的速度关系和位移关系(3)列机械能守恒方程时，一般选用EkEp或EAEB的形式2几种实际情景的分析(1)速率相等情景注意分析各个物体在竖直方向的高
5、度变化(2)角速度相等情景杆对物体的作用力并不总是沿杆的方向，杆能对物体做功，单个物体机械能不守恒由vr知，v与r成正比(3)某一方向分速度相等情景(关联速度情景)两物体速度的关联实质：沿绳(或沿杆)方向的分速度大小相等3通过其他能量求弹性势能根据机械能守恒，列出方程，代入其他能量的数值求解4对同一弹簧，弹性势能的大小由弹簧的形变量决定，弹簧伸长量和压缩量相等时，弹簧弹性势能相等5物体运动的位移与弹簧的形变量或形变量的变化量有关【典例3】（2022福建漳州立人学校模拟预测）如图，足球被踢出后在空中依次经过a、b、c三点的运动轨迹示意图，b为最高点，a、c两点等高。则足球（）A在a点的动能与在c
6、点的相等B在a点的机械能比在b点的大C在b点的加速度方向竖直向下D从a运动到b的时间等于从b运动到c的时间【答案】B【解析】由于空气阻力的存在，阻力一直在做负功，足球在a点的动能大于在c点的动能，A错误；由于空气阻力的存在，阻力一直在做负功，足球在a点的机械能大于在b点的机械能，B正确；由于空气阻力的存在，在b点的加速度方向左下方，C错误；从a运动到b的过程，由于空气阻力的存在，在竖直方向的加速度大于，从b运动到c的过程，在竖直方向的加速度小于，相等的高度，所以从a运动到b的时间小于从b运动到c的时间，D错误故选B。【典例4】（2022上海上外附中模拟预测）如图所示，表面粗糙的半圆形轨道MN竖
7、直放置，MN两点等高，一个小滑块m从M点正上方高h处自由下落，恰好进入半圆轨道，从N点竖直上升的高度为，空气阻力不计。当小球再次进入轨道后（）A滑块回到M点后竖直上升一段距离B滑块恰好能达到M 点后回落C滑块未能到达M点即开始回落D滑块最后一定静止在半圆轨道的最低点【答案】A【解析】ABC第一次由于克服摩擦力而损耗的机械能为，再次落入半圆形轨道内，运动到与第一次同样的位置时，速度都比第一次的小，从而对轨道的压力都比第一次的小，因此克服摩擦力做的功比第一次少，故滑块能回到M点且能竖直上升一段距离。A正确，BC错误；D由于题目中没给出动摩擦因数的具体值，因此最后不一定停在最低点，D错误。故选A。【
8、典例5】（2022江苏苏州三模）将一劲度系数为k的轻弹簧压缩后锁定，在弹簧上放置一质量为m的小物块，距离地面高度为h1，如图甲所示。解除弹簧的锁定后，小物块被弹起，其动能Ek与离地高度h的关系如图乙所示，其中h4到h5间的图像为直线，其余部分均为曲线，h3对应图像的最高点。不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（）A小物块上升至高度h3时，弹簧形变量为0B小物块上升至高度h5时，加速度为0C小物块从高度h2上升到h4，弹簧的长度变化为D解除锁定前，弹簧的弹性势能为mgh5【答案】C【解析】A小物块上升至高度h3时，动能最大，则此时弹簧弹力与重力平衡，所以弹簧形变量不为0，故A错误；B因
9、为h4到h5间的图像为直线，即小物块做匀减速直线运动，所以小物块上升至高度h5后，弹簧形变量为零，弹簧恢复原长，小物块只受重力，加速度为g ，故B错误；C小物块在h4时，加速度为g，在h2和h4处的动能相同，根据弹簧振子运动的对称性可知，在h2处的加速度也为g，则根据牛顿第二定律得所以小物块从高度h2上升到h4，上升高度为故C正确；D由图像推出，解除锁定前，弹簧的弹性势能为故D错误。故选C。一、单选题1.（2020浙江绍兴市柯桥区教师发展中心高三阶段练习）对下列各图的说法正确的是（）A图1中汽车匀速下坡过程中机械能守恒B图2中卫星绕地球做匀速圆周运动时所受的合外力为零，动能不变C图3中拉弓过程
10、中箭的弹性势能增加了D图4中撑杆跳高运动员在上升过程中机械能增大【答案】D【解析】A汽车匀速下坡过程中，动能不变，重力势能减小，机械能不守恒，A错误；B卫星绕地球做匀速圆周运动时所受的合外力提供向心力，B错误；C拉弓过程中弓的弹性势能增加，C错误；D撑杆跳高运动员在上升过程中杆对人做正功，人的机械能增大，D正确故选D。2（2022上海嘉定二模）玩蹦床的小朋友，在接触床面向下运动至最低点的过程中，小朋友的动能和机械能的变化情况分别为（）A动能减小机械能减小B动能先增大后减小机械能减小C动能减小机械能不变D动能先增大后减小机械能不变【答案】B【解析】玩蹦床的小朋友，在接触床面向下运动至最低点的过程
11、中，合外力先做正功，再做负功，故动能先增大后减小。以小朋友作为研究对象，弹簧对小朋友的弹力做负功，机械能减小。故B正确。故选B。3（2022山东高三专题练习）如图所示，轻质弹簧的一端与固定的竖直板P拴接，另一端与物体A相连，物体A置于光滑水平桌面上（桌面足够大），A右端连接一细线，细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连。开始时托住B，让A处于静止且细线恰好伸直，然后由静止释放B，直至B获得最大速度。下列有关该过程的分析中正确的是（）AB物体受到细线的拉力保持不变BB物体机械能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量CA物体动能的增量小于B物体所受重力对B做的功与弹簧弹力对A做的功之和DA物体与弹簧所组成的系
12、统机械能的增加量等于B物体所受重力对B做的功【答案】C【解析】A以A、B组成的系统为研究对象，根据牛顿第二定律可得从开始到B速度达到最大的过程中，弹簧的伸长量x逐渐增加，则B加速度逐渐减小；对B根据牛顿第二定律可得可知在此过程绳子上拉力逐渐增大，是变力，故A错误；B整个系统中，根据功能关系可知，B减小的机械能转化为A的机械能以及弹簧的弹性势能，故B物体机械能的减少量大于弹簧弹性势能的增加量，故B错误；C根据动能定理可知，A物体动能的增量等于弹簧弹力和绳子上拉力对A所做功的代数和，而绳上拉力小于B的重力，A与B运动的路程相等，所以A物体动能的增量小于B物体所受重力对B做的功与弹簧弹力对A做的功之
13、和，故C正确；D根据机械能守恒定律可知，A物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量等于B物体机械能的减少量，也就是等于B物体克服细绳拉力做的功，故D错误。故选C。4（2022浙江温州三模）在竖直平面内，滑道PMQ由两段对称的圆弧平滑连接而成，且P、M、Q三点在同一水平线上。滑道光滑，小滑块由P点滑到Q点，所用时间为；由Q点滑到P点，所用时间为。小滑块两次运动的初速度大小相同且运动过程始终沿着滑道滑行。则（）ABCD无法比较、的大小【答案】C【解析】由于滑道PMQ由两段对称的圆弧平滑连接而成，且P、M、Q三点在同一水平线上。滑道光滑，说明小滑块运动过程中机械能守恒，小滑块两次运动的初速度大小相同且运
14、动过程始终沿着滑道滑行，故小滑块在两个过程中经过同一位置的速度大小相等，方向相反，根据运动的可逆性可知，两个过程的运动时间相等，即，C正确，ABD错误；故选C。5（2022安徽淮北二模）如图所示，质量为m的小球甲穿过一竖直固定的光滑杆拴在轻弹簧上，质量为4m的物体乙用轻绳跨过光滑的定滑轮与甲连接，开始用手托住乙，轻绳刚好伸直，滑轮左侧绳竖直，右侧绳与水平方向夹角=53，某时刻由静止释放乙（足够高），经过一段时间小球运动到Q点，OQ两点的连线水平，OQ=d，且小球在P、Q两点处时弹簧弹力的大小相等。已知重力加速度为g，sin53=0.8，cos53=0.6。则（）A弹簧的劲度系数为B物体乙释放瞬间加速度等于gC小球甲到达Q点时的速度大小为D小球甲和物体乙的机械能之和保持不变【答案】A【解析】A设弹簧的原长为l0，由题意可知小球在P时弹簧的压缩量等于小球在Q时弹簧的伸长量，设形变量为x，根据几何关系可得解得开始时轻绳刚好伸直，拉力为零，则解得故A正确；B物体乙释放瞬间，设轻绳中拉力大小为T，对甲、乙根据牛顿第二定律分别有根据运动的合成与分解可得联立以上三式解得故B错误；C
