《2021版高考物理一轮复习课时分层提升练二十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《2021版高考物理一轮复习课时分层提升练二十机械能守恒定律及其应用含解析（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、机械能守恒定律及其应用(建议用时45分钟)1.如果把撑杆跳全过程分成四个阶段:ab、bc、cd、de,如图所示,则对这四个阶段的描述正确的是()A.ab阶段:人加速助跑,人和杆的机械能不变B.bc阶段:杆弯曲、人上升,系统动能减少,重力势能和弹性势能增加C.cd阶段:杆伸直、人上升,人的动能减少量等于重力势能增加量D.de阶段:人过横杆后下落,重力所做的功等于人机械能的增加量【解析】选B。ab阶段:人加速助跑,人和杆的机械能增大,选项A错误;bc阶段:人与杆组成的系统机械能守恒,系统动能减少,重力势能和弹性势能增加,选项B正确;cd阶段:人与杆组成的系统机械能守恒,杆伸直、人上升,动能减少量与
2、弹性势能的减少量之和等于重力势能的增加量,选项C错误;de阶段:人过横杆后下落,重力所做的功等于人重力势能的减少量,选项D错误。2.如图所示,质量均为m,半径均为R的两个完全相同的小球A、B,在水平轨道上以某一初速度向右冲上倾角为的倾斜轨道,两轨道通过一小段圆弧平滑连接。若两小球运动过程中始终接触,不计摩擦阻力及弯道处的能量损失,在倾斜轨道上运动到最高点时两球机械能的差值为() A.0B.mgRsinC.2mgRsinD.2mgR【解析】选C。两球运动到最高点时速度相等,动能相等,则两球机械能的差值等于重力势能的差值,E=mg2Rsin=2mgRsin,故C正确。3.如图所示,倾角=30的光滑
3、斜面固定在水平地面上,斜面顶端固定一光滑的小定滑轮,质量分别为m和2m的两个小物块A、B用轻绳连接,其中B被垂直斜面的挡板挡住而静止在斜面上,定滑轮与A之间的绳子水平,已知绳子开始时刚好拉直,且A与定滑轮之间的距离为l。现使A由静止下落,在A向下运动至O点正下方的过程中,下列说法正确的是()A.物块B始终处于静止状态B.物块A运动到最低点时的速度大小为C.物块A运动到最低点时的速度方向为水平向左D.绳子拉力对物块B做正功【解析】选D。若物块B不会滑动,则当物块A向下运动到最低点时,绳子上的拉力必大于mg,故物块B一定会向上滑动,所以A错误;设物块A运动到最低点时,定滑轮与A之间的距离为x,对A
4、、B由机械能守恒有+=mgx-2mg(x-l)sin ,得vA=,则vA,A的速度方向不垂直绳子,B、C错误;B向上运动,绳子拉力做正功,D正确。【补偿训练】如图所示,斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止于水平面上,现将一小球从图示位置静止释放,不计一切摩擦,则在小球从释放到落至地面的过程中,下列说法正确的是()A.斜劈对小球的弹力不做功B.斜劈与小球组成的系统机械能守恒C.斜劈的机械能守恒D.小球重力势能减少量等于斜劈动能的增加量【解析】选B。不计一切摩擦,小球下滑时,小球和斜劈组成的系统只有小球的重力做功,小球重力势能减少量等于斜劈和小球的动能增加量,系统机械能守恒,B正确,C、D错误;斜劈对小球的弹
5、力与小球位移间夹角大于90,故弹力做负功,A错误。4.如图所示,一轻弹簧左端固定在长木板M的左端,右端与小木块m连接,且m与M及M与地面间接触光滑,开始时,m与M均静止,现同时对m、M施加等大反向的水平恒力F1和F2。在两物体开始运动以后的整个运动过程中(弹簧形变不超过其弹性限度),下面说法正确的是()A.对m、M和弹簧组成的系统,机械能守恒B.对m、M和弹簧组成的系统,动能不断增加C.对m、M和弹簧组成的系统,机械能不断增加D.当弹簧弹力大小与F1、F2大小相等时,m、M的动能最大【解析】选D。开始阶段,拉力大于弹簧的弹力,F1、F2对m、M均做正功,故系统的机械能不断增加。随着弹簧形变量的
6、增加,当拉力等于弹力时,物体速度最大、动能最大。之后随着弹簧形变量的增加,拉力小于弹力,物体开始做减速运动,动能不断减小。速度减小到零后,物体反向运动,拉力F1、F2均开始做负功,故系统机械能减小。故D正确。【总结提升】机械能守恒的判断方法(1)对单个物体判断机械能守恒时,看是否只有重力做功,若并非只受重力,看其他力是否做功或做功的代数和是否为零。(2)对两个或几个物体组成的系统,判断机械能守恒时。看是否只有重力做功,若有其他外力或内力做功(如内部有摩擦力等,系统内弹力除外),则系统机械能不守恒。看是否只有动能和势能之间的转化。5.(多选)如图所示,一个小环沿竖直放置的光滑圆环形轨道做圆周运动
7、。小环从最高点A滑到最低点B的过程中,小环线速度大小的平方v2随下落高度h的变化图像可能是()【解析】选A、B。对小环由机械能守恒定律得mgh=mv2-m,则v2=2gh+,当v0=0时,B正确;当v00时,A正确。6.(2019银川模拟)蹦床是一项运动员利用从蹦床反弹中表现杂技技巧的竞技运动,它属于体操运动的一种,蹦床有“空中芭蕾”之称。在某次“蹦床”娱乐活动中,从小朋友下落到离地面高h1处开始计时,其动能Ek与离地高度h的关系如图乙所示。在h1h2阶段图像为直线,其余部分为曲线,h3对应图像的最高点,小朋友的质量为m,重力加速度为g,不计空气阻力和一切摩擦。下列有关说法正确的是()A.整个
8、过程中小朋友的机械能守恒B.从小朋友的脚接触蹦床直至蹦床被压缩至最低点的过程中,其加速度先增大后减小C.小朋友处于h=h4高度时,蹦床的弹性势能为Ep=mg(h2-h4)D.小朋友从h1下降到h5过程中,蹦床的最大弹性势能为Epm=mgh1【解析】选C。小朋友接触蹦床后,蹦床的弹力对小朋友做功,所以整个过程中小朋友的机械能不守恒,故A错误;从小朋友的脚接触蹦床直至蹦床被压缩至最低点的过程中,蹦床对小朋友的弹力先小于重力,后大于重力,随着弹力的增大,合力先减小后反向增大,所以加速度先减小后增大,故B错误;由图乙知,小朋友在h2处和h4处动能相等,根据蹦床和小朋友组成的系统机械能守恒得,小朋友处于
9、h=h4 高度时,蹦床的弹性势能为Ep=mg(h2-h4),故C正确;小朋友从h1下降到h5过程中,蹦床的最大弹性势能为Epm=mg(h1-h5),故D错误。7.(创新预测)如图所示,质量为3m和m的小球A和B,系在长为L的轻绳两端,水平桌面光滑,高为h(hL),小球B无初速度从桌边滑下,落在沙地上静止不动,则小球A落地时的动能()A.mghB.3mghC.mghD.无法计算【解析】选C。小球B下落过程A、B组成的系统机械能守恒,则有mgh=(3m+m)v2,解得v=,小球A离开水平桌面做平抛运动,则x=vt,h=gt2,解得x=h所以当v0=时,小球不能到达B点,故A错误;小球离开四分之一圆
10、弧轨道时,在水平方向上与滑块的速度相同,则小球将从滑块的左侧离开滑块后返回时仍然回到滑块上,不可能从滑块的左侧离开滑块,故B错误;小球在圆弧上运动的过程中,小球对滑块的压力一直对滑块做正功,所以滑块动能一直增加,故C正确;若滑块固定,由机械能守恒知小球返回A点时的速度大小仍为v0,在A点,根据牛顿第二定律得:F-mg=m,解得:F=mg+m,根据牛顿第三定律可知,小球返回A点时对滑块的压力为mg+m,故D错误。12.竖直平面内半径为R的光滑圆弧轨道CDM与左侧光滑斜面体ABC相切于C点,倾角分别如图所示。O为圆弧圆心,D为圆弧最低点,C、M在同一水平高度。斜面体ABC固定在地面上,顶端B安装一个光滑的定滑轮,一轻质细绳跨过定滑轮分别连接小物块P、Q(两边细绳分别与对应斜面平行),此时P、Q两物块在斜面上保持静止。若PC间距L1=0.25 m,物块P质量m1=3 kg。(g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8),求:(1)小物块Q的质量m2。
