山東省專用2018_2019學(xué)年高中物理第七章機(jī)械能守恒定律專題培優(yōu)練五動(dòng)能定理與機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用.docx

動(dòng)能定理與機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用1(多選)滑塊以速率v1靠慣性沿固定斜面由底端向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它回到出發(fā)點(diǎn)時(shí)速率變?yōu)関2，且v2v1。若滑塊向上運(yùn)動(dòng)的位移中點(diǎn)為A，取斜面底端重力勢(shì)能為零，則()A上升時(shí)機(jī)械能減小，下降時(shí)機(jī)械能增大B上升時(shí)機(jī)械能減小，下降時(shí)機(jī)械能也減小C上升過(guò)程中動(dòng)能和勢(shì)能相等的位置在A點(diǎn)上方D上升過(guò)程中動(dòng)能和勢(shì)能相等的位置在A點(diǎn)下方解析：選BC由v2v1可知，斜面與滑塊間有摩擦，無(wú)論上升還是下降時(shí)，都有機(jī)械能損失，故B正確。動(dòng)能和勢(shì)能相等時(shí)，由于繼續(xù)上升要克服摩擦阻力，增加的重力勢(shì)能小于此時(shí)的重力勢(shì)能，則該點(diǎn)位于A點(diǎn)上方，故C正確。2.(多選)如圖所示，一個(gè)質(zhì)量是25 kg的小孩從高為2 m的滑梯頂端由靜止滑下，滑到底端時(shí)的速度為 2 m/s(g取10 m/s2)。關(guān)于力對(duì)小孩做的功，以下結(jié)果正確的是()A重力做的功為500 J B合外力做功為50 JC克服阻力做功為50 J D支持力做功為450 J解析：選AB重力做功與路徑無(wú)關(guān)，WGmgh25102 J500 J，A項(xiàng)正確；合外力做功有WEkmv22522 J50 J，B項(xiàng)正確；WWGW阻50 J，所以 W阻450 J，即克服阻力做功為450 J，C項(xiàng)錯(cuò)誤；支持力始終與速度垂直，不做功，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3多選一物體從高為h處自由下落，不計(jì)空氣阻力，落至某一位置時(shí)其動(dòng)能與重力勢(shì)能恰好相等(取地面為零勢(shì)能面)()A此時(shí)物體所處的高度為B此時(shí)物體的速度為C物體下落的時(shí)間為D此時(shí)物體的機(jī)械能可能小于mgh解析：選ABC物體下落過(guò)程中機(jī)械能守恒，D錯(cuò)誤；由mghmghmv22mgh，解得h，A正確；由mv2mgh，解得v，B正確；由t，解得t，C正確。4.(多選)如圖所示，豎直彈簧下端與地面固定，上端拴接一小球，小球在豎直力F作用下，將彈簧壓縮。若將力F撤去，小球?qū)⑾蛏蠌椘?，直到速度變?yōu)榱銥橹?。在小球上升過(guò)程中()A小球動(dòng)能先增大后減小B小球動(dòng)能與彈簧彈性勢(shì)能之和先減小后增大C小球動(dòng)能與彈簧彈性勢(shì)能之和不斷減小D小球動(dòng)能減小為零時(shí)，重力勢(shì)能最大解析：選ACD撤去力F時(shí)，彈力大于重力，小球所受合外力向上，加速度向上，小球向上做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)彈力減小到與重力平衡時(shí)，加速度為零，速度最大，之后，彈力小于重力，合外力向下，加速度向下，小球向上做減速運(yùn)動(dòng)，直至速度減為零，故整個(gè)過(guò)程中小球動(dòng)能先增大后減小，選項(xiàng)A正確；因上升過(guò)程中，重力始終對(duì)小球做負(fù)功，因此，小球的動(dòng)能與彈簧彈性勢(shì)能之和不斷減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確；由以上分析可知，小球速度減為零時(shí)，上升至最大高度，即重力勢(shì)能最大，故選項(xiàng)D正確。5小球從一定高度處由靜止下落，與地面碰撞后回到原高度再次下落，重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)。取小球的落地點(diǎn)為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，豎直向上為正方向。下列速度v和位置x的關(guān)系圖像中，能描述該過(guò)程的是()解析：選A由題意知在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球機(jī)械能守恒，設(shè)機(jī)械能為E，小球離地面高度為x時(shí)速度為v，則有mgxmv2E，可變形為x，由此方程可知圖像為開(kāi)口向左、頂點(diǎn)在的拋物線，故選項(xiàng)A正確。6.如圖所示，在距地面h高度處以初速度v0沿水平方向拋出一個(gè)物體，不計(jì)空氣阻力，物體在下落過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A物體在c點(diǎn)比在a點(diǎn)具有的機(jī)械能大B物體在b點(diǎn)比在c點(diǎn)具有的動(dòng)能大C物體在a、b、c三點(diǎn)具有的動(dòng)能一樣大D物體在a、b、c三點(diǎn)具有的機(jī)械能相等解析：選D物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，只有重力做功，機(jī)械能守恒，在任何一個(gè)位置物體的機(jī)械能都是一樣的，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，D正確；物體在下落過(guò)程中，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，EkaEkbEkc，故選項(xiàng)B、C均錯(cuò)誤。7.如圖所示，靜止的物體沿不同的光滑軌道由同一位置滑到水平桌面上。軌道高度為H，桌面距地面高度為h，物體質(zhì)量為m，重力加速度為g，則以下說(shuō)法正確的是()A物體沿豎直軌道下滑到桌面上，重力勢(shì)能減少最少B物體沿曲線軌道下滑到桌面上，重力勢(shì)能減少最多C以桌面為參考平面，物體重力勢(shì)能減少mgHD以地面為參考平面，物體重力勢(shì)能減少mg(Hh)解析：選C重力做功與運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)，物體滑到桌面上，重力做功為mgH，物體的重力勢(shì)能減少mgH，A、B、D錯(cuò)誤，C正確。8.(多選)如圖所示，在地面上以速度v0拋出質(zhì)量為m的物體，拋出后物體落到比地面低h的海平面上。若以地面為參考平面，且不計(jì)空氣阻力，則下列選項(xiàng)正確的是()A物體落到海平面時(shí)的重力勢(shì)能為mghB重力對(duì)物體做的功為mghC物體在海平面上的動(dòng)能為mv02D物體在海平面上的機(jī)械能為mv02解析：選BD以地面為零勢(shì)能面，海平面比地面低h，所以物體在海平面時(shí)的重力勢(shì)能為mgh，故A錯(cuò)誤；重力做功與運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)，只與始、末位置的高度差有關(guān)，拋出點(diǎn)與海平面的高度差為h，并且重力做正功，所以整個(gè)過(guò)程重力對(duì)物體做功為mgh，故B正確；由動(dòng)能定理WEk2Ek1，有Ek2Ek1Wmv02mgh，故C錯(cuò)誤；整個(gè)過(guò)程機(jī)械能守恒，即初、末狀態(tài)的機(jī)械能相等，以地面為零勢(shì)能面，拋出時(shí)的機(jī)械能為mv02，所以物體在海平面時(shí)的機(jī)械能也為mv02，故D正確。9(多選)如圖甲所示，為測(cè)定物體沖上粗糙斜面能達(dá)到的最大位移x與斜面傾角的關(guān)系，將某一物體每次以不變的初速率v0沿足夠長(zhǎng)的斜面向上推出，調(diào)節(jié)斜面與水平方向的夾角，實(shí)驗(yàn)測(cè)得x與斜面傾角的關(guān)系如圖乙所示，g取10 m/s2，根據(jù)圖像可求出()A物體的初速率v03 m/sB物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.75C取不同的傾角，物體在斜面上能達(dá)到的位移x的最小值xmin1.44 mD當(dāng)30時(shí)，物體達(dá)到最大位移后將沿斜面下滑解析：選BC由題圖可知，當(dāng)夾角0時(shí)，位移為2.40 m；而當(dāng)夾角為90時(shí)，位移為1.80 m；則由豎直上拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知：v022gh，解得v0 m/s6 m/s，故A錯(cuò)誤。當(dāng)夾角為0時(shí)，由動(dòng)能定理可得：mgx0mv02，解得0.75，故B正確。由mgxsin mgcos x0mv02，解得x；當(dāng)90時(shí)，sin()1，此時(shí)位移最小，x1.44 m，故C正確。若30時(shí)，物體受到的重力的分力為mgsin 30mg；摩擦力fmgcos 300.75mgmg；一般認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力；故物體達(dá)到最高點(diǎn)后，不會(huì)下滑，故D錯(cuò)誤。10(多選)(全國(guó)卷)如圖，小球套在光滑的豎直桿上，輕彈簧一端固定于O點(diǎn)，另一端與小球相連?，F(xiàn)將小球從M點(diǎn)由靜止釋放，它在下降的過(guò)程中經(jīng)過(guò)了N點(diǎn)。已知在M、N兩點(diǎn)處，彈簧對(duì)小球的彈力大小相等，且ONMOMN。在小球從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中，()A彈力對(duì)小球先做正功后做負(fù)功B有兩個(gè)時(shí)刻小球的加速度等于重力加速度C彈簧長(zhǎng)度最短時(shí)，彈力對(duì)小球做功的功率為零D小球到達(dá)N點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能等于其在M、N兩點(diǎn)的重力勢(shì)能差解析：選BCD在M、N兩點(diǎn)處，彈簧對(duì)小球的彈力大小相等，且ONMOMN，則小球在M點(diǎn)時(shí)彈簧處于壓縮狀態(tài)，在N點(diǎn)時(shí)彈簧處于拉伸狀態(tài)，小球從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中，彈簧長(zhǎng)度先縮短，當(dāng)彈簧與豎直桿垂直時(shí)彈簧達(dá)到最短，這個(gè)過(guò)程中彈力對(duì)小球做負(fù)功，然后彈簧再伸長(zhǎng)，彈力對(duì)小球開(kāi)始做正功，當(dāng)彈簧達(dá)到自然伸長(zhǎng)狀態(tài)時(shí)，彈力為零，再隨著彈簧的伸長(zhǎng)彈力對(duì)小球做負(fù)功，故整個(gè)過(guò)程中，彈力對(duì)小球先做負(fù)功，再做正功，后再做負(fù)功，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。在彈簧與桿垂直時(shí)及彈簧處于自然伸長(zhǎng)狀態(tài)時(shí)，小球加速度等于重力加速度，選項(xiàng)B正確。彈簧與桿垂直時(shí)，彈力方向與小球的速度方向垂直，則彈力對(duì)小球做功的功率為零，選項(xiàng)C正確。由機(jī)械能守恒定律知，在M、N兩點(diǎn)彈簧彈性勢(shì)能相等，在N點(diǎn)動(dòng)能等于從M點(diǎn)到N點(diǎn)重力勢(shì)能的減小值，選項(xiàng)D正確。11.雜技演員甲的質(zhì)量為M80 kg，乙的質(zhì)量為m60 kg。跳板軸間光滑，質(zhì)量不計(jì)。甲、乙一起表演節(jié)目。如圖所示。開(kāi)始時(shí)，乙站在B端，A端離地面1 m，且OAOB。甲先從離地面H6 m的高處自由跳下落在A端。當(dāng)A端落地時(shí)，乙在B端恰好被彈起。假設(shè)甲碰到A端時(shí)，由于甲的技藝高超，沒(méi)有能量損失。分析過(guò)程假定甲、乙可看做質(zhì)點(diǎn)。(取g10 m/s2)問(wèn)： (1)當(dāng)A端落地時(shí)，甲、乙兩人速度大小各為多少？(2)若乙在B端的上升可以看成是豎直方向，則乙離開(kāi)B端還能被彈起多高？解析：(1)甲跳下直到B端彈起到最高點(diǎn)的過(guò)程中，甲、乙機(jī)械能守恒，有MgHMv甲2mv乙2mgh而v甲v乙，h1 m聯(lián)立可解得v甲v乙2 m/s。(2)乙上升到最高點(diǎn)的過(guò)程中，機(jī)械能守恒，有：mv乙2mgh1，解得h13 m。答案：(1)2 m/s2 m/s(2)3 m12.滑板運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)驚險(xiǎn)刺激的運(yùn)動(dòng)，深受青少年的喜愛(ài)。如圖所示是滑板運(yùn)動(dòng)的軌道，AB和CD是一段圓弧形軌道，BC是一段長(zhǎng)7 m的水平軌道。一運(yùn)動(dòng)員從AB軌道上的P點(diǎn)以6 m/s的速度下滑，經(jīng)BC軌道后沖上CD軌道，到Q點(diǎn)時(shí)速度減為零。已知運(yùn)動(dòng)員與滑板的總質(zhì)量為50 kg，h1.4 m，H1.8 m，不計(jì)圓弧軌道上的摩擦(g取10 m/s2)。求：(1)運(yùn)