2019屆高中物理二輪復(fù)習(xí)熱點(diǎn)題型專練專題5.3機(jī)械能守恒定律含解析.docx

專題5.3機(jī)械能守恒定律1(多選)關(guān)于重力勢能，下列說法中正確的是()A重力勢能是地球與物體所組成的系統(tǒng)共有的B重力勢能為負(fù)值，表示物體的重力勢能比在參考平面上具有的重力勢能少C衛(wèi)星繞地球做橢圓運(yùn)動，當(dāng)由近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動時，其重力勢能減小D只要物體在水平面以下，其重力勢能為負(fù)值【答案】AB2一根長為2 m，質(zhì)量為20 kg的均勻木桿放在水平地面上，現(xiàn)將它的一端從地面緩慢抬高0.5 m，另一端仍擱在地面上，則克服重力所做的功為(g取10 m/s2)()A400 J B200 JC100 J D50 J【解析】緩慢抬高木桿的過程中，木桿的重心位置升高了h0.5 m0.25 m，則克服重力做功Wmgh20100.25 J50 J選項(xiàng)D正確【答案】D3下列物體運(yùn)動過程中滿足機(jī)械能守恒的是()A跳傘運(yùn)動員張開傘后，在空中勻速下降B忽略空氣阻力，物體豎直向上拋出的運(yùn)動C火箭升空D拉著物體沿光滑斜面勻速上升【解析】跳傘運(yùn)動員勻速下降，除重力做功外，還有阻力做功，A錯誤；物體豎直向上拋出的運(yùn)動中只有重力做功，機(jī)械能守恒，B正確；火箭升空時，推力做正功，機(jī)械能不守恒，C錯誤；拉著物體沿光滑斜面勻速上升時，機(jī)械能不守恒，D錯誤【答案】B4如右圖所示，在光滑水平面上有一物體，它的左端連接著一輕彈簧，彈簧的另一端固定在墻上，在力F作用下物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)撤去力F后，物體將向右運(yùn)動，在物體向右運(yùn)動的過程中，下列說法正確的是()A彈簧的彈性勢能逐漸減少B物體的機(jī)械能不變C彈簧的彈性勢能先增加后減少D彈簧的彈性勢能先減少后增加【解析】因彈簧左端固定在墻上，右端與物體連接，故撤去F后，彈簧先伸長到原長后，再被物體拉伸，其彈性勢能先減少后增加，物體的機(jī)械能先增大后減小，故D正確，A、B、C均錯誤【答案】D5(多選)如右圖所示，質(zhì)量分別為M、m的兩個小球置于高低不同的兩個平臺上，a、b、c分別為不同高度的參考平面，下列說法正確的是()A若以c為參考平面，M的機(jī)械能大B若以b為參考平面，M的機(jī)械能大C若以a為參考平面，無法確定M、m機(jī)械能的大小 D無論如何選擇參考平面，總是M的機(jī)械能大【答案】BC6如圖所示，長為l的均勻鐵鏈對稱地掛在一輕質(zhì)小滑輪上，若某一微小的擾動使鐵鏈向一側(cè)滑動，則鐵鏈完全離開滑輪時的速度大小為()A. B. C. D.【解析】設(shè)鐵鏈的總質(zhì)量為m，以鐵鏈的下端為零勢能點(diǎn)，則鐵鏈的機(jī)械能為E2mglmgl；鐵鏈完全離開滑輪時，設(shè)速度為v，則機(jī)械能Emv2，由機(jī)械能守恒定律得EE，所以v，選項(xiàng)C對 【答案】C7(多選)如圖所示，重10 N的滑塊在傾角為30的斜面上，從a點(diǎn)由靜止下滑，到b點(diǎn)接觸到一個輕彈簧滑塊壓縮彈簧到c點(diǎn)開始彈回，返回b點(diǎn)離開彈簧，最后又回到a點(diǎn)，已知ab0.8 m，bc0.4 m，那么在整個過程中()A彈簧彈性勢能的最大值是6 JB滑塊動能的最大值是6 JC從c到b彈簧的彈力對滑塊做的功是6 JD滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)整個過程機(jī)械能守恒【答案】ACD8(多選)如右圖所示，質(zhì)量分別為m和2m的兩個小球A和B，中間用輕質(zhì)桿相連，在桿的中點(diǎn)O處有一固定轉(zhuǎn)動軸，把桿置于水平位置后釋放，在B球順時針擺動到最低位置的過程中(不計一切摩擦)()AB球的重力勢能減少，動能增加，B球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒BA球的重力勢能增加，動能也增加，A球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒CA球、B球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒DA球、B球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒【解析】A球在上擺過程中，重力勢能增加，動能也增加，機(jī)械能增加，B項(xiàng)正確；由于A球、B球和地球組成的系統(tǒng)只有重力做功，故系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯誤；B球部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化給A球，所以B球和地球組成系統(tǒng)的機(jī)械能一定減少，A項(xiàng)錯誤【答案】BC9如右圖所示，在傾角30的光滑固定斜面上，放有兩個質(zhì)量分別為1 kg和2 kg的可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A和B，兩球之間用一根長L0.2 m的輕桿相連，小球B距水平面的高度h0.1 m兩球由靜止開始下滑到光滑地面上，不計球與地面碰撞時的機(jī)械能損失，g取10 m/s2.則下列說法中正確的是()A整個下滑過程中A球機(jī)械能守恒B整個下滑過程中B球機(jī)械能守恒C整個下滑過程中A球機(jī)械能的增加量為 J A5 m/s B5 m/sC. m/s D2 m/s【答案】A11.如圖所示，質(zhì)量相同的可視為質(zhì)點(diǎn)的甲、乙兩小球，甲從豎直固定的光滑圓弧軌道頂端由靜止滑下，軌道半徑為R，圓弧底端切線水平，乙從高為R的光滑斜面頂端由靜止滑下下列判斷正確的是()A兩小球到達(dá)底端時速度相同B兩小球由靜止運(yùn)動到底端的過程中重力做功不相同C兩小球到達(dá)底端時動能相同D兩小球到達(dá)底端時，甲小球重力做功的瞬時功率大于乙小球重力做功的瞬時功率解析：C根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得兩小球到達(dá)底端時速度大小v，但方向不同，所以選項(xiàng)A錯誤；兩小球由靜止運(yùn)動到底端的過程中重力做功相同，則兩小球到達(dá)底端時動能相同，所以選項(xiàng)C正確，B錯誤；兩小球到達(dá)底端時，甲小球重力做功的瞬時功率為零，乙小球重力做功的瞬時功率大于零，所以選項(xiàng)D錯誤12.如圖所示，一個半徑為R、質(zhì)量為m的均勻薄圓盤處在豎直平面內(nèi)，可繞過其圓心O的水平轉(zhuǎn)動軸無摩擦轉(zhuǎn)動，現(xiàn)在其右側(cè)挖去圓心與轉(zhuǎn)軸O等高、直徑為R的一個圓，然后從圖示位置將其靜止釋放，則下列說法正確的是()A剩余部分不能繞O點(diǎn)做360轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中具有的最大動能為mgRB剩余部分不能繞O點(diǎn)做360轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中具有的最大動能為mgRC剩余部分能繞O點(diǎn)做360轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中具有的最大動能為mgRD剩余部分能繞O點(diǎn)做360轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中具有的最大動能為mgR解析：A依題意知在薄圓盤右側(cè)挖去的圓心與轉(zhuǎn)軸O等高、直徑為R的一個圓的質(zhì)量為m1m，根據(jù)對稱性可在其左側(cè)對稱挖去一個同樣大小的圓(如圖所示)，余下部分的薄圓盤的重心仍在圓心O，故當(dāng)圓心O1在最低點(diǎn)時，系統(tǒng)的重力勢能最小，動能最大，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得：EkmmgR，當(dāng)圓心O1轉(zhuǎn)到右側(cè)與O等高時，薄圓盤將停止轉(zhuǎn)動，故剩余部分只能繞O點(diǎn)做180轉(zhuǎn)動，所以只有選項(xiàng)A正確13.將一質(zhì)量為m的小球套在一光滑的、與水平面夾角為(45)的固定桿上，小球與一原長為L的輕質(zhì)彈性繩相連接，彈性繩的一端固定在水平面上，將小球從離地面L高處由靜止釋放，剛釋放時，彈性繩長為L，如圖所示小球滑到底端時速度恰好為零，則小球運(yùn)動過程中，下列說法中正確的是()A小球的機(jī)械能守恒B彈性繩的彈性勢能將一直增大C小球到達(dá)底端時，彈性繩的彈性勢能為mgL(cot 1)D小球和彈性繩組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒14.(多選)如圖，輕彈簧豎立在地面上，正上方有一鋼球，從A處自由下落，落到B處時開始與彈簧接觸，此時向下壓縮彈簧，小球運(yùn)動到C處時，彈簧對小球的彈力與小球的重力平衡小球運(yùn)動到D處時，到達(dá)最低點(diǎn)不計空氣阻力，以下描述正確的有()A小球由A向B運(yùn)動的過程中，處于完全失重狀態(tài)，小球的機(jī)械能減少B小球由B向C運(yùn)動的過程中，處于失重狀態(tài)，小球的機(jī)械能減少C小球由B向C運(yùn)動的過程中，處于超重狀態(tài)，小球的動能增加D小球由C向D運(yùn)動的過程中，處于超重狀態(tài)，小球的機(jī)械能減少解析：BD小球由A向B運(yùn)動的過程中，做自由落體運(yùn)動，加速度等于豎直向下的重力加速度g，處于完全失重狀態(tài)，此過程中只有重力做功，小球的機(jī)械能守恒，A錯誤；小球由B向C運(yùn)動的過程中，重力大于彈簧的彈力，加速度向下，小球處于失重狀態(tài)，小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，彈簧的彈性勢能增加，小球的重力勢能減少，由于小球向下加速運(yùn)動，小球的動能還是增大的，B正確，C錯誤；小球由C向D運(yùn)動的過程中，彈簧的彈力大于小球的重力，加速度方向向上，處于超重狀態(tài)，彈簧繼續(xù)被壓縮，彈性勢能繼續(xù)增大，小球的機(jī)械能繼續(xù)減小，D正確故答案為B、D.15.(多選)如圖所示，有一光滑軌道ABC，AB部分為半徑為R的圓弧，BC部分水平，質(zhì)量均為m的小球a、b固定在豎直輕桿的兩端，輕桿長為R，不計小球大小開始時a球處在圓弧上端A點(diǎn)，由靜止釋放小球和輕桿，使其沿光滑軌道下滑，下列說法正確的是()Aa球下滑過程中機(jī)械能保持不變Ba、b兩球和輕桿組成的系統(tǒng)在下滑過程中機(jī)械能保持不變Ca、b滑到水平軌道上時速度為D從釋放到a、b滑到水平軌道上，整個過程中輕桿對a球做的功為16.如圖，可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A、B用不可伸長的細(xì)軟輕線連接，跨過固定在地面上半徑為R的光滑圓柱，A的質(zhì)量為B的兩倍當(dāng)B位于地面時，A恰與圓柱軸心等高將A由靜止釋放，B上升的最大高度是()A2RB5R/3C4R/3D2R/3解析：C設(shè)A剛落到地面時的速度為v，則根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得2mgRmgR2mv2mv2，設(shè)A落地后B再上升的高度為h，則有mv2mgh，解得h，B上升的最大高度為HRhR，即C正確 17.(多選)如圖，滑塊a、b的質(zhì)量均為m，a套在固定豎直桿上，與光滑水平地面相距h，b放在地面上a、b通過鉸鏈用剛性輕桿連接，由靜止開始運(yùn)動不計摩擦，a、b可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度大小為g.則()Aa落地前，輕桿對b一直做正功Ba落地時速度大小為Ca下落過程中，其加速度大小始終不大于gDa落地前，當(dāng)a的機(jī)械能最小時，b對地面的壓力大小為mg18如圖所示，在下列不同情形中將光滑小球以相同速率v射出，忽略空氣阻力，結(jié)果只有一種情形小球不能到達(dá)天花板，則該情形是()AABBCCDD解析：B由題意，忽略空氣阻力，沒有能量的消耗，小球的機(jī)械能守恒，將光滑小球以相同速率v射出：小球沿豎直方向向上運(yùn)動，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，速度足夠大，就會有足夠的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，就會到達(dá)天花板；同理，小球沿斜面向上運(yùn)動，同樣會到達(dá)天花板；小球在管道里運(yùn)動時類似于用桿支撐，故只要豎直上拋能到達(dá)最高點(diǎn)，則在管道里面即可到達(dá)最高點(diǎn)；只有物體斜拋時，由于豎直分速度小于A中的豎直速度，水平方向速度保持不變，則由機(jī)械能守恒定律可知，小球無法到達(dá)最高點(diǎn)綜合考慮，本題選B.19.(多選)如圖所示，內(nèi)壁光滑半徑大小為R的圓軌道豎直固定在桌面上，一個質(zhì)量為m的小球靜止在軌道底部A點(diǎn)現(xiàn)用小錘沿水平方向快速擊打小球，擊打后迅速移開，使小球沿軌道在豎直面內(nèi)運(yùn)動當(dāng)小球回到A點(diǎn)時，再次用小錘沿運(yùn)動方向擊打小球，通過兩次擊打，小球才能運(yùn)動到圓軌道的最高點(diǎn)已知小球在運(yùn)動過程中始終未脫離軌道，在第一次擊打過程中小錘對小球做功W1，第二次擊打過程中小錘對小球做功W2.設(shè)先后兩次擊打過程中小錘對小球做功全部用來增加小球的動能，則的值可能是()A.B.C.D120.(多選)如圖所示，足夠長的水平傳送帶以速度v沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，傳送帶的左端與光滑圓弧軌道底部平滑連接，圓弧軌道上的A點(diǎn)與圓心等高，一小物塊從A點(diǎn)靜止滑下，再滑上傳送帶，經(jīng)過一段時間又返回圓弧軌道，返回圓弧軌道時小物塊恰好能到達(dá)A點(diǎn)，則下列說法正確的是()A圓弧軌道的半徑一定是B若減小傳送帶速度，則小物塊仍可能到達(dá)A點(diǎn)C若增加傳送帶速度，則小物塊有可能經(jīng)過圓弧軌道的最高點(diǎn)D不論傳送帶速度增加到多大，小物塊都不可能經(jīng)過圓弧軌道的最高點(diǎn)21如圖甲所示，豎直平面內(nèi)的光滑軌道由傾斜直軌道AB和圓軌道BCD組成，AB和BCD相切于B點(diǎn)，CD連線是圓軌道豎直方向的直徑(C、D為圓軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn))，已知BOC30.可視為質(zhì)點(diǎn)的小滑塊從軌道AB上高H處的某點(diǎn)由靜止滑下，用力傳感器測出小滑塊經(jīng)過圓軌道最高點(diǎn)D時對軌道的壓力為F，并得到如圖乙所示的壓力F與高度H的關(guān)系圖象，取g10 m/s2.求：(1)小滑塊的質(zhì)量和圓軌道的半徑；(2)是否存在某個H值，使得小滑塊經(jīng)過最高點(diǎn)D后能直接落到直軌道AB上與圓心等高的點(diǎn)若存在，請求出H值；若不存在，請說明理由解析：(1)設(shè)小滑塊的質(zhì)量為m，圓軌道的半徑為Rmg(H2R)mv，F(xiàn)mg得：Fmg取點(diǎn)(0.50 m,0)和(1.00 m,5.0 N)代入上式得：m0.1 kg，R0.2 m(2)假設(shè)小滑塊經(jīng)過最高點(diǎn)D后能直接落到直軌道AB上與圓心等高的E點(diǎn)(如圖所示)由幾何關(guān)系可得OE22.如圖所示，半徑R0.4 m的光滑圓弧軌道BC固定在豎直平面內(nèi)，軌道的上端點(diǎn)B和圓心O的連線與水平方向的夾角30，下端點(diǎn)C為軌道的最低點(diǎn)且與粗糙水平面相切，一根輕質(zhì)彈簧的右端固定在豎直擋板上質(zhì)量m0.1 kg的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從空中A點(diǎn)以v02 m/s的速度被水平拋出，恰好從B點(diǎn)沿軌道切線方向進(jìn)入軌道，經(jīng)過C點(diǎn)后沿水平面向右運(yùn)動至D點(diǎn)時，彈簧被壓縮至最短，C、D兩點(diǎn)間的水平距離L1.2 m，小物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)0.5，g取10 m/s2.求： (1)小物塊經(jīng)過圓弧軌道上B點(diǎn)時速度vB的大??；(2)小物塊經(jīng)過圓弧軌道上C點(diǎn)時對軌道的壓力大?。?3)彈簧的彈性勢能的最大值Epm.解析：(1)小物塊恰好從B點(diǎn)沿切線方向進(jìn)入軌道，由幾何關(guān)系有vB4 m/s(2)小物塊由B點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn)，由機(jī)械能守恒定律有mgR(1sin )mvmv在C點(diǎn)處，由牛頓第二定律有FNmgm解得FN8 N根據(jù)牛頓第三定律，小物塊經(jīng)過圓弧軌道上C點(diǎn)時對軌道的壓力FN大小為8 N.(3)小物塊從B點(diǎn)運(yùn)動到D點(diǎn)，由能量守恒定律有EpmmvmgR(1sin )mgL0.8 J. 答案：(1)4 m/s(2)8 N(3)0.8 J23如圖所示是某公園中的一個游樂設(shè)施，半徑為R2.5 m、r1.5 m的兩圓形軌道甲和乙安裝在同一豎直平面內(nèi)，兩軌道之間由一條水平軌道CD相連，現(xiàn)讓可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為10 kg的無動力小滑車從A點(diǎn)由靜止釋放，剛好可以滑過甲軌道后經(jīng)過CD段又滑上乙軌道后離開兩圓形軌道，然后從水平軌道飛入水池內(nèi)，水面離水平軌道的高度h05 m，所有軌道均光滑，g取10 m/s2.(1)求小滑車到甲軌道最高點(diǎn)時的速度大小v.(2)求小滑車到乙軌道最高點(diǎn)時對乙軌道的壓力(3)若在水池中MN范圍放上安全氣墊(氣墊厚度不計)，水面上的B點(diǎn)在水平軌道邊緣正下方，且BM10 m，BN15 m；要使小滑車能通過圓形軌道并安全到達(dá)氣墊上，則小滑車起始點(diǎn)A距水平軌道的高度該如何設(shè)計？解析：(1)小滑車在甲軌道最高點(diǎn)P有mgmvP5 m/s.(3)設(shè)小滑車剛好過P點(diǎn)，下落高度為h1，從A到P，由動能定理有mg(h12R)mv0h16.25 m所以h6.25 m.設(shè)小滑車到水平臺右端E點(diǎn)時速度為vE從E平拋剛好到M點(diǎn)有xvE1t10 mh0gt25 m答案：(1)5 m/s(2)