（新課標(biāo)）河南省高考物理總復(fù)習(xí) 第5章 第3講 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用課時(shí)限時(shí)檢測(cè).doc

機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用(時(shí)間：45分鐘滿分：100分)知識(shí)點(diǎn)題號(hào)易中難機(jī)械能守恒的判斷1、27單個(gè)物體510多個(gè)物體6、8彈簧類3、411綜合問題912一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，16題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，710題有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得7分，選對(duì)但不全的得4分，有選錯(cuò)或不選的得0分)1下列說(shuō)法正確的是()a如果物體所受到的合外力為零，則其機(jī)械能一定守恒b如果物體所受到的合外力做的功為零，則其機(jī)械能一定守恒c物體沿光滑曲面自由下滑的過程中，其機(jī)械能一定守恒d做勻加速運(yùn)動(dòng)的物體，其機(jī)械能不守恒【解析】物體受到的合外力為零，機(jī)械能不一定守恒，如在豎直方向上物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，其機(jī)械能不守恒所以選項(xiàng)a、b錯(cuò)誤物體沿光滑曲面自由下滑的過程中，只有重力做功，所以機(jī)械能守恒選項(xiàng)c正確做勻加速運(yùn)動(dòng)的物體，其機(jī)械能可能守恒，如自由落體運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)d錯(cuò)誤【答案】c2.圖5313(2014威海模擬)如圖5313所示，a、b兩小球靜止在同一條豎直線上，離地面足夠高，b球質(zhì)量大于a球質(zhì)量?jī)汕蜷g用一條細(xì)線連接，開始線處于松弛狀態(tài)現(xiàn)同時(shí)釋放兩球，球運(yùn)動(dòng)過程中所受的空氣阻力忽略不計(jì)下列說(shuō)法不正確的是()a下落過程中兩球間的距離保持不變b下落后兩球間距離逐漸增大，一直到細(xì)線張緊為止c下落過程中，a、b兩球都處于失重狀態(tài)d整個(gè)下落過程中，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒【解析】?jī)汕蛲瑫r(shí)釋放后，均做自由落體運(yùn)動(dòng)，加速度均為g，故兩球均處于失重狀態(tài)，且機(jī)械能守恒，兩球間距也保持不變，a、c、d均正確，b錯(cuò)誤【答案】b3(2014南通模擬)如圖5314所示，a、b兩球質(zhì)量相等，a球用不能伸長(zhǎng)的輕繩系于o點(diǎn)，b球用輕彈簧系于o點(diǎn)，o與o點(diǎn)在同一水平面上，分別將a、b球拉到與懸點(diǎn)等高處，使繩和輕彈簧均處于水平，彈簧處于自然狀態(tài)，將兩球分別由靜止開始釋放，當(dāng)兩球達(dá)到各自懸點(diǎn)的正下方時(shí)，兩球仍處在同一水平面上，則()圖5314a兩球到達(dá)各自懸點(diǎn)的正下方時(shí)，兩球動(dòng)能相等b兩球到達(dá)各自懸點(diǎn)的正下方時(shí)，a球動(dòng)能較大c兩球到達(dá)各自懸點(diǎn)的正下方時(shí)，b球動(dòng)能較大d兩球到達(dá)各自懸點(diǎn)的正下方時(shí)，兩球受到向上的拉力一樣大【解析】?jī)汕蛴伤轿恢孟陆档截Q直位置，重力勢(shì)能減少量相同，但b球重力勢(shì)能減少量有一部分轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能，由系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律可知，a球在懸點(diǎn)正下方的動(dòng)能大，b正確，a、c錯(cuò)誤；在最低點(diǎn)，由fmgm及vavb可知，fafb，d錯(cuò)誤【答案】b4(2014山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)檢測(cè))如圖5315所示，離水平地面一定高處水平固定一內(nèi)壁光滑的圓筒，筒內(nèi)固定一輕質(zhì)彈簧，彈簧處于自然長(zhǎng)度現(xiàn)將一小球從地面以某一初速度斜向上拋出，剛好能水平進(jìn)入圓筒中，不計(jì)空氣阻力下列說(shuō)法中正確的是()圖5315a彈簧獲得的最大彈性勢(shì)能小于小球拋出時(shí)的動(dòng)能b彈簧獲得的最大彈性勢(shì)能等于小球拋出時(shí)的動(dòng)能c小球從拋出到將彈簧壓縮到最短的過程中小球的機(jī)械能守恒d小球拋出的初速度大小僅與圓筒離地面的高度有關(guān)【解析】小球從拋出到彈簧壓縮到最短的過程中，只有重力和彈力做功，因此小球和彈簧系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，即mvmghep，由此得到epmv，選項(xiàng)a正確，b、c錯(cuò)誤；斜上拋運(yùn)動(dòng)可分解為豎直上拋運(yùn)動(dòng)和水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上有2ghvsin2(為v0與水平方向的夾角)，解得v0，由此可知，選項(xiàng)d錯(cuò)誤【答案】a圖53165(2014浙江嘉興模擬)如圖5316所示是全球最高的(高度208米)北京朝陽(yáng)公園摩天輪，一質(zhì)量為m的乘客坐在摩天輪中以速率v在豎直平面內(nèi)做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，假設(shè)t0時(shí)刻乘客在軌跡最低點(diǎn)且重力勢(shì)能為零，那么，下列說(shuō)法正確的是()a乘客運(yùn)動(dòng)的過程中，重力勢(shì)能隨時(shí)間的變化關(guān)系為epmgr(1cos t)b乘客運(yùn)動(dòng)的過程中，在最高點(diǎn)受到座位的支持力為mmgc乘客運(yùn)動(dòng)的過程中，機(jī)械能守恒，且機(jī)械能為emv2d乘客運(yùn)動(dòng)的過程中，機(jī)械能隨時(shí)間的變化關(guān)系為emv2mgr(1cos t)【解析】在最高點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律可得，mgnm，受到座位的支持力為nmgm，b項(xiàng)錯(cuò)誤；由于乘客在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)能不變，重力勢(shì)能發(fā)生變化，所以乘客在運(yùn)動(dòng)的過程中機(jī)械能不守恒，c項(xiàng)錯(cuò)誤；在時(shí)間t內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧度為t，所以對(duì)應(yīng)t時(shí)刻的重力勢(shì)能為epmgr(1cos t)a項(xiàng)錯(cuò)誤，總的機(jī)械能為eekepmv2mgr(1cos t)，d項(xiàng)正確【答案】d6.圖5317內(nèi)壁光滑的環(huán)形凹槽半徑為r，固定在豎直平面內(nèi)，一根長(zhǎng)度為r的輕桿，一端固定有質(zhì)量為m的小球甲，另一端固定有質(zhì)量為2m的小球乙現(xiàn)將兩小球放入凹槽內(nèi)，小球乙位于凹槽的最低點(diǎn)(如圖5317所示)，由靜止釋放后()a下滑過程中甲球減少的機(jī)械能總是等于乙球增加的機(jī)械能b下滑過程中甲球減少的重力勢(shì)能總是等于乙球增加的重力勢(shì)能c甲球可沿凹槽下滑到槽的最低點(diǎn)d桿從右向左滑回時(shí)，乙球一定不能回到凹槽的最低點(diǎn)【解析】環(huán)形槽光滑，甲、乙組成的系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過程中只有重力做功，故系統(tǒng)機(jī)械能守恒，下滑過程中甲減少的機(jī)械能總是等于乙增加的機(jī)械能，甲、乙系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能等于系統(tǒng)增加的動(dòng)能；甲減少的重力勢(shì)能等于乙增加的勢(shì)能與甲、乙增加的動(dòng)能之和；由于乙的質(zhì)量較大，系統(tǒng)的重心偏向乙一端，由機(jī)械能守恒，知甲不可能滑到槽的最低點(diǎn)，桿從右向左滑回時(shí)乙一定會(huì)回到槽的最低點(diǎn)【答案】a7.圖5318(2013鄭州一中檢測(cè))如圖5318所示，光滑細(xì)桿ab、ac在a點(diǎn)連接，ab豎直放置，ac水平放置，兩相同的中心有小孔的小球m、n，分別套在ab和ac上，并用一細(xì)繩相連，細(xì)繩恰好被拉直，現(xiàn)由靜止釋放m、n，在運(yùn)動(dòng)過程中下列說(shuō)法中正確的是()am球的機(jī)械能守恒bm球的機(jī)械能減小cm和n組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒d繩的拉力對(duì)n做負(fù)功【解析】由于桿ab、ac光滑，所以m下降，n向左運(yùn)動(dòng)，繩子對(duì)n做正功，對(duì)m做負(fù)功，n的動(dòng)能增加，機(jī)械能增加，m的機(jī)械能減少，對(duì)m、n系統(tǒng)，桿對(duì)m、n均不做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，故b、c兩項(xiàng)正確【答案】bc8.圖5319如圖5319所示，長(zhǎng)度相同的三根輕桿構(gòu)成一個(gè)正三角形支架在a處固定質(zhì)量為2m的小球，b處固定質(zhì)量為m的小球，支架懸掛在o點(diǎn)，可繞過o點(diǎn)并與支架所在平面相垂直的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)開始時(shí)ob與地面相垂直放手后開始運(yùn)動(dòng)，在不計(jì)任何阻力的情況下，下列說(shuō)法正確的是()aa球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)速度為零ba球機(jī)械能減少量等于b球機(jī)械能增加量cb球向左擺動(dòng)所能達(dá)到的最高位置應(yīng)高于a球開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的高度d當(dāng)支架從左向右擺回時(shí)，a球能回到起始高度【解析】因a處小球質(zhì)量大、位置高，圖中三角形框架處于不穩(wěn)定狀態(tài)，釋放后支架就會(huì)向左擺動(dòng)擺動(dòng)過程中只有小球受的重力做功，故系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，選項(xiàng)b、d正確a球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，若設(shè)支架邊長(zhǎng)是l，a球下落的高度便是l，有mg(l)的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為支架的動(dòng)能，因而此時(shí)a球速度不為零，選項(xiàng)a錯(cuò)當(dāng)a球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)有向左運(yùn)動(dòng)的速度，還要繼續(xù)左擺，b球仍要繼續(xù)上升，因此b球能達(dá)到的最高位置比a球的最高位置要高，c選項(xiàng)正確【答案】bcd9.圖5320(2014成都彭州中學(xué)模擬)如圖5320所示，物體a、b通過細(xì)繩及輕質(zhì)彈簧連接在輕滑輪兩側(cè)，物體a、b的質(zhì)量分別為m、2m，開始時(shí)細(xì)繩伸直，用手托著物體a使彈簧處于原長(zhǎng)且a與地面的距離為h，物體b靜止在地面上放手后物體a下落，與地面即將接觸時(shí)速度為v，此時(shí)物體b對(duì)地面恰好無(wú)壓力，則下列說(shuō)法中正確的是()a物體a下落過程中的任意時(shí)刻，加速度不會(huì)為零b此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能等于mghmv2c此時(shí)物體b處于平衡狀態(tài)d此過程中物體a的機(jī)械能變化量為mghmv2【解析】對(duì)物體a進(jìn)行受力分析可知，當(dāng)彈簧的彈力大小為mg時(shí)，物體a的加速度為零，a錯(cuò)誤；由題意和功能關(guān)系知彈簧的彈性勢(shì)能為epmghmv2，b錯(cuò)誤；當(dāng)物體b對(duì)地面恰好無(wú)壓力時(shí)，說(shuō)明彈簧的彈力大小為2mg，此時(shí)b所受合外力為零，恰好處于平衡狀態(tài)，c正確；彈簧的彈性勢(shì)能的增加量等于物體a的機(jī)械能的減少量(mghmv2)，d正確【答案】cd10.圖5321如圖5321所示為豎直平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系一個(gè)質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)，在力f和重力的作用下，從坐標(biāo)原點(diǎn)o由靜止開始沿直線oa斜向下運(yùn)動(dòng)，直線oa與y軸負(fù)方向成角(90)不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，則以下說(shuō)法正確的是()a當(dāng)fmgtan 時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能守恒b當(dāng)fmgsin 時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能守恒c當(dāng)fmgtan 時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能可能減小也可能增大d當(dāng)fmgsin 時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能可能減小也可能增大【解析】如圖為力的矢量三角形圖示，若fmgtan ，則力f可能為b方向或c方向，故力f的方向可能與運(yùn)動(dòng)方向成銳角，也可能與運(yùn)動(dòng)方向成鈍角，除重力外的力f對(duì)質(zhì)點(diǎn)可能做正功，也可能做負(fù)功，故質(zhì)點(diǎn)機(jī)械能可能增大，也可能減小，c對(duì)，a錯(cuò)；當(dāng)fmgsin ，即力f為a方向時(shí)，力f垂直質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向，故只有重力對(duì)質(zhì)點(diǎn)做功，機(jī)械能守恒，b對(duì)，d錯(cuò)【答案】bc二、非選擇題(本題共2小題，共30分計(jì)算題要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11.圖5322(14分)(2014海南國(guó)興中學(xué)模擬)半徑r0.50 m的光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，輕質(zhì)彈簧的一端固定在環(huán)的最高點(diǎn)a處，另一端系一個(gè)質(zhì)量m0.20 kg的小球，小球套在圓環(huán)上，已知彈簧的原長(zhǎng)為l00.50 m，勁度系數(shù)k4.8 n/m.將小球從如圖5322所示的位置由靜止開始釋放，小球?qū)⒀貓A環(huán)滑動(dòng)并通過最低點(diǎn)c，在c點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能epc0.6 j(g取10 m/s2)，求：(1)小球經(jīng)過c點(diǎn)時(shí)的速度vc的大??；(2)小球經(jīng)過c點(diǎn)時(shí)對(duì)環(huán)的作用力的大小和方向【解析】由題圖知初始時(shí)刻彈簧處于原長(zhǎng)(1)小球從b到c，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有mg(rrcos 60)epcmv代入數(shù)據(jù)求出vc3 m/s.(2)小球經(jīng)過c點(diǎn)時(shí)受到三個(gè)力作用，即重力g、彈簧彈力f、環(huán)的作用力fn，設(shè)環(huán)對(duì)小球的作用力方向向上，根據(jù)牛頓第二定律有ffnmgmfkxxr所以fnmmgffn3.2 n，方向豎直向上根據(jù)牛頓第三定律得出，小球?qū)Νh(huán)的作用力大小為3.2 n，方向豎直向下【答案】(1)3 m/s(2)3.2 n，方向豎直向下12.(16分)(2013浙江高考)山谷中有三塊石頭和一根不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)青藤，其示意圖如圖5223所示圖中a、b、c、d均為石頭的邊緣點(diǎn)，o為青藤的固定點(diǎn)，h11.8 m，h24.0 m，x14.8 m，x28.0 m開始時(shí)，質(zhì)量分別為m10 kg和m2 kg的大、小兩只滇金絲猴分別位于左邊和中間的石頭上，當(dāng)大猴發(fā)現(xiàn)小猴將受到傷害時(shí)，迅速?gòu)淖筮吺^的a點(diǎn)水平跳至中間石頭大猴抱起小猴跑到c點(diǎn)，抓住青藤下端，蕩到右邊石頭上的d點(diǎn)，此時(shí)速度恰好為零運(yùn)動(dòng)過程中猴子均可看成質(zhì)點(diǎn)，空氣阻力不計(jì)，重力加速度g10 m/s2.求：圖5323(1)大猴從a點(diǎn)水平跳離時(shí)速度的最小值；(2)猴子抓住青藤蕩起時(shí)的速度大?。?3)猴子蕩起時(shí)，青藤對(duì)猴子的拉力大小【解析】猴子先做平拋運(yùn)動(dòng)，后做圓周運(yùn)動(dòng)，兩運(yùn)動(dòng)過程機(jī)械能均守恒尋求力的關(guān)系時(shí)要考慮牛頓第二