2020屆高三物理一輪復(fù)習(xí) 4-5 機(jī)械能守恒定律自主學(xué)習(xí)訓(xùn)練 教科版

1、5機(jī)械能守恒定律 (時(shí)間：60分鐘)知識點(diǎn)基礎(chǔ)中檔稍難機(jī)械能守恒的條件1、32機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用4、56、7驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律89綜合提升1110、12知識點(diǎn)一機(jī)械能守恒的條件1如圖4511所示，小球從高處下落到豎直放置的輕彈簧上，圖4511在彈簧壓縮到最短的整個(gè)過程中，下列關(guān)于能量的敘述中正確的應(yīng)是 ()A重力勢能和動能之和總保持不變B重力勢能和彈性勢能之和總保持不變C動能和彈性勢能之和保持不變D重力勢能、彈性勢能和動能之和總保持不變解析系統(tǒng)包含重力勢能、彈性勢能、動能三種能量形式，因此小球與彈簧和地球構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)械能總和保持不變答案D2如圖4512所示，下列關(guān)于機(jī)械能是否守恒的判斷正確的

2、是 ()圖4512A甲圖中，物體A將彈簧壓縮的過程中，A機(jī)械能守恒B乙圖中，在大小等于摩擦力的拉力下沿斜面下滑時(shí)，物體B機(jī)械能守恒C丙圖中，不計(jì)任何阻力時(shí)A加速下落，B加速上升過程中，A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D丁圖中，小球沿水平面做勻速圓錐擺運(yùn)動時(shí)，小球的機(jī)械能守恒解析甲圖中重力和彈力做功，物體A和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，但物體A機(jī)械能不守恒，A錯(cuò)乙圖中物體B除受重力外，還受彈力、拉力、摩擦力，但除重力之外的三個(gè)力做功代數(shù)和為零，機(jī)械能守恒，B對丙圖中繩子張力對A做負(fù)功，對B做正功，代數(shù)和為零，A、B系統(tǒng)機(jī)械能守恒，C對丁圖中動能不變，勢能不變，機(jī)械能守恒，D對答案BCD3汽車沿一段坡面向

3、下行駛，通過剎車使速度逐漸減小，在剎車過程中 ()A重力勢能增加 B動能增加C重力做負(fù)功 D機(jī)械能不守恒解析汽車沿坡面向下運(yùn)動，重力做正功，重力勢能減小，故A、C錯(cuò)；由于速度逐漸減小，由Ekmv2知，動能減小，B錯(cuò)；由于動能、重力勢能都減小，故機(jī)械能是減小的，D項(xiàng)正確還可以根據(jù)除重力外，還有阻力做負(fù)功，可知機(jī)械能減小答案D知識點(diǎn)二機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用4如圖4513所示，桌面高為h，質(zhì)量為m的小球從離桌面圖4513高H處自由落下，不計(jì)空氣阻力，以桌面為參考平面，則小球落到地面前瞬間的機(jī)械能為 ()A0BmghCmgH Dmg(Hh)解析由于小球在下落過程中只受重力作用，所以機(jī)械能守恒也就是說，小

4、球在任一位置時(shí)的機(jī)械能都相等，并且都等于剛釋放時(shí)的機(jī)械能，為EmgH，故應(yīng)選C.答案C5如圖4514所示，從h高處以初速度v0豎直向上拋出一個(gè)質(zhì)量為m的小球若取拋出處物體的重力勢能為零，不計(jì)空氣阻力，則物體著地時(shí)的機(jī)械能為 ()圖4514AmghBmghmvC.mvD.mvmgh解析物體在整個(gè)運(yùn)動過程中不受阻力，僅有重力做功，物體的機(jī)械能守恒取拋出處的重力勢能為零，則拋出時(shí)的物體的機(jī)械能為mv，因此物體落地的瞬時(shí)，機(jī)械能亦為mv，選項(xiàng)C正確答案C6如圖4515所示，一輕質(zhì)彈簧固定于O點(diǎn)，另一端系一小圖4515球，將小球從與O點(diǎn)在同一水平面且彈簧保持原長的A點(diǎn)無初速地釋放，讓它自由擺下，不計(jì)空氣

5、阻力在小球由A點(diǎn)擺向最低點(diǎn)B的過程中 ()A小球的重力勢能減少B小球的重力勢能增大C小球的機(jī)械能不變D小球的機(jī)械能減少解析小球從A點(diǎn)釋放后，在從A點(diǎn)向B點(diǎn)運(yùn)動的過程中，小球的重力勢能逐漸減少，動能逐漸增大，彈簧逐漸被拉長，彈性勢能逐漸增大所以，小球減少的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能對物體、彈簧和地球組成的系統(tǒng)而言，機(jī)械能守恒；但對小球(還包括地球)而言，機(jī)械能減少正確選項(xiàng)為A、D.答案AD7一滑塊以2 m/s的速度在光滑水平面上滑動，運(yùn)動到A圖4516點(diǎn)時(shí)沿光滑曲面下滑到曲面的最低點(diǎn)(比水平面低1 m)，滑塊接著沿曲面的右側(cè)上滑，如圖4516所示求滑塊能到達(dá)的最大高度比曲面最低點(diǎn)高出多少

6、？解析滑塊在整個(gè)運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒設(shè)水平面為零勢能參考平面，有mv2mgh (h為離水平面上升的最大高度)h0.2 mH1h1.2 m.答案1.2 m知識點(diǎn)三驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律8某同學(xué)為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律編排了如下實(shí)驗(yàn)步驟：A用天平稱出重物的質(zhì)量；B把紙帶固定到重物上，并把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，提升到一定高度；C拆掉導(dǎo)線，整理儀器；D斷開電源，調(diào)整紙帶，重做兩次；E用秒表測出重物下落的時(shí)間；F用毫米刻度尺測出計(jì)數(shù)點(diǎn)與起點(diǎn)的距離，記錄數(shù)據(jù)，并計(jì)算出結(jié)果，得出結(jié)論；G把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到低壓交流電源上；H接通電源，釋放紙帶；I把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到低壓直流電源上；J把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定到桌邊的鐵架臺上上述實(shí)驗(yàn)步

7、驟中錯(cuò)誤的是_，可有可無的是_，其余正確且必要的步驟按實(shí)驗(yàn)操作順序排列是_(均只需填步驟的代號)解析上述實(shí)驗(yàn)步驟中錯(cuò)誤的是E和I，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中不需要測定時(shí)間，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用低壓交流電源可有可無的實(shí)驗(yàn)步驟是A.其余正確且必要的步驟按實(shí)驗(yàn)操作順序排列是：J、G、B、H、D、C、F.答案見解析9如圖4517所示，某同學(xué)做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，不慎將選好紙帶的前面一部分破壞了，剩下的一段紙帶上各相鄰點(diǎn)間的距離已測出標(biāo)在圖上已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50 Hz，重力加速度g取9.80 m/s2，利用這段紙帶能否驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律？如何驗(yàn)證？圖4517解析能利用這段紙帶驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律方法是：

8、以重物從3號點(diǎn)運(yùn)動到6號點(diǎn)為研究過程，物體對應(yīng)于3、6兩點(diǎn)的速度分別為v3 m/s1.15 m/s，v6 m/s1.73 m/s.重物從3號點(diǎn)運(yùn)動到6號點(diǎn)動能的增加量為Ekmvmvm1.732 J m1.152 J0.835 m J.重物從3號點(diǎn)運(yùn)動到6號點(diǎn)重力勢能的減少量為Epmgh36m9.80(2.492.893.26)102 J0.837m J.比較Ek和Ep可知，重物動能的增加量近似等于重力勢能的減少量，從而驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律答案見解析10如圖4518所示一根不可伸長的輕繩兩端分別系圖4518著小球A和物塊B，跨過固定于斜面體頂端的小滑輪O，傾角為30的斜面體置于水平地面上，A的質(zhì)

9、量為m，B的質(zhì)量為4m，開始時(shí)，用手托住A，使OA段繩恰好處于水平伸直狀態(tài)(繩中無拉力)，OB繩平行于斜面，此時(shí)B靜止不動，將A由靜止釋放，其下擺過程中斜面體保持靜止，下列判斷中正確的是 ()A物塊B受到摩擦力先增大后減小B地面對斜面體的摩擦力方向先向右后向左C小球A重力的瞬時(shí)功率先變大后變小D小球A的機(jī)械能不守恒，A、B系統(tǒng)的機(jī)械能守恒解析小球A釋放瞬間，繩的拉力為零，則物塊B受到的靜摩擦力大小為2 mg，方向沿斜面向上在小球A擺到最低點(diǎn)的過程中，由機(jī)械能守恒得mgRmv2，在最低點(diǎn)Tmgm，聯(lián)立解得繩子的最大拉力為T3 mg.此時(shí)物塊B仍靜止，且受到靜摩擦力大小為mg，方向沿斜面向下，由此

10、判斷出小球A在下擺過程中，物塊B一直處于靜止?fàn)顟B(tài)，受到靜摩擦力先減小后增大，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；在小球A下擺過程中，OA繩對斜面體的拉力方向始終斜向左下方，由此判斷出地面對斜面體的摩擦力方向一直向右，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；小球A釋放瞬間速度為零，此時(shí)的重力瞬時(shí)功率為零當(dāng)小球A運(yùn)動到最低點(diǎn)時(shí)，由于速度方向與重力方向垂直，此時(shí)重力的瞬時(shí)功率也為零，故在下擺過程中，小球A重力的瞬時(shí)功率先變大后變小，C選項(xiàng)正確；小球A在下擺過程中做圓周運(yùn)動，繩子的拉力與小球速度方向垂直，拉力不做功，故小球A的機(jī)械能守恒，D選項(xiàng)錯(cuò)誤答案C11跳臺滑雪起源于挪威，又稱跳雪.1860年，挪威德拉門地區(qū)的兩位農(nóng)民在奧斯陸舉行的首屆全國滑雪比賽

11、上表演了跳臺飛躍運(yùn)動(如圖4519甲)，以后逐漸成為一個(gè)獨(dú)立項(xiàng)目并得到推廣跳臺滑雪在1924年被列為首屆冬奧會比賽項(xiàng)目圖4519乙為一跳臺的示意圖假設(shè)運(yùn)動員從雪道的最高點(diǎn)A由靜止開始滑下，不借助其他器械，沿光滑的雪道到達(dá)跳臺的B點(diǎn)時(shí)速度多大？當(dāng)他落到離B點(diǎn)豎直高度為10 m的雪地C點(diǎn)時(shí)，速度又是多少？(設(shè)這一過程中運(yùn)動員沒有做其他動作，忽略摩擦和空氣阻力，取g10 m/s2)圖4519解析本題以跳雪為背景考查機(jī)械能守恒定律運(yùn)動員在跳雪過程中只有重力做功，故運(yùn)動員在跳雪過程中機(jī)械能是守恒的設(shè)A點(diǎn)到B點(diǎn)的高度差為h1，到C點(diǎn)的高度差為h2，取B點(diǎn)所在的水平面為零勢能面，從A到B的過程由機(jī)械能守恒定

12、律得mgh1mv，故vB m/s4 m/s8.9 m/s；從A到C過程中取C點(diǎn)所在的水平面為零勢能面，此過程由機(jī)械能守恒得mgh2mv，故vC m/s2 m/s16.7 m/s.答案8.9 m/s 16.7 m/s12在游樂節(jié)目中，選手需要借助懸掛在高處的繩圖4520飛越到水面的浮臺上，小明和小陽觀看后對此進(jìn)行了討論如圖4520所示，他們將選手簡化為質(zhì)量m60 kg的質(zhì)點(diǎn)，選手抓住繩由靜止開始擺動，此時(shí)繩與豎直方向夾角53，繩的懸掛點(diǎn)O距水面的高度為H3 m，不考慮空氣阻力和繩的質(zhì)量，浮臺露出水面的高度不計(jì)，水足夠深取重力加速度g10 m/s2，sin 530.8，cos 530.6.(1)求選手?jǐn)[到最低點(diǎn)時(shí)對繩拉力的大小F；(2)若繩長l2 m，選手?jǐn)[到最高點(diǎn)時(shí)松手落入水中設(shè)水對選手的浮力f1800 N，平均阻力f2700 N，求選手落入水中的深度d；(3)若選手?jǐn)[到最低點(diǎn)時(shí)松手，小明認(rèn)為繩越長，在浮臺上的落點(diǎn)距岸邊越遠(yuǎn)；小陽認(rèn)為繩越短，落點(diǎn)距岸邊越遠(yuǎn)，請通過推算說明你的觀點(diǎn)解析(1)機(jī)械能守恒mgl(1cos )mv2圓周運(yùn)動：Fmgm解得F1 080 N人對繩的拉