高考物理 機械能守恒定律練習

1、2011年高考物理 機械能守恒定律練習一、選擇題(共10小題，每小題6分，共60分，在每小題給出的四個選項中至少有一項符合題意，全部選對的得6分，漏選的得3分，錯選的得0分)1如圖所示，一輕質彈簧豎立于地面上，質量為m的小球，自彈簧正上方h高處由靜止釋放，則從小球接觸彈簧到將彈簧壓縮至最短(彈簧的形變始終在彈性限度內)的過程中，下列說法正確的是()a小球的機械能守恒b重力對小球做正功，小球的重力勢能減小c由于彈簧的彈力對小球做負功，所以彈簧的彈性勢能一直減小d小球的加速度先減小后增大【答案】bd2(2009·江西師大附中、臨川一中聯(lián)考)如圖所示，一質量為m的小球固定于輕質彈簧的一端，

2、彈簧的另一端固定于o點處，將小球拉至a處，彈簧恰好無形變，由靜止釋放小球，它運動到o點正下方b點的速度為v，與a點的豎直高度差為h，則()a由a至b重力做功為mghb由a至b重力勢能減少mv2c由a至b小球克服彈力做功為mghd小球到達位置b時彈簧的彈性勢能為mghmv2【解析】從a到b的過程中小球受到的重力做正功mgh，a正確；彈簧彈力做負功w，動能增加mv2，重力勢能減小mgh，彈性勢能增加ep，由動能定理知wmghmv2，可得mgh>mv2，即重力勢能減小量大于mv2，b錯誤；w<mgh，c錯誤；彈簧彈性勢能epwmghmv2，d正確【答案】ad3(2010·廈門畢

3、業(yè)班質檢)小明和小強在操場上一起踢足球，足球質量為m.如圖所示，小明將足球以速度v從地面上的a點踢起，當足球到達離地面高度為h的b點位置時，取b處為零勢能參考面，不計空氣阻力則下列說法中正確的是()a小明對足球做的功等于mv2mghb小明對足球做的功等于mghc足球在a點處的機械能為mv2d足球在b點處的動能為mv2mgh【解析】小明對足球做功w，由動能定理wmv20mv2；足球由a點到b點的過程中，有mghmvmv2，可知足球在b點處的動能為mv2mgh；當取b處為零勢能參考面時，足球的機械能表達式為emvmv2mgh，在a點的機械能也是這個e值綜上，選d.【答案】d4水平拋出一物體，物體落

4、地時速度的方向與水平方向的夾角為，取地面為零勢能面，則物體剛被拋出時，其重力勢能與動能之比為()atanbcotccot2dtan2【解析】設物體拋出時水平初速度為v0，離地高為h，則由機械能守恒可求出落地速度vmvmghmv2又由于平拋運動規(guī)律有v所以mvmghmv/cos2mvtan2mgh所以物體剛被拋出時，其重力勢能與動能之比tan2，故選項d正確【答案】d5(2009·嘉定模擬)如圖所示，傾角軌道ac與圓軌道cd相切于c，圓軌道半徑為r，兩軌道在同一豎直平面內，d是圓軌道的最高點，b點是圓周上的一點，db所對的圓心角為90°.將一個小球從斜軌道上的某處由靜止釋放，

5、它下滑到c點后便進入圓軌道，要想使它上升到d點后再落到軌道上，不計摩擦，下列說法正確的是()a釋放點須與d點等高b釋放點須比d點高r/4c釋放點至少比d點高r/2d小球從d點經過b點落到軌道ac上是不可能的【答案】cd6(2008·黃岡模擬)如圖所示，小球以大小為v0的初速度由a端向右運動，到b端時的速度減小為vb；若以同樣大小的初速度由b端向左運動，到a端時的速度減小為va.已知小球運動過程中始終未離開該粗糙軌道則比較va、vb的大小，結論是()ava>vb bvavbcva<vb d無法確定【解析】小球向右通過凹槽c時的速率比向左通過凹槽c時的速率大，由向心力方程fn

6、mg可知，向右對應的彈力fn一定大，滑動摩擦力也大，則由動能定理fsek可知，小球在向右通過凹槽c時克服阻力做的功多；又小球向右通過凸起d時的速率比向左通過凸起d時的速率小，由向心力方程mgfn可知，向右對應的彈力fn一定大，滑動摩擦力也大，則由動能定理sek可知，小球向右運動全過程克服阻力做的功多綜合兩個階段可知，小球向右運動全過程克服阻力做功(ss)比向左時多，所以動能的損失也多，即向右運動時末動能小，故選項a正確【答案】a7如圖所示，長度相同的三根輕桿構成一個正三角支架在a處固定質量為2m的小球，b處固定質量為m的小球，支架懸掛在o點，可繞與支架所在平面相垂直的固定軸轉動開始時ob與地面

7、相垂直放手后開始運動，在不計任何阻力的情況下，下列說法正確的是()aa球到達最低點時速度為零ba球機械能的減少量等于b球機械能的增加量cb球向左擺動所能到達的最高位置應高于a球開始運動時的高度d當支架從左向右回擺時，a球一定能回到起始高度【解析】因a球質量大，處的位置高，圖中三角形框架處于不穩(wěn)定狀態(tài)，釋放后支架就會向左擺動擺動過程中只有重力做功，故系統(tǒng)的機械能守恒，選項b正確，d選項也正確a球到達最低點時，若設支架邊長是l，a球下落的高度是l，有mg(l)的重力勢能轉化為支架和球的動能，因而此時a球速度不為零，選項a錯當a球到達最低點時有向左運動的速度，還要繼續(xù)左擺，b球仍要繼續(xù)上升，因此b球

8、能達到最高位置比a球的最高位置要高，選項c也正確【答案】bcd8如右圖所示，一個小球套在豎直放置的光滑圓環(huán)形軌道上做圓周運動小環(huán)從最高點a滑到最低點b的過程中，其線速度大小的平方v2隨下落高度h變化的圖象可能是下圖所示四個圖中的 ()【解析】如果小球從最高點a開始滑動時有初速度v0，下滑過程中由機械能守恒得：mvmghmv2，所以v2v2gh.a正確；如果小環(huán)在a點的初速度為0，同理可得：v22gh.b正確；c、d均錯誤【答案】ab9(2008·高考全國卷)如圖所示，一很長的、不可伸長的柔軟輕繩跨過光滑輪，繩兩端各系一小球a和b.a球質量為m，靜置于地面；b球質量為3m，用手托住，高

9、度為h，此時輕繩剛好拉緊從靜止開始釋放b后，a可能達到的最大高度為()ah bhc2h dh【解析】在b落地前，a、b組成的系統(tǒng)機械能守恒，且a、b兩物體的速度大小相等，根據機械能守恒定律可知：3mghmgh(m3m)v2v，b球落地時，a球高度為h，之后a球向上做豎直上拋運動，上升過程中機械能守恒，mv2mgh，所以h，即ah，b項正確【答案】b10一質點豎直向上運動，運動過程中質點的機械能與高度的關系的圖象如圖所示，其中0h1過程的圖線為水平線，h1h2過程的圖線為傾斜直線根據該圖象，下列判斷正確的是()a質點在0h1過程中除重力外不受其他力的作用b質點在0h1過程中動能始終不變c質點在h

10、1h2過程中合外力與速度的方向一定相反d質點在h1h2過程不可能做勻速直線運動【解析】質點做豎直向上的運動，質點在0h1過程中機械能守恒，質點在0h1過程中除重力外可能受其他力作用，但外力做功和為零，a錯誤.0h1過程中機械能守恒，重力勢能增加，動能減小，b錯誤質點在h1h2過程中機械能不斷減小，合外力做負功，合外力為阻力，與速度的方向一定相反，不可能做勻速直線運動，c、d正確【答案】cd二、論述、計算題(本題共3小題，共40分，解答時應寫出必要的文字說明、計算公式和重要的演算步驟，只寫出最后答案不得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確數(shù)值和單位)11a是豎直平面內的四分之一圓弧軌道，在下端b與

11、水平直軌道相切，如圖所示，一小球自a點起由靜止開始沿軌道下滑已知圓軌道半徑為r，小球的質量為m，不計各處摩擦，求：(1)小球運動到b點時的動能；(2)小球下滑到距水平軌道的高度為r時速度的大小和方向；(3)小球經過圓弧軌道的b點和水平軌道的c點時，所受軌道支持力fnb、fnc各是多少？【解析】以bc面所在的平面為零勢能面(1)根據機械能守恒定律得：ekmgr(2)根據機械能守恒定律得：ekepmv2mgr小球速度大小為：v速度方向沿圓弧的切線向下，與豎直方向成30°角(3)根據牛頓運動定律及機械能守恒定律，在b點：fnbmgm，mgrmv解得：fnb3mg，在c點：fncmg.【答案

12、】(1)mgr(2)，方向沿圓弧的切線向下，與豎直方向成30°角(3)3mgmg12(2009·青島模擬)如圖所示，半徑為r的光滑圓軌道豎直放置，長為2r的輕質桿兩端各固定一個可視為質點的小球a、b，把輕桿水平放入圓形軌道內，若ma2m，mbm，重力加速度為g，現(xiàn)由靜止釋放兩球，當輕桿到達豎直位置時，求：(1)a、b兩球的速度大小；(2)a球對軌道的壓力；(3)要使輕桿到達豎直位置時，輕桿上剛好無彈力，a、b兩球的質量應滿足的條件【解析】(1)設桿運動到豎直位置時，a、b兩球的速度均為v1，a、b系統(tǒng)機械能守恒，得magrmbgr(mamb)v，得v1.(2)在豎直位置時，

13、設桿對b球的彈力為fnb，軌道對a球的彈力為fna.對b球：mbgfnbmb解得fnbmg所以桿對b球有向上的支持力對a球：fnamagmgma所以fnamg，方向向上，由牛頓第三定律知a球對軌道的壓力為fnmg，方向豎直向下(3)要使輕桿到達豎直位置時，桿上恰好無彈力作用，b球需滿足mbgmb對a、b系統(tǒng)應用機械能守恒magrmbgr(mamb)v解得ma3mb.【答案】(1)(2)mg豎直向下(3)ma3mb【總結提升】本題模型中，桿的轉動中心處并無固定軸，因此在最高點輕桿對b球的支持力大小等于輕桿對a球的壓力大小13(2010·北京石景山區(qū)統(tǒng)一測試)石景山游樂園“翻滾過山車”的物理原理可以用如圖所示的裝置演示斜槽軌道ab、ef與半徑為r的豎直圓軌道(圓心為o)相連，ab、ef分別與圓o相切于b、e點，c為軌道的最低點，boc37°.質量為m的小球從a點靜止釋放，先后經b、c、d、e到f點落入小框(整個裝置的軌道均光滑，取g10m/s2，sin37°，cos37°0.8)求：(1