2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí)練習(xí)：機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用Word版含解析

1、基礎(chǔ)課 3 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用一、選擇題（16 題為單項(xiàng)選擇題，710 題為多項(xiàng)選擇題）1 關(guān)于機(jī)械能守恒，下列說法中正確的是（）A .物體做勻速運(yùn)動，其機(jī)械能一定守恒B. 物體所受合力不為零，其機(jī)械能一定不守恒C. 物體所受合力做功不為零，其機(jī)械能一定不守恒D. 物體沿豎直方向向下做加速度為 5 m/s2的勻加速運(yùn)動，其機(jī)械能減少解析 物體做勻速運(yùn)動其動能不變，但機(jī)械能可能變，如物體勻速上升或下降， 機(jī)械能會相應(yīng)的增加或減少，選項(xiàng) A 錯(cuò)誤；物體僅受重力作用，只有重力做功， 或受其他力但其他力不做功或做功的代數(shù)和為零時(shí)，物體的機(jī)械能守恒，選項(xiàng) B、C 錯(cuò)誤；物體沿豎直方向向下做加速度為

2、5 m/s2的勻加速運(yùn)動時(shí)，物體一定受 到一個(gè)與運(yùn)動方向相反的力的作用， 此力對物體做負(fù)功，物體的機(jī)械能減少，故 選項(xiàng) D正確。答案 D2.如圖 1 所示，在輕彈簧的下端懸掛一個(gè)質(zhì)量為 m 的小球 A,將小球 A 從彈簧 原長位置由靜止釋放，小球 A 能夠下降的最大高度為 ho若將小球 A 換為質(zhì)量為3m 的小球 B,仍從彈簧原長位置由靜止釋放，重力加速度為 g,不計(jì)空氣阻力,則小球 B 下降 h 時(shí)的速度為（B. 4gh圖 1C. 2gh解析 根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒得，對 A 下降 h 的過程有 mgh= Ep，對 B 下降 h 的過程有 3mgh= Ep+1x3mv2，解得v = ，只有選項(xiàng)

3、A 正確。答案 A3.(2017 前黃中學(xué))一輕繩系住一質(zhì)量為 m 的小球懸掛在 0 點(diǎn)，在最低點(diǎn)先給 小球一水平初速度，小球恰能在豎直平面內(nèi)繞0 點(diǎn)做圓周運(yùn)動，若在水平半徑0P 的中點(diǎn) A 處釘一枚光滑的釘子，仍在最低點(diǎn)給小球同樣的初速度，則小球向 上通過 P 點(diǎn)后將繞 A 點(diǎn)做圓周運(yùn)動，則到達(dá)最高點(diǎn) N 時(shí)，繩子的拉力大小為 ()圖 2A.0B . 2mgC. 3mgD. 4mg解析 恰能做圓周運(yùn)動，則在最咼點(diǎn)有2mvm尸R解得 v = . gR0由機(jī)械能守恒定律可知1212mg 2R= 2mv0 2mv解得初速度 V0=p5gR，根據(jù)機(jī)械能守恒，在最高點(diǎn) N 的速度為 v，貝2mgR=

4、2mv0-知2聯(lián)立得 T= 3mg。故選項(xiàng) C 正確。答案 C4.將一小球從高處水平拋出，最初 2 s 內(nèi)小球動能 Ek隨時(shí)間 t 變化的圖像如圖 3所示，不計(jì)空氣阻力，g 取 10m/S。根據(jù)圖像信息，不能確定的物理量是（）根據(jù)向心力公式：T+ mg=2mvR- 2A .小球的質(zhì)量B. 小球的初速度C. 最初 2 s 內(nèi)重力對小球做功的平均功率D. 小球拋出時(shí)的高度解析 由機(jī)械能守恒定律可得 Ek= Eko+ mgh,又 h = 2，所以 Ek= Eko+mg2。122當(dāng) t= 0 時(shí)，Eko= Qmvo= 5 J,當(dāng) t= 2 s 時(shí)，Ek= Eko+ 2mg = 30 J,聯(lián)立方程解得m

5、= 0.125 kg, vo= 4 5 m/s。當(dāng) t = 2 s 時(shí)，由動能定理得WG=AEk= 25 J,故 P =WG2 =12.5 W。根據(jù)圖像信息，無法確定小球拋出時(shí)離地面的高度。綜上所述，應(yīng)選 D 答案 D5.如圖 4 所示，傾角9=30勺光滑斜面固定在水平地面上，斜面頂端固定一光 滑的小定滑輪，質(zhì)量分別為 m 和 2m 的兩小物塊 A、B 用輕繩連接，其中 B 被垂 直斜面的擋板擋住而靜止在斜面上，定滑輪與A 之間的繩子水平，已知繩子開始時(shí)剛好拉直，且 A 與定滑輪之間的距離為 I?，F(xiàn)使 A 由靜止下落，在 A 向下運(yùn) 動至O 點(diǎn)正下方的過程中，下列說法正確的是（）B.物塊 A

6、運(yùn)動到最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為.2glC.物塊 A 運(yùn)動到最低點(diǎn)時(shí)的速度方向?yàn)樗较蜃驞.繩子拉力對物塊 B 做正功解析 若物塊 B 不會滑動，則當(dāng)物塊 A 向下運(yùn)動到最低點(diǎn)時(shí)，繩子上的拉力必大于 mg,故物塊 B 一定會向上滑動，所以 A 錯(cuò)誤；設(shè)物塊 A 運(yùn)動到最低點(diǎn)時(shí),l)sin0,得VA=#2gl vB，則 VAVp2gl, A 的速度方向不垂直繩子，B、C 錯(cuò)誤；B 向上運(yùn)動，繩子拉力做正功，D 正確 答案 D6如圖 5 所示，可視為質(zhì)點(diǎn)的小球 A 和 B 用一根長為 0.2 m 的輕桿相連，兩球 質(zhì)量相等，開始時(shí)兩小球置于光滑的水平面上，并給兩小球一個(gè) 2 m/s 的初速度, 經(jīng)一段時(shí)

7、間兩小球滑上一個(gè)傾角為 30的光滑斜面，不計(jì)球與斜面碰撞時(shí)的機(jī)械 能損失，g 取10 m/s2,在兩小球的速度減小為零的過程中，下列判斷正確的是()A 桿對小球 A 做負(fù)功B 小球 A 的機(jī)械能守恒C.桿對小球 B 做正功D 小球 B 速度為零時(shí)距水平面的高度為 0.15 m解析 將小球 A、B 視為一個(gè)系統(tǒng)，設(shè)小球的質(zhì)量均為 m,最后小球 B 上升的高、 12度為 h,根據(jù)機(jī)械能守恒定律有 2X2mv = mgh+ mg(h + 0.2 mxsin 30 )，解得 h=0.15 m,選項(xiàng) D 正確；以小球 A 為研究對象，由動能定理有mg(h + 0.2 mxsin1230) + W= 0

8、2mv，可知 W0,可見桿對小球 A 做正功，選項(xiàng) A、B 錯(cuò)誤；由于系統(tǒng)機(jī)械能守恒，故小球 A 增加的機(jī)械能等于小球 B 減小的機(jī)械能，桿對小球 B 做負(fù)功，選項(xiàng) C 錯(cuò)誤定滑輪與 A 之間的距離為 x,對 A、B 由機(jī)械能守恒有mvA2mvB2mgx2mg(x答案 D7如圖 6 所示，下列關(guān)于機(jī)械能是否守恒的判斷正確的是（）圖 6A. 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，物體B 在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑時(shí)，B 機(jī)械能守 恒C. 丙圖中，斜面光滑，物體在推力 F 作用下沿斜面向下運(yùn)動的過程中，物體機(jī) 械能守恒D. 丁圖中，斜面光滑，物體在斜面上下滑的

9、過程中，物體機(jī)械能守恒解析弄清楚機(jī)械能守恒的條件是分析此問題的關(guān)鍵。表解如下：選項(xiàng)結(jié)論分析AX物體壓縮彈簧的過程中，物體所受重力和彈簧的彈力都對其做功，所以A 機(jī)械能不守恒BV物體沿斜面下滑過程中， 除重力做功外， 其他力做功的代數(shù)和始 終為零，所以 B 機(jī)械能守恒CX物體下滑過程中，除重力外還有推力 F 對其做功，所以物體機(jī)械 能不守恒DV物體沿斜面下滑過程中，只有重力對其做功，所以物體機(jī)械能守 恒答案 BD8.（2016 浙江舟山模擬）如圖 7 所示，一個(gè)小環(huán)沿豎直放置的光滑圓環(huán)形軌道做 圓周運(yùn)動。小環(huán)從最高點(diǎn) A 滑到最低點(diǎn) B 的過程中，小環(huán)線速度大小的平方 v2隨下落高度 h 的變化

10、圖像可能是（）I.解析 對小環(huán)由機(jī)械能守恒定律得 mgh=1mv2-2mv0,則v2=2gh + vo,當(dāng)vo=0時(shí)，B 正確；當(dāng) vo工 0 時(shí)，A 正確。答案 AB9. （2016 金陵中學(xué)）一鋼球從某高度自由下落到一放在水平地面的彈簧上，從鋼 球與彈簧接觸到壓縮到最短的過程中，彈簧的彈力F、鋼球的加速度 a 重力所做的功 WG以及小球的機(jī)械能 E 與彈簧壓縮量 x 的變化圖線如下圖（不考慮空間 阻力），選小球與彈簧開始接觸點(diǎn)為原點(diǎn)，建立圖示坐標(biāo)系，并規(guī)定向下為正方 向，則下述選項(xiàng)中的圖像符合實(shí)際的是（）解析 由于向下為正萬向，而彈簧中的彈力萬向向上， A 錯(cuò)誤；對小球受力分析 易知，B

11、正確；根據(jù)重力做功的計(jì)算式 WG= mgx 可知，C 正確；小球和彈簧整體的機(jī)械能守恒，D 錯(cuò)誤圖 7答案 BC10. 2022 年第 24 屆冬季奧林匹克運(yùn)動會將在北京舉行，跳臺滑雪是冬奧會的比 賽項(xiàng)目之一。如圖 9 所示為一簡化后的跳臺滑雪的雪道示意圖，運(yùn)動員從0 點(diǎn)由靜止開始，在不借助其他外力的情況下，自由滑過一段圓心角為60。的光滑圓弧軌道后從 A 點(diǎn)水平飛出，然后落到斜坡上的 B 點(diǎn)。已知 A 點(diǎn)是斜坡的起點(diǎn)， 光滑圓弧軌道半徑為 40 m，斜坡與水平面的夾角 A 30,運(yùn)動員的質(zhì)量 50kg,重力加速度 g= 10 m/s2,忽略空氣阻力。下列說法正確的是（）圖 9A.運(yùn)動員從 O

12、 點(diǎn)運(yùn)動到 B 點(diǎn)的整個(gè)過程中機(jī)械能守恒B.運(yùn)動員到達(dá) A 點(diǎn)時(shí)的速度為 20 m/sC. 運(yùn)動員到達(dá) B 點(diǎn)時(shí)的動能為 10 kJD.運(yùn)動員從 A 點(diǎn)飛出到落到 B 點(diǎn)所用的時(shí)間為 3 s解析 由題意可得，運(yùn)動員從 O 點(diǎn)運(yùn)動到 B 點(diǎn)的整個(gè)過程機(jī)械能守恒，選項(xiàng) A 正確；由圓周運(yùn)動過程機(jī)械能守恒可得，運(yùn)動員到達(dá) A 點(diǎn)時(shí)的速度為 20 m/s,選 項(xiàng) B 正確；由機(jī)械能守恒和平拋運(yùn)動規(guī)律可知運(yùn)動員到達(dá) B 點(diǎn)時(shí)的豎直方向分40 血速度為 V02tan 缸 m/s，則運(yùn)動員到達(dá) B 點(diǎn)時(shí)的動能大于 10 kJ，選項(xiàng) C 錯(cuò)誤；設(shè)運(yùn)動員從 A 點(diǎn)飛出到落到 B 點(diǎn)所用的時(shí)間為 t，則 v丄=g

13、t，t=乎 s， 選項(xiàng) D 錯(cuò)誤。答案 AB二、非選擇題11 質(zhì)量分別為 m 和 2m 的兩個(gè)小球 P 和 Q，中間用輕質(zhì)桿固定連接，桿長為 L， 在離P 球處有一個(gè)光滑固定軸 O，如圖 10 所示?，F(xiàn)在把桿置于水平位置后自 由釋放，在 Q球順時(shí)針擺動到最低位置時(shí)，求：圖 10(1) 小球 P 的速度大?。?2) 在此過程中小球 P 機(jī)械能的變化量。解析(1)兩球和桿組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，設(shè)小球 Q 擺到最低位置時(shí) P 球的速度為 v,由于 P、Q 兩球的角速度相等，Q 球運(yùn)動半徑是 P 球運(yùn)動半徑的兩倍，故 Q 球的速度為 2v。由機(jī)械能守恒定律得2 1 12122mg L mgL = 2m

14、v + 2 2 m (2v),解得 v=亠 3 叱1124(2)小球 P 機(jī)械能增加量AE= mg 3L+mv = mgL答案(1)增加了 9mgL12.如圖 11 所示，質(zhì)量為 3 kg 小球 A 和質(zhì)量為 5 kg 的 B 通過一壓縮彈簧鎖定 在一起，靜止于光滑平臺上，解除鎖定，兩小球在彈力作用下分離，A 球分離后向左運(yùn)動恰好通過半徑 R= 0.5 m 的光滑半圓軌道的最高點(diǎn)，B 球分離后從平臺 上以速度VB=3 m/s 水平拋出，恰好落在臨近平臺的一傾角為a的光滑斜面頂端， 并剛好沿光滑斜面下滑，已知斜面頂端與平臺的高度差 h = 0.8 m，g= 10 m/s1 2, 求：斜面的傾角a解析(1)小球 A 恰好通過半徑 R= 0.5 m 的光滑半圓軌道的最高點(diǎn)，設(shè)在最高點(diǎn)速度為 vo,2在最高點(diǎn)有 mAg= mAR,1 A、B 兩球剛分離時(shí) A 的速度大小;2 彈簧鎖定時(shí)的彈性勢能；