沖刺2022屆高考物理大題限時集訓(xùn)專題09 機(jī)械能守恒定律綜合應(yīng)用(原卷版)

1、沖刺2022屆高考物理大題限時集訓(xùn)專題09機(jī)械能守恒定律綜合應(yīng)用【例題】如圖所示，在豎直方向上A、B兩物體通過勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連，A放在水平地面上，B、C兩物體通過細(xì)繩繞過輕質(zhì)定滑輪相連，C放在固定的足夠長光滑斜面上.用手按住C,使細(xì)線恰好伸直但沒有拉力，并保證ab段的細(xì)線豎直、cd段的細(xì)線與斜面平行。已知A、B的質(zhì)量均為m，C的質(zhì)量為M（M2m）,細(xì)線與滑輪之間的摩擦不計(jì)，開始時整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)釋放C后它沿斜面下滑，當(dāng)A恰好要離開地面時，B獲得最大速度（B未觸及滑輪，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，重力加速度大小為g）。求：（1）釋放物體C之前彈簧的壓縮量；1判斷物體或系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒

2、的三種方法定義判斷法看動能與重力（或彈性）勢能之和是否變化能量轉(zhuǎn)化判斷法沒有與機(jī)械能以外的其他形式的能轉(zhuǎn)化時，系統(tǒng)機(jī)械能守恒做功判斷法只有重力（或彈簧的彈力）做功時，系統(tǒng)機(jī)械能守恒2機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式觀點(diǎn)要選零勢能誓導(dǎo)平面三種形式轉(zhuǎn)化觀點(diǎn)觀點(diǎn)不用選零勢3連接體的機(jī)械能守恒問題輕繩模型輕桿模型輕彈簧模型分清兩物體是速度大小相等，還是沿繩方向的分速度大小相等.用好兩物體的位移大小關(guān)系或豎直方向高度變化的關(guān)系.平動時兩物體速度相等，轉(zhuǎn)動時兩物體角速度相等沿桿方向速度大小相等.桿對物體的作用力并不總是沿桿的方向，桿能對物體做功，單個物體機(jī)械能不守恒.對于桿和球組成的系統(tǒng)，忽略空氣阻力和各種摩擦且沒

3、有其他力對系統(tǒng)做功，則系統(tǒng)機(jī)械能守恒.含彈簧的物體系統(tǒng)在只有彈簧彈力和重力做功時，物體和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，而單個物體機(jī)械能不守恒.同一根彈簧彈性勢能大小取決于彈簧形變量的大小，在彈簧彈性限度內(nèi)，形變量相等，彈性勢能相等.由兩個或兩個以上的物體與彈簧組成的系統(tǒng)，當(dāng)彈簧形變量最大時，彈簧兩端連接的物體具有相同的速度；彈簧處于自然長度時，彈簧彈性勢能最?。榱悖?【變式訓(xùn)練】如圖，一質(zhì)量m=lkg的滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）靜止于動摩擦因數(shù)卩1=的水平軌道上的A點(diǎn)。對滑塊施加一水平外力，使其向右運(yùn)動，外力的功率恒為尸=10W。經(jīng)過一段時間后撤去外力，滑塊繼續(xù)滑行至B點(diǎn)后水平飛出，恰好在C點(diǎn)沿切線方向

4、進(jìn)入固定在豎直平面內(nèi)的光滑圓弧形軌道，軌道的最低點(diǎn)D處裝有壓力傳感器，當(dāng)滑塊到達(dá)傳感器上方時，傳感器的示數(shù)為64N。最后小物塊滑上緊靠軌道末端D點(diǎn)的質(zhì)量為M=3kg的長木板。已知AB的長度L=2.0m，半徑OC和豎直方向的夾角a=37,圓形軌道的半徑人=0.5m，木板上表面與圓弧軌道末端切線相平，木板下表面與水平地面之間光滑，小物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)卩2=0-3,（空氣阻力不計(jì)，g取10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8）求:滑塊運(yùn)動到C點(diǎn)時速度匕的大??；B、C兩點(diǎn)的高度差h及水平距離。/uiJ777777777777777D1如圖，半徑為廠、質(zhì)量不計(jì)的均勻圓盤豎直放直，可以

5、繞過圓心O且與盤面垂直的水平光滑固r定軸轉(zhuǎn)動，在盤面的最右邊邊緣處固定了一個質(zhì)量為m的小球在圓心O的正下方離O點(diǎn)2處也固定了一個質(zhì)量為m的小球B?，F(xiàn)從靜止開始釋放圓盤讓其自由轉(zhuǎn)動，重力加速度為g。求：當(dāng)小球B轉(zhuǎn)到水平位置時，系統(tǒng)重力勢能的變化量；當(dāng)小球B轉(zhuǎn)到水平位置時，/球的向心加速度大??；B球上升的最大高度。2如圖所示，一彈簧豎直固定在地面上，質(zhì)量m廠lkg的物體A放在彈簧上處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時彈簧被壓縮了0.15m；質(zhì)量m2=1kg的物體B從距物體A正上方h=0.3m處自由下落，物體A、B碰撞時間極短，碰后物體A、B結(jié)合在一起向下運(yùn)動，已知重力加速度g=10m/s2，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)。

6、求：碰撞結(jié)束瞬間兩物體的總動能；物體A、B從碰后到動能最大的過程中，彈簧彈力做功W=-2.25J，求碰后物體A、B的最大動能。TaV-口53如圖所示，一輕質(zhì)剛性桿可繞O點(diǎn)的轉(zhuǎn)軸無摩擦地自由轉(zhuǎn)動，桿的兩端連著質(zhì)量均為m的a、B兩球，AO=30B=3L,O點(diǎn)正下方放置一質(zhì)量為3m的小球C,開始時A、B兩球處于同一水平面，由靜止釋放兩球，結(jié)果兩球繞O點(diǎn)沿逆時針轉(zhuǎn)動，A球轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時恰好與C球發(fā)生碰撞且碰撞過程機(jī)械能不損失，相碰后A球反彈到最高點(diǎn)時，桿與豎直方向的夾角為53。，已知重力加速度為g，sin53=0.8,cos53=0.6，求：（1）當(dāng)A球剛要與C球相碰時，相碰前瞬間A球速度多大；（2）A

7、球從初始位置到與C相碰前的過程中，輕桿對A球做的功是多少；（3）A球與C球相碰過程中，對C球的沖量大小。4如圖所示，物塊A的質(zhì)量為M=0.3kg，物塊B、C的質(zhì)量都是m=0.25kg。三物塊用細(xì)線通過輕質(zhì)滑輪連接，物塊B與物塊C的距離和物塊C到地面的距離都是L=O.lm?，F(xiàn)將物塊A下方的細(xì)線剪斷，A距滑輪足夠遠(yuǎn)且不計(jì)一切阻力。（g=10m/s2）求：（1）物塊A上升時的最大速度；（2）物塊A上升的最大高度。5.“高臺滑雪”一直受到一些極限運(yùn)動愛好者的青睞。挑戰(zhàn)者以某一速度從某曲面飛出，在空中表演各種花式動作，飛躍障礙物（壕溝）后，成功在對面安全著陸。某實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)室中利用物塊演示分析該模型的

8、運(yùn)動過程：如圖所示，ABC為一段半徑為R二5m的光滑圓形軌道，B為圈形軌道的最低點(diǎn)。尸為一傾角0=37。的固定斜面，為減小在斜面上的滑動距離，在斜面頂端表面處鋪了一薄層防滑木板DE，木板上邊緣與斜面頂端D重合，圓形軌道末端C與斜面頂端D之間的水平距離為x=0.32m。一物塊以某一速度從A端進(jìn)入，沿圓形軌道運(yùn)動后從C端沿圓弧切線方向飛出，再經(jīng)過時間t=0.2s時恰好以平行于薄木板的方向從D端滑上薄木板，物塊始終未脫離薄木板，斜面足夠長。已知物塊質(zhì)量m=3kg，薄木板質(zhì)量M=1kg，木板與斜面之間的動摩擦因數(shù)195MM廠24，木板與物塊之間的動摩擦因數(shù)2一6，重力加速度g10m/s2，sin37。

9、-0.6，不計(jì)空氣阻力，求：（1）物塊滑到圓軌道最低點(diǎn)B時，對軌道的壓力（計(jì)算結(jié)果可以保留根號）；（2）物塊相對于木板運(yùn)動的距離；（3）整個過程中，系統(tǒng)由于摩擦產(chǎn)生的熱量。6如圖所示，遙控電動賽車（可視為質(zhì)點(diǎn)）從4點(diǎn)由靜止出發(fā)，經(jīng)過時間t后關(guān)閉電動機(jī)，賽車?yán)^續(xù)前進(jìn)至B點(diǎn)進(jìn)入半徑為R=0.5m的豎直粗糙圓弧軌道，經(jīng)過圓弧最高點(diǎn)C后水平飛出，之后恰好在D點(diǎn)沿斜面方向進(jìn)入與豎直方向成0=37。的斜面軌道（途中表演上下翻身），C、D兩點(diǎn)在豎直方向的高度差為h=08m。已知賽車在水平軌道AB部分運(yùn)動時受到恒定阻力f=IN，由設(shè)置在圓弧起點(diǎn)B處的傳感器顯示賽車經(jīng)過此處對圓弧軌道的壓力為F二82N，賽車的質(zhì)

10、量m=1kg，通電后賽車的電動機(jī)以額定功率P二800W工作，軌道AB的長度L=6m，空氣阻力忽略不計(jì)，g=10m/s2。求：（1）賽車運(yùn)動到B點(diǎn)的速度勺的大小。（2）賽車電動機(jī)工作的時間t。（3）賽車在通過圓弧軌道過程中克服摩擦阻力所做的功W。7.如圖所示，固定在豎直平面內(nèi)的光滑軌道abc由直軌道ab和半徑為人=0.5m圓弧軌道be平滑連接組成，圓弧軌道與光滑水平桌面相切，切點(diǎn)為c。可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊A、B的質(zhì)量分別為mA=0.1kg和mB=0.3kg，B置于桌面最右端，桌面離地高度為h2=0.8m?，F(xiàn)將A從軌道上距桌面高h(yuǎn)廠3.2m處由靜止釋放，A與B發(fā)生正撞，碰后兩物塊粘在一起水平拋出。不

11、計(jì)空氣阻力，取重力加速度g=10m/s2。求：（1）物塊A經(jīng)過圓弧上e點(diǎn)時對軌道的壓力大小Fn；兩物塊碰撞過程中損失的機(jī)械能口;兩物塊落地點(diǎn)距離桌面右端的水平距離決Q/I8如圖所示，輕桿的上端可繞光滑鉸鏈O在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，小球固定在輕桿上Q點(diǎn)，用細(xì)繩連接小物塊與小球，繩子穿過鉸鏈正下方的小孔尸，現(xiàn)用手沿繩方向拉住小球，使小球和物塊保持靜止，此時zOQP=90，zPOQ=37。已知小球和小物塊的質(zhì)量均為1kg,輕桿長度為1m，重力加速度g取10m/s2,忽略一切摩擦，sin37=0.6,sin53=0.8，求:拉力F的大??；松手后，小球運(yùn)動到最低點(diǎn)時的速度大小v；松手后，小球在左側(cè)最高點(diǎn)時

12、繩對小球的拉力大小T。9.如圖所示的木板由傾斜部分和水平部分組成，兩部分之間由一小段圓弧面相連接.傾斜部分為光滑圓槽；軌道一水平部分左端長為L的一部分是光滑的，其余部分是粗糙的，現(xiàn)有質(zhì)量為m、長為L的均勻細(xì)鐵鏈，在外力作用下靜止在如圖所示的位置，鐵鏈下端距水平槽的高度為。現(xiàn)撤去外力使鐵鏈開始運(yùn)動，最后鐵鏈全部運(yùn)動到水平軌道粗糙部分已知重力加速度為g，斜面的傾角為0，鐵鏈與水平軌道粗糙部分的動摩擦因數(shù)為“，不計(jì)鐵鏈經(jīng)過圓弧處時的能量損失。求：鐵鏈的最大速率；從釋放到鐵鏈達(dá)到最大速率的過程中，后半部分鐵鏈對前部分鐵鏈所做的功；最后鐵鏈的左端離木板傾斜部分底端的距離。（2021浙江咼考真題）如圖所示，豎直平面內(nèi)由傾角a=60的斜面軌道AB、半徑均為R的半圓形細(xì)圓管軌道BCDE和圓周細(xì)圓管軌道EFG構(gòu)成一游戲裝置固定于地面，B、E兩處軌道平滑連接，軌道所在平面與豎直墻面垂直。軌道出口處G和圓心O?的連線，以及O2、E、O和B等四點(diǎn)連成的直線與水平線間的夾角均為0=