（通用版）高考物理一轮复习第五章第3讲机械能守恒定律及应用课时作业（含解析）.docx

机械能守恒定律及应用一、选择题(本题共10小题，16题为单选题，710题为多选题)1.如图所示，在水平桌面上的A点有一个质量为m的物体，以初速度v0被抛出，不计空气阻力，当它到达B点时，其动能为()A.mvmgH B.mvmgh1CmgHmgh2 D.mvmgh2解析：B由机械能守恒，mgh1mv2mv，到达B点的动能mv2mgh1mv，B正确2.如图所示，具有一定初速度的物块，沿倾角为30的粗糙斜面向上运动的过程中，受一个恒定的沿斜面向上的拉力F作用，这时物块的加速度大小为4 m/s2，方向沿斜面向下，那么，在物块向上运动的过程中，下列说法正确的是()A物块的机械能一定增加B物块的机械能一定减小C物块的机械能可能不变D物块的机械能可能增加也可能减小解析：A机械能变化的原因是非重力、弹力做功，题中除重力外，有拉力F和摩擦力Ff做功，则机械能的变化取决于F与Ff做功大小关系由mgsin FfFma知：FFfmgsin 30ma0，即FFf，故F做正功多于克服摩擦力做功，故机械能增加，A项正确3.如图所示，长为L的均匀链条放在光滑水平桌面上，且使长度的垂在桌边，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为()A. B.C. D4解析：C由机械能守恒定律Ep减Ek增即mg(L)mv2，所以v.故C正确4.如图所示，将一个内外侧均光滑的半圆形槽置于光滑的水平面上，槽的左侧有一竖直墙壁现让一小球自左端槽口A点的正上方由静止开始下落，从A点与半圆形槽相切进入槽内，则下列说法正确的是()A小球在半圆形槽内运动的全过程中，只有重力对它做功B小球从A点向半圆形槽的最低点运动的过程中，小球处于失重状态C小球从A点经最低点向右侧最高点运动的过程中，小球与槽组成的系统机械能守恒D小球从下落到从右侧离开槽的过程中机械能守恒解析：C小球从A点向半圆形槽的最低点运动的过程中，半圆形槽有向左运动的趋势，但是实际上没有动，整个系统只有重力做功，所以小球与槽组成的系统机械能守恒而小球过了半圆形槽的最低点以后，半圆形槽向右运动，由于系统没有其他形式的能量产生，满足机械能守恒的条件，所以系统的机械能守恒小球到达槽最低点前，小球先失重，后超重当小球向右上方滑动时，半圆形槽向右移动，半圆形槽对小球做负功，小球的机械能不守恒综合以上分析可知选项C正确5.如图所示光滑轨道由半圆和一段竖直轨道构成，图中H2R，其中R远大于轨道内径比轨道内径略小的两小球A、B用轻绳连接，A在外力作用下静止于轨道右端口，B球静止在地面上，轻绳绷紧现静止释放A小球，A落地后不反弹，此后B小球恰好可以到达轨道最高点则A、B两小球的质量之比为()A31 B32C71 D72解析：A设A球落地时两球速度大小为v1.对于两球组成的系统，由机械能守恒定律得：A下落过程，有mAgHmBgH(mAmB)vA落地后，对B球，由机械能守恒得：B球上升过程，有mBvmBgR又H2R联立解得mAmB31.故选A.6如图甲所示，将质量为m的小球以速度v0竖直向上抛出，小球上升的最大高度为h.若将质量分别为2m、3m、4m、5m的小球，分别以同样大小的速度v0从半径均为Rh的竖直圆形光滑轨道的最低点水平向右射入轨道，轨道形状如图乙、丙、丁、戊所示则质量分别为2m、3m、4m、5m的小球中，能到达的最大高度仍为h的是(小球大小和空气阻力均不计)()A质量为2m的小球 B质量为3m的小球C质量为4m的小球 D质量为5m的小球解析：C由题意可知，质量为m的小球，竖直向上抛出时只有重力做功，故机械能守恒，则有mghmv，题图乙将质量为2m的小球以速度v0射入轨道，小球若能到达最大高度为h，则此时速度不为零，此时的动能与重力势能之和，大于初位置时的动能与重力势能，故不可能，即h2h，故A错误；由丙图和戊图，可知小球出轨道时的速度方向不沿竖直方向，则上升到最高点时水平方向速度不为零，由机械能守恒定律可知h3h，h5h，故B、D错误；由丁图可知，小球出轨道时的速度方向沿竖直方向向上，则上升到最高点时，速度为零，由机械能守恒定律可知h4h，故C正确7如图甲所示，轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，一质量为m的小球，从离弹簧上端高h处由静止释放某同学在研究小球落到弹簧上后继续向下运动到最低点的过程，他以小球开始下落的位置为原点，沿竖直向下方向建立坐标轴Ox，作出小球所受弹力F大小随小球下落的位置坐标x的变化关系如图乙所示，不计空气阻力，重力加速度为g.以下判断正确的是()A当xhx0，重力势能与弹性势能之和最小B最低点的坐标为xh2x0C小球受到的弹力最大值大于2mgD小球动能的最大值为mgh解析：ACD小球、地球和弹簧组成的系统机械能守恒，当xhx0，弹力等于重力，加速度为零，速度最大，重力势能与弹性势能之和最小，A正确；根据简谐运动的对称性，xh2x0与xh处速度相等，xh2x0处不是最低点，B错误；根据胡克定律，弹簧压缩x0时弹力等于mg，xh2x0处弹力等于2mg，但不是最低点，所以小球受到的弹力最大值大于2mg，C正确；在xhx0处速度最大由图知，mgkx0，根据动能定理：mg(hx0)x0Ek，Ekmghmgx0，D正确8.(2018遂宁模拟)如图所示，上表面光滑，倾角30的斜面固定在水平地面上，斜面顶端固定一光滑的小定滑轮，质量分别为m和3m的两小物块A、B用轻绳连接，其中B被垂直斜面的挡板挡住而静止在斜面上，定滑轮与A之间绳子水平，已知绳子开始刚好拉直，长为L.现静止释放A，在A向下开始运动到O点正下方的过程中，下列说法正确的是()A物块B一直保持静止状态B物块B不能一直保持静止状态C物块A在下摆过程中的机械能处于最大值时，动能最大值为mgLD物块A在下摆过程中的机械能处于最大值时，动能最大值为解析：BD假设物块B不动，设A摆到最低点时的速度大小为v，则由机械能守恒得mgLmv2，解得v，A在最低点时，由牛顿第二定律得FTmgm，解得FT3mg，而物块B重力沿斜面向下的分力为3mgsin mgvD第1个小球到达最低点的速度v解析：AD在下滑的过程中，水平面上的小球要做匀速运动，而曲面上的小球要做加速运动，则后面的小球对前面的小球有向前的压力，冲上斜面后后面的小球把前面的小球往上压，所以小球之间始终相互挤压，故N个小球在运动过程中始终不会散开，故A正确；把N个小球看成整体，则小球运动过程中只有重力做功，机械能守恒，弧AB的长度等于小球全部到斜面上的长度，而在圆弧上的重心位置与在斜面上的重心位置相比可能高，可能低，也可能一样高，所以第N个小球在斜面上能达到的最大高度可能比R小，可能比R大，也可能与R相等，故B错误；N个小球整体在AB段时，重心低于，小球整体的重心运动到最低点的过程中，根据机械能守恒定律得mv2mg，解得v，而第1个球在下滑过程中，始终受到第2个球对它的压力，所以第1个小球到达最低点的速度v，故C错误，D正确二、计算题(本题共2小题，需写出规范的解题步骤)11.如图所示，位于竖直平面上有圆弧的光滑轨道，半径为R，OB沿竖直方向，圆弧轨道上端A点距地面高度为H.当把质量为m的钢球从A点静止释放，最后落在了水平地面的C点处若本地的重力加速度为g，且不计空气阻力求：(1)钢球运动到B点的瞬间受到的支持力多大(2)钢球落地点C距B点的水平距离s为多少(3)比值为多少时，小球落地点C距B点的水平距离s最大？这个最大值是多少？解析：(1)钢球由A到B过程由机械能守恒定律得：mgRmv2在B点对钢球由牛顿第二定律得：FNmgm解得：FN3mg(2)钢球离开B点后做平抛运动，则有：HRgt2svt解得：s2(3)s22根据数学知识可知，当RH，即时，s有最大值，s最大H答案：(1)3mg(2)2(3)H12如图所示，左侧竖直墙面上固定半径为R0.3 m的光滑半圆环，右侧竖直墙面上与圆环的圆心O等高处固定一光滑直杆质量为ma100 g的小球a套在半圆环上，质量为mb36 g的滑块b套在直杆上，二者之间用长为l0.4 m的轻杆通过两铰链连接现将a从圆环的最高处由静止释放，使a沿圆环自由下滑，不计一切摩擦，a、b均视为质点，重力加速度g10 m/s2.求：(1)小球a滑到与圆心O等高的P点时的向心力大小；(2)小球a从P点下滑至杆与圆环相切的Q点的过程中，杆对滑块b做的功解析：(1)当小球a滑到与O同高度P点时的速度v的方向沿圆环切向向下，滑块b的速度为零，由机械能守恒定律可得magRmav2解得v对