高考物理 命题点18 动能定理和机械能守恒定律优生辅导真题集训.doc

命题点18 动能定理和机械能守恒定律3取水平地面为重力势能零点。一物块从某一高度水平抛出，在抛出点其动能与重力势能恰好相等。不计空气阻力。该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角为() a.b.c. d.解析：选b设物块水平抛出的初速度为v0，高度为h，由机械能守恒定律得mv02mgh，即v0。物块在竖直方向上的运动是自由落体运动，故落地时的竖直分速度vyvxv0，则该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角，故选项b正确，选项a、c、d错误。4(2014全国卷)如图，一质量为m的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大环上质量为m的小环(可视为质点)，从大环的最高处由静止滑下。重力加速度大小为g。当小环滑到大环的最低点时，大环对轻杆拉力的大小为()amg5mg bmgmgcmg5mg dmg10mg解析：选c设大环半径为r，质量为m的小环滑下过程中遵守机械能守恒定律，所以mv2mg2r。小环滑到大环的最低点时的速度为v2，根据牛顿第二定律得fnmg，所以在最低点时大环对小环的支持力fnmg5mg。根据牛顿第三定律知，小环对大环的压力fnfn5mg，方向向下。对大环，据平衡条件，轻杆对大环的拉力tmgfnmg5mg。根据牛顿第三定律，大环对轻杆拉力的大小为ttmg5mg，故选项c正确，选项a、b、d错误。5(多选)(2015全国卷)如图，滑块a、b的质量均为m，a套在固定竖直杆上，与光滑水平地面相距h，b放在地面上。a、b通过铰链用刚性轻杆连接，由静止开始运动。不计摩擦，a、b可视为质点，重力加速度大小为g。则()aa落地前，轻杆对b一直做正功ba落地时速度大小为ca下落过程中，其加速度大小始终不大于gda落地前，当a的机械能最小时，b对地面的压力大小为mg解析：选bd由题意知，系统机械能守恒。设某时刻a、b的速度分别为va、vb。此时刚性轻杆与竖直杆的夹角为，分别将va、vb分解，如图。因为刚性杆不可伸长，所以沿杆的分速度v与v是相等的，即vacos vb sin 。当a滑至地面时90，此时vb0，由系统机械能守恒得mghmva2，解得va，选项b正确；同时由于b初、末速度均为零，运动过程中其动能先增大后减小，即杆对b先做正功后做负功，选项a错误；杆对b的作用先是推力后是拉力，对a则先是阻力后是动力，即a的加速度在受到杆的向下的拉力作用时大于g，选项c错误；b的动能最大时，杆对a、b的作用力为零，此时a的机械能最小，b只受重力和支持力，所以b对地面的压力大小为mg，选项d正确。6(2016全国乙卷)如图，一轻弹簧原长为2r，其一端固定在倾角为37的固定直轨道ac的底端a处，另一端位于直轨道上b处，弹簧处于自然状态。直轨道与一半径为r的光滑圆弧轨道相切于c点，ac7r，a、b、c、d均在同一竖直平面内。质量为m的小物块p自c点由静止开始下滑，最低到达e点(未画出)随后p沿轨道被弹回，最高到达f点，af4r。已知p与直轨道间的动摩擦因数，重力加速度大小为g。(取sin 37，cos 37)(1)求p第一次运动到b点时速度的大小。(2)求p运动到e点时弹簧的弹性势能。(3)改变物块p的质量，将p推至e点，从静止开始释放。已知p自圆弧轨道的最高点d处水平飞出后，恰好通过g点。g点在c点左下方，与c点水平相距r、竖直相距r，求p运动到d点时速度的大小和改变后p的质量。解析：(1)根据题意知，b、c之间的距离l为l7r2r设p到达b点时的速度为vb，由动能定理得mglsin mglcos mvb2式中37。联立式并由题给条件得vb2。(2)设bex。p到达e点时速度为零，设此时弹簧的弹性势能为ep。p由b点运动到e点的过程中，由动能定理有mgxsin mgxcos ep0mvb2e、f之间的距离l1为l14r2rxp到达e点后反弹，从e点运动到f点的过程中，由动能定理有epmgl1sin mgl1cos 0联立式并由题给条件得xrepmgr。(3)设改变后p的质量为m1。d点与g点的水平距离x1和竖直距离y1分别为x1rrsin y1rrrcos 式中，已应用了过c点的圆轨道半径与竖直方向夹角仍为的事实。设p在d点的速度为vd，由d点运动到g点的时间为t。由平抛运动公式有y1gt2x1vdt联立式得vd设p在c点速度的大小为vc。在p由c点运动到d点的过程中机械