高考物理 能力梯级提升思维高效训练 3.6机械能守恒定律功能关系.doc

能力梯级提升思维高效训练机械能守恒定律功能关系一、单项选择题1.（2012苏北四市模拟）如图所示，一物体从斜面上高为h处的a点由静止滑下，滑至斜面底端b时，因与水平面碰撞仅保留了水平分速度而进入水平轨道，在水平面上滑行一段距离后停在c点，测得a、c两点间的水平距离为x，设物体与斜面、水平面间的动摩擦因数均为,则( )a. b.c. d.无法确定2.（2012扬州模拟）2010年广州亚运会上，刘翔重归赛场，以打破亚运记录的成绩夺得110米跨栏的冠军.他采用蹲踞式起跑，在发令枪响后，左脚迅速蹬离起跑器，在向前加速的同时提升身体的重心，如图所示.假设质量为m的运动员，在起跑时前进的距离为s，重心升高h，获得的速度为v，阻力做功为w阻，则在此过程中( )a.运动员的机械能增加了b.运动员的机械能增加了c.运动员的重力做功为w重mghd.运动员自身做功3.（2012珠海模拟）如图所示，置于足够长斜面上的盒子a内放有光滑球b，b恰与盒子前、后壁接触，斜面光滑且固定于水平地面上一轻质弹簧的一端与固定在斜面上的木板p拴接，另一端与a相连今用外力推a使弹簧处于压缩状态，然后由静止释放，则从释放盒子直至其获得最大速度的过程中( )a弹簧的弹性势能一直减小直至为零ba对b做的功等于b机械能的增加量c弹簧弹性势能的减小量等于a和b动能的增加量da所受重力和弹簧弹力做功的代数和小于a动能的增加量二、多项选择题4.（2012南京模拟）如图所示，劲度系数为k的轻质弹簧，一端系在竖直放置的半径为r的圆环顶点p，另一端系一质量为m的小球，小球穿在圆环上做无摩擦的运动.设开始时小球置于a点，弹簧处于自然状态，当小球运动到最低点时速率为v，对圆环恰好没有压力.下列分析正确的是( )a从a到b的过程中，小球的机械能守恒b从a到b的过程中，小球的机械能减少c小球过b点时，弹簧的弹力为d小球过b点时，弹簧的弹力为5.（2012新课标全国卷）一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离.假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正确的是（ ）a.运动员到达最低点前重力势能始终减小b.蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加c.蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒d.蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关6.(2012山东高考)如图所示，倾角=30的粗糙斜面固定在地面上，长为l、质量为m、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平.用细线将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动直到软绳刚好全部离开斜面(此时物块未到达地面)，在此过程中( )a.物块的机械能逐渐增加b.软绳重力势能共减少了c.物块重力势能的减少等于软绳克服摩擦力所做的功d.软绳重力势能的减少小于其动能的增加与克服摩擦力所做功之和三、计算题7.（2012舟山模拟）如图所示，在竖直平面内，粗糙的斜面轨道ab的下端与光滑的圆弧轨道bcd相切于b，c是最低点，圆心角boc=37，d与圆心o等高，圆弧轨道半径r=1.0 m，现有一个质量为m=0.2 kg可视为质点的小物体，从d点的正上方e点处自由下落，de距离h1.6 m，物体与斜面ab之间的动摩擦因数=0.5.取sin37=0.6，cos37=0.8， g=10 m/s2.求：(1)物体第一次通过c点时轨道对物体的支持力fn的大小； (2)要使物体不从斜面顶端飞出，斜面的长度lab至少要多长；(3)若斜面已经满足(2)要求，物体从e点开始下落，直至最后在光滑圆弧轨道做周期性运动，在此过程中系统因摩擦所产生的热量q的大小. 8.（2012济南模拟）如图所示，光滑曲面轨道置于高度为h=1.8 m的平台上，其末端切线水平.另有一长木板两端分别搁在轨道末端点和水平地面间，构成倾角为=37的斜面，整个装置固定在竖直平面内，一个可视作质点的质量为m=0.1 kg的小球，从光滑曲面上由静止开始下滑（不计空气阻力，g取10 m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8）（1）若小球从高h=0.45 m处静止下滑，求小球离开平台时速度v0的大小；（2）若小球下滑后正好落在木板末端，求释放小球的高度h；（3）试推导小球下滑后第一次撞击木板时的动能与它下滑高度h的关系表达式，并作出ek-h图象.答案解析1.【解析】选b.设物体滑至斜面底端b时，因与水平面碰撞，损失的机械能为e，由能量守恒定律可知，,又,故有：mgh=e+mgx，.故b正确.2.【解析】选b.起跑过程中，运动员的重力势能增加了mgh，动能增加了，故运动员的机械能增加了，a错误，b正确;运动员的重力做负功，大小为mgh，c错误；设运动员自身做功为w人,由动能定理得，故，d错误.3.【解析】选b.对于盒子a，由静止释放直至其获得最大速度的过程中，弹簧弹力总大于重力沿斜面向下的分力且做正功，达到最大速度时，弹簧弹力等于重力沿斜面向下的分力，因此，达到最大速度时，弹簧仍被压缩，弹性势能不等于零，选项a错误；对于b，除了重力做功外，盒子a对b的弹力也做了功，由功能关系可得，b的机械能的增加量等于a对b做的功，选项b正确；对于弹簧、盒子和光滑球b组成的系统，机械能守恒，弹簧减小的弹性势能等于a和b机械能的增加量，而不是a和b动能的增加量，选项c错误；对于a，根据动能定理，其所受重力、弹簧弹力及b对其的弹力做的总功等于a的动能的增加量，而b对a的弹力做了负功，因此，a所受重力和弹簧弹力做功的代数和大于a动能的增加量，选项d错误.4.【解析】选b、c.小球从a至b的过程中，除了小球的重力做功外，弹簧弹力对小球也做了功，因此，小球的机械能不守恒，因为弹力做负功，小球的机械能减少，选项a错，而选项b对；小球运动到b位置时，对圆环恰好没有压力，根据牛顿第二定律得，f为弹簧上的弹力，选项c正确,d错误.5.【解析】选a、b、c.运动员在下落过程中，重力做正功，重力势能减小，故a正确.蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力向上，位移向下，弹性力做负功，弹性势能增加，故b正确.选取运动员、地球和蹦极绳为一系统，在蹦极过程中，只有重力和系统内弹力做功，这个系统的机械能守恒，故c正确.重力势能改变的表达式为ep=-mgh，由于h是绝对的，与选取的重力势能零点无关，故d错.6.【解析】选b、d.因物块所受的细线的拉力做负功，所以物块的机械能逐渐减少，a错误；软绳重力势能共减少，b正确；物块和软绳组成的系统受重力和摩擦力作用，由动能定理可得：重力做功(包括物块和软绳)减去软绳克服摩擦力做功等于系统(包括物块和软绳)动能的增加，设物块的质量为m，即wm+wm-wf=ekm+ekm，物块重力势能的减少等于wm，所以c错误.对软绳有wm-wf+wf=ekm,wf表示细线对软绳的拉力做的功，软绳重力势能的减少等于wm，显然小于其动能的增加与克服摩擦力所做的功之和，d正确.7.【解析】（1）物体从e到c，由机械能守恒得： 在c点，由牛顿第二定律得: 联立、解得 fn=12.4 n (2)从edcba过程，由动能定理得wg-wf=0 wg=mg(h+rcos37)-labsin37 wf=mgcos37lab 联立、解得lab=2.4 m(3)因为mgsin37mgcos37（或tan37）所以，物体不会停在斜面上，物体最后以c为中心，b为一侧最高点沿圆弧轨道做往返运动. 从e点开始直至稳定，系统因摩擦所产生的热量q=ep ep=mg（h+rcos37） 联立、解得q=4.8 j答案：(1)12.4 n (2)2.4 m (3)4.8 j8.【解析】(1)小球从曲面上滑下，只有重力做功，机械能守恒，以平台为零重力