2年模拟（新课标）高考物理大一轮复习 第五章 第3讲 机械能守恒定律及其应用练习.doc

第3讲机械能守恒定律及其应用a组20142015年模拟基础题组时间:30分钟分值:40分一、选择题(每题6分,共24分)1.(2015湖北襄阳四校联考)如图所示,物体b的质量是物体a质量的一半,不计所有摩擦,物体a从离地面高h处由静止开始下落,以地面为参考面,当物体a的动能与其势能相等时,物体a距地面的高度为(设该过程中b未与滑轮相碰)() a.0.4hb.0.2hc.0.8hd.h2.(2014湖南长沙一中月考)(多选)一个高尔夫球静止于平坦的地面上,在t=0时球被击出,飞行中球的速率与时间的关系如图所示。若不计空气阻力的影响,根据图象提供的信息可以求出()a.高尔夫球在何时落地b.高尔夫球可上升的最大高度c.人击球时对高尔夫球做的功d.高尔夫球落地时离击球点的距离3.(2014江苏无锡模拟)如图所示,斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止于水平面上,现将一小球从图示位置静止释放,不计一切摩擦,则在小球从释放到落至地面的过程中,下列说法正确的是()a.斜劈对小球的弹力不做功b.斜劈与小球组成的系统机械能守恒c.斜劈的机械能守恒d.小球重力势能减少量等于斜劈动能的增加量4.(2014上海徐汇期末考试)(多选)如图所示,圆心在o点、半径为r的光滑圆弧轨道abc竖直固定在水平桌面上,oc与oa的夹角为60,轨道最低点a与桌面相切。一轻绳两端系着质量为m1和m2的小球(均可视为质点),挂在圆弧轨道边缘c的两边,开始时,m1位于c点,然后从静止释放,设轻绳足够长,不计一切摩擦。则()a.在m1由c下滑到a的过程中,两球速度大小始终相等b.在m1由c下滑到a的过程中,重力的功率先增大后减少c.若m1恰好能沿圆弧下滑到a点,则m1=2m2d.若m1恰好能沿圆弧下滑到a点,则m1=3m2二、非选择题(共16分)5.(2015浙江温州期中)如图所示是某次四驱车比赛的轨道中的某一段。张华控制的四驱车(可视为质点),质量m=1.0 kg,额定功率为p=7 w。张华的四驱车到达水平平台上a点时速度很小(可视为0),此时启动四驱车的发动机并直接使发动机的功率达到额定功率,一段时间后关闭发动机。当四驱车由平台边缘b点飞出后,恰能沿竖直光滑圆弧轨道cde上c点的切线方向飞入圆弧轨道,且此时的速度大小为5 m/s,cod=53,并从轨道边缘e点竖直向上飞出,离开e以后上升的最大高度为h=0.85 m。已知ab间的距离l=6 m,四驱车在ab段运动时的阻力恒为1 n。重力加速度g取10 m/s2,不计空气阻力。sin 53=0.8,cos 53=0.6,求:(1)四驱车运动到b点时的速度大小;(2)发动机在水平平台上工作的时间;(3)四驱车对圆弧轨道的最大压力。b组20142015年模拟提升题组时间:50分钟分值:70分一、选择题(每题6分,共24分)1.(2015安徽安庆联考)质量为m的人造卫星与地心距离为r时,引力势能可表示为ep=-,其中g为引力常量,m为地球质量。已知地球半径为r,根据机械能守恒定律可得地球的第二宇宙速度(可使卫星脱离地球引力的发射速度)为()a. b.c.d.22.(2015湖北百所重点中学联考)(多选)如图所示,在竖直平面内,半径为r的四分之一圆弧轨道ab、水平轨道bc与斜面cd平滑连接在一起,圆弧轨道的半径ob和bc垂直,水平轨道bc的长度大于r,斜面足够长。在圆弧轨道上静止着n个质量为m,半径为r(rr)的光滑刚性小球,小球恰好将圆弧轨道铺满,从最高点a到最低点b依次标记为1、2、3n。现将圆弧轨道末端b处的阻挡物拿走,n个小球由静止开始沿轨道运动,不计摩擦与空气阻力,若以bc所在的平面为重力势能的零势面,下列说法正确的是()a.第n个小球在斜面cd上向上运动时机械能减小b.第n个小球在斜面cd上向上运动时机械能增大c.n个小球构成的系统在运动过程中机械能守恒,且机械能e=nmgrd.第1个小球到达最低点的速度v3.(2015湖北襄阳四中、龙泉中学、荆州中学联考)(多选)如图所示,质量为m的小球套在倾斜放置的固定光滑杆上,一根轻质弹簧一端固定于o点,另一端与小球相连,弹簧与杆在同一竖直平面内,将小球沿杆拉到与弹簧水平的位置由静止释放,小球沿杆下滑,当弹簧位于竖直位置时,小球速度恰好为零,此时小球下降的竖直高度为h,若全过程中弹簧始终处于伸长状态且处于弹性限度范围内,下列说法中正确的是()a.弹簧与杆垂直时,小球速度最大b.弹簧与杆垂直时,小球的动能与重力势能之和最大c.小球下滑至最低点的过程中,弹簧的弹性势能增加量小于mghd.小球下滑至最低点的过程中,弹簧的弹性势能增加量等于mgh4.(2014江西师范大学附中11月月考)(多选)bungee(蹦极)是一种新兴的体育活动,蹦跃者站在约40米以上(相当于10层楼高)高度的桥梁、塔顶、高楼、吊车甚至热气球上,把一端固定的一根长长的橡皮绳绑在踝关节处,然后两臂伸开,双腿并拢,头朝下跳下去。绑在跳跃者踝部的橡皮绳很长,足以使跳跃者在空中享受几秒钟的“自由落体”。当人体落到离地面一定距离时,橡皮绳被拉开、绷紧,阻止人体继续下落,当人到达最低点时,橡皮绳弹起,人被拉起,随后又落下,如此反复,但由于空气阻力的原因,使弹起的高度会逐渐减小,直到静止,这就是蹦极的全过程。根据以上的叙述,忽略空气阻力的影响,对第一次下落过程中下列说法正确的是()a.当橡皮绳达到原长后人开始做减速运动b.整个下落过程中人的机械能守恒c.当橡皮绳的弹力刚好等于人的重力时人的速度最大d.当人达到最低点时加速度数值最大,且一定大于重力加速度g的值二、非选择题(共46分)5.(2014湖北十堰模拟)(14分)如图所示,粗糙弧形轨道和两个光滑半圆轨道组成翘尾巴的s形轨道。光滑半圆轨道半径为r,两个光滑半圆轨道连接处c、d之间留有很小的空隙,刚好能够使小球通过,c、d之间距离可忽略。粗糙弧形轨道最高点a与水平面上b点之间的高度为h。从a点静止释放一个可视为质点的小球,小球沿翘尾巴的s形轨道运动后从e点水平飞出,落到水平地面上,落点到与e点在同一竖直线上b点的距离为s。已知小球质量为m,不计空气阻力,求:(1)小球从e点水平飞出时的速度大小;(2)小球运动到半圆轨道的b点时对轨道的压力;(3)小球沿翘尾巴s形轨道运动时克服摩擦力做的功。6.(2015浙江杭州重点中学联考)(16分)如图所示,在投球游戏中,小明坐在可沿竖直方向升降的椅子上,停在不同高度处将小球水平抛出落入固定的球框中。已知球框距地面的高度为h0,小球的质量为m,抛出点与球框的水平距离始终为l,忽略空气阻力。(1)小球从距地面高为h0处水平抛出落入球框,求此过程中小球重力势能的减少量;(2)若小球从不同高度处水平抛出后都落入了球框中,试推导小球水平抛出的速度v与抛出点高度h之间满足的函数关系;(3)为防止球入框时弹出,小明认为球落入球框时的动能越小越好。那么,它应该从多高处将球水平抛出,可以使小球入框时的动能最小?并求该动能的最小值。7.(2015湖北重点中学联考)(16分)如图,光滑固定斜面倾角为,斜面底端固定有垂直斜面的挡板c,斜面顶端固定有光滑定滑轮。质量为m的物体a经一轻质弹簧与下方挡板上的质量也为m的物体b相连,弹簧的劲度系数为k,a、b都处于静止状态。一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮,一端连物体a,另一端连一轻挂钩。开始时各段绳都处于伸直状态,a上方的一段绳平行于斜面。现在挂钩上挂一质量为m的物体d并从静止状态释放,已知它恰好能使b离开挡板但不继续上升。若让d带上正电荷q,同时在d运动的空间中加上方向竖直向下的匀强电场,电场强度的大小为e,仍从上述初始位置由静止状态释放d,则这次b刚离开挡板时d的速度大小是多少?已知重力加速度为g。第3讲机械能守恒定律及其应用a组20142015年模拟基础题组一、选择题1.a对a、b两物体组成的系统,只有重力做功,系统机械能守恒。b的重力势能不变,所以a重力势能的减小量等于系统动能的增加量,则有:mag(h-h)=(ma+mb)v2(其中h为物体a距地面的高度),当物体a的动能与其势能相等时,有:magh=mav2,又ma=2mb,联立上面三式得:mag(h-h)=magh,得:h=0.4h。故a正确,b、c、d错误。2.abd球刚被击出时速度为v0=31 m/s,根据机械能守恒,球到达最高点时重力势能最大,动能最小,所以v=19 m/s 时球处于最高点,由m=mgh+mv2,可求出最大高度为30 m,b项正确。仍根据机械能守恒知,球落地时速度与击出时速度相等,所以高尔夫球5 s时落地,a项正确。研究击球过程,根据动能定理,人做的功w=m,由于m未知,所以求不出w,c项错误。研究球的水平分运动,由x=vxt,其中vx=19 m/s,t=5 s,可求得x=95 m,d项正确。3.b不计一切摩擦,小球下滑时,小球和斜劈组成的系统只有小球的重力做功,系统机械能守恒,b正确,c、d错误;斜劈对小球的弹力与小球位移间夹角大于90,故弹力做负功,a错误。4.bcm1在下滑过程中,其速度沿绳方向的分量大小等于m2的速度大小,故a错。m1在c和a处时重力的功率均为零,而在c到a的过程中其在竖直方向的分速度不等于零,由此可知重力的功率应先增大后减小,故b正确。对m1和m2组成的系统应用机械能守恒定律有:m1g-m2gr=0,解得m1=2m2,故c对、d错。二、非选择题5.答案(1)3 m/s(2)1.5 s(3)55.5 n解析(1)由题可知vb=vccos 53得四驱车运动到b点时的速度为vb=3 m/s(2)从a到b的运动过程中有牵引力和阻力做功,根据动能定理有:m-0=pt-fl解得t=1.5 s(3)从c点运动到最高点的过程中,只有重力做功,所以机械能守恒,有:m=mg(h+rcos 53)得圆弧轨道的半径r= m四驱车到达d点时对轨道的压力最大,设四驱车在d点的速度为vd,从c点到d点的过程中机械能守恒,则有:m-m=mgr(1-cos 53)或m=mg(r+h)又fmax-mg=解得fmax=55.5 n由牛顿第三定律知,四驱车对轨道的最大压力fmax=fmax=55.5 nb组20142015年模拟提升题组一、选择题1.b设地球的第二宇宙速度为v,则人造卫星在脱离地球引力的过程中机械能守恒,有mv2-=0,得v=,b选项正确。2.bd取n个小球为一整体,整体机械能守恒,当整体在水平轨道上时,动能最大,则第n个小球在斜面cd上上升过程中,整体动能转化为斜面上小球的重力势能,所以第n个小球的机械能增大,故a错误、b正确;对整体机械能守恒,但是开始时整体重心高度h小于,所以enmgr,当第1个小球到达最低点时,根据动能定理有nmgh=nmv2,所以v0,即f2mg,由牛顿第二定律,人到达最低位置时的加速度大小a=g,所以正确选项为c、d。二、非选择题5.答案(1)ve=(2)fn=9mg+,方向竖直向下(3)mg(h-4r)-解析(1)小球从e点水平飞出做平抛运动,设小球从e点水平飞出时的速度大小为ve。由平抛运动规律有s=vet4r=gt2联立解得ve=(2)小球从b点运动到e点的过程,机械能守恒m=mg4r+m解得=8gr+在b点fn-mg=m解得fn=9mg+由牛顿第三定律可知小球运动到b点时对轨道的压力为fn=9mg+,方向竖直向下。(3)设小球沿翘尾巴的s形轨道运动时克服摩擦力做的功为w,则mg(h-4r)-w=m得w=mg(h-4r)-6.答案(1)mg(h0-h0)(2)v=l(hh0)(或h=h0+)(3)见解析解析(1)小球重力势能的减少量为:ep=mg(h0-h0)。(2)设小球做平抛运动的时间为t,则水平方向有:l=vt竖直方向有:h-h0=gt2解得:v=l(hh0)或h=h0+。(3)小球平抛运动过程中,只有重力做功,机械能守恒,则得:mg(h-h0)=ek-ek0结合第(2)问结论有:mg(h-h0)=ek-(hh0)得:ek=+mg(h-h0)(hh0)当h=h0+时,ek有极小值,得:ekmin=mgl7.答案2解析挂钩没有挂d时,a压缩弹簧,弹簧的压缩量为x1,