高三物理一轮复习 第五章 第3讲 机械能守恒定律及其应用2.doc

第五章 第3讲 机械能守恒定律及其应用2 (时间45分钟，满分100分)一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分)1下列说法正确的是()a如果物体所受到的合外力为零，则其机械能一定守恒b如果物体所受到的合外力做的功为零，则其机械能一定守恒c物体沿光滑曲面自由下滑的过程中，其机械能一定守恒d做匀加速运动的物体，其机械能可能守恒2.图5312(2013届宝鸡模拟)如图5312所示，a、b两小球静止在同一条竖直线上，离地面足够高，b球质量大于a球质量两球间用一条细线连接，开始线处于松弛状态现同时释放两球，球运动过程中所受的空气阻力忽略不计下列说法正确的是()a下落过程中两球间的距离保持不变b下落后两球间距离逐渐增大，一直到细线张紧为止c下落过程中，a、b两球都处于失重状态d整个下落过程中，系统的机械能守恒3(2013届南通模拟)如图5313所示，a、b两球质量相等，a球用不能伸长的轻绳系于o点，b球用轻弹簧系于o点，o与o点在同一水平面上，分别将a、b球拉到与悬点等高处，使绳和轻弹簧均处于水平，弹簧处于自然状态，将两球分别由静止开始释放，当两球达到各自悬点的正下方时，两球仍处在同一水平面上，则()图5313a两球到达各自悬点的正下方时，两球动能相等b两球到达各自悬点的正下方时，a球动能较大c两球到达各自悬点的正下方时，b球动能较大d两球到达各自悬点的正下方时，a球受到向上的拉力较大4(2013届延安模拟)如图5314所示是全球最高的(高度208米)北京朝阳公园摩天轮，一质量为m的乘客坐在摩天轮中以速率v在竖直平面内做半径为r的匀速圆周运动，假设t0时刻乘客在轨迹最低点且重力势能为零，那么，下列说法正确的是()图5314a乘客运动的过程中，重力势能随时间的变化关系为epmgr(1cos t)b乘客运动的过程中，在最高点受到座位的支持力为mmgc乘客运动的过程中，机械能守恒，且机械能为emv2d乘客运动的过程中，机械能随时间的变化关系为emv2mgr(1cos t)5.图5315(2013届西安一中检测)如图5315所示，光滑细杆ab、ac在a点连接，ab竖直放置，ac水平放置，两相同的中心有小孔的小球m、n，分别套在ab和ac上，并用一细绳相连，细绳恰好被拉直，现由静止释放m、n，在运动过程中下列说法中正确的是()am球的机械能守恒bm球的机械能减小cm和n组成的系统的机械能守恒d绳的拉力对n做负功6(2013届山东省实验中学检测)如图5316所示，离水平地面一定高处水平固定一内壁光滑的圆筒，筒内固定一轻质弹簧，弹簧处于自然长度现将一小球从地面以某一初速度斜向上抛出，刚好能水平进入圆筒中，不计空气阻力下列说法中正确的是()图5316a弹簧获得的最大弹性势能小于小球抛出时的动能b弹簧获得的最大弹性势能等于小球抛出时的动能c小球从抛出到将弹簧压缩到最短的过程中小球的机械能守恒d小球抛出的初速度大小仅与圆筒离地面的高度有关7.图5317内壁光滑的环形凹槽半径为r，固定在竖直平面内，一根长度为r的轻杆，一端固定有质量m的小球甲，另一端固定有质量为2m的小球乙现将两小球放入凹槽内，小球乙位于凹槽的最低点(如图5317所示)，由静止释放后()a下滑过程中甲球减少的机械能总是等于乙球增加的机械能b下滑过程中甲球减少的重力势能总是等于乙球增加的重力势能c甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点d杆从右向左滑回时，乙球一定不能回到凹槽的最低点8(2013届西安一中模拟)如图5318所示，一质量为m的滑块以初速度v0从固定于地面上的斜面底端a开始冲上斜面，到达某一高度后返回a，斜面与滑块之间有摩擦下列各项分别表示它在斜面上运动的速度v、加速度a、势能ep和机械能e随时间的变化图象，可能正确的是()图53189.图5319如图5319所示为竖直平面内的直角坐标系一个质量为m的质点，在力f和重力的作用下，从坐标原点o由静止开始沿直线oa斜向下运动，直线oa与y轴负方向成角(90)不计空气阻力，重力加速度为g，则以下说法正确的是()a当fmgtan 时，质点的机械能守恒b当fmgsin 时，质点的机械能守恒c当fmgtan 时，质点的机械能可能减小也可能增大d当fmgsin 时，质点的机械能可能减小也可能增大10.图5320(2013届咸阳检测)如图5320所示，物体a、b通过细绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧，物体a、b的质量分别为m、2m，开始时细绳伸直，用手托着物体a使弹簧处于原长且a与地面的距离为h，物体b静止在地面上放手后物体a下落，与地面即将接触时速度为v，此时物体b对地面恰好无压力，则下列说法中正确的是()a物体a下落过程中的任意时刻，加速度不会为零b此时弹簧的弹性势能等于mghmv2c此时物体b处于平衡状态d此过程中物体a的机械能变化量为mghmv2二、非选择题(本题共2小题，共30分计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)11(15分)(2012海南国兴中学模拟)半径r0.50 m的光滑圆环固定在竖直平面内，轻质弹簧的一端固定在环的最高点a处，另一端系一个质量m0.20 kg的小球，小球套在圆环上，已知弹簧的原长为l00.50 m，劲度系数k4.8 n/m.将小球从如图5321所示的位置由静止开始释放，小球将沿圆环滑动并通过最低点c，在c点时弹簧的弹性势能epc0.6 j(g取10 m/s2)，求：图5321(1)小球经过c点时的速度vc的大小；(2)小球经过c点时对环的作用力的大小和方向12(15分)(2013届杭州学军中学质检)如图5322所示，倾角为的光滑斜面上放有两个质量均为m的小球a和b，两球之间用一根长为l的轻杆相连，下面的小球b离斜面底端的高度为h.两球从静止开始下滑，不计机械能损失，求：图5322(1)两球都进入光滑水平面时两小球运动的速度大小；(2)此过程中杆对b球所做的功答案与解析1【解析】物体受到的合外力为零，机械能不一定守恒，如在竖直方向上物体做匀速直线运动，其机械能不守恒所以选项a、b错误物体沿光滑曲面自由下滑的过程中，只有重力做功，所以机械能守恒选项c正确做匀加速运动的物体，其机械能可能守恒，如自由落体运动，选项d正确【答案】cd2.【解析】两球同时释放后，均做自由落体运动，加速度均为g，故两球均处于失重状态，且机械能守恒，两球间距也保持不变，a、c、d均正确，b错误【答案】acd3【解析】两球由水平位置下降到竖直位置，重力势能减少量相同，但b球重力势能减少量有一部分转化为弹簧的弹性势能，由系统机械能守恒定律可知，a球在悬点正下方的动能大，b正确，a、c错误，在最低点，由fmgm及vavb可知，fafb，d正确【答案】bd4【解析】在最高点，根据牛顿第二定律可得，mgnm，受到座位的支持力为nmgm，b项错误；由于乘客在竖直平面内做匀速圆周运动，其动能不变，重力势能发生变化，所以乘客在运动的过程中机械能不守恒，c项错误；在时间t内转过的弧度为t，所以对应t时刻的重力势能为epmgr(1cos t)，总的机械能为eekepmv2mgr(1cos t)，a、d两项正确【答案】ad5.【解析】由于杆ab、ac光滑，所以m下降，n向左运动，绳子对n做正功，对m做负功，n的动能增加，机械能增加，m的机械能减少，对m、n系统，杆对m、n均不做功，系统机械能守恒，故b、c两项正确【答案】bc6【解析】小球从抛出到弹簧压缩到最短的过程中，只有重力和弹力做功，因此小球和弹簧系统的机械能守恒，即mvmghep，由此得到epmv，选项a正确，b、c错误；斜上抛运动可分解为竖直上抛运动和水平方向的匀速直线运动，在竖直方向上有2ghvsin2(为v0与水平方向的夹角)，解得v0，由此可知，选项d错误【答案】a7.【解析】环形槽光滑，甲、乙组成的系统在运动过程中只有重力做功，故系统机械能守恒，下滑过程中甲减少的机械能总是等于乙增加的机械能，甲、乙系统减少的重力势能等于系统增加的动能；甲减少的重力势能等于乙增加的势能与甲、乙增加的动能之和；由于乙的质量较大，系统的重心偏向乙一端，由机械能守恒，知甲不可能滑到槽的最低点，杆从右向左滑回时乙一定会回到槽的最低点【答案】a8【解析】由牛顿第二定律可知，滑块上滑阶段有mgsin ffma1，下滑阶段有mgsin ffma2，因此a1a2，选项b错误；v0和v0时，速度图象的斜率不同，故选项a错误；由于摩擦力始终做负功，机械能一直减小，故选项d错误；重力势能先增大后减小，且上滑阶段加速度大，势能变化快，下滑阶段加速度小，势能变化慢，故选项c可能正确【答案】c9.【解析】如图为力的矢量三角形图示，若fmgtan ，则力f可能为b方向或c方向，故力f的方向可能与运动方向成锐角，也可能与运动方向成钝角，除重力外的力f对质点可能做正功，也可能做负功，故质点机械能可能增大，也可能减小，c对a错；当fmgsin ，即力f为a方向时，力f垂直质点运动方向，故只有重力对质点做功，机械能守恒，b对d错【答案】bc10.【解析】对物体a进行受力分析可知，当弹簧的弹力大小为mg时，物体a的加速度为零，a错误；由题意和功能关系知弹簧的弹性势能为epmghmv2，b错误；当物体b对地面恰好无压力时，说明弹簧的弹力大小为2mg，此时b所受合外力为零，恰好处于平衡状态，c正确；弹簧的弹性势能的增加量等于物体a的机械能的减少量(mghmv2)，d错误【答案】c11【解析】由题图知初始时刻弹簧处于原长(1)小球从b到c，根据机械能守恒定律有mg(rrcos 60)epcmv代入数据求出vc3 m/s.(2)小球经过c点时受到三个力作用，即重力g、弹簧弹力f、环的作用力fn，设环对小球的作用力方向向上，根据牛顿第二定律有ffnmgmfkxxr所以fnmmgffn3.2