【专项冲击波】高考物理 讲练测系列 专题09 机械能和机械能守恒定律 (2).doc

2013年高考物理专项冲击波讲练测系列 专题09 机械能和机械能守恒定律3.机械能守恒定律的常用表达形式：（1）在所研究过程中任选两个状态（一般选择过程的初、末状态），研究对象的机械能相等，即e1=e2。注意：过程的初、终状态机械能相等，不能保证在所研究过程中机械能守恒。利用e1=e2建立方程需要选择势能的零平面。（2）在所研究的过程中，系统势能（包括重力势能和弹性势能）减少多少，动能就增加多少，反之亦然，即ep=ek， （3）对于两个以上物体组成的系统，系统内某一部分机械能减少多少，另一部分机械能就增加多少，即e1=e2.4.利用机械能守恒定律解题方法：（1）根据题意，选取研究对象。（2）分析研究对象在运动过程中所受各力的做功情况，判断是否符合机械能守恒定律的条件。（3）若符合机械能守恒定律条件，可根据机械能守恒定律列方程解答。5.机械能守恒定律与动能定理的一同三不同：一同：二者思想方法相同。机械能守恒定律与动能定理都是从做功和能量转化角度，来研究物体在力的作用下状态的变化；表达这两个物理规律的方程式都是标量式。都是选择初末状态，分析各力做功情况，列方程解答。三不同：二者使用条件不同.机械能守恒定律适用于只有重力和弹簧弹力做功的情形；而动能定理任何力做功都行。也就是说，凡是能够利用机械能守恒定律解答的问题，利用动能定理都可解答。二者分析思路不同。用机械能守恒定律解题，分析各力做功情况后，只要满足机械能守恒定律条件，即可利用机械能守恒定律列方程解答；用动能定理解题，不但要分析各力做功情况，还要求出这些力所做的功，然后才能利用动能定理列方程解答。2.能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变。【高考命题动态】能量是物理主线之一，机械能和机械能守恒定律、功能关系和能量守恒定律是高中物理的重要内容，也是高考考查重点热点。预测在今年高考中仍有相当一部分试题与能量有关，难度中等或偏难。【最新模拟题专项训练】。1（2013江苏徐州摸底）如图所示，将一轻弹簧下端固定在倾角为的粗糙斜面底端，弹簧处于自然状态时上端位于a点质量为m的物体从斜面上的b点由静止下滑，与弹簧发生相互作用后，最终停在斜面上。下列说法正确的是a物体最终将停在a点b物体第一次反弹后不可能到达b点c整个过程中重力势能的减少量大于克服摩擦力做的功d整个过程中物体的最大动能大于弹簧的最大弹性势能弹性势能，选项d错误。2. （2013武汉摸底）如图所示，放置在竖直平面内的光滑杆ab，是按照从高度为h处以初速度vo平抛的运动轨迹制成的，a端为抛出点，b端为落地点。现将一小球套于其上，由静止开始从轨道a端滑下。已知重力加速度为g，当小球到达轨道b端时a.小球的速率为b.小球的速率为c.小球在水平方向的速度大小为vod小球在水平方向的速度大小为答案：bd解析：由机械能守恒定律，mgh=mv2，解得小球到达轨道b端时速率为v=，选项a错误b正确。设轨道在b点切线方向与水平方向的夹角为，则有tan=，cos=。小球在水平方向的速度大小为v1=vcos=，选项d正确c错误。cab（3. （2013辽宁省五校协作体高三期初联考）如图所示，a、b两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连，a放在固定的光滑斜面上，b、c两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，c球放在水平地面上。现用手控制住a，并使细线刚刚拉直但无拉力作用，并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行。已知a的质量为4m，b、c的质量均为m，重力加速度为g，细线与滑轮之间的摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态。释放a后，a沿斜面下滑至速度最大时c恰好离开地面。下列说法正确的是a斜面倾角=60ba获得最大速度为cc刚离开地面时，b的加速度最大d从释放a到c刚离开地面的过程中，a、b两小球组成的系统机械能守恒答案：b解析：释放a后，a沿斜面下滑至速度最大时拉力等于a重力沿斜面分中，a、b、c和弹簧组成的系统机械能守恒，选项d错误。4. （2013辽宁省五校协作体高三期初联考）如图所示，一个小球质量为m，静止在光滑的轨道上，现以水平力击打小球，使小球能够通过半径为r的竖直光滑轨道的最高点c，则水平力对小球所做的功至少为amgr b2mgr c2.5mgr d3mgr答案：c解析：要通过竖直光滑轨道的最高点c，在c点，则有mg=mv2/r，对小球，由动能定理，w-mg2r= mv2，联立解得w=2.5mgr，选项c正确。5(2013西安摸底)如图所示，弹簧一端固定在墙上，另一端与物块接触但不连结，现利用该装置研究物块在粗糙水平面上滑行的距离s与弹簧压缩量x的关系，测得数据如下表所示，由表中数据可以归纳出物块滑动的距离s跟弹簧压缩量x之间的关系是(k为比例系数) ( ) x/cm0.51.02.04.0s/cm52080320a b c d答案：c解析：根据表中数据可以归纳出物块滑动的距离s跟弹簧压缩量x之7（2013吉林摸底）下列关于功和机械能的说法，正确的是a在有阻力作用的情况下，物体重力势能的减少不等于重力对物体所做的功b合力对物体所做的功等于物体动能的改变量c物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用势能，其大小与势能零点的选取有关d运动物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量.答案： bc解析：无论何种情况，物体重力势能的减少都等于重力对物体所做的功，选项a错误；由动能定理可知，合力对物体所做的功等于物体动能的改变量，选项b正确；物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用势能，其大小与势能零点的选取有关，选项c正确；只有在只有重力做功的情况下，运动物体动能的减少量才等于其重力势能的增加量，一般情况下运动物体动能的减少量一般不等于其重力势能的增加量，选项d错误。8如图所示长木板a放在光滑的水平地面上，物体b以水平速度冲上a后，由于摩擦力作用，最后停止在木板a上，则从b冲到木板a上到相对板a静止的过程中，下述说法中正确是（ ）a物体b动能的减少量等于系统损失的机械能b物体b克服摩擦力做的功等于系统内能的增加量c物体b损失的机械能等于木板a获得的动能与系统损失的机械能之和d摩擦力对物体b做的功和对木板a做的功的总和等于系统内能的增加量答案：cd解析：物体b以水平速度冲上a后，由于摩擦力作用，b减速运加量机械能，选项d正确。9（2013山东师大附中质检）如图所示，一个小孩从粗糙的滑梯上加速滑下，对于其机械能的变化情况，下列判断正确的是a重力势能减小，动能不变，机械能减小b重力势能减小，动能增加，机械能减小c重力势能减小，动能增加，机械能增加d重力势能减小，动能增加，机械能不变【答案】b【解析】小孩下滑过程中，受到重力、支持力和滑动摩擦力，其中重力做正功，支持力不做功，滑动摩擦力做负功；重力做功是重力势能的变化量度，故重力势能减小；小孩加速下滑，故动能增加；除重力外其余力做的功是机械能变化的量度，摩擦力做负功，故机械能减小；故选b10（2013山东济南期中检测）质量为m的物体，由静止开始下落，由于阻力的作用，下落的加速度为4g/5，在物体下落高度为h的过程中，下列说法正确的是（ ）a物体的动能增加了4mgh/5b物体的机械能减少了4mgh/5c物体克服阻力做功mgh/5d物体的重力势能减少了mgh变量，重力做正功，故重力势能减小mgh，故d正确；故选acd11（8分）（2013山东济南外国语学校测试）如图所示，半径为r，内径很小的光滑半圆管道竖直放置，质量为m的小球以某一速度进入管内，小球通过最高点p时，对管壁的压力为0.5mg，求：(1)小球从管口飞出时的速率；(2)小球进入管口时的初速度【解析】（1）当小球对管下部有压力时，则有mg0.5mg，v1.（2分）当小球对管上部有压力时，则有mg0.5mg，v2 （2分）（2）对小球应用机械能守恒，得（2分）当小球对管下部有压力时，解得（1分）当小球对管上部有压力时，解得（1分）abcdp2rh12（11分）（2013唐山一中检测）如图所示，水平传送带的右端与竖直面内的用光滑钢管弯成的“9”形固定轨道相接，钢管内径很小。传送带的运行速度为v0=6m/s，将质量m=1.0kg的可看作质点的滑块无初速地放到传送带a端，传送带长度为l=12.0m，“9”字全高h=0.8m，“9”字上半部分圆弧半径为r=0.2m，滑块与传送带间的动摩擦因数为=0.3，重力加速g=10m/s2，试求：（1）滑块从传送带a端运动到b端所需要的时间；（2）滑块滑到轨道最高点c时对轨道作用力的大小和方向；（3）若滑块从“9”形轨道d点水平抛出后，恰好垂直撞在倾角=45的斜面上p点，求p、d两点间的竖直高度 h(保留两位有效数字)。12解析：， （1分）是半径为 r 的四分之一圆弧轨道， ab（abr）是竖直轨道，ce 是水平轨道，cdrab 与 bc 相切于 b 点，bc 与 ce 相切于 c 点， 轨道的 ad 段光滑，de 段粗糙且足够长。 一根长为 r 的轻杆两端分别固定着两个质量均为 m 的相同小球 p、q（视为质点），将轻杆锁定在图示位置， 并使 q 与 b 等高。 现解除锁定释放轻杆， 轻杆将沿轨道下滑， 重力加速度为 g。 （1）q 球经过 d 点后，继续滑行距离 s 停下（sr）求小球与 de 段之间的动摩擦因数。（2）求 q 球到达 c 点时的速度大小。解析：（1）由能量守恒定律，mgr+ mg2r=mgs+mg(s-r),解得：=.(2)轻杆由释放到q球到达c点时，系统的机械能守恒，设pq两球的速度大小分别为vp、vq，则，mgr+ mg(1+sin30)r=mvp2+mvq2,又vp=vq，联立解得：vq =。14（2013浙江十校联考）质量为m=1kg的小物块轻轻放在水平匀速运动的传送带上的p点，随传送带运动到a点后水平抛出，小物块恰好无碰撞的沿圆弧切线从b点进入竖直光滑的圆孤轨道下滑。b、c为圆弧的两端点，其连线水平。已知圆弧半径r=1.0m圆弧对应圆心角=106，轨道最低点为o，a点距水平面的高度h=0.8m,小物块离开c点后恰能无碰撞的沿固定斜面向上运动，0.8s后经过d点，物块与斜面间的动摩擦因数为1= (g=10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8）试求：（1）小物块离开a点时的水平初速度v1 。 （2）小物块经过o点时对轨道的压力。 （3）假设小物块与传送带间的动摩擦因数为2=0.3，传送带的速度为5m/s，则pa间的距离是多少？ （4）斜面上cd间的距离。 解析：（1）对小物块，由a到b有，vy2=2gh， 解得a1=10m/s2。一端系一质量m=1 kg的小球。将轻绳拉至水平并将小球由位置a静止释放，小球运动到最低点0时，轻绳刚好被拉断。0点下方有一以0点为圆心，半径r=5m的圆弧状的曲面，己知重力加速度为g=10m/s2，求：. (1)轻绳所能承受的最大拉力fm的大小。(2)小球落至曲面上的动能。解析：（1）小球由a到o的过程，由机械能守恒定律，有：mgl=mv02，在o点，由牛顿第二定律，fm-mg=m，解得：fm=3mg=30n。由牛顿第三定律可知轻绳所能承受的最大拉力为30n。（2）小球从o点平抛，有：x=v0t，y=gt2，小球落至曲面上，有x2+y2=r2，联立解得t=1s。小球落至曲面上的动能ek=mv2=mv02+(gt)2代入数据得ek=100j。16、（16分）（2013安徽师大摸底）如图所示，一半径r = 0.2m的1/4光滑圆弧形槽底端b与水平传带相接，传送带的运行速度为v0=4m/s，长为l=1.25m , 滑块与传送带间的动摩擦因数=0.2,def为固定于竖直平面内的一段内壁光滑的中空方形细管，ef段被弯成以o为圆心、半径r = 0.25m的一小段圆弧，管的d端弯成与水平传带c端平滑相接，o点位于地面，of 连线竖直一质量为m=0.2kg的物块a从圆弧顶端a点无初速滑下，滑到传送带上后做匀加速运动，过后滑块被传送带送入管def，管内顶端f点放置一质量为m=0.1kg的物块b已知a、b两物块均可视为质点，a、b横截面略小于管中空部分的横截面，重力加速度g取10m/s2.求：（1）滑块a到达底端b时的速度vb； （2）滑块a刚到达管顶f点时对管壁的压力； （3）滑块a滑到f点时与b发生完全非弹性正碰，飞出后落地，求滑块a的落地点到o点的距离x（不计空气阻力）。 得fn=1.2n 由牛顿第三定律得管上壁受压力为1.2n, 压力方向竖直向上 17(9分) （2013中原名校联考）如图所示，质量都为m的a、b两环用细线相连后分别套在光滑细杆op和竖直光滑细杆oq上，线长l=0.4 m，将线拉直后使a和b在同一高度上都由静止释放，当运动到使细线与水平面成30角时，a和b的速度分别为va和vb，g取10m/s2。求va和vb的大小.解析：ab两环沿细线方向的分速度相等，当运动到使细线与水平面成30角时，vasin30= vbcos30，解得va=vb。a球下落高度：h=lsin30=0.2m。由机械能守恒定律，mgh=mva2+mvb2。联立解得：va=m/s， vb=1m/s。【最新高考题专项检测】1. （2012福建理综）如图，表面光滑的固定斜面顶端安装一定滑轮，小物块a、b用轻绳连接并跨过滑轮（不计滑轮的质量和摩擦）。初始时刻，a、b处于同一高度并恰好静止状态。剪断轻绳后a下落、b沿斜面下滑，则从剪断轻绳到物块着地，两物块a速率的变化量不同b机械能的变化量不同c重力势能的变化量相同d重力做功的平均功率相同【解析】：由于斜面表面光滑，由机械能守恒定律可知，从剪断轻绳到物块着地， 【答案】：d 2（2012广东理综物理）图4