【步步高】高考物理大一轮复习 5.3 机械能守恒定律及其应用.doc

5.3机械能守恒定律及其应用1汽车沿一段坡面向下行驶，通过刹车使速度逐渐减小，在刹车过程中()a重力势能增加 b动能增加c重力做负功 d机械能不守恒解析汽车沿坡面向下运动，重力做正功，重力势能减小，故a、c错；由于速度逐渐减小，由ekmv2知，动能减小，b错；由于动能、重力势能都减小，故机械能是减小的，d项正确还可以根据除重力外，还有阻力做负功，可知机械能减小答案d2质量为m的小球，从离地面高h处以初速度v0竖直上抛，小球能上升到离抛出点的最大高度为h，若选取该最高点位置为零势能参考位置，不计阻力，则小球落回到抛出点时的机械能是()a0 bmghc.mv02mgh dmgh图539答案a3用如图439所示装置可以研究动能和重力势能转化中所遵循的规律在摆锤从a位置由静止开始向下摆动到d位置的过程中 ()重力做正功，重力势能增加重力的瞬时功率一直增大动能转化为重力势能摆线对摆锤的拉力不做功若忽略阻力，系统的总机械能为一恒量a b c d解析摆锤向下运动，重力做正功，重力势能减小，故错误由于开始静止，所以开始重力的功率为零，在d位置物体v的方向与重力垂直，pggvcos ，可知pg0，而在从a位置摆动到d位置的过程中，重力功率不为零，所以摆锤重力的瞬时功率先增大后减小，错误在向下运动的过程中，重力势能减小，动能增加，故错误摆线拉力与v方向始终垂直，不做功，只有重力做功，故机械能守恒，故、正确，选d.答案d图53134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恰好仍处在同一水平面上，则()a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球损失的重力势能较多解析a球下摆过程中，因机械能守恒mglmva2b球下摆过程中，因机械能守恒mglep弹mvb2由得mva2ep弹mvb2可见mva2mvb2，b正确(轻弹簧模型)答案b图53145如图5314所示，将物体从一定高度水平抛出(不计空气阻力)，物体运动过程中离地面高度为h时，物体水平位移为x、物体的机械能为e、物体的动能为ek、物体运动的速度大小为v.以水平地面为零势能面下列图像中，能正确反映各物理量与h的关系的是 ()解析设抛出点距离地面的高度为h，由平抛运动规律xv0t，hhgt2可知：xv0，图像为抛物线，故a项错；平抛运动物体机械能守恒，故b项正确；平抛物体的动能ekmghmghmv02，c项正确，d项错答案bc6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5315所示)，由静止释放后 ()图5315a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，乙球一定能回到凹槽的最低点解析由甲、乙组成的系统机械能守恒得出选项a、d正确答案ad7如图5316所示，将一个内外侧均光滑的半圆形槽置于光滑的水平面上，槽的左侧有一竖直墙壁现让一小球自左端槽口a点的正上方由静止开始下落，从a点与半圆形槽相切进入槽内，则下列说法正确的是 ()a小球在半圆形槽内运动的全过程中，只有重力对它做功图5316b小球从a点向半圆形槽的最低点运动的过程中，小球处 于失重状态c小球从a点经最低点向右侧最高点运动的过程中，小球与槽组成的系统机械能守恒d小球从下落到从右侧离开槽的过程机械能守恒解析小球从a点向半圆形槽的最低点运动的过程中，半圆形槽有向左运动的趋势，但是实际上没有动，整个系统只有重力做功，所以小球与槽组成的系统机械能守恒而小球过了半圆形槽的最低点以后，半圆形槽向右运动，由于系统没有其他形式的能量产生，满足机械能守恒的条件，所以系统的机械能守恒小球到达槽最低点前，小球先失重，后超重当小球向右上方滑动时，半圆形槽向右移动，半圆形槽对小球做负功，小球的机械能不守恒综合以上分析可知选项c正确答案c图53178如图5317所示，光滑的水平轨道ab与半径为r的光滑的半圆形轨道bcd相切于b点，其中圆轨道在竖直平面内，b点为最低点，d点为最高点，一小球以一定的初速度沿ab射入，恰能通过最高点，设小球在最高点d的重力势能为零，则关于小球在b点的机械能e与轨道对小球的支持力f的说法正确的是 ()ae与r成正比 be与r无关cf与r成正比 df与r无关解析小球恰能通过最高点，则在最高点重力充当向心力，有mgm，因为小球在最高点d的重力势能为零，则小球在d点的机械能为mv2，由机械能守恒定律可知：小球在b点的机械能与d点的机械能相等，则emv2mgr，所以e与r成正比，故a项正确，b项错误；由b点到d点小球机械能守恒，可得：mv2mv022mgr，在b点有：fmgm，可解得f6mg，所以f与r无关，故c项错误，d项正确答案ad9如图5-3-18所示的小球以初速度为v0从光滑斜面底部向上滑，恰能到达最大高度为h的斜面顶部a是内轨半径大于h的光滑轨道、b是内轨半径小于h的光滑轨道、c是内轨半径等于h的光滑轨道、d是长为h的轻棒，其下端固定一个可随棒绕o点向上转动的小球小球在底端时的初速度都为v0，则小球在以上四种情况中能到达高度h的有() 图5-3-18解析本题考查机械能守恒、圆周运动根据机械能守恒定律可得，a、d能达到高度h，a、d项正确；b、c项中当小球过圆周后，由于小球运动速度小，将脱离轨道做抛物运动，水平分速度一定不为0，所以由机械能守恒定律得小球运动的最大高度一定小于h，b、c项错误答案ad图531910如图5319所示，小球从一个固定的光滑斜槽轨道顶端无初速度开始下滑，用v、t和h分别表示小球沿轨道下滑的速度、时间和竖直高度下面的vt图像和v2h图像中可能正确的是 ()解析小球从光滑斜槽下滑时，由机械能守恒定律可知mghmv2，选项d正确因为vt图像的斜率表示小球的加速度，而小球沿斜槽下滑时加速度逐渐减小，故选项a正确答案ad11如图5320所示，物体a和b系在跨过定滑轮的细绳两端，物体a的质量ma1.5 kg，物体b的质量mb1 kg.开始时把a托起，使b刚好与地面接触，此时物体a离地高度为h1 m放手让a从静止开始下落，g取10 m/s2，求：(1)当a着地时，a的速度多大；(2)物体a落地后，b还能上升多高图5320解析(1)在a从静止开始下落的过程中，绳的拉力对a做负功，对b做正功正、负功大小相等，总和为零，所以对a、b组成的系统而言，绳子的拉力不做功，只有重力做功，系统机械能守恒(2)a落地后，b以2 m/s的初速度做竖直上抛运动，此过程中b的机械能守恒，设它能达到的最大高度为h，则(轻连绳模型)答案(1)2 m/s(2)0.2 m12如图5311所示，长度为l的轻绳上端固定在o点，下端系一质量为m的小球(小球的大小可以忽略)图5311(1)在水平拉力f的作用下，轻绳与竖直方向的夹角为，小球保持静止画出此时小球的受力图，并求力f的大小(2)由图示位置静止释放小球，求当小球通过最低点时的速度大小及轻绳对小球的拉力不计空气阻力解析(1)受力图见右图根据平衡条件，应满足tcos mg