高三物理二轮复习 专题辅导与应用 第1部分 专题整合突破 专题二 功和能 第2讲 机械能守恒定律、功能关系课时过关.doc

第2讲 机械能守恒定律、功能关系对应学生用书课时过关(五)第145页一、选择题1导学号：82460312(2015长春调研)如图所示，水平地面上固定一个光滑轨道abc，该轨道由两个半径均为r的圆弧a、b平滑连接而成，o1、o2分别为两段圆弧所对应的圆心，o1o2的连线竖直，现将一质量为m的小球(可视为质点)由轨道上a点静止释放，则小球落地点到a点的水平距离为()a2rb.rc3r d. r解析：由题意结合机械能守恒定律，可得小球下滑至第二个四分之一圆轨道顶端时的速度大小为v，方向水平向右在第二个四分之一圆轨道顶端的临界速度v0，由于vv0，所以小球将做平抛运动，结合平抛运动规律，可得小球落地点到a点的水平距离为3r，所以选项c正确答案：c2导学号：82460313轻质弹簧右端固定在墙上，左端与一质量m0.5 kg的物块相连，如图甲所示，弹簧处于原长状态，物块静止且与水平面间的动摩擦因数0.2.以物块所在处为原点，水平向右为正方向建立x轴现对物块施加水平向右的外力f，f随x轴坐标变化的情况如图乙所示物块运动至x0.4 m处时速度为零，则此时弹簧的弹性势能为(g10 m/s2)()a3.1 j b3.5 jc1.8 j d2.0 j解析：物块与水平面间的滑动摩擦力为fmg1 nfx图线与x轴包围的面积表示功，可知物块从静止到运动至x0.4 m时f做功w3.5 j，物块克服摩擦力做功wffx0.4 j由功能关系可知，wwfep，此时弹簧的弹性势能为ep3.1 j，选项a正确答案：a3导学号：82460314(2015山西太原一模)将小球以10 m/s的初速度从地面竖直向上抛出，取地面为零势能面，小球在上升过程中的动能ek、重力势能ep与上升高度h间的关系分别如图中两图线所示取g10 m/s2，下列说法正确的是()a小球的质量为0.2 kgb小球受到的阻力(不包括重力)大小为0.20 nc小球动能与重力势能相等时的高度为 md小球上升到2 m时，动能与重力势能之差为0.5 j解析：在最高点epmgh得m0.1 kg，a项错误；由除重力以外其他力做功w其e可知：fhe高e低，e为机械能，解得f0.25 n，b项错误；设小球动能和重力势能相等时的高度为h，此时有mghmv2，由动能定理：fhmghmv2mv得hm，故c项错；当上升h2 m时，由动能定理，fhmghek2mv得ek22.5 j，ep2mgh2 j，所以动能与重力势能之差为0.5 j，故d项正确答案：d4导学号：82460315(2015山东泰安二模)如图所示，质量为m、长度为l的小车静止在光滑水平面上，质量为m的小物块(可视为质点)放在小车的最左端现用一水平恒力f作用在小物块上，使小物块从静止开始做匀加速直线运动小物块和小车之间的摩擦力为ff，小物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为x，此过程中，以下结论正确的是()a小物块到达小车最右端时具有的动能为(fff)(lx)b小物块到达小车最右端时，小车具有的动能为ffxc小物块克服摩擦力所做的功为ff(lx)d小物块和小车增加的机械能为fx解析：小物块受到的合外力是fff，位移为lx，由动能定理可得小物块到达小车最右端时具有的动能为(fff)(lx)，同理小车的动能也可由动能定理得出为ffx；由于小物块和小车间的滑动摩擦力产生内能，小物块和小车增加的机械能小于fx.答案：abc5导学号：82460316(2015江苏南京盐城二模)如图甲所示，一物体悬挂在细绳下端，由静止开始沿竖直方向运动，运动过程中物体的机械能e与物体位移x关系的图象如图乙所示，其中0x1过程的图线为曲线，x1x2过程的图线为直线由此可以判断()a0x1过程中物体所受拉力是变力，且一定不断增大b0x1过程中物体的动能一定是不断减小cx1x2过程中物体一定做匀速运动dx1x2过程中物体可能做匀加速运动解析：小球受重力和绳子的拉力，由题图知在0x1过程中拉力在逐渐增大，故a正确；若拉力小于重力，则小球加速运动，动能增大，故b错误；x1x2过程中拉力不变，若拉力等于重力，小球做匀速运动，若拉力小于重力，小球可能做匀加速运动，故c错误，d正确答案：ad6导学号：82460317(2015吉林省九校联合体二模)把质量为m的小球(可看做质点)放在竖直的轻质弹簧上，并把小球下按到a的位置，如图甲所示迅速松手后，弹簧把小球弹起，球升至最高位置c点(如图丙)，途中经过位置b时弹簧正好处于自由状态(如图乙)已知ab的高度差为h1，bc的高度差为h2，重力加速度为g，不计空气阻力则() a小球从a上升到b位置的过程中，动能一直增大b小球从a上升到c位置的过程中，机械能一直增大c小球在图甲中时，弹簧的弹性势能为mg(h2h1)d一定有h2h1解析：小球上升时先加速后减速，当mgf弹时，加速度为零，速度最大，此时弹簧还处于压缩状态，选项a错误从a到b，小球和弹簧的系统机械能守恒，弹性势能减小，小球的机械能增大；而从b到c，小球只有重力做功，机械能不变，选项b错误由a到c系统的机械能守恒可知，弹性势能全部转化为重力势能，故epmg(h2h1)，选项c正确由a到c弹簧的弹性势能转化为小球的重力势能，动能最大位置在b点下方，故h2可等于零，选项d错误故选c.答案：c7导学号：82460318(2015浙江嘉兴二模)如图所示为通过弹射器研究弹性势能的实验装置，光滑圆形轨道竖直固定于光滑水平面上，半径为r.弹射器固定于a处某一实验过程中弹射器射出一质量为m的小球，恰能沿圆轨道内侧到达最高点c，然后从轨道d处(d与圆心等高)下落至水平面取重力加速度为g.下列说法正确的是()a小球从d处下落至水平面的时间为 b小球至最低点b时对轨道压力为5mgc小球落至水平面时的动能为2mgrd释放小球前弹射器的弹性势能为解析：小球恰好通过c点，则由mgm，解得v；小球从c到d有mgrmvmv2，解得vd，小球由d到地面做匀加速直线运动；若做自由落体运动时，由rgt2可得，t ；而现在有初速度，故时间小于 ，故a错误；由b到c有：mg2rmvmv2，b点fmgm，联立解得，f6mg，故b错误；对c，小球落到水平面ekmv2mg2r，ek2.5mgr，故c错误；小球弹出后的机械能等于弹射器的弹性势能，故弹性势能为emg2rmv2，故d正确答案：d8导学号：82460319(2015河南商丘三模)如图所示，在倾角为的固定光滑斜面上有两个用轻弹簧相连接的物块a、b，它们的质量分别为m1、m2，弹簧劲度系数为k，c为一固定挡板，系统处于静止状态现用一平行斜面向上的恒力f拉物块a使之向上运动，当物块b刚要离开挡板c时，物块a运动的距离为d，速度为v.则此时()a拉力做功的瞬时功率为fvsinb物块b满足m2gsinkdc物块a的加速度为d弹簧弹性势能的增加量为fdm1v2解析：拉力f与速度v同向，瞬时功率应为pfv，故a错误；开始时系统处于静止状态，弹簧弹力等于a的重力沿斜面向下的分力，当b刚离开c时，弹簧的弹力等于b的重力沿斜面向下的分力，故m2gsin kx2，但由于开始时弹簧是压缩的，故dx2，故m2gsin kd，故b错误；当b刚离开c时，对a，根据牛顿第二定律得：fm1gsin kx2m1a1，又开始时，a平衡，则有：m1gsin kx1，而dx1x2，解得：物块a的加速度为a1，故c正确；根据功能关系，弹簧弹性势能的增加量等于拉力的功减去系统动能和重力势能的增加量，即为：fdm1gdsin m1v2，故d错误答案：c9导学号：82460320(2015东北三校一模，20)如图所示，两根等长的细线拴着两个小球在竖直平面内各自做圆周运动某一时刻小球1运动到自身轨道的最低点，小球2恰好运动到自身轨道的最高点，这两点高度相同，此时两小球速度大小相同若两小球质量均为m，忽略空气阻力的影响，则下列说法正确的是()a此刻两根线拉力大小相同b运动过程中，两根线上拉力的差值最大为2mgc运动过程中，两根线上拉力的差值最大为10mgd若相对同一零势能面，小球1在最高点的机械能等于小球2在最低点的机械能解析：已知小球质量为m，当两小球运动到题中图示位置时，设两球速度大小为v，此时两根细线的拉力分别为f1和f2，则有f1mgm，f2mgm，故选项a错误易知小球1在最高点时细线的拉力f1最小，设此时速度大小为v1，则有f1mgm，再由机械能守恒定律有：mv2mv2mgl；小球2在最低点时细线的拉力f2最大，设此时速度大小为v2，则有f2mgm，再由机械能守恒定律有：mvmv22mgl，联立解得，运动过程中两根线上拉力的差值最大为f2f12mgm2mg8mg10mg，故选项c正确，b错误取题中图示位置为零势能面，由机械能守恒定律知选项d正确答案：cd二、非选择题10导学号：82460322(2015福建厦门质检，21)如图所示，在竖直方向上a、b两物体通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，a放在水平地面上；b、c两物体通过细线绕过轻质定滑轮相连，c放在固定的光滑斜面上用手拿住c，使细线刚刚拉直但无拉力作用，并保证ab段的细线竖直、cd段的细线与斜面平行已知a、b的质量均为m，斜面倾角为37，重力加速度为g，滑轮的质量和摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态c释放后沿斜面下滑，当a刚要离开地面时，b的速度最大，(sin 370.6，cos 370.8)求：(1)从开始到物体a刚要离开地面的过程中，物体c沿斜面下滑的距离；(2)c的质量；(3)a刚要离开地面时，c的动能解析：(1)设开始时弹簧压缩的长度为xb，则有kxbmg设当物体a刚要离开地面时，弹簧的伸长量为xa，则有kxamg，当物体a刚要离开地面时，物体b上升的距离与物体c沿斜面下滑的距离相等，为：hxaxb解得：h(2)物体a刚要离开地面时，以b为研究对象，物体b受到重力mg、弹簧的弹力kxa、细线的拉力t三个力的作用，设物体b的加速度为a，根据牛顿第二定律，对b有：tmgkxama对c有：mcgsin tmcab获得最大速度时，有：a0解得：mc(3)解法一：由于xaxb，弹簧处于压缩状态和伸长状态时的弹性势能相等，弹簧弹力做功为零，且物体a刚要离开地面时，b、c两物体的速度相等，设为v0，由动能定理得：mcgh sinmghw弹(mmc)v0其中w弹0解得：v所以ekcmcv解法二：根据动能定理，对c：mcghsinwtekc0对b：wtmghw弹ekb0其中w弹0又：ekc：ekb103解得：ekc答案：(1)(2)(3)11导学号：82460324(2015山东理综，23)如图甲所示，物块与质量为m的小球通过不可伸长的轻质细绳跨过两等高定滑轮连接物块置于左侧滑轮正下方的表面水平的压力传感装置上，小球与右侧滑轮的距离为l.开始时物块和小球均静止，将此时传感装置的示数记为初始值现给小球施加一始终垂直于l段细绳的力，将小球缓慢拉起至细绳与竖直方向成60角，如图乙所示，此时传感装置的示数为初始值的1.25倍；再将小球由静止释放，当运动至最低位置时，传感装置的示数为初始值的0.6倍不计滑轮的大小和摩擦，重力加速度的大小为g.求：(1)物块的质量；(2)从释放到运动至最低位置的过程中，小球克服空气阻力所做的功解析：(1)设开始时细绳的拉力大小为t1，传感装置的初始值为f1，物块质量为m，由平衡条件得对小球，t1mg对物块，f1t1mg当细绳与竖直方向的夹角为60时，设细绳的拉力大小为t2，传感装置的示数为f2