2012届高三物理第二轮专题练习 机械能 新人教版

1 机械能机械能 1 如图 1 所示 一轻弹簧固定于 O 点 另一端系一重物 将重物从与悬点 O 在同一高度且弹 簧保持原长的 A 点无初速地释放 让它自由摆下 不计空气阻力 在重物由 A 点摆向最低点 的过程中 A 重物的重力势能减少 B 重物的重力势能增加 C 重物的机械能不变 D 重物的机械能减少 2 如图 2 所示 质量为 m 的 a b 两球固定在轻杆的两端 杆可绕 O 点在竖直面内无摩擦转 动 已知两物体距 O 点的距离 L1 L2 现在由图示位置静止释放 则在 a 下降过程中 A 杆对 a 不做功 B 杆对 b 不做功 C 杆对 a 做负功 D 杆对 b 做负功 3 以初速度 v0竖直向上抛出一质量为 m 的小物体 假定物块所受的空气阻力 f 大小不变 已知重力加速度为 g 则物体上升的最大高度和返回到原抛出点的速率分别为 A 2 0 2 1 v f g mg 和 0 mgf v mgf B 2 0 2 1 v f g mg 和 0 mg v mgf C 2 0 2 2 1 v f g mg 和 0 mgf v mgf D 2 0 2 2 1 v f g mg 和 0 mg v mgf 4 游乐场中的一种滑梯如图所示 小朋友从轨道顶端由静止开始下滑 沿水平轨道滑动了 一段距离后停下来 则 A 下滑过程中支持力对小朋友做功 2 B 下滑过程中小朋友的重力势能增加 C 整个运动过程中小朋友的机械能守恒 D 在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功 5 5 滑块以速率v1靠惯性沿固定斜面由底端向上运动 当 它回到出发点时速率为v2 且v2r 甲 乙两圆形轨道安置在同一竖直平面内 两轨道之间由一条 水平轨道 CD 相连 如小球从离地 3R 的高处 A 点由静止释 放 可以滑过甲轨道 经过 CD 段又滑上乙轨道后离开两圆 形轨道 小球与 CD 段间的动摩擦因数为 其余各段均光 滑 为避免出现小球脱离圆形轨道而发生撞轨现象 试设计 CD 段的长度 15 如图是打秋千的示意图 最初人直立站在踏板上 A 点所示 绳与竖 直方向成角 人的重心到悬点 O 的距离为 从 A 点向最低点 B 运 1 L 动过程中 人由直立状态自然下蹲 在 B 点人的重心到悬点 O 的距离 为 在最低点处 人突然由下蹲变成直立状态 人的重心到悬点 O 2 L 的距离恢复为 且保持该状态到最高点 C 设人的质量为 m 踏板和 1 L 绳的质量不计 空气阻力不计 求 1 人刚到最低点 B 还处于下蹲状态时 两根绳中的总拉力 F 为多大 2 人到达左端最高点 C 时 绳与竖直方向的夹角为多大 用反三角函数表示 A h 3R 甲 乙 R r C D A B C O 5 16 半径的竖直放置的圆轨道与水平直轨道相连接 如图所示 质量为cmR20 的小球 A 以一定的初速度由直轨道向左运动 并沿圆轨道的内壁冲上去 如果 A 经gm50 过 N 点时的速度A 经过轨道最高点 M 时对轨道的压力为 取 smv 4 1 N5 0 2 10smg 求 小球 A 从 N 到 M 这一段过程中克服阻力做的功 W 17 17 如图所示 在长为 L 的轻杆中点 A 和端点 B 各固定一质量均为 m 的小球 杆可绕无摩擦 的轴 O 转动 使杆从水平位置无初速释放摆下 求当杆转到竖直位置时 轻杆对 A B 两球 分别做了多少功 6 答案与解析答案与解析 1 答案答案 AD 解析解析 重物从 A 点运动到 B 点 高度降低 重物的重力势能减少 因此很多同学只注意 到重物从 A 运动到 B 时 重物速度增加 即重物的功能增加 故认为动能的增加量与重力势 能的减少量相当 而判断重物机械能不变 错选 C 若从整个系统去仔细分析会发现重物下 降过程中 重物的动能增加 重力势力能减少 弹簧的弹性势能增加 而且在整个过程中 只有重力和弹簧弹力做功 重物与弹簧组成的系统机械能守恒 以 B 点为零势能点 则在 A 点系统的机械能只有重力势能 在 B 点系统的机械能为重物的动能和弹簧的弹性势能 且两 处的机械能相等 所以可以判断重物的机械能减少 即 C 错 正确答案 A D 2 答案答案 C 解析解析 因为杆在转动 所以很多同学能分析到 a 球受到重力和杆对 a 的作用力 并习惯 认为杆对 a 的作用力指向圆心 O 与运动方向垂直 对小球 a b 都不做功 而错选 A B 若我们能从整个系统去分析 会发现杆绕 O 点在竖直平面内无摩擦地转动 没有能量的损失 所以 a b 和杆组成的系统机械能守恒 杆对 a b 球的作用力是内力 a 球下降过程中 b 球的重力势能和动能都增加 所以 b 球的机械能增加 且 b 球重力对 b 球做负功 所以可以 判断杆对 b 球做正功 b 球的机械能才增加 从中可以判定 B D 是错的 再由系统机械能守 恒 b 球的机械能增加 则 a 球的机械能减少 且 a 球重力对 a 球做正功 则杆对 a 球做负 功 故 A 错 正确答案 C 3 答案答案 A 解析解析 上升的过程中 重力做负功 阻力f做负功 由动能定理得 2 2 1 o mvfhmgh h 2 0 2 1 v f g mg 求返回抛出点的速度由全程使用动能定理重力 做功为零 只有阻力做功为有 2 2 2 1 2 1 2 o mvmvmgh 解得 v 0 mgf v mgf A 正确 4 答案答案 D 解析解析 在滑动的过程中 人受三个力重力做正功 势能降低 B 错 支持力不做功 摩擦 力做负功 所以机械能不守恒 AC 皆错 D 正确 5 答案答案 BC 解析解析 O C 由动能定理 F合S 1 2 mv12 EK1 A C 由动能定理 F合S 2 1 2 mvA2 EKA 由功能关系得 EK1 1 2 mv12 mgSsin Q 7 A 点的势能为 EPA 1 2 mgSsin EKA EK1 2 EKA EPA 6 答案答案 BD 解析解析 设月球引力对探测器做的功为 W1 根据动能定理可得 W W1 0 Ek 可知 F地 F月 由 W Fs 虽然 F 是变力 但通过的距离一样 所以 W W1 Ek W W1 小球能通过甲轨道而不撞轨gRv2 1 gR 9 2 设 CD 的长度为 x 小球在乙轨道最高点的最小速度为 grv 2 小球要通过乙轨道最高点 则需满足 得 2 2 2 1 mgx 2r 3Rmgmv x 2 56rR 小球到乙轨圆心等高处之前再返回 则需满足 且 得 0mgx r 3Rmg 0mgx 3Rmg x rR 3 R3 总结论 CD 或 CD 2 56rR rR 3 R3 15 15 解析解析 1 如图 以悬点为参考平面 人从点的自然下蹲过程中机械能守恒 所以 BA BA EE 即 解得 2 2 1 L 2 1 cosLmgmvmg B cos2 12 LLgvB 在最低点 B 处 解得 2 2 F L v mmg B 2 1cos 2 3F L L mg 2 人在最低点处 突然由下蹲变成直立状态 人的内力做功 使 人的机械能增加 之后 人从点的上摆过程中机 12 ELLmg CB 械能守恒 所以或 即 CB EEE CA EEE 得 cosLcosL 1121 mgLLmgmg 1 2 cos1arccos L L 16 解析解析 小球运动到 M 点时 速度为 轨道对球的作用力为 N m v 由向心力公式可得 R v mmgN m 2 即 smvm 2 从 N 到 M 点由动能定理 22 2 1 2 1 2 Nmf mvmvWRmg 即 JRmgmvmvW mNf 1 02 2 1 2 1 22 17 解析解析 设当杆转到竖直位置时 A 球和 B 球的速度分别为和 如果把轻杆 地球 两个小球构 A v B v 成的系统作为研究对象 那么由于杆和小球的相互作用力做功总和等于零 故系统机械能守 A B C O B v 1 L 1 L 2 L 10 恒 若取 B 的最低点为零重力势能参考平面 可得 mgLmvmvmgL BA 2 1 2 1 2 1 2 22