2014年高考物理一轮复习 章节训练 机械能守恒定律及其应用

1 20142014 年高考一轮复习章节训练之机械能守恒定律及其应用年高考一轮复习章节训练之机械能守恒定律及其应用 基础热身 1 第 30 届夏季奥林匹克运动会于 2012 年 7 月 28 日至 8 月 13 日在伦敦斯特拉特福德 奥林匹克体育场举行 奥运会中的投掷链球 铅球 铁饼和标枪等体育比赛项目都是把物体 斜向上抛出的运动 如图 K15 1 所示 这些物体从被抛出到落地的过程中 图 K15 1 A 物体的机械能先减小后增大 B 物体的机械能先增大后减小 C 物体的动能先增大后减小 重力势能先减小后增大 D 物体的动能先减小后增大 重力势能先增大后减小 2 2012 武昌调研如图 K15 2 所示 轻弹簧下端固定在水平面上 一小球从高处下落 到竖直放置的轻弹簧上 则在以后的运动过程中 下列叙述中正确的是 弹簧始终竖直且在 弹性限度内 图 K15 2 A 当小球刚接触弹簧时 小球的动能最大 B 当小球刚接触弹簧时 小球与弹簧组成的系统的势能最大 C 当小球运动至最高点时 小球与弹簧组成的系统的势能最大 D 当小球运动至最低点时 小球与弹簧组成的系统的势能最小 3 如图 K15 3 所示 斜面体置于光滑水平地面上 其光滑斜面上有一物块由静止沿斜 面下滑 在物块下滑过程中 下列说法正确的是 图 K15 3 A 物块的重力势能减少 动能增加 B 斜面体的机械能不变 C 斜面体对物块的弹力垂直于接触面 不对物块做功 D 物块和斜面体组成的系统机械能守恒 技能强化 2 4 2012 江南仿真卷如图 K15 4 所示 小球沿水平面以初速度 v0通过 O 点进入半径为 R 的竖直半圆弧轨道 不计一切阻力 下列说法中正确的是 图 K15 4 A 球进入竖直半圆轨道后做匀速圆周运动 B 若小球恰能通过半圆弧最高点 P 则球运动到 P 时向心力也恰好为零 C 若小球能通过半圆弧最高点 P 则小球落地点时的动能为 mgR 5 2 D 若小球恰能通过半圆弧最高点 P 则小球落地点离 O 点的水平距离为 2R 5 2012 山西仿真模拟如图 K15 5 所示 ABCD 是一段竖直平面内的光滑轨道 AB 段与 水平面成 角 CD 段与水平面成 角 其中 BC 段水平 且其长度大于 L 现有两个小球 P Q 质量分别是 2m m 用一长为 L 的轻质直杆连接 将 P Q 由静止从高 H 处释放 在轨 道转折处用光滑小圆弧连接 不考虑两个小球在轨道转折处的能量损失 则小球 P 滑上 CD 轨道的最大高度 h 为 图 K15 5 A h H B h H L 2sin sin 3 C h H Lsin D h H L sin sin 3 6 2012 江西六校联考如图 K15 6 所示 A B 两个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 两个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 图 K15 6 A 斜面倾角 30 B A 获得最大速度为 2g m 5k C C 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 两个小球组成的系统机械能守恒 3 7 如图 K15 7 所示为一固定的楔形木块 其斜面的倾角为 30 另一边与水平地 面垂直 顶端有一个定滑轮 跨过定滑轮的细线两端分别与物块 A 和 B 连接 A 的质量为 4m B 的质量为 m 开始时 将 B 按在地面上不动 然后放开手 让 A 沿斜面下滑而 B 上升 B 不会与定滑轮相碰 所有摩擦均忽略不计 当 A 沿斜面下滑距离 x 后 细线突然断了 求 物块 B 上升的最大高度 H 图 K15 7 挑战自我 8 2012 江西名校模拟如图 K15 8 所示 光滑水平桌面离地高度为 h 0 5 m 有两个 质量分别为 mA和 mB的小滑块用长度为 h 0 5 m 的轻细绳相连 开始时滑块 A 放在桌面上 滑块 B 悬吊在桌边 细绳拉直 由静止释放 B 落地后立即被粘在地面不动 不计空气阻力 和各处摩擦 g 取 10 m s2 1 若 mA 0 2 kg mB 0 3 kg 试求 A 在桌面上运动时的加速度大小和滑块 B 着地前瞬 间的速度大小 2 要使 A 离开桌面后仍能保持细绳处于拉直状态而不松弛 A B 的质量应满足什么条 件 图 K15 8 课时作业 十五 1 D 解析 物体斜向上抛出后 升高过程中重力势能增大 动能减小 下落过程中 动能增大 重力势能减小 选项 D 正确 2 C 解析 小球刚接触弹簧后 重力大于弹簧对小球向上的弹力 小球继续加速运 动 当弹簧对小球向上的弹力与重力大小相等时 小球动能最大 选项 A 错误 运动过程中 只有重力和弹簧的弹力做功 小球与弹簧组成的系统的机械能守恒 因此当小球动能最小时 即小球运动至最高点时 小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和最大 选项 B D 错误 选 项 C 正确 3 AD 解析 物块沿斜面向下加速运动 重力势能减少 动能大 选项 A 正确 下滑 过程中 物块对斜面体的作用力垂直于斜面 使斜面体沿光滑水平地面加速运动 斜面体的 动能增加 重力势能不变 选项 B 错误 物块沿斜面下滑时既沿斜面向下运动 又随斜面体 4 向右运动 其合速度方向与弹力方向不垂直 弹力方向垂直于接触面 但与速度方向之间的 夹角大于 90 所以斜面体对物块的弹力对物体做负功 选项 C 错误 物块与斜面体组成的 系统 仅有动能和重力势能之间的转化 机械能守恒 选项 D 正确 4 D 解析 小球沿半圆轨道运动时 只有重力做功 其机械能守恒 故速度减小 选项 A 错误 小球通过最高点的条件是 F向 FN mg 其中轨道对小球的弹力 FN 0 mv2 R 解得小球通过最高点的速度 v 所以小球恰好经过 P 点的向心力 F向 mg 选项 B 错误 gR 对平抛过程应用机械能守恒定律得 mv2 mg 2R Ek2 则小球落地时的动能 1 2 Ek2 mv2 mg 2R mgR 选项 C 错误 小球恰好经过 P 点 则小球以速度 v 平抛运动 1 2 5 2gR 有 2R gt2 x vt 解得 x 2R 选项 D 正确 1 2 5 B 解析 P Q 和杆组成的系统在运动过程中机械能守恒 以地面为零势能面 根 据机械能守恒定律有 mgH 2mg H Lsin 2mgh mg h Lsin 解得 h H 选项 B 正确 L 2sin sin 3 6 AB 解析 受力分析可知 当 A 沿斜面下滑至速度最大时 A B 的加速度为零 此 时 C 恰好离开地面 弹簧处于伸长状态 kx2 mg x2 所以绳子上的拉力大小 T 2mg 对 mg k A 有 T 4mgsin 解得斜面倾角 30 选项 A 正确 开始时弹簧压缩的长度 x1 B 上升的距离以及 C 沿斜面下滑的距离均为 h xA xB 由于 xA xB 弹簧处于压缩 mg k 状态和伸长状态时的弹性势能相等 弹簧弹力做功为零 且 C 刚刚离开地面时 A B 的速度 vm相等 由机械能守恒定律 4mghsin mgh m 4m v 解得 vm 2g 选项 B 正 1 22 m m 5k 确 C 刚离开地面时 B 的加速度最小 选项 C 错误 从释放 A 到 C 刚离开地面的过程中 A B 和弹簧组成的系统机械能守恒 A B 组成的系统的机械能不守恒 选项 D 错误 7 x 6 5 解析 A 沿斜面下滑距离 x 的过程中 A 和 B 组成的系统机械能守恒 A 下滑 x 的过程中 A 下降的高度为 xsin B 上升的高度为 x 设细线断前一瞬间 A 和 B 的速度为 v 根据机械 能守恒定律得 4mgxsin 4mv2 mgx mv2 1 2 1 2 细线断后 B 做竖直上抛运动 设 B 继续上升的最大高度为 h 根据机械能守恒定律得 mgh mv2 1 2 联立两式解得 h x 5 即 B 上升的最大高度为 H x h x x x 5 6 5 8 1 6 m s2 m s 2 mB mA 6 解析 1 设滑块间细绳的拉力为 T 对 A B 分别应用牛顿第二定律得 5 T mAa mBg T mBa 联立解得 a 6