【三维设计】2013届高考物理一轮复习 第五章 第3单元 机械能守恒定律提升练习 粤教版（广东专用）

用心 爱心 专心 1 20132013 届高考物理届高考物理 三维设计三维设计 粤教版广东专用 一轮复习课 粤教版广东专用 一轮复习课 下提升练习 第五章下提升练习 第五章 第第 3 3 单元单元 机械能守恒定律机械能守恒定律 1 1 双选双选 下列说法正确的是下列说法正确的是 A A 如果物体所受到的合外力为零 则其机械能一定守恒 如果物体所受到的合外力为零 则其机械能一定守恒 B B 如果物体所受到的合外力做的功为零 则其机械能一定守恒 如果物体所受到的合外力做的功为零 则其机械能一定守恒 C C 物体沿光滑曲面自由下滑的过程中 其机械能一定守恒 物体沿光滑曲面自由下滑的过程中 其机械能一定守恒 D D 做匀加速运动的物体 其机械能可能守恒 做匀加速运动的物体 其机械能可能守恒 解析 物体受到的合外力为零 机械能不一定守恒 如在竖直方向上物体做匀速直线运解析 物体受到的合外力为零 机械能不一定守恒 如在竖直方向上物体做匀速直线运 动 其机械能不守恒 所以选项动 其机械能不守恒 所以选项 A A B B 错误 物体沿光滑曲面自由下滑的过程中 只有重力错误 物体沿光滑曲面自由下滑的过程中 只有重力 做功 所以机械能守恒 选项做功 所以机械能守恒 选项 C C 正确 做匀加速运动的物体 其机械能可能守恒 如自由落正确 做匀加速运动的物体 其机械能可能守恒 如自由落 体运动 选项体运动 选项 D D 正确 正确 答案 答案 CDCD 2 2 如图如图 1 1 所示 在水平桌面上的所示 在水平桌面上的A A点有一个质量为点有一个质量为m m的物体 以初速度的物体 以初速度v v0 0被抛出 不计被抛出 不计 空气阻力 当它到达空气阻力 当它到达B B点时 其动能为点时 其动能为 图图 1 1 A A mvmv0 02 2 mgHmgH 1 1 2 2 B B mvmv0 02 2 mghmgh1 1 1 1 2 2 C C mgHmgH mghmgh2 2 D D mvmv0 02 2 mghmgh2 2 1 1 2 2 解析 由机械能守恒 解析 由机械能守恒 mghmgh1 1 mvmv2 2 mvmv0 02 2 到达 到达B B点的动能点的动能mvmv2 2 mghmgh1 1 mvmv0 02 2 B B 正确 正确 1 1 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2 答案 答案 B B 3 3 如图如图 2 2 所示 所示 a a b b两小球静止在同一条竖直线上 离地面足够高 两小球静止在同一条竖直线上 离地面足够高 b b球质量大于球质量大于a a球球 质量 两球间用一条细线连接 开始线处于松弛状态 现同时释放两球 球运动过程中所受质量 两球间用一条细线连接 开始线处于松弛状态 现同时释放两球 球运动过程中所受 的空气阻力忽略不计 下列说法错误的是的空气阻力忽略不计 下列说法错误的是 用心 爱心 专心 2 图图 2 2 A A 下落过程中两球间的距离保持不变 下落过程中两球间的距离保持不变 B B 下落后两球间距离逐渐增大 一直到细线张紧为止 下落后两球间距离逐渐增大 一直到细线张紧为止 C C 下落过程中 下落过程中 a a b b两球都处于失重状态两球都处于失重状态 D D 整个下落过程中 系统的机械能守恒 整个下落过程中 系统的机械能守恒 解析 两球同时释放后 均做自由落体运动 加速度均为解析 两球同时释放后 均做自由落体运动 加速度均为g g 故两球均处于失重状态 故两球均处于失重状态 机械能守恒 两球间距保持不变 机械能守恒 两球间距保持不变 A A C C D D 均正确 均正确 B B 错误 错误 答案 答案 B B 4 4 双选双选 质量为质量为m m1 1 m m2 2的两个物体 静止在光滑的水平面上 质量为的两个物体 静止在光滑的水平面上 质量为m m的人站在的人站在m m1 1上用上用 恒力恒力F F拉绳子 经过一段时间后 两物体速度的大小分别为拉绳子 经过一段时间后 两物体速度的大小分别为v v1 1 v v2 2 位移分别为 位移分别为s s1 1 s s2 2 如 如 图图 3 3 所示 则这段时间内人做功为所示 则这段时间内人做功为 图图 3 3 A A FsFs2 2 B B F F s s1 1 s s2 2 C C m m2 2v v2 22 2 D D m m2 2v v2 22 2 m m m m1 1 v v1 12 2 1 1 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2 解析 人做功转化为两个物体的动能以及人的动能 解析 人做功转化为两个物体的动能以及人的动能 故人做功为故人做功为F F s s1 1 s s2 2 m m2 2v v2 22 2 m m1 1 m m v v1 12 2 选项 选项 B B D D 正确 正确 1 1 2 2 1 1 2 2 答案 答案 BDBD 5 5 内壁光滑的环形凹槽半径为内壁光滑的环形凹槽半径为R R 固定在竖直平面内 一根长度为 固定在竖直平面内 一根长度为R R的轻杆 一端固的轻杆 一端固 2 2 定有质量定有质量m m的小球甲 另一端固定有质量为的小球甲 另一端固定有质量为 2 2m m的小球乙 现将两小球放入凹槽内 小球乙的小球乙 现将两小球放入凹槽内 小球乙 位于凹槽的最低点位于凹槽的最低点 如图如图 4 4 所示所示 由静止释放后 由静止释放后 图图 4 4 A A 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 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 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 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 C 甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点 甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点 用心 爱心 专心 3 D D 杆从右向左滑回时 乙球一定不能回到凹槽的最低点 杆从右向左滑回时 乙球一定不能回到凹槽的最低点 解析 环形槽光滑 甲 乙组成的系统在运动过程中只有重力做功 故系统机械能守恒 解析 环形槽光滑 甲 乙组成的系统在运动过程中只有重力做功 故系统机械能守恒 下滑过程中甲减少的机械能总是等于乙增加的机械能 甲 乙系统减少的重力势能等于系统下滑过程中甲减少的机械能总是等于乙增加的机械能 甲 乙系统减少的重力势能等于系统 增加的动能 甲减少的重力势能等于乙增加的势能与甲 乙增加的动能之和 由于乙的质量增加的动能 甲减少的重力势能等于乙增加的势能与甲 乙增加的动能之和 由于乙的质量 较大 系统的重心偏向乙一端 由机械能守恒 知甲不可能滑到槽的最低点 杆从右向左滑较大 系统的重心偏向乙一端 由机械能守恒 知甲不可能滑到槽的最低点 杆从右向左滑 回时乙一定会回到槽的最低点 回时乙一定会回到槽的最低点 答案 答案 A A 6 6 双选双选 如图如图 5 5 所示是北京朝阳公园摩天轮 一质量为所示是北京朝阳公园摩天轮 一质量为m m的乘客坐在摩天轮中以速率的乘客坐在摩天轮中以速率v v 在竖直平面内做半径为在竖直平面内做半径为R R的匀速圆周运动 假设的匀速圆周运动 假设t t 0 0 时刻乘客在轨迹最低点且重力势能为时刻乘客在轨迹最低点且重力势能为 零 那么 下列说法正确的是零 那么 下列说法正确的是 图图 5 5 A A 乘客运动的过程中 重力势能随时间的变化关系为 乘客运动的过程中 重力势能随时间的变化关系为E Ep p mgRmgR 1 1 coscost t v v R R B B 乘客运动的过程中 在最高点受到座位的支持力为 乘客运动的过程中 在最高点受到座位的支持力为m m mgmg v v2 2 R R C C 乘客运动的过程中 机械能守恒 且机械能为 乘客运动的过程中 机械能守恒 且机械能为E E mvmv2 2 1 1 2 2 D D 乘客运动的过程中 机械能随时间的变化关系为 乘客运动的过程中 机械能随时间的变化关系为E E mvmv2 2 mgRmgR 1 1 coscost t 1 1 2 2 v v R R 解析 在最高点 根据牛顿第二定律可得 解析 在最高点 根据牛顿第二定律可得 mgmg F FN N m m 受到座位的支持力为 受到座位的支持力为 v v2 2 R R F FN N mgmg m m B B 项错误 由于乘客在竖直平面内做匀速圆周运动 其动能不变 重力势能发项错误 由于乘客在竖直平面内做匀速圆周运动 其动能不变 重力势能发 v v2 2 R R 生变化 所以乘客在运动的过程中机械能不守恒 生变化 所以乘客在运动的过程中机械能不守恒 C C 项错误 在时间项错误 在时间t t内转过的弧度为内转过的弧度为t t v v R R 所以对应所以对应t t时刻的重力势能为时刻的重力势能为E Ep p mgRmgR 1 1 coscost t 总的机械能为 总的机械能为 v v R R E E E Ek k E Ep p mvmv2 2 mgRmgR 1 1 coscost t A A D D 两项正确 两项正确 1 1 2 2 v v R R 答案 答案 ADAD 7 7 双选双选 如图如图 6 6 所示为竖直平面内的直角坐标系 一个质量为所示为竖直平面内的直角坐标系 一个质量为m m的质点 在力的质点 在力F F和重和重 力的作用下 从坐标原点力的作用下 从坐标原点O O由静止开始沿直线由静止开始沿直线OAOA斜向下运动 直线斜向下运动 直线OAOA与与y y轴负方向成轴负方向成 用心 爱心 专心 4 角角 90 90 不计空气阻力 重力加速度为 不计空气阻力 重力加速度为g g 则以下说法正确的是 则以下说法正确的是 图图 6 6 A A 当 当F F mgmgtantan 时 质点的机械能守恒时 质点的机械能守恒 B B 当 当F F mgmgsinsin 时 质点的机械能守恒时 质点的机械能守恒 C C 当 当F F mgmgtantan 时 质点的机械能可能减小也可能增大时 质点的机械能可能减小也可能增大 D D 当 当F F mgmgsinsin 时 质点的机械能可能减小也可能增大时 质点的机械能可能减小也可能增大 解析 解析 如图为力的矢量三角形图示 若如图为力的矢量三角形图示 若F F mgmgtantan 则 则F F力可力可能为能为 b b方向或方向或c c方向 故力方向 故力F F的方向可能与运动方向成锐角 也可能与运的方向可能与运动方向成锐角 也可能与运动方动方 向成钝角 除重力外的力向成钝角 除重力外的力F F对质点可能做正功 也可能做负功 故质对质点可能做正功 也可能做负功 故质点机点机 械能械能 可能增大 也可能减小 可能增大 也可能减小 C C 对对 A A 错 当错 当F F mgmgsinsin 即力 即力F F为为a a方向方向时 时 力力F F垂直质点运动方向 故只有重力对质点做功 机械能守恒 垂直质点运动方向 故只有重力对质点做功 机械能守恒 B B 对对 D D 错 错 答案 答案 BCBC 8 8 如图 如图 7 7 所示 质量 初速度大小都相同的所示 质量 初速度大小都相同的A A B B C C三个小球 在同一水平面上 三个小球 在同一水平面上 A A球球 竖直上抛 竖直上抛 B B球以倾斜角球以倾斜角 斜向上抛 空气阻力不计 斜向上抛 空气阻力不计 C C球沿倾角为球沿倾角为 的光滑斜面上滑 的光滑斜面上滑 它们上升的最大高度分别为它们上升的最大高度分别为h hA A h hB B h hC C 则 则 图图 7 7 A A h hA A h hB B h hC C B B h hA A h hB B h hC C D D h hA A h hC C h hB B 解析 解析 A A球和球和C C球上升到最高点时速度均为零 而球上升到最高点时速度均为零 而B B球上升到最高点时仍有水平方向的球上升到最高点时仍有水平方向的 速度 即仍有动能 速度 即仍有动能 对对A A C C球的方程为球的方程为mghmgh mvmv0 02 2 1 1 2 2 得得h h v v0 02 2 2 2g g 对对B B球 球 mghmgh mvmvt t2 2 mvmv0 02 2 且 且v vt t 0 0 1 1 2 2 1 1 2 2 所以所以h h h h 故 故 D D 正确 正确 v v0 02 2 v vt t2 2 2 2g g 用心 爱心 专心 5 答案 答案 D D 9 9 如图如图 8 8 所示 重所示 重 1010 N N 的滑块在倾角为的滑块在倾角为 30 30 的斜面上 从的斜面上 从a a点由静止下滑 到点由静止下滑 到b b点接点接 触到一个轻弹簧 滑块压缩弹簧到触到一个轻弹簧 滑块压缩弹簧到c c点开始弹回 返回点开始弹回 返回b b点离开弹簧 最后又回到点离开弹簧 最后又回到a a点 已点 已 知知abab 0 80 8 m m bcbc 0 40 4 m m 那么在整个过程中下列判断错误的是 那么在整个过程中下列判断错误的是 图图 8 8 A A 滑块动能的最大值是 滑块动能的最大值是 6 6 J J B B 弹簧弹性势能的最大值是 弹簧弹性势能的最大值是 6 6 J J C C 从 从c c到到b b弹簧的弹力对滑块做的功是弹簧的弹力对滑块做的功是 6 6 J J D D 滑块和弹簧组成的系统整个过程机械能守恒 滑块和弹簧组成的系统整个过程机械能守恒 解析 滑块能回到原出发点 所以机械能守恒 解析 滑块能回到原出发点 所以机械能守恒 D D 正确 以正确 以c c点为参考点 则点为参考点 则a a点的机点的机 械能为械能为 6 6 J J c c点时的速度为点时的速度为 0 0 重力势能也为 重力势能也为 0 0 所以弹性势能的最大值为 所以弹性势能的最大值为 6 6 J J 从 从c c到到b b 弹簧的弹力对滑块做的功等于弹性势能的减小量 故为弹簧的弹力对滑块做的功等于弹性势能的减小量 故为 6 6 J J 所以 所以 B B C C 正确 由正确 由a a c c时 时 因重力势能不能全部转变为动能 故因重力势能不能全部转变为动能 故 A A 错 错 答案 答案 A A 10 10 如图如图 9 9 所示 倾角为所示 倾角为 30 30 高为 高为L L的固定斜面底端与水平面平滑相连 质量分别为的固定斜面底端与水平面平滑相连 质量分别为 3 3m m m m的两个小球的两个小球A A B B用一根长为用一根长为L L的轻绳连接 的轻绳连接 A A球置于斜面顶端 现由静止释放球置于斜面顶端 现由静止释放A A B B 两球 球两球 球B B与弧形挡板碰撞过程中无机械能损失 且碰后只能沿斜面下滑 它们最终均滑至与弧形挡板碰撞过程中无机械能损失 且碰后只能沿斜面下滑 它们最终均滑至 水平面上 重力加速度为水平面上 重力加速度为g g 不计一切摩擦 则下列说法错误的是 不计一切摩擦 则下列说法错误的是 图图 9 9 A A 小球 小球A A下滑过程中 小球下滑过程中 小球A A B B系统的重力对系统做正功 系统的重力势能减小系统的重力对系统做正功 系统的重力势能减小 B B A A球刚滑至水平面时 速度大小为球刚滑至水平面时 速度大小为 5 5g gL L 2 2 C C 小球 小球B B升高升高L L 2 2 时 重力对小球时 重力对小球A A做功的功率大于重力对小球做功的功率大于重力对小球B B做功的功率做功的功率 D D 小球 小球B B从刚开始上升到开始进入斜面过程中 绳的拉力对小球从刚开始上升到开始进入斜面过程中 绳的拉力对小球B B做功为做功为 3 3m mg gL L 4 4 解析 小球解析 小球A A下滑过程中 下滑过程中 B B球的重力对球的重力对B B球做负功 球做负功 A A球的重力对球的重力对A A球做正功 但由球做正功 但由 系统的动能增大可知 系统的重力势能减小 故小球系统的动能增大可知 系统的重力势能减小 故小球A A B B系统的重力对系统做正功 系统的重力对系统做正功 A A 项正项正 确 对确 对A A B B系统利用机械能守恒可知 系统利用机械能守恒可知 A A球从开始滑动到刚滑至水平面过程中 有球从开始滑动到刚滑至水平面过程中 有 用心 爱心 专心 6 3 3mgLmgL mgmg 4 4mvmv2 2 故 故v v B B 项正确 小球项正确 小球B B升高升高L L 2 2 时 因两球的速度大小相等 时 因两球的速度大小相等 L L 2 2 1 1 2 2 5 5g gL L 2 2 而而A A球沿斜面向下的分力为球沿斜面向下的分力为 1 51 5mgmg 故此时重力对小球 故此时重力对小球A A做功的功率大于重力对小球做功的功率大于重力对小球B B做功做功 的功率 的功率 C C 项正确 小球项正确 小球B B从刚开始上升到开始进入斜面过程中 有从刚开始上升到开始进入斜面过程中 有 3 3mgmg mgLmgL 4 4mvmv 2 2 故 故v v 对 对B B球利用动能定理又有 球利用动能定理又有 mvmv 2 2 W W mgLmgL 故 故W W L L 2 2 1 1 2 2 g gL L 2 2 1 1 2 2 D D 项错误 项错误 9 9m mg gL L 8 8 答案 答案 D D 11 11 如图如图 1010 所示 半径所示 半径R R 0 90 9 m m 的四分之一圆弧形光滑轨道竖直放置 圆弧最低点的四分之一圆弧形光滑轨道竖直放置 圆弧最低点B B 与长为与长为L L 1 1 m m 的水平面相切于的水平面相切于B B点 点 BCBC离地面高离地面高h h 0 80 8 m m 质量 质量m m 1 01 0 kgkg 的小滑块从圆的小滑块从圆 弧顶点弧顶点D D由静止释放 已知滑块与水平面间的动摩擦因数由静止释放 已知滑块与水平面间的动摩擦因数 0 10 1 不计空气阻力 取不计空气阻力 取 g g 1010 m sm s2 2 求 求 图图 1010 1 1 小滑块刚到达圆弧轨道的小滑块刚到达圆弧轨道的B B点时对轨道的压力 点时对轨道的压力 2 2 小滑块落地点距小滑块落地点距C C点的距离 点的距离 解析 解析 1 1 设小滑块运动到设小滑块运动到B B点的速度为点的速度为v vB B 圆弧轨道对小滑块的支持力为 圆弧轨道对小滑块的支持力为F FN N 由机械 由机械 能守恒定律得 能守恒定律得 mgRmgR mvmvB B2 2 1 1 2 2 由牛顿第二定律得 由牛顿第二定律得 F FN N mgmg m m v vB B2 2 R R 联立联立 解得小滑块在解得小滑块在B B点所受支持力点所受支持力F FN N 3030 N N 由牛顿第三定律得 小滑块在由牛顿第三定律得 小滑块在B B点时对轨道的压力为点时对轨道的压力为 3030 N N 2 2 设小滑块运动到设小滑块运动到C C点的速度为点的速度为v vC C 由动能定理得 由动能定理得 mgRmgR mgL mgL mvmvC C2 2 1 1 2 2 解得小滑块在解得小滑块在C C点的速度点的速度v vC C 4 4 m sm s 小滑块从小滑块从C C点运动到地面做平抛运动点运动到地面做平抛运动 水平方向 水平方向 x x v vC Ct t 用心 爱心 专心 7 竖直方向 竖直方向 h h gtgt2 2 1 1 2 2 滑块落地点距滑块落地点距C C点的距离点的距离 s s 0 80 8 m 1 8m 1 8 m m x x2 2 h h2 2 5 答案 答案 1 30 1 30 N N 2 1 8 2 1 8 m m 1212 山地滑雪是人们喜爱的一项体育运动 一滑雪道 山地滑雪是人们喜爱的一项体育运动 一滑雪道ABCABC的底部是一段半径为的底部是一段半径为R R的圆弧 的圆弧 圆弧的末端圆弧的末端C C的切线沿水平方向 的切线沿水平方向 C C点到地面之间是一悬崖峭壁 如图点到地面之间是一悬崖峭壁 如图 11