【志鸿优化设计】（重庆专用）2014届高考物理第一轮复习 第五章功和能 机械能及其守恒定律第三节机械能守恒定律练习

1 课时作业课时作业 1717 机械能守恒定律机械能守恒定律 一 单项选择题 1 2012 江苏南京 盐城模拟 自由下落的物体 其动能与位移的关系如图所示 则图中直线的斜率表示该物体的 A 质量 B 机械能 C 重力大小 D 重力加速度 2 物体做自由落体运动Ek代表动能 Ep代表势能 h代表下落的距离 以水平地面为 零势能面 如图所示图象中 能正确反映各物理量之间关系的是 3 如图所示 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 B球受到向上的拉力较大 4 2012 浙江五校联考 如图所示 光滑固定斜面C倾角为 质量均为m的A B 一起以某一初速沿斜面向上做匀减速运动 已知A上表面是水平的 则下列不正确的是 A A受到B的摩擦力水平向右 B B受到A的支持力不做功 C B的机械能不变 D A B之间的摩擦力为mgsin cos 5 如图所示 一轻绳的一端系在固定粗糙斜面上的O点 另一端系一小球 给小球 一足够大的初速度 使小球在斜面上做圆周运动 在此过程中 A 小球的机械能减少 B 重力对小球不做功 C 绳的拉力对小球做正功 D 在任何一段时间内 小球克服摩擦力所做的功总是等于小球动能的减少 6 如图所示 一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球A和物块B 跨过固定于斜面体 2 顶端的小滑轮O 倾角为 30 的斜面体置于水平地面上 A的质量为m B的质量为 4m 开始时 用手托住A 使OA段绳恰处于水平伸直状态 绳中无拉力 OB绳平行于斜面 此时B静止不动 将A由静止释放 在其下摆过程中 斜面体始终保持静止 下列判断中 不正确的是 A B受到的摩擦力先减小后增大 B 地面对斜面体的摩擦力方向一直向右 C A的机械能守恒 D A的机械能不守恒 A B系统的机械能守恒 7 2012 南昌模拟 如图所示 绝缘弹簧的下端固定在斜面底端 弹簧与斜面平行 带电小球Q 可视为质点 固定在光滑绝缘斜面上的M点 且在通过弹簧中心的直线ab上 现把与Q大小相同 带电性也相同的小球P从直线ab上的N点由静止释放 在小球P与弹 簧接触到速度变为零的过程中 A 小球P的速度先增大后减小 B 小球P和弹簧组成的系统的机械能守恒 C 小球P的动能 重力势能 电势能的总和不变 D 小球P速度最大时所受弹簧弹力和库仑力的合力最大 二 非选择题 8 如图所示 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 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 由图示位置无初速释放小球 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 9 如图所示 在竖直方向上 A B 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 两物体通过细绳绕过光滑轻质定滑轮相连 C 放在固定的光滑斜面上 斜面 倾角为 30 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 B 的质量为 m C 的质量为 4m A 的质量远大于 m 重力加速度 为 g 细线与滑轮之间的摩擦力不计 开始时整个系统处于静止状态 释放 C 后它沿斜面 下滑 斜面足够长 求 1 当 B 物体的速度最大时 弹簧的伸长量 3 2 B 物体的最大速度 10 如图所示 ABDO 是处于竖直平面内的光滑轨道 AB 是半径 R 15 m 的四分之一圆周 轨道 半径 OA 处于水平位置 BDO 是直径为 15 m 的半圆轨道 D 为 BDO 轨道的中央 一 个小球 P 从 A 点的正上方距水平半径 OA 高 H 处自由落下 沿竖直平面内的轨道通过 D 点时 对轨道的压力等于其重力的 倍 1 求 H 的大小 2 试讨论此球能否到达BDO轨道的O点 并说明理由 3 小球沿轨道运动后再次落到轨道上的速度的大小是多少 4 参考答案参考答案 1 C 2 B 3 B 4 B 解析 解析 根据题意 A B 的加速度方向和合外力方向均是沿斜面向下 先对 B 受 力分析 它受到竖直向下的重力 竖直向上的支持力和沿水平方向的摩擦力 因为三个力 的合力方向沿斜面向下 所以摩擦力方向水平向左 根据牛顿第三定律可知 A 受到 B 的 摩擦力水平向右 选项A正确 B 受到 A 的支持力竖直向上 而B 在竖直方向上发生了位 移 所以该支持力做功 选项B错误 在上滑过程中 由 A B 组成的系统机械能守恒 即 系统的机械能大小保持不变 显然 A 和 B 的机械能均不变 选项C正确 B 的加速度大小 为 a gsin 合外力沿斜面向下 大小为 ma mgsin 合外力沿水平方向上的分量等 于 A 对 B 的摩擦力大小为 mgsin cos 所以 A B 之间的摩擦力为 mgsin cos 选项D正确 本题答案为A C D 5 A 6 D 解析 解析 首先判断 B 在整个过程中是否运动 当 A 未释放时 B 静止 则此时 B 受 向上的静摩擦力 Ff 4mgsin 2mg 假设在 A 运动的过程中 B 未动 则 A 下落的过程中 机械能守恒 有 mglOA mv2 对 A 进行受力分析可知 A 运动至最低点时绳子拉力 T 最大 1 2 此时有 T mg T 3mg Ff 4mgsin 4mg 说明 A 摆动过程中不能拉动 B 故小球 mv2 lOA A 的机械能守恒 选项C正确 D错误 斜面体对 B 的静摩擦力方向先沿斜面向上 后沿斜 面向下 故先减小后增大 选项A正确 A 下摆时对斜面体 B 定滑轮组成的系统有沿着 绳子方向斜向左的拉力 由此可判断出地面对斜面体的摩擦力方向一直向右 故选项B正 确 7 A 解析 解析 小球 P 与弹簧接触时 沿平行斜面方向受到小球 Q 对 P 的静电力 重力 的分力 弹簧的弹力 开始时合力的方向沿斜面向下 速度增大 后来随着弹簧压缩量变 大 合力的方向沿斜面向上 速度逐渐减小 当合力为零 即弹簧的弹力与库仑力的合力 与重力沿斜面向下的分力等大反向时 小球 P 的速度最大 选项A正确 选项D错误 小 球 P 和弹簧组成的系统受到小球 Q 的静电力 且静电力做正功 所以系统机械能不守恒 选项B错误 把弹簧 小球 P 和 Q 看成一个系统 该系统的总能量守恒 选项C错误 8 答案 1 如解析图所示 mgtan 2 mg 3 2cos 2gl 1 cos 解析 解析 1 受力图如图所示 根据平衡条件 应满足 Tcos mg Tsin F 则拉力大小 F mgtan 2 设小球通过最低点时速度为 v 运动中只有重力做功 小球机械能守恒 则 mgl 1 cos 2 1 2 mv 解得 v 2 1 cos gl 根据牛顿第二定律 有 T mg m 2 v l 解得 T mg mg 3 2cos 方向竖直向上 2 mv l 9 答案 1 2 2g mg k m 5k 5 解析 解析 1 通过受力分析可知 当 B 的速度最大时 其加速度为零 绳子上的拉力大 小为 2mg 此时弹簧处于伸长状态 弹簧的伸长量 x2满足 kx2 mg 则 x2 mg k 2 开始时弹簧压缩的长度为 x1 mg k 因 A 质量远大于 m 所以 A 一直保持静止状态 物体 B 上升的距离以及物体 C 沿斜面 下滑的距离均为 h x1 x2 由于 x1 x2 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 设 B 物体的最大速度为 vm 由机械能守恒定律得 4mghsin mgh m 4m v 1 22m 解得 vm 2g m 5k 10 答案 1 10 m 2 能到达 理由见解析 3 17 3 m s 解析 解析 1 设小球通过 D 点的速度为 v 通过 D 点时轨道对小球的支持力为 F 则有 m F mg v2 R 2 14 3 小球从 P 点落下直到沿光滑轨道运动到 D的过程中 由机械能守恒 有 mg mv2 1 2 由上二式可得 H R 10 m 2 3 2 设小球能够沿竖直半圆轨道运动到 O 点的最小速度为 v0 则有 m mg v2 C R 2 设小球至少应从 HO高处落下 且满足 mgHO mv 1 22 O 由上二式可