2020年物理高考专题复习机械能问题探究

机械能问题探究：机械能守恒条件、机械能改变的问题，以及系统机械能守恒的研究【例1】下列实例中运动的物体，不计空气阻力，机械能守恒的是( ) A起重机吊着物体匀速上升 B物体做平抛运动 C圆锥摆球在水平面内做匀速圆周运动D一轻质弹簧上端固定，下端挂一重物，在竖直方向上做上下振动(只研究重物) 【例2】在下列情况中，物体机械能守恒的是( )A物体沿圆弧匀速下滑过程中 B物体沿光滑曲面自由下滑过程中C人造卫星沿椭圆轨道绕地球运动过程中 D不计空气阻力时物体竖直上抛过程中 【例3】一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正确的是( ） A运动员到达最低点前重力势能始终减小B蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加C蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒D蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关 【例4】以初速度从地面竖直向上抛出一质量为m的物体，若不计空气阻力，并以地面为零势面，则当物体上升到最大高度时，重力势能为( ) Am2 Bm2 C2m 2D3m2 【例5】从地面上高H处自由落下一个质量为m的小球，小球恰好落到深为h的井底。若以地面为重力势能的零点，则：( ) A小球落到井底的动能是mg(Hh） B小球落到井底的机械能为mg(Hh) C小球落到地面的过程中，重力势能减小了mgH D小球落到地面的机械能是 mgH 【例6】从某一高处平抛一个物体，物体着地时末速度与水平方向成角，取地面处重力势能为零，则物体抛出时，动能与重力势能之比为( )Asin2 Bcos2 Ctan2 Dcot2 【例7】质量为M的小球，从高度为H处自由下落，当其动能与势能相等时，重力的功率是(以地面为零势能面)( )A BC D 【例8】质量m的物体，沿高h长L的粗糙斜面匀加速下滑，在物体从斜面顶滑到底端的过程中( ) A摩擦力做功为mgh B重力做功mgh C动能增加mgh D物体重力势能减少mgh 【例9】如图所示，物体沿30的固定斜面以g(g为本地的重力加速度大小)的加速度匀减速上升，则在此过程中，物体的机械能是( ) A不变的B减小的C增加的D不能判断的 【例10】如图3所示，具有一定初速度的木块，沿倾角为30的粗糙斜面向上运动的过程中，受到一个恒定的沿斜面向上的拉力F的作用，木块的加速度大小为4.0m/s2，其方向沿斜面向下，那么木块在斜面上的运动过程中，以下说法正确的是 ( ) A木块的机械能一定增大 B木块的机械能一定减小C木块的机械能可能不变 D木块的机械能增大和减小的可能都有 【例11】木块A从斜面底端以初速度v0冲上斜面，经一段时间，回到斜面底端。若木块A在斜面上所受的摩擦阻力大小不变。对于木块A其中正确的是( ) 全过程中重力的冲量为零 在全过程中重力做功为零在上滑过程中动量的变化量的大小大于下滑过程中动量的变化量 在上滑过程中机械能的变化量大于下滑过程中机械能的变化量A B C D 【例12】粗糙斜面静止在水平面上，一个物块从该斜面底端以某一初速度沿斜面上滑一段距离后，又接着沿该斜面下滑到底端，斜面始终保持静止。下列说法中正确的是( ) A上滑过程摩擦力对物块的冲量大于下滑过程摩擦力对物块的冲量 B上滑过程合力对物块的冲量大于下滑过程合力对物块的冲量C上滑过程物块机械能的损失大于下滑过程物块机械能的损失D上滑过程水平面对斜面的摩擦力向右，下滑过程水平面对斜面的摩擦力向左【例13】将一个物体以初动能E0竖直向上抛出，落回地面时物体的动能为E0。设空气阻力恒定。如果将它以初动能4E0竖直上抛，则它在上升到最高点的过程中，重力势能变化了( ) A3E0 B2E0 C1.5E0 DE0【例14】如图，质量为M、长度为l的小车静止在光滑的水平面上。质量为m的小物块放在小车的最左端。现在一水平恒力F作用在小物块上，使物块从静止开始做匀加速直线运动，物块和小车之间的摩擦力为f。经过时间t，小车运动的位移为s，物块刚好滑到小车的最右端。此时物块的动能为(Ff )(sl) 此时物块的动量为Ft 这一过程中，物块和小车增加的机械能为Fs 这一过程中，物块和小车产生的内能为fl 以上判断正确的是( )A B C D 【例15】如图所示，倾角30的粗糙斜面固定在地面上，长为l、质量为m、粗细均匀、质量分布均匀的软绳至于斜面上，其上端与斜面顶端齐平。用细线将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面(此时物块未到达地面)，在此过程中( ) A物块的机械能逐渐增加 B软绳重力势能共减少了mgl C物块重力势能的减少等于软绳摩擦力所做的功D软绳重力势能的减少小于其动能增加与克服摩擦力所做功之和 【例16】如图9所示，表面粗糙的固定斜面顶端装有滑轮，小桶P、物块Q用轻绳连接并跨过滑轮(不计滑轮的质量和摩擦)，P悬于空中，Q放在斜面上，二者均处于静止状态，轻绳与斜面平行。已知斜面倾角30，小桶P的质量m1100g，物块Q的质量m2150g，重力加速度g10m/s2，现向桶内不断缓慢添加细砂，并使P、Q开始运动。关于上述过程，下列说法中正确的是( ) A在向小桶内不断缓慢添加细砂的过程中，Q受到的静摩擦力一定变大B轻绳对物块的拉力做10J的功，物块动能增加10J C物块Q向上运动过程中，若物块Q增加10J的机械能，小桶和其中细砂就损失10J的机械能D物块Q向上运动过程中，其动量增量的大小等于小桶和细砂动量改变量的大小【例17】如图所示，在光滑的水平面上有一质量为M、倾角为的光滑斜面体，它的斜面上有一质量为m的物块沿斜面下滑。关于物块下滑过程的分析，下列说法中正确的是( ) A物块下滑过程中斜面对物块的支持力不做功 B物块下滑过程中斜面体和物块构成的系统动量守恒C物块下滑过程中物块的机械能守恒 D斜面体对地面的压力小于(mM)g 【例18】如图25所示，倾角为30、高为L的固定斜面底端与水平面平滑相连，质量分别为3m、m的两个小球A、B用一根长为L的轻绳连接，A球置于斜面顶端，现由静止释放A、B两球，球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，它们最终均滑至水平面上。重力加速度为g，不计一切摩擦。则( ) AA球刚滑至水平面时速度大小为 BB球刚滑至水平面时速度大小为 C小球A、B在水平面上不可能相撞 D在A球沿斜面下滑过程中，轻绳对B球一直做正功 【例19】如图所示，A 和B 两个小球固定在一根轻杆的两端，此杆可绕穿过其中心的水平轴O无摩擦转动。现使轻杆从水平状态无初速度释放，发现杆绕O沿逆时针方向转动，则杆从释放到转动的过程中( ) AB球的重力势能减少，动能增加 BA球的重力势能增加，动能减少CA球的重力势能和动能都增加了 DA球和B球的总机械能是守恒的 【例20】如图所示，长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架，在A处固定质量为2m的小球，B处固定质量为m的小球。支架悬挂在O点，可绕过O点并与支架所在平面相垂直的固定轴转动。开始时OB与地面相垂直，放手后支架开始运动，在不计任何阻力的情况下，下列说法正确的是( ) AA球到达最低点时速度为零BA球机械能减少量等于B球机械能增加量CB球向左摆动所能达到的最高位置应高于A球开始运动的高度D当支架从左向右回摆时，A球一定能回到起始高度【例21】在竖直平面内，一根光滑金属杆弯成如图所示形状，相应的曲线方程为(单位：m)，式中。将一光滑小环套在该金属杆上，并从x0处以v05m/s的初速度沿杆向下运动，取重力加速度g10m/s2。则当小环运动到/3m时的速度大小为多少？该小环在x轴方向最远能运动到哪里？ 【例22】如图所示，半径为r，质量不计的圆盘盘面与地面垂直，圆心处有一个垂直盘面的光滑水平定轴O，在盘的右边缘固定有一个质量为m的小球A，在O点正下方离O点处固定一 个质量也为m的小球B，放开盘让其自由转动。问 当A转动到最低点时，两小球的重力势能之和减少了多少? A球转到最低点时的线速度是多少? 若在转动过程中半径OA向左偏离竖直方向的最大角度为，求cos的值 【例23】如图所示，质量为m1的物体A经一轻质弹簧与下方地面上的质量为m2的物体B相连，弹簧的劲度系数为