高考物理总复习巩固练习 重力势能、机械能守恒定律（提高）

【巩固练习】一、选择题1、先后将质量为的物体由静止开始沿同一粗糙的固定斜面由底端拉至顶端，两次所用时间相同，第一次力沿斜面向上，第二次力沿水平方向则两个过程（ ）A合外力做的功相同 B物体机械能变化量相同C做的功与做的功相同 D做功的功率比做功的功率大2、(2014 衡水模拟) 如图所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环，圆环与一橡皮绳相连，橡皮绳的另一端固定在地面上的A点，橡皮绳竖直时长度为h，处于原长状态。让圆环沿杆滑下，滑到杆的底端时速度为零，则在圆环下滑过程中() A. 圆环机械能守恒B. 橡皮绳的弹性势能一直增大C. 橡皮绳的弹性势能增加了mghD. 橡皮绳再次达到原长时圆环动能最大3、如图所示，一轻弹簧直立于水平地面上，质量为m的小球从距离弹簧上端B点h高处的A点自由下落，在C点处小球速度达到最大。x0表示B、C两点之间的距离；Ek表示小球在C点处的动能。 若改变高度h，则下列表示x0随h变化的图像和Ek随h变化的图像中正确的是()4、两物体质量之比为1：3，它们距地面的高度比也为1：3，让它们自由落下，它们落地时的动能之比为 （ ） A.1：3 B.3：1 C.9：1 D.1：95、如图所示，桌面高为h，质量为m的小球从离地面高H处自由下落，不计空气阻力。取桌面处的重力势能为零，则小球落到地面前一瞬间的机械能为（ ） A. mgh B. -mgh C. mgH D. mg(H-h) 6、如图所示,在高为H的桌面上以速度水平抛出质量为m的物体.当物体落到距地面高为h的A点时,正确的说法是(不计空气阻力,以地面为参考平面) （ )A.物体在A点的机械能为B.物体在A点的机械能为C.物体在A点的动能为D.物体在A点的动能为7、一个物体从距离地面h高处自由下落，当它的动能与其重力势能相等时，下落的时间为（）A. B. C. D. 8、如图所示一长L的均匀铁链对称挂在一轻质小滑轮上，由于某一微小的扰动使得链条向一侧滑动，则铁链完全离开滑轮时的速度大小为（）A. B. C. D. 9、如图所示，轻质弹簧长为L，竖直固定在地面上，质量为m的小球，在离地面高度为H处，由静止开始下落，正好落在弹簧上，使弹簧的最大压缩量为。在下落过程中，小球受到的空气阻力恒为，则弹簧在最短时，具有的弹性势能为（ ）A BCD10、如图，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，在将弹簧压缩到最短的过程中，下列关于能量的叙述中正确的是（ ）A、重力势能和动能之和保持不变B、重力势能和弹性势能之和先减小后增加C、动能和弹性势能之和先增加后减小D、重力势能、弹性势能和动能之和总保持不变二、填空题1、如图所示，电动机带动绷紧的传送皮带，始终保持v0=2m/s的速度运行。传送带与水平面的夹角为300。先把质量为m=10的工件轻放在皮带的底端，经一段时间后，工件被传送到高h=2m的平台上。则在传送过程中产生的内能是_J，电动机增加消耗的电能是_J。（已知工件与传送带之间的动摩擦因数=，不计其他损耗，取g=10m/s2）300mv0h2、如图所示，倔强系数为k1的轻质弹簧两端分别与质量为m1、m2的物块1、2拴接，倔强系数为k2的轻质弹簧上端与物块2拴接，下端压在桌面上（不拴接），整个系统处于平衡状态。现施力将物块1缓慢地竖直上提，直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面。在此过程中，物块2的重力势能增加_，物块1的重力势能增加了_。12m1m2k1k23、如图所示，光滑半圆上有两个小球，质量分别为m和M，由细绳挂着，今由静止开始释放，求小球m至C点时的速度。4、某同学在做“验证机械能守恒定律”的实验中，采用重物自由下落的方法，得到一条点迹清晰的纸带，实验器材及打出的纸带如图所示。已知打点计时器打点周期为0.02s，当地重力加速度g=9.80m/s2，测得所用的重物的质量为1.00kg。把纸带中第一个点记作O（此时重物的速度为零），另选打点计时器连续打下的3个点A、B、C为计数点，经测量A、B、C各点到O的距离分别为9.51cm、12.70cm、15.70cm。根据以上数据计算或分析重物由O点运动到B点的过程：（计算结果均取3位有效数字）（1）重物的重力势能减少量为_；（2）重物的动能增加量为_ ；（3）这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量_动能的增加量（填“大于”、“小于”或“等于”）；（4）分析产生误差可能的原因是_。（至少写出一条原因）三、计算题1、小球在外力作用下，由静止开始从A点出发做匀加速直线运动，到B点时消除外力。然后，小球冲上竖直平面内半径为R的光滑半圆环，恰能维持在圆环上做圆周运动，到达最高点C后抛出，最后落回到原来的出发点A处，如图所示，试求小球在AB段运动的加速度为多大？ 2、(2014 浙江模拟)如图甲所示，竖直平面内的光滑轨道由倾斜直轨道AB和圆轨道BCD组成，AB和BCD相切于B点，CD连线是圆轨道竖直方向的直径(C、D为圆轨道的最低点和最高点)，已知BOC30。可视为质点的小滑块从轨道AB上高H处的某点由静止滑下，用力传感器测出滑块经过圆轨道最高点D时对轨道的压力为F，并得到如图乙所示的压力F与高度H的关系图像，g取10 m/s2。求：(1)滑块的质量和圆轨道的半径；(2)是否存在某个H值使得滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的点。若存在，请求出H值；若不存在，请说明理由。3、如图所示，ABDO是固定在竖直平面内的光滑轨道，AB是半径为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AB和BDO相切于B点一个小球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点时对轨道的压力大小等于其重力大小的倍。（取）（1）求高度H；（2）试讨论此球能否到达BDO轨道的最高点O。4、如图，ABC和ABD为两个光滑固定轨道，A、B、E在同一水平面，C、D、E在同一竖直线上，D点距水平面的高度h，C点高度为2h，一滑块从A点以初速度分别沿两轨道滑行到C或D处后水平抛出。（1）求滑块落到水平面时，落点与E点间的距离和.（2）为实现，应满足什么条件？【答案与解析】一、选择题1、AB解析：由题意知，两物体均由静止开始做匀加速直线运动，因位移、时间相同所以到达顶端时速度相同，动能的变化量相同机械能的变化量相同A、B正确因第二种情况时所受摩擦力较大，第二种情况时克服摩擦力做的功多，因而，C、D均错。故选AB。2、【答案】C【解析】释放圆环后，橡皮绳松弛，开始一段时间内没有弹力，如果杆与水平方向夹角较小，橡皮绳最终将处于伸长状态，无论橡皮绳能否达到伸长状态，橡皮绳和圆环组成的系统机械能守恒，因此有:Ep=mgh即最终状态橡皮绳的弹性势能等于mgh，所以橡皮绳对圆环做负功，圆环的机械能不守恒，选项A错误；因开始一段时间内橡皮绳没有弹力，故橡皮绳的弹性势能先不变后增大，选项B错误；圆环与橡皮绳组成的系统机械能守恒，故橡皮绳弹性势能的增加量等于圆环机械能的减少量，选项C正确；当圆环受力平衡时动能最大，该位置橡皮绳处于伸长状态，故选项D错误3、【答案】BC【解析】对小球进行受力分析和运动分析知，小球在C点速度达到最大，说明小球在C点受到的重力与弹力平衡，该位置与h无关，选项A错误，选项B正确；小球运动过程中，小球与弹簧组成的系统机械能守恒，小球由距离B点h(变量)处释放到小球速度达到最大的过程，有其中x0与弹性势能Ep均为定值(与h无关)，由此可判断选项C正确，选项D错误4、D解析：机械能守恒 D对。5、D解析：取桌面处的重力势能为零，初态的机械能为mg(H-h)，由于机械能守恒，落到地面前一瞬间的机械能（末态的机械能）当然还是mg(H-h)，D对。6、BD解析：物体具有的总机械能为 ，机械能守恒，A错，B对。物体在A点的动能应为总的机械能减去A点的重力势能，C错，D对。选BD。7、B解析：此过程机械能守恒，只要先求出速度，再由即可求时间。设该物体动能与重力势能相等时的速度为，则此时，由机械能守恒定律得，求得 。再由自由落体公式，求得下落的时间为 。B对。8、C解析：开始时链条重心在处，完全离开滑轮时的重心在处，重心降低了，重力势能减少了 根据机械能守恒定律 解得 C对。9、A解析：设物体克服弹力做功为，则对物体应用动能定理得，所以，即为弹簧具有的弹性势能。A对。10、BD解析：系统的机械能守恒，重力势能、弹性势能和动能之和总保持不变，D对，动能逐渐增大，总的机械能为， 可以看出B对。选项为BD。二、填空题1、60J；280J。在传送过程中产生的内能就是摩擦力做的功，一开始，工件要加速运动，速度达到传送带速度以后，与传送带相对静止。加速运动时： 工件加速运动的位移： 加速的时间： （或） 传送带的位移： 摩擦力做功的相对位移： 摩擦力做功： 传送带对工件做的功等于工件动能的增加量和重力势能的增加量之和。 电动机增加消耗的电能等于以上两部分功之和 2、， 解析：先分析弹簧 从受大小为到恢复自然长度， m2的压缩量为 弹力变化量 根据胡克定律 物块2的重力势能增加 再分析弹簧，从受大小为的压力到受大小为的拉力，弹力变化量 根据胡克定律 则物块1的重力势能增加 注意：物块2增加的重力势能取决于的伸长量，物块1增加的重力势能取决于弹簧组的伸长量，。3、解析：以两球和地球组成的系统为研究对象。在运动过程中，系统的机械能守恒。下落的高度为四分之一圆弧长，上升的高度为R，设小球m至C点时的速度为，两者速度大小相等。系统减少的总重力势能等于系统增加的总动能，即 （与根据动能定理列的方程相同） 解得 4、（1）（2）（3）大于 （4）产生误差的原因有很多，如1、重物下落受到阻力作用，必须克服摩擦力、空气阻力等做功，2、长度测量误差。解析：（1） 重力势能的减少量 （高度是到B的距离）（2）计算B点的瞬时速度， 等于AC段的平均速度 动能的增加量 （3）大于 （4）产生误差的原因有很多，如1、重物下落受到阻力作用，必须克服摩擦力、空气阻力等做功，2、长度测量误差。三、计算题1、解析：本题的物理过程可分三段：从A到B匀加速直线运动过程；从B沿圆环运动到C的圆周运动，且注意恰能维持在圆环上做圆周运动，在最高点满足重力提供向心力；从C回到A的平抛运动。 根据题意，在C点时，满足： 从B到C过程，由机械能守恒定律得： 由、式得：从C回到A过程，做平抛运动： 水平方向： 竖直方向： 由、式可得 从A到B过程，由匀变速直线运动规律得： 即 2、【答案】(1)0.1 kg0.2 m(2)存在0.6 m【解析】(1)对全过程应用机械能守恒定律得在最高点，根据牛顿第二定律得由牛顿第三定律知，FF联立解得 在图像中取点(0.50 m，0)和(1.00 m，5.0 N)代入上式可得m0.1 kg，R0.2 m(2)假设滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的E点(如图所示)，则由平抛运动的规律得2RvDt，解得vD2 m/s而滑块能经过D点的条件为即滑块经过D点的最小速度所以存在一个H值，使得滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的点。由机械能守恒定律得解得H0.6 m。3、（1） （2）能够通过最高点解析:（1）小球从H高处落下，进入轨道，沿BOD轨道做圆周运动，小球受