2019高考物理二轮复习专题复习(练习)专题三动能定理和能量守恒定律2：含解析

1、训练7机械能守恒定律功能关系一 选择题本大题共8小题，每题8分，共64分.第15题只有一项 符合题目要求，第68题有多项符合题目要求.1.如图,半径为R.圆心为0光滑圆环固定在竖直平面内，0C水平,D是圆 环最低点.质量为2m小球A与质量为m小球B套在圆环上，两球之间用 轻杆相连.两球初始位置如下列图，由静止释放，当小球A运动至D点时，小 球B动能为B. 6 mgR4+迄4 + 2C. 2mgR D. 6mgR解析:A. B组成系统机械能守恒.当A运动到最低点D时,A下降高度1为 hA= R+ Rsin45 ° 上升高度为 hB= Rsin45，那么有 2mghA mgbB=2 2m

2、vA114+/2+ 2mvB,又Va= Vb,小球B动能为EkB = 2mvB=6mgR,选项D正确.答案:D2.1如下列图，从光滑4圆弧槽最高点由静止滑下小物块视为质点,滑出槽 口时速度方向为水平方向，槽口与一个固定半球顶点相切，半球底面水 平.假设要使小物块滑出槽口后不沿半球面下滑，圆弧槽轨道半径为 Ri,半球半径为R2,那么Ri和R2应满足关系是A . Ri> 字 B. Ri< 学C. Ri?R2 D. Ri W R2解析:小物块沿光滑圆弧槽下滑过程，根据机械能守恒定律，有mgRi =12mv2,要使物块滑出槽口后不沿半球面下滑，即从半球顶点开始做平抛运V2R动那么mgw m

3、R,得Ri>刁只有选项A正确.答案:A3.如下列图，在轻弹簧下端悬挂一个质量为m小球A,将小球A从弹簧原长位置由静止释放，小球A能够下降最大高度为h.假设将小球A换为质量为3m小球B,仍从弹簧原长位置由静止释放，重力加速度为g,不计空气阻力, 那么小球B下降h时速度为A.膺B.屁hCA/2gh D/gh解析:根据系统机械能守恒得，对A下降h过程有mgh= Ep,对B下降h过程有3mgh= Ep+ x3mv2,解得v = yj詈，只有选项A正确.答案:A如下列图，轻质弹簧上端系在固定斜面顶端，下端与小物块相连，弹簧处 于自然长度时物块位于 0点，物块与斜面间有摩擦.现将物块从0点拉至A点，

4、撤去拉力后物块由静止开始沿斜面向上运动，到达B点时速度为零,那么物块从A点运动到B点过程中A .经过0点时,物块动能最大B .物块动能最大位置与 A.0点距离有关C. 物块从A点向0点运动过程中，弹簧弹性势能减少量等于物块动 能与重力势能增加量D. 物块从0点向B点运动过程中，动能减少量大于弹簧弹性势能增 加量解析:设斜面倾角为B,物块与斜面间动摩擦因数为 仏当弹簧拉力kx=mg sin 0+ pcos0mgsin 0+ mgos0即弹簧伸长量x =时,物块动能最大，此mg sin 0+ gosB时弹簧处于拉伸状态，选项A错误;x=与A.0点距离无关, 选项B错误;物块从A点向0点运动过程中，

5、由于摩擦生热，根据能量守恒 定律知弹簧弹性势能减少量大于物块动能与重力势能增加量，选项C错误 物块从0点向B点运动过程中，动能减少，摩擦生热，重力势能增加，弹簧弹 性势能增加，根据能量守恒定律知物块动能减少量大于弹簧弹性势能增加 量，选项D正确.答案:D5. 如下列图，在竖直平面内有一半径为 R圆弧轨道，半径0A水平.0B竖 直，一个质量为m小球自A正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道 到达最高点B时对轨道压力为mg.AP = 2R,重力加速度为g,那么小球从P到B运动过程中A .重力做功2mgR3B .合力做功&mgR1C.克服摩擦力做功qmgRD .机械能减少2mgR1v2解析

6、:小球能通过B点，在B点速度v满足mg+mg= mR,解得v = 、y|gR,从P到B过程，重力做功等于重力势能减小量为 mgR动能增加量1333为|mv2 = mgR,合力做功等于动能增加量mgR,机械能减少量为 mgR 31 1mgR= 4mgR,克服摩擦力做功等于机械能减少量 4山9尺故只有B选项正确.答案:B6. 如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上.一质量为0.2 kg小球,从弹簧上端某高度处自由下落，从它接触弹簧到压缩弹簧至最短过程中 弹簧在弹性限度内,其速度v和弹簧压缩量比间函数图象如图乙所示， 其中A为曲线最高点，小球和弹簧接触瞬间机械能损失不计，取g= 10 m/s2, 那么

7、以下说法正确是A .小球刚接触弹簧时加速度最大B .弹簧劲度系数为20.0 N/mC.从接触弹簧到压缩至最短过程中，小球与弹簧组成系统机械能守 恒D .从接触弹簧到压缩至最短过程中，弹簧弹性势能先增大后减小解析:当Ax0.10 m时速度最大,小球受力平衡，有kAx mg,得弹簧劲 度系数k=20.0 N/m,选项B正确;小球在最低点时弹簧弹力 F = 20.0X 0.61F mgN = 12.2 N,根据牛顿第二定律得小球在最低点时加速度大小 a= m = 51 m/£>g,而小球刚接触弹簧时加速度大小为 g,选项A错误;从接触弹簧 到压缩弹簧至最短过程中，小球与弹簧组成系统机

8、械能守恒，选项C正确; 从小球接触弹簧到压缩弹簧至最短过程中 ，弹簧压缩量一直增加，弹性势能一直增大，选项D错误.答案:BC7. 2021江苏高考、 1*如下列图，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为 m.套在粗糙竖直固定 杆A处圆环相连，弹簧水平且处于原长.圆环从A处由静止开始下滑，经过 B处速度最大，到达C处速度为零,AC=h.圆环在C处获得一竖直向上速度 v,恰好能回到A.弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g.那么圆环()A .下滑过程中，加速度一直减小1B .下滑过程中，克服摩擦力做功为4mv 到A过程有2mv' B+AE' p= mgh' + W f,比拟两式得

9、v b>vb，选项D正1C.在C处，弹簧弹性势能为gmv2 mghD .上滑经过B速度大于下滑经过B速度解析:圆环下落时，先加速，在B位置时速度最大，加速度减小至零.从B 到C圆环减速，加速度增大，方向向上，选项A错误;圆环下滑时，设克服摩擦 力做功为Wf,弹簧最大弹性势能为 AE,由A到C过程中，根据能量关系有1 1mgh= AE+ Wf. 由 C 到 A 过程中，有2mv2 + AE)= Wf + mgh.联立解得 Wf = 41mv2,mgh qmv2,选项B正确,C错误;设圆环在B位置时，弹簧弹性势1能为p,根据能量守恒,A到B过程有？mvB +p+ W f = mgh'

10、 ,B 确.答案:BD8. 水平地面上有两个固定高度相同粗糙斜面甲和乙，底边长分别为 匚丄2,且L1VL2,如下列图.两个完全相同小滑块 A.B可视为质点与两个斜面 间动摩擦因数相同，将小滑块A.B分别从甲乙两个斜面顶端同时由静止开 始释放，取地面所在水平面为参考平面，那么A .从顶端到底端运动过程中，由于克服摩擦而产生热量一定相同B .滑块A到达底端时动能一定比滑块 B到达底端时动能大C.两个滑块加速下滑过程中，到达同一高度时，机械能可能相同D .两个滑块从顶端运动到底端过程中，重力对滑块A做功平均功率 比滑块B大解析:设甲斜面底端为C,乙斜面底端为D,A.B滑块从斜面顶端分别运 动到C.D

11、过程中，摩擦力做功不同，所以克服摩擦而产生热量一定不同，故 A错误;由Ff =卩mgosB知,滑块B受到摩擦力大，且通过位移大，那么克服摩 擦力做功多，滑块A克服摩擦力做功少，损失机械能少，根据动能定理，可知 B正确;两滑块在斜面上加速下滑过程中，到达同一高度时，重力做功相同, 但在斜面上滑行距离不等，即摩擦力做功不等，机械能不同，故C错误;整个 过程中，两物块所受重力做功相同，但由于A先到达底端，故重力对滑块A 做功平均功率比滑块B大,D正确.答案:BD二计算题(本大题共2小题，共36分.需写出标准解题步骤)9. 2021北京卷 利用如图装置做“验证机械能守恒定律实验.(1) 为验证机械能是

12、否守恒，需要比拟重物下落过程中任意两点间A.动能变化量与势能变化量B .速度变化量与势能变化量C.速度变化量与高度变化量(2) 除带夹子重物纸带.铁架台(含铁夹).电磁打点计时器导线及开关外,在以下器材中，还必须使用两种器材是 .A.交流电源B .刻度尺C.天平(含砝码)(3) 实验中，先接通电源，再释放重物，得到如下列图一条纸带.在纸带上 选取三个连续打出点ABC,测得它们到起始点O距离分别为hA.hB.hc.当地重力加速度为g,打点计时器打点周期为T.设重物质量为m.从打O点到打B点过程中，重物重力势能变化量 AE =动能变化量 AIE =.F* ! '*'1':A

13、h*L此(4) 大多数学生实验结果显示，重力势能减少量大于动能增加量，原因是.A .利用公式v = gt计算重物速度B .利用公式v =羽亦计算重物速度C.存在空气阻力和摩擦阻力影响D .没有采用屡次实验取平均值方法(5) 某同学想用下述方法研究机械能是否守恒：在纸带上选取多个计 数点，测量它们到起始点0距离h,计算对应计数点重物速度v,描绘v he hA动能变化量 AE= Ek 0 = 2m(二)2. (4) 由于存在空气阻力和摩擦阻力影响，导致重力势能减少量大于动能增加量，产生系统误差，屡次实验取平均值无法消除系统误差，应选项C- h 图象,并做如下判断：假设图象是一条过原点直线，那么重物

14、下落过程中机械 能守恒.请你分析论证该同学判断依据是否正确.解析:此题主要考查验证机械能守恒定律实验，意在考查学生图象分析能力和实验能力.(1) 只需要比拟重物下落过程中，任意两点间动能变化量与势能变化 量是否相等，即可验证机械能是否守恒，应选A.(2) 打点计时器需要接交流电源，应选A;还需要用刻度尺测量重物下 落高度，故还要选B.(3) 从打0点到打B点过程中,重物重力势能减少 mghs,变化量为一he hAmvB1 he hAmghB；打B点速度vb2T ,动能Ek= 2，联立解得Ek = 2m( 2T )2,故 对.(5) 在重物下落h过程中，假设阻力f恒定,由动能定理得，mgh也=罗

15、, 解得v2 = 2(g 首九故v2h图象是一条过原点直线，但还要看图线斜率是 否在误差允许范围内接近2g,才能用该法验证机械能守恒定律.对求解函数图象问题，一定要写出函数解析式，明确其截距斜率面积 等表示意义.1 he hA答案:(1)A (2)AB (3) mghB mL2f)2 C(5)该同学判断依据不正确.在重物下落 h过程中，假设阻力f恒定根1f据动能定理得，mgh fh = Qmv2 0得,v2= 2(g m)h可知,v2 h图象就是过 原点一条直线.要想通过 v2h图象方法验证机械能是否守恒，还必须看 图象斜率是否接近2g.10 .如下列图,光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点,BC右端连接1内壁光滑半径为r；细圆管CD,管口 D端正下方直立一根劲度系数为k轻 弹簧，轻弹簧一端固定，另一端恰好与管口 D端平齐.质量为m滑块在曲1 面上距BC高度为2r处由静止开始下滑，滑块与BC间动摩擦因数 尸-, 进入管口 C端时与圆管恰好无作用力，通过CD后压缩弹簧，在压缩弹簧过 程中滑块速度最大时弹簧弹性势能为 Ep.求：(1) 滑块到达B点时速度大小Vb；(2) 水平面BC长度s;(3) 在压缩弹簧过程中滑块最大速度 Vm.解析:(1)滑块在