2021年新高考物理总复习检测：第五章第3节机械能守恒定律及其应用检测(含解析)

1、-i -机械能守恒定律及其应用（建议用时：45 分钟）【A 级 基础题练熟快】1. （2019 浙江杭州模拟）如图所示，荡秋千是小朋友们最喜欢的一项传统游戏，人通过 下蹲和站起，使秋千越荡越高.忽略绳的质量及空气阻力，则（）A. 在最高点人下蹲时，重力势能转化为动能B. 在最高点时人和秋千板所受到的合力为零C. 在最低点秋千板对人的支持力等于人的重力D. 在摆动过程中人和秋千的机械能总和不变解析：选 A.在最高点人下蹲时，重力势能转化为动能，选项 A 正确；在最高点时人和秋 千板的速度为零，但是所受到的合力不为零，有斜向下的切向加速度，选项B 错误；在最低点加速度竖直向上，则秋千板对人的支持力

2、大于人的重力，选项C 错误；在摆动过程中，人要对秋千板做功，使得人和秋千的机械能总和增加，选项D 错误.2 . （2019 河北廊坊联考）如图所示，一轻质弹簧一端固定在水平天花板上，另一端挂一 重物，当弹簧处于原长时，重物由静止释放，不计空气阻力，关于重物下落过程，下列说法 正确的是（ ）A. 加速度一直变大B. 动能先变大后变小C. 弹簧与重物组成的系统的机械能一直变小D. 重物的重力势能先变大后变小解析：选 B.重物从释放至下落到最低点的过程中，合力先向下，向下运动的过程中，弹力增大，加速度减小，当弹力等于重力后，弹力大于重力，加速度向上，弹力增大，加速度 增大，所以加速度先减小后增大，在

3、平衡位置时，加速度为零；速度方向先与加速度方向相 同，然后与加速度方向相反，则重物的速度先增大后减小，当加速度为零时，速度最大，故A错误；结合加速度的方向可知，重物的动能先增大后减小，故B 正确；整个过程中只有重力和弹簧的弹力做功，所以弹簧与重物组成的系统的机械能一直不变，故C 错误；重物下降的-2 -过程中重力一直做正功，所以重物的重力势能一直减小，故D 错误.3. （2019 湖南岳阳质检）如图，游乐场中，从高处A到水面B处有两条长度相同的光滑 轨道甲、乙两小孩沿不同轨道同时从A处以相同大小的速度自由滑向B处，下列说法正确 的有（）A. 甲的切向加速度始终比乙的大B. 甲、乙在同一高度的速

4、度相同C. 甲比乙先到达 B 处D. 甲、乙在同一时刻总能到达同一高度解析：选 C.由受力分析及牛顿第二定律可知，甲的切向加速度先比乙的大，后比乙的小，故 A 错误；由机械能守恒定律可知，各点的机械能保持不变，高度（重力势能）相等处的动能也相等，故速度大小相等，但速度方向不同，故B 错误；甲的切向加速度先比乙的大，速度增大的比较快，开始阶段的位移比较大， 故甲总是先达到同一高度的位置，故 C 正确，D 错误.4.（2019 浙江温州九校联考）如图是在玩“跳跳鼠”的儿童，该玩具弹簧上端连接脚踏板，下端连接跳杆，儿童在脚踏板上用力向下压缩弹簧，然后弹簧将人向上弹起，最终弹簧将跳杆带离地面，下列说法

5、正确的是（）A. 从人被弹簧弹起到弹簧第一次恢复原长，人一直向上加速运动B. 无论下压弹簧的压缩量多大，弹簧都能将跳杆带离地面C. 人用力向下压缩弹簧至最低点的过程中，人和“跳跳鼠”组成的系统机械能增加D. 人用力向下压缩弹簧至最低点的过程中，人和“跳跳鼠”组成的系统机械能守恒解析：选 C.从人被弹簧弹起到弹簧第一次恢复原长，人先向上做加速运动，当人的重力 与弹力相等时，速度最大，由于惯性人向上做减速运动，故A 错误；当下压弹簧的压缩量较小时，弹簧的拉伸量也较小，小于跳杆的重力时，跳杆不能离开地面，故B 错误；人用力向下压缩弹簧至最低点的过程中，人的体能转化为系统的机械能，所以人和“跳跳鼠”组

6、成的 系统机械能增加，故 C 正确，D 错误.5.（多选）（2019 江西景德镇模拟）如图所示，一根不可伸长的轻绳两端各系一个小球a-3 -和b,跨在两根固定在同一高度的光滑水平细杆上，a球置于地面上，质量为m的b球从水平-4 -位置静止释放.当b球第一次经过最低点时，a球对地面压力刚好为零.下列结论正确的是A.a球的质量为 2mb球的机械能守恒，则有：mgL= jmv2;当b球摆过的角度为 90。时，a球对地面压力刚好为零，说明此时绳子张力为：T=mg；b通过最低点时，根据牛顿运动定律和向心力公式得：mg2vmg=m，解得：m:m= 3 ： 1，即卩a球的质量为 3m故 A 错误，B 正确；

7、在开始时b球的 速度为零，贝 y 重力的瞬时功率为零；当到达最低点时，速度方向与重力垂直，贝 y 重力的功率 也为零，可知b球首次摆动到最低点的过程中，重力对b球做功的功率先增大后减小，选项C错误，D 正确.【B 级能力题练稳准】6.（多选）（2016 高考全国卷H）如图， 小球套在光滑的竖直杆上，轻弹簧一端固定于O点，另一端与小球相连.现将小球从M点由静止释放，它在下降的过和细程中经过了N点.已知在M N两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且J/ONMZ OMN.在小球从M点运动到N点的过程中，（）輯 FA.弹力对小球先做正功后做负功B.有两个时刻小球的加速度等于重力加速度C.弹簧长度最短时，

8、弹力对小球做功的功率为零D.小球到达N点时的动能等于其在M N两点的重力势能差解析：选 BCD 小球在从M点运动到N点的过程中，弹簧的压缩量先增大，后减小，到某 一位置时，弹簧处于原长，再继续向下运动到N点的过程中，弹簧又伸长.弹簧的弹力方向与小球速度的方向的夹角先大于90,再小于 90,最后又大于 90,因此弹力先做负功，B.a球的质量为 3mC. b球首次摆动到最低点的过程中，重力对D. b球首次摆动到最低点的过程中，重力对 解析：选BD.b球在摆动过程中，a球不动,b球做功的功率一直增大b球做功的功率先增大后减小b球做圆周运动，则绳子拉力对b球不做功,-5 -再做正功，最后又做负功，A

9、项错误；弹簧与杆垂直时，小球的加速度等于重力加速度，当弹簧的弹力为零时，小球的加速度也等于重力加速度，B 项正确；弹簧长度最短时，弹力与小球的速度方向垂直，这时弹力对小球做功的功率为零，C 项正确；由于在M N两点处，弹簧的弹力大小相等，即弹簧的形变量相等，根据动能定理可知，小球从M点到N点的过程中，弹簧的弹力做功为零，重力做功等于动能的增量，即小球到达N点时的动能等于其在M N两点的重力势能差，D 项正确.7.（多选）（2019 安徽皖南八校联考）如图所示，左侧为一个固定在水平桌面上的半径为 R= 1 m 的半球形容器，容器直径AB水平，O点为球心，容器的内表面及容器口光滑.右侧是 一个足够

10、长的固定光滑斜面、斜面倾角为45, 根不可伸长的轻质细绳跨过容器口及竖直固定的轻质光滑定滑轮，细绳两端分别系有可视为质点的小球m和物块m,且 2 kg ,m=1 kg.开始时m恰在A点，m在斜面上且距离顶端足够远，此时连接m、m的细绳与斜面平2行且恰好伸直，C点是圆心O的正下方.当m由静止释放开始运动，取g= 10 m/s ,则下列说法中正确的是（）A.m运动到C点时速率最大B.m不可能沿碗面上升到B点C. 当m运动到C点时，m的速率为 2 m/sD. 当m运动到C点时，m的向心力为 16 N解析：选 BCD 圆周运动中物体的速度最大时，其切向加速度一定为零，而在m过C点时，合外力的切向分力水

11、平向右，切向加速度与速度反方向，故A 错误；在m从A点运动到C点的过程中，m与m组成的系统只有重力做功，系统的机械能守恒，若m能沿碗面上升到B点，系统的机械能增加，所以m不可能沿碗面上升到B点，故 B 正确；设小球m到达最低点C时，m、m的速度大小分别是V1、V2,由运动的合成分解得：V1COS 45=V2,对A、B组成的系统，根据动能定理可知：mgR mgJRcos 45= *mv2+gmv2，解得V2= 2 m/s,V1=2/2m/s，故C 正确；根据向心力F=mR可知，F= （2 0 N = 16 N，故 D 正确.8.（2019 贵州贵阳联考）图为特种兵训练项目的示意图，在水面上的正方

12、形浮台（厚度不计）与斜坡之间悬挂一个不计质量且不可伸长的轻绳，绳子的悬点为Q可在竖直平面内摆动.一士兵（视为质点）沿倾角0= 53的斜面滑到A点，此时绳子恰好摆到A处，士兵立即 抓住绳子-6 -随绳子一起向下摆动（此过程不计机械能的损失），当摆动到最低点B时，士兵松开 绳子，然后做平抛运动落到水面浮台正中央.已知QAL EF,绳长I= 5 m,B、C间水平距离s=10 m,竖直高度h= 5 m,浮台的边长d= 2 m,A、B C D E、F在同一竖直平面内，士兵2的质量m= 60kg，不计空气阻力，取g= 10 m/s , sin 53 = 0.8 , cos 53=06 求:(1) 土兵经过

13、B点时所受绳子的拉力大小；(2) 士兵在斜面上A点的速度大小.解析：(1) 士兵从B点运动到浮台正中央的过程中做平抛运动有d12VBt=s+ 2，h= 2gt由牛顿第二定律得F mg=-p，联立得F= 2 052 N.(2) 士兵从A点到B点的过程机械能守恒，1212” /口qmv+mgl(1 cos0) = mB, 解得VA=9 m/s.答案：(1)2 052 N (2)9 m/s9. (2019 浙江联考)某高中兴趣学习小组成员，在学习完必修1 与必修 2 后设计出如图所示的实验.OA为一水平弹射器，弹射口为A ABC助一光滑曲管，其中AB水平，BC为竖直杆(长度可调节)，CD为四分之一圆

14、环轨道(各连接处均圆滑连接)，其圆心为O，半径为R=0.2 m .D的正下方E开始向右水平放置一块橡皮泥板EF,长度足够长现让弹射器弹射出一质量 m= 0.1 kg 的小环，小环从弹射口A射出后沿光滑曲杆运动到D处飞出，不计小环在各个连接处的能量损失和空气阻力已知弹射器每次弹射出的小环具有相同的初速度某次实验中小组成员调节BC高度h= 0.8 m,弹出的小环从D处飞出，现测得小环从D处飞出时速(1)弹射器释放的弹性势能及小环在D处对圆环轨道的压力;(2) 小环落地点离E的距离(已知小环落地时与橡皮泥板接触后不再运动)；(3) 若不改变弹射器弹性势能，改变BC间高度h在 02 m 之间，求小环下

15、落在水平面EF-7 -上的范围.解析：(1)根据机械能守恒定律得:12EP=mD+mg h+ 旳=1.8 J-8 -对小环在最高点D受力分析，由牛顿第二定律得:2FN+mg= mR解得：FN=7 N由牛顿第三定律知，小环对圆轨道的压力大小为7N，方向竖直向上.(2) 小环离开轨道后做平抛运动，由平抛运动规律得：12h+R=尹tx=VDt，解得：x= * m.5(3) 小环刚到达D点的临界条件为mg hi+R=巳解得hi= 1.6 m改变h,小环做平抛运动，分析可得小环水平方向位移应有最大值12根据机械能守恒定律得：氏mgh2+R) = mvD得：x=vDt= 2 ,1.8 (h2+R (h2+