高三物理复习练习题【机械能守恒、功能关系】

高三物理复习练习题【机械能守恒、功能关系】（满分90分用时45分钟）―、选择题（本题共9个小题，每小题6分，共54分.1〜3题为单选题，4〜9题为多选题．）如图，一细绳的上端固定在天花板上靠近墙壁的O点，下端拴一小球.L点是小球下垂时的平衡位置，Q点代表一固定在墙上的细长钉子，位于OL直线上.N点在Q点正上方，且QN=QL，M点与Q点等高，现将小球从竖直位置（保持绳绷直）拉开到与N点等高的P点，释放后任其向L摆动.运动过程中空气阻力可忽略不计.小球到达L后，因细绳被长钉挡住，将开始沿以Q为中心的圆弧继续运动.在这以后（）小球向右摆到M点，然后就摆回来小球向右摆到M和N之间圆弧上某点处，然后斜抛运动小球沿圆弧摆到N点，然后竖直下落小球将绕Q点旋转，直到细绳完全缠绕在钉上为止如图，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为2R；be是半径为R的四分之一圆弧，与ab相切于b点.一质量为m的小球，始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a点处从静止开始向右运动.重力加速度大小为g.小球从a点开始运动到其轨迹最高点，机械能的增量为（）A.2mgRB.4mgRC.5mgRD.6mgR如图所示，两个四分之三圆弧轨道固定在水平地面上，半径R相同，A轨道由金属凹槽制成，B轨道由金属圆管制成，均可视为光滑轨道.在两轨道右侧的正上方分别将金属小球A和B由静止释放，小球距离地面的高度分别用hA和hB表示，则下列说法正确的是（）若h=h^2R，则两小球都能沿轨道运动到轨道的最高点若hA=hB=2R，由于机械能守恒，两个小球沿轨道上升的最大高度均为2R适当调整hA和hB,使两小球从轨道最高点飞出后，均能恰好落在轨道右端口处若使小球沿轨道运动并且从最高点飞出，A小球的最小高度为5f,B小球在hB>2R的任何高度均可如图甲所示，静止在水平地面上的物体，在竖直向上的拉力F作用下开始向上运

动，在运动过程中，物体的动能Ek与位移x的关系图象如图乙所示，0〜h过程中的图线为平滑曲线，h〜2h过程中的图线为平行于横轴的直线，2h〜3h过程中的图线为倾斜直线，不计空气阻力，下列说法正确的是（）在0〜h过程中物体的机械能增加物体上升到h处时，拉力的功率为零在h〜2h过程中物体的机械能不变在2h〜3h过程中物体受到的拉力始终为零如图甲所示，物体以一定初速度从地面竖直向上抛出.上升的最大高度为2.0m.选择地面为参考平面，上升过程中，物体的机械能E随高度h的变化如图乙所示，重力加速度g力加速度g=10m/s2•下列说法正确的是（）物体的质量m=2.0kg物体向上做加速度减小的减速运动物体回到抛出点时的动能Ek=20J物体上升到最高点的过程和返回到抛出点的过程所用时间相等6•如图所示，一固定光滑斜面与水平面间的夹角为0,轻质弹簧的一端固定在斜面底端的挡板上，另一端与斜面上质量为m的物块连接•开始时用手拉住物块使弹簧伸长"，放手后物块由静止开始下滑，到达最低点时弹簧压缩了x2,重力加速度为g.则在物块下滑到最低点的过程中（）物块的加速度先减小后增大物块重力做功的功率先减小后增大弹簧的弹性势能变化了mg（X]+x2）sin0物块重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变07•如图所示，圆心在O点，半径为R的光滑圆弧轨道ABC竖直固定在水平桌面上，0C与OA的夹角为60°，轨道最低点A与桌面相切.一足够长的轻绳两端分别系着质量为my和m2的两小球（均

可视为质点），挂在圆弧轨道光滑边缘C的两边，开始时％］位于C点，从静止释放，在m1由C点下滑到A点的过程中（）0m］的速度始终不小于m2的速度重力对％］做功的功率先增大后减少轻绳对m2做的功等于m2的机械能增加若％］恰好能沿圆弧下滑到A点，则m］=m2在倾角为0的固定光滑斜面上有两个用轻弹簧相连接的物块A、B,它们的质量分别为m「m2，弹簧劲度系数为k,C为一固定挡板，系统处于静止状态.现用一平行于斜面向上的恒力F拉物块A使之向上运动，当物块B刚要离开挡板C时，物块A运动的距离为d速度为s贝9（）物块B的质量满足m2gsin0=kd此时物块A的加速度为卩肌］此时拉力做功的瞬时功率为Fvsin0D.此过程中，弹簧的弹性势能变化了Fd—m］gdsin0—|m］v2如图所示，半径为R的光滑圆环固定在竖直平面内，A点为圆环的最低点，弦AB、AC与竖直半径AOAC与竖直半径AO的夹角分别为60。、37°.有一原长为,1310R的轻弹簧，其下端用光滑铰链固定在A点，上端系着一个套在圆环上的质量为m的小球（可视为质点）•已知小球在B点时处于静止状态，取sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度大小为g.现将小球从C点由静止释放，小球沿圆环下滑，则下列说法正确的是（）A.小球从C点第一次运动到BA.B.弹簧的劲度系数为¥篇C.小球过B点时的速度大小为逬严B.弹簧的劲度系数为¥篇C.小球过B点时的速度大小为逬严D.小球过B点时对圆环的作用力大小选择题答题栏题号123456789答案二、实验题（本题共］个小题，共］6分）］0.如图所示的装置，可用于探究恒力做功与动能变化的关系.水平轨道上安装两个光电门，光电门1和光电门2的中心距离s,挡光片的宽度d.滑块（含力传感器和挡光片）质量为M.细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘.实验步骤如下:

样光片光屯门1样光片光屯门1先保持轨道水平，通过调整砝码盘里砝码的质量来平衡摩擦力，当滑块做匀速运动时传感器示数为F0.增加砝码质量，使滑块加速运动，记录传感器示数．请回答：该实验(填“需要”或“不需要”)满足砝码和砝码盘的总质量m远小于M滑块与水平桌面的动摩擦因数尸(用F0、M、重力加速度g来表示)；某次实验过程：力传感器的读数F,滑块通过光电门1和光电门2的挡光时间分别为t「t2；小车通过光电门2后砝码盘才落地.该实验需验证滑块的动能改变与恒力做功的关系的表达式是(用题中物理量字母表示)．三、计算题(本题共1个小题,共20分)11.如图所示，为某种鱼饵自动投放器的装置示意图，其下半部AB是一长为2R的竖直细管，上半部BC是半径为R的四分之一圆弧弯管，管口C处切线水平，AB管内有原长为R、下端固定的轻质弹簧.在弹簧上端放置一粒质量为m的鱼饵，解除锁定后弹簧可将鱼饵弹射出去.投饵时，每次总将弹簧长度压缩到0.5R后锁定，此时弹簧的弹性势能为7mgR(g为重力加速度).不计鱼饵在运动过程中的机械能损失，求：(1)鱼饵到达管口C时的速度大小q；(2)鱼饵到达管口C时对管子的作用力大小和方向;已知地面比水面高出1.5R，若竖直细管的长度可以调节，圆弧弯管BC可随竖直细管一起升降.求鱼饵到达水面的落点与AB所在竖直线OO'之间的最大距离Lm.答案与精析机械能守恒、功能关系B根据机械能守恒定律可知，小球运动到M点速度不为零，所以小球还要继续运动，故A错误；若小球能运动到N点，则根据机械能守恒定律可知，在N点速度等于零，但要使小球做圆周运动到达N点，则N点的速度不为零，所以小球不能运动到N点，则小球在MN之间某点做斜抛运动，故B正确，C、D错误.C设小球运动到c点的速度大小为vc,则对小球由a到c的过程，由动能定理有

F・3R-mgR二2mv2，又F二mg,解得vc二2莎，小球离开c点后，在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，竖直方向在重力作用下做匀减速直线运动，由牛顿第二定律可知，小球离开c点后水平方向和竖直方向的加速度大小均为g，则由竖直方向的运动可知，小球从离开c点到其轨迹最高点所需的时间为t二仝二沃送，在水平方向的位移大小为x=1gVg2gt2=2R.由以上分析可知，小球从a点开始运动到其轨迹最高点的过程中，水平方向的位移大小为5R，则小球机械能的增加量为AE=F^5R=5mgR,C正确，A、B、D错误.3•D若小球A恰好能到A轨道的最高点时，由mg二遵，解得pa二题，根据机械能守恒定律得，mg(hA-2R)二2mvA，解得hA二5R,若小球B恰好能到B轨道的最高点时，在最高点的速度vB二0,根据机械能守恒定律得hB=2R,因此,hA=hB=2R时，A不能到达轨道的最高点，B能到达轨道的最高点，故A错误，D正确；若h二h二2R,小球A在AB到达最高点前离开轨道，有一定的速度，由机械能守恒可知，A在轨道上上升的最大高度小于2R，小球B在轨道上上升的最大高度等于2R,故B错误；小球A从最高点飞出后做平抛运动，落R高度时，水平位移的最小值为x平抛运动，落R高度时，水平位移的最小值为xA二品R>R，所以小球A落在轨道右端口外侧，而适当调整hB,B可以落在轨道右端口处，故C错误.4.AD由题意可知：(F-mg)x二Ek-0,即Ek=(F-mg)x.Ek-x图象的斜率为F-mg,在0~h过程中F-mg虽然变小，但F向上，F—直做正功，物体的机械能增加•在h处时，P二Fv^0，故A项正确，B项错误；在h~2h过程中动能不变，重力势能增加，机械-mgh能增加,C项错误；D项中斜率为k=二F-mg,故F二0,D项正确；故选A、D.h5.AC最高点时E二mgh=40J.可得m=2kg,选项A正确•结合题意由图象可得E二E0-fh,(上升过程)，则可知f二10N不变•所以物体向上减速的加速度是不变的，选项B错误•回到抛出点时，E二E0-fX2h=(60-10X2X2)J=20J,C项正确.上升时a1二厂严，下降时笃二聖严，即a1>a2,由h二1at2,可知t2>t1,选项D错误.6．AC物块在下滑过程中，开始时由重力沿斜面的分力与弹簧拉力提供合外力，随着物块向下运动，弹簧弹力逐渐减小，加速度逐渐减小，当弹簧的弹力变为方向沿斜面向上且与重力沿斜面的分力大小相同时，速度最大，加速度为零，然后弹力增大，加速度也增大，所以物块的加速度先减小后增大，速度先增大后减小，由功率公式可得重力做功的功率P二mgvsin0,物块重力做功的功率先增大后减小，选项A正确，B错误；物块由静止下滑，物块与弹簧组成的系统机械能守恒，初、末状态物块动能均为零，重力势能减小mgg+x2)sin0，根据机械能守恒定律，弹簧的弹性势能变化了mg(x1+x2)sin0，选项C正确；在物块下滑到最低点的过程中，物块的重力势能和动能、弹簧弹性势能之和保持不变，由于物块的动能先增大后减小，所以物块重力势能与弹簧弹性势能之和先减小后增大，选项D错误．ABCA.m1由C点下滑到A点的过程中，设两物体的速度为V]、v2,V]与绳的夹角为a，满足沿绳子方向的速度相等，分解m]的速度后满足V]Cosa二v2,其中a从0°逐渐增大到30°，则v戶2，故A正确；B.重力的功率就是P=mgv，这里的v是指竖直的分速度，一开始m]是由静止释放的，所以m厂开始的竖直速度也必然为零，最后运动到A点的时候，由于此时的切线是水平的，所以此时的竖直速度也是零但是在这个C到A的过程当中是肯定有竖直分速度的，所以相当于竖直速度是从无到有再到无的一个过程，也就是一个先变大后变小的过程，所以这里重力功率mgv也是先增大后减小的过程，故B正确；C.除重力和弹簧弹力以外的力对物体做功衡量物体机械能的变化，即在m2上升的过程中绳子做正功m2的机械能增加，故C正确；D.若％]恰好能沿圆弧轨道下滑到A点，此时两小球速度均为零，根据动能定理得：m]gR(]-cos60。)二m2gR，解得:m]=2m2，故D错误；故选ABC.BD系统静止时，m]gsin0=kx],当物块B刚要离开挡板C时,m2gsin0二kx2,FF－kd-m]gsin0-kx2=m]aA，又d=x]+x2，可解得aA二~~m~，B正确，A错误；此时拉力做功的瞬时功率为P=Fv,C错误；设弹簧的弹性势能增量为AE弹，由功能关系可得：Fd二弹D正确．AEp弹+m]gdsin0+^m]V2,解得AEp弹二Fd-m]gdsin0-2m]V2D正确．ACD小球在B点时受力平衡，由题意知，圆环对小球的支持力大小N]和弹簧的

弹力大小J均等于mg，此时弹簧的长度厶二R<徐，弹簧处于压缩状态，小球在C点时弹簧的长度L二2Rcos37°=|0R>10R，弹簧处于伸长状态，故小球从C点第一次运动到B点的过程中弹簧的弹性势能先减少后增加,A正确；根据胡克定律有©二k(|0R-Lj，得k=10mmg，B错误；由于|3人-L1=L2-|3r,即弹簧的压缩量等于伸长量，故小球在B点时和在C点时弹簧的弹性势能相等，根据机械能守恒定律有mg(2Rcos237°-Rcos60。)二*mvB，解得vB二再R,C正确；设小球过B点时，圆环对小球的作用力大小为N，且由题意可知小球过B点时弹簧对小球的弹力与重力的合力大小为N二mg,则有N-N二启，121R解得N解得N2255mg，根据牛顿第三定律，小球过B点时对圆环的作用力大小为25mg,D正确解析(2)①该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小即为小车的真实合力，不是将砝码和砝码盘的重力作为小车的拉力，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．对滑块由牛顿第—定律可得F0-yMg二Ma，当匀速运动时F0二yMg，则〃二Mg-由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．滑块通过光电门1速度为v二d，滑块通过光电门2速度为v二d，根据功能关系需要验证的关1t12t2系式为(F-F0).s二|mv2-|mv2，整理得：(F-F0)s二2逬)2-制¥)2.F答案(2)①不需要②礒③