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2019-2020年高考物理一轮总复习第5章机械能及其守恒定律第3讲机械能守恒定律及其应用
一、选择题本题共10小题,每小题7分,共70分其中1~6为单选,7~10为多选1.自由下落的物体,其动能与位移的关系如图所示,则图中直线的斜率表示该物体的 A.质量B.机械能C.重力大小D.重力加速度2.如图所示,质量均为m,半径均为R的两个完全相同的小球A、B在水平轨道上以某一初速度向右冲上倾角为θ的倾斜轨道,两轨道通过一小段圆弧平滑连接若两小球运动过程中始终接触,不计摩擦阻力及弯道处的能量损失,在倾斜轨道上运动到最高点时两球机械能的差值为 A.0B.mgRsinθC.2mgRsinθD.2mgR3.如图所示,一质量为m的小球固定于轻质弹簧的一端,弹簧的另一端固定于O点将小球拉至A处,弹簧恰好无形变,由静止释放小球,当小球运动到与O点正下方的竖直高度差为h的B点时,速度大小为v已知重力加速度为g,下列说法正确的是 A.小球运动到B点时的动能等于mghB.小球由A点到B点重力势能减少mv2C.小球由A点到B点克服弹力做功为mghD.小球到达B点时弹簧的弹性势能为mgh-mv24.如图所示,一轻质弹簧的下端固定在水平面上,弹簧处于原长状态,若在其上端轻放一个质量为m的物体甲物体与弹簧不连接,重力加速度为g,当甲下降高度为h时,其速度恰好变为零若在轻弹簧上端轻放一质量为2m的物体乙,当乙下降高度h时,下列说法正确的是 A.乙的速度也恰好为零B.乙下降h过程中乙的机械能先增大后减小C.乙下降h过程中乙与弹簧、地面组成的系统总势能一直增大D.乙的速度大小为
5.如图所示是某公园设计的一种惊险刺激的娱乐设施管道除D点右侧水平部分粗糙外,其余部分均光滑若挑战者自斜管上足够高的位置滑下,将无能量损失的连续滑入第一个、第二个圆管轨道A、B内部圆管A比圆管B高某次一挑战者自斜管上某处滑下,经过第一个圆管轨道A内部最高位置时,对管壁恰好无压力则这名挑战者 A.经过管道A最高点时的机械能大于经过管道B最低点时的机械能B.经过管道A最低点时的动能大于经过管道B最低点时的动能C.经过管道B最高点时对管外侧壁有压力D.不能经过管道B的最高点6.如图所示,物体B的质量是物体A质量的,在不计摩擦阻力的情况下,物体A自H高处由静止开始下落以地面为参考平面,当物体A的动能与其重力势能相等时物体B未到达滑轮处,物体A距地面的高度是 A.HB.HC.HD.H
7.如图所示,A、B两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连,A放在固定的光滑斜面上,B、C两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连,C球放在水平地面上现用手控制住A,并使细线刚刚拉直但无拉力作用,并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行已知A的质量为4m,B、C的质量均为m,重力加速度为g,细线与滑轮之间的摩擦不计开始时整个系统处于静止状态,释放A后,A沿斜面下滑至速度最大时,C恰好离开地面下列说法正确的是 A.斜面倾角α=30°B.A获得的最大速度为gC.C刚离开地面时,B的加速度为零D.从释放A到C刚离开地面的过程中,A、B两小球组成的系统机械能守恒
8.一滑块以一定的初速度从一固定斜面的底端向上冲,到斜面上某一点后返回底端,斜面粗糙滑块运动过程中加速度与时间关系图象如图所示下列四幅图象分别表示滑块运动过程中位移x、速度v、动能Ek和重力势能Ep以斜面底端为参考平面随时间变化的关系图象,其中不正确的是
9.如图所示,将质量为2m的重物悬挂在轻绳的一端,轻绳的另一端系一质量为m的环,环套在竖直固定的光滑直杆上,光滑的轻小定滑轮与直杆的距离为d,杆上的A点与定滑轮等高,杆上的B点在A点下方距离为d处现将环从A处由静止释放,不计一切摩擦阻力,下列说法正确的是 A.环到达B处时,重物上升的高度h=B.环到达B处时,环与重物的速度大小相等C.环从A到B,环减少的机械能等于重物增加的机械能D.环能下降的最大高度为d10.如图所示,固定在竖直面内的光滑圆环半径为R,圆环上套有质量分别为m和2m的小球A、B均可看成质点,且小球A、B用一长为2R的轻质细杆相连,在小球B从最高点由静止开始沿圆环下滑至最低点的过程中已知重力加速度为g,下列说法正确的是 A.A球增加的机械能等于B球减少的机械能B.A球增加的重力势能等于B球减少的重力势能C.A球的最大速度为D.细杆对A球做的功为mgR
二、非选择题本题共2小题,共30分
11.14分如图所示,AB为光滑的水平面,BC是倾角为α的足够长的光滑斜面,斜面体固定不动AB、BC间用一小段光滑圆弧轨道相连一条长为L的均匀柔软链条开始时静止的放在ABC面上,其一端D至B的距离为L-a现自由释放链条,则1链条下滑过程中,系统的机械能是否守恒?简述理由;2链条的D端滑到B点时,链条的速率为多大?
12.16分如图所示,左侧竖直墙面上固定半径为R=
0.3m的光滑半圆环,右侧竖直墙面上与圆环的圆心O等高处固定一光滑直杆质量为ma=100g的小球a套在半圆环上,质量为mb=36g的滑块b套在直杆上,二者之间用长为l=
0.4m的轻杆通过两铰链连接现将a从圆环的最高处由静止释放,使a沿圆环自由下滑,不计一切摩擦,a、b均视为质点,重力加速度g=10m/s2求1小球a滑到与圆心O等高的P点时的向心力大小;2小球a从P点下滑至杆与圆环相切的Q点的过程中,杆对滑块b做的功答案1 C2 C3 D4 D5 C6 B7 AC8 ABC9 CD10 AD11 1链条在下滑过程中机械能守恒,因为斜面BC和AB面均光滑,链条下滑时只有重力做功,符合机械能守恒的条件2设链条质量为m,可以认为始末状态的重力势能变化是由L-a段下降引起的,高度减少量h=sinα=sinα,该部分的质量为m′=L-a,由机械能守恒定律可得L-agh=mv2,可解得v=12 1当a滑到与O同高度的P点时,a的速度v沿圆环切向向下,b的速度为零,由机械能守恒可得magR=mav2,解得v=对小球a受力分析,由牛顿第二定律可得F==2mag=2N2杆与圆环相切时,如图所示,此时a的速度沿杆方向,设此时b的速度为vb,则知va=vbcosθ由几何关系可得cosθ==
0.8,球a下降的高度h=Rcosθa、b及杆组成的系统机械能守恒magh=mav+mbv-mav2,对滑块b,由动能定理得W=mbv=
0.1944J。