2020版高考物理一轮复习全程训练计划课练16机械能守恒定律和能量守恒定律含解.pdf
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1、机械能守恒定律和能量守恒定律机械能守恒定律和能量守恒定律 小题狂练 小题是基础 练小题 提分快 1.2019内蒙古包头一中模拟 取水平地面为零重力势能面 一物块从某一高度水 平抛出,在抛出点其动能与重力势能恰好相等不计空气阻力,该物块落地时的速度方向与 水平方向的夹角的正切值为( ) A. B.3 3 3 C1 D.1 2 答案:C 解析:设抛出时物块的初速度为v0,高度为h,物块落地时的速度大小为v,方向与水 平方向的夹角为.根据机械能守恒定律得:mvmghmv2,据题有:mvmgh,联立 1 2 2 0 1 2 1 2 2 0 解得:vv0,则 tan1,C 正确,A、B、D 错误2 v2
2、v2 0 v0 2. 2019山东师大附中模拟如图所示, 在倾角为30的光滑斜面上, 有一根长为L 0.8 m 的轻绳, 一端固定在O点, 另一端系一质量为m0.2 kg 的小球, 沿斜面做圆周运动, 取g10 m/s2,若要小球能通过最高点A,则小球在最低点B的最小速度是( ) A4 m/s B2 m/s10 C2 m/s D2 m/s52 答案:C 解析:若小球恰好能在斜面上做完整的圆周运动,则小球通过A点时轻绳的拉力为零, 根据圆周运动知识和牛顿第二定律有:mgsin30m,解得vA2 m/s,由机械能守恒定 v2 A L 律有:2mgLsin30mvmv,代入数据解得:vB2 m/s,
3、故 C 正确,A、B、D 错误 1 2 2B 1 2 2A 5 32019黑龙江省大庆实验中学模拟如图所示,一质量为m的刚性圆环套在粗糙的 竖直固定细杆上, 圆环的直径略大于细杆的直径, 圆环的两边与两个相同的轻质弹簧的一端 相连,轻质弹簧的另一端固定在和圆环同一高度的墙壁上的P、Q两点处,弹簧的劲度系数 为k,起初圆环处于O点,弹簧都处于原长状态且原长为L,细杆上的A、B两点到O点的距 离都为L, 将圆环拉至A点由静止释放, 重力加速度为g, 对圆环从A点运动到B点的过程中, 下列说法正确的是( ) A圆环通过O点时的加速度小于g B圆环在O点的速度最大 C圆环在A点的加速度大小为2 2kL
4、 m D圆环在B点的速度大小为 2gL 答案:D 解析 : 圆环通过O点时两弹簧处于原长,圆环水平方向没有受到力的作用,因此没 有滑动摩擦力,此时圆环仅受到竖直向下的重力,因此通过O点时加速度大小为g,故 A 项 错误;圆环在受力平衡处速度最大,而在O点圆环受力不平衡做加速运动,故 B 项错误;圆 环在整个过程中与粗糙细杆之间无压力,不受摩擦力影响,在A点对圆环进行受力分析,其 受重力及两弹簧拉力作用, 合力向下, 满足mg2(1)kLcos45ma, 解得圆环在A2 点的加速度大小为g,故 C 项错误 ; 圆环从A点到B点的过程,根据机械能守 2 2kL m 恒知,重力势能转化为动能,即 2
5、mgLmv2,解得圆环在B点的速度大小为 2,故 D 项 1 2 gL 正确 42019云南省昆明三中、玉溪一中统考如图所示,固定的倾斜光滑杆上套有一质 量为m的小球,小球与一轻质弹簧一端相连,弹簧的另一端固定在地面上的A点,已知杆与 水平地面之间的夹角m)的滑块, 通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接,轻绳与斜面平行,两滑块由静止释放后,沿斜面做匀 加速运动若不计滑轮的质量和摩擦,在两滑块沿斜面运动的过程中( ) A两滑块组成的系统机械能守恒 B重力对M做的功等于M动能的增加量 C轻绳对m做的功等于m机械能的增加量 D两滑块组成的系统的机械能损失等于M克服摩擦力做的功 答案:CD 解析 : 由于
6、斜面ab粗糙, 故两滑块组成的系统机械能不守恒, 故 A 错误 ; 由动能定理得, 重力、拉力、摩擦力对M做的总功等于M动能的增加量,故 B 错误 ; 除重力、弹力以外的力 做功,将导致机械能变化,故 C 正确;除重力、弹力以外,摩擦力做负功,机械能有损失, 故 D 正确 7(多选)如图所示,轻弹簧一端固定在O1点,另一端系一小球,小球穿在固定于竖直 面内、圆心为O2的光滑圆环上,O1在O2的正上方,C是O1O2的连线和圆环的交点,将小球 从圆环上的A点无初速度释放后,发现小球通过了C点,最终在A、B之间做往复运动已 知小球在A点时弹簧被拉长,在C点时弹簧被压缩,则下列判断正确的是( ) A弹
7、簧在A点的伸长量一定大于弹簧在C点的压缩量 B小球从A至C一直做加速运动,从C至B一直做减速运动 C弹簧处于原长时,小球的速度最大 D小球机械能最大的位置有两处 答案:AD 解析 : 因只有重力和系统内弹力做功,故小球和弹簧组成系统的机械能守恒,小球在A 点的动能和重力势能均最小, 故小球在A点的弹性势能必大于在C点的弹性势能, 所以弹簧 在A点的伸长量一定大于弹簧在C点的压缩量,故 A 正确;小球从A至C,在切线方向先做 加速运动,再做减速运动,当切线方向合力为零(此时弹簧仍处于伸长状态)时,速度最大, 故 B、C 错误;当弹簧处于原长时,弹性势能为零,小球机械能最大,由题意知,A、B相对
8、于O1O2对称,显然,此位置在A、C与B、C之间各有一处,故 D 正确 82019安徽省合肥模拟如图所示,圆柱形的容器内有若干个长度不同、粗糙程度 相同的直轨道,它们的下端均固定于容器底部圆心O,上端固定在容器侧壁若相同的小球 以同样的速率,从点O沿各轨道同时向上运动对它们向上运动过程,下列说法正确的是 ( ) A小球动能相等的位置在同一水平面上 B小球重力势能相等的位置不在同一水平面上 C运动过程中同一时刻,小球处在同一球面上 D当小球在运动过程中产生的摩擦热相等时,小球的位置不在同一水平面上 答案:D 解析 : 小球从底端开始,运动到同一水平面,小球克服重力做的功相同,设小球上升高 度为h
9、,直轨道与容器侧壁之间的夹角为,则小球克服摩擦力做功Wfmgsin, h cos 因为不同,克服摩擦力做的功不同,动能一定不同,A 项错误;小球的重力势能只与其 高度有关,故重力势能相等时,小球一定在同一水平面上,B 项错误;若运动过程中同一时 刻,小球处于同一球面上,t0 时,小球位于O点,即O为球面上一点;设直轨道与水平 面的夹角为,则小球在时间t0内的位移x0vt0at,a(gsingcos),由 1 2 2 0 于与有关,故小球一定不在同一球面上,C 项错误,运动过程中,摩擦力做功产 x0 2sin 生的热量等于克服摩擦力所做的功,设轨道与水平面间夹角为,即Qmglcos mgx,x为
10、小球的水平位移,Q相同时,x相同,倾角不同,所以高度h不同D 项正确 92019浙江省温州模拟 极限跳伞是世界上流行的空中极限运动,如图所示, 它的独特魅力在于跳伞者可以从正在飞行的各种飞行器上跳下,也可以从固定在高处的器 械、陡峭的山顶、高地甚至建筑物上纵身而下,并且通常起跳后伞并不是马上自动打开,而 是由跳伞者自己控制开伞时间伞打开前可看成是自由落体运动,打开伞后减速下降,最后 匀速下落如果用h表示人下落的高度,t表示下落的时间,Ep表示人的重力势能Ek表示 人的动能,E表示人的机械能,v表示人下落的速度,如果打开伞后空气阻力与速度平方成 正比,则下列图象可能正确的是( ) 答案:B 解析
11、:人先做自由落体运动,由机械能守恒可得EkEpmgh,与下落的高度成正比, 打开降落伞后做加速度逐渐减小的减速运动,由动能定理得:Ek(fmg)h,随速度的 减小,阻力减小,由牛顿第二定律可知,人做加速度减小的减速运动,最后当阻力与重力大 小相等后,人做匀速直线运动,所以动能先减小得快,后减小得慢,当阻力与重力大小相等 后,动能不再发生变化,而机械能继续减小,故 B 正确,A、C、D 错误 102019江西省新余四中检测(多选) 如图所示,水平传送带顺时针匀速转动, 一物块轻放在传送带左端, 当物块运动到传送带右端时恰与传送带速度相等 若传送带仍保 持匀速运动,但速度加倍,仍将物块轻放在传送带
12、左端,则物块在传送带上的运动与传送带 的速度加倍前相比,下列判断正确的是( ) A物块运动的时间变为原来的一半 B摩擦力对物块做的功不变 C摩擦产生的热量为原来的两倍 D电动机因带动物块多做的功是原来的两倍 答案:BD 解析 : 由题意知物块向右做匀加速直线运动,传送带速度增大,物块仍然做加速度不变 的匀加速直线运动,到达右端时速度未达到传送带速度,根据xat2可知,运动的时间相 1 2 同,故 A 错误;根据动能定理可知:Wfmv,因为物块的动能不变,所以摩擦力对物块做 1 2 2 0 的功不变,故 B 正确;物块做匀加速直线运动的加速度为ag,则匀加速直线运动的时 间为:t,在这段时间内物
13、块的位移为:x2,传送带的位移为:x1v0t, v0 g v2 0 2g v2 0 g 则传送带与物块间的相对位移大小,即划痕的长度为:xx1x2,摩擦产生的热 v2 0 2g 量Qmgx, 当传送带速度加倍后, 在这段时间内物块的位移仍为 :x2, mv2 0 2 v2 0 2a v2 0 2g 传送带的位移为:x12v0t,则传送带与物块间的相对位移大小,即划痕的长度为: 2v2 0 g xx1x2,摩擦产生的热量Qmgx,可知摩擦产生的热量 3v2 0 2g 3mv2 0 2 为原来的 3 倍,故 C 错误 ; 电动机多做的功转化成了物块的动能和摩擦产生的热量,速度没 变时 :W电Qmv
14、, 速度加倍后 :W电Q2mv, 故 D 正确 所以 B、 D 正确, A、 C mv2 0 2 2 0 mv2 0 2 2 0 错误 112019河北省廊坊监测如图所示,重力为 10 N 的滑块在倾角为 30的斜面上, 从a点由静止开始下滑,到b点开始压缩轻弹簧,到c点时达到最大速度,到d点时(图中 未画出)开始弹回,返回b点时离开弹簧,恰能再回到a点若bc0.1 m,弹簧弹性势能的 最大值为 8 J,则下列说法正确的是( ) A轻弹簧的劲度系数是 50 N/m B从d到b滑块克服重力做的功为 8 J C滑块的动能最大值为 8 J D从d点到c点弹簧的弹力对滑块做的功为 8 J 答案:A 解
15、析 : 整个过程中,滑块从a点由静止释放后还能回到a点,说明滑块机械能守恒,即 斜面是光滑的,滑块到c点时速度最大,即所受合力为零,由平衡条件和胡克定律有kxbc Gsin30,解得k50 N/m,A 项对;滑块由d到b的过程中,弹簧弹性势能一部分转化为 重力势能,一部分转化为动能,B 项错;滑块由d到c过程中,滑块与弹簧组成的系统机械 能守恒,弹簧弹性势能一部分转化为重力势能,一部分转化为动能,故到c点时的最大动能 一定小于 8 J,C 项错;从d点到c点,弹簧弹性势能的减少量小于 8 J,所以弹力对滑块做 的功小于 8 J,D 项错 12 2019山西省太原模拟(多选) 如图所示, 长为L
16、的轻杆两端分别固定a、b金属 球(可视为质点),两球质量均为m,a放在光滑的水平面上,b套在竖直固定的光滑杆上且 离地面高度为L,现将b从图示位置由静止释放,则( ) 3 2 A在b球落地前的整个过程中,a、b组成的系统水平方向上动量守恒 B从开始到b球距地面高度为 的过程中,轻杆对a球做功为mgL L 2 31 8 C从开始到b球距地面高度为 的过程中,轻杆对b球做功为mgL L 2 3 8 D从b球由静止释放落地的瞬间,重力对b球做功的功率为mg3gL 答案:BD 解析:在b球落地前的整个过程中,b在水平方向上受到固定光滑杆的弹力作用,a球 的水平方向受力为零,所以a、b组成的系统水平方向
17、上动量不守恒,A 错误从开始到b 球距地面高度为 的过程中,b球减少的重力势能为mgL,当b球距地面高度为 时,由 L 2 31 2 L 2 两球沿杆方向分速度相同可知vbva,又因为a、b质量相等,所以有Ekb3Eka.从开始下3 落到b球距地面高度为 的过程由机械能守恒可得mgL4Eka.可得EkamgL,所 L 2 31 2 31 8 以杆对a球做功为mgL,B 正确从开始到b球距地面高度为 的过程中,轻杆对b球 31 8 L 2 做负功,且大小等于a球机械能的增加量,为mgL,C 错误在b球落地的瞬间,a 31 8 球速度为零,从b球由静止释放到落地瞬间的过程中,b球减少的重力势能全部
18、转化为b球 动能, 所以此时b球速度为, 方向竖直向下, 所以重力对b球做功的功率为mg, D3gL3gL 正确 132019甘肃省重点中学一联(多选)如图甲所示,竖直光滑杆固定不动,套在杆上 的轻质弹簧下端固定,将套在杆上的滑块向下压缩弹簧至离地高度h00.1 m 处,滑块与弹 簧不拴接 现由静止释放滑块, 通过传感器测量滑块的速度和离地高度h并作出滑块的Ekh 图象如图乙所示,其中高度从 0.2 m 上升到 0.35 m 范围内图象为直线,其余部分为曲线,以 地面为零势能面,取g10 m/s2,由图象可知( ) A滑块的质量为 0.1 kg B轻弹簧原长为 0.2 m C弹簧最大弹性势能为
19、 0.5 J D滑块的重力势能与弹簧的弹性势能总和最小为 0.4 J 答案:BC 解析:由动能定理得,EkF合h,所以题图乙中Ekh图线各点的切线斜率的绝对值 等于合外力, 图象中直线部分表示合外力恒定, 反映了滑块离开弹簧后只受重力作用,F合 mg2 N,m0.2 kg,故选项 A 错误;由题意和题图乙知,h0.2 m 时滑块不受弹簧 | Ek h| 的弹力,即脱离了弹簧,弹力为零时弹簧恢复原长,所以弹簧原长为 0.2 m,故选项 B 正确 ; 滑块在离地高度h00.1 m 处,弹簧的弹性势能最大,滑块动能为 0,滑块与弹簧组成的系 统的机械能为Epmgh0,当滑块到达h10.35 m 处,
20、动能为 0,弹簧的弹性势能也为 0,系 统的机械能为mgh1,由机械能守恒定律有Epmgh0mgh1,解得Ep0.5 J,故选项 C 正确 ; 由题图乙知, 滑块的动能最大时, 其重力势能和弹簧的弹性势能总和最小, 经计算可知选项 D 错误综上本题选 B、C. 14 名师原创(多选)静止在粗糙水平面上的物体, 在水平拉力作用下沿直线运动的v t图象如图所示,已知物体与水平面间的动摩擦因数恒定,则( ) A第 1 s 内拉力做的功与第 7 s 内拉力做的功相等 B4 s 末拉力做功的功率与 6 s 末拉力做功的功率不相等 C13 s 内因摩擦产生的热量大于 37 s 内因摩擦产生的热量 D第 1
21、 s 内合外力做的功等于 07 s 内合外力做的功 答案:BD 解析 : 物体与水平面间的动摩擦因数恒定, 即摩擦力大小恒定, 设 01 s、 13 s、 35 s、57 s 内拉力大小分别为F1、F2、F3、F4,摩擦力大小为f,物体质量为m,由牛顿第二 定律可得F1f4m(N),F2f,F3|f2m|(N),F4f2m(N),故拉力大小关系满足 F1F4F2,F1F4F3.第 1 s 内与第 7 s 内拉力大小不相等,位移大小s12 m,s73 m,则第 1 s 内拉力做的功W12f8m(J), 第 7 s 内拉力做的功W23f6m(J), 二者大小关系无法确 定, A 错误 第 4 s
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- 2020 高考 物理 一轮 复习 全程 训练 计划 16 机械能 守恒定律 能量守恒定律
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