2020浙江高考物理二轮讲义:专题二第二讲 机械能守恒定律与能量守恒定律 Word版含解析.doc
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1、第二讲机械能守恒定律与能量守恒定律知识内容考试要求备考指津1.机械能守恒定律d机械能守恒定律的考查往往出现在综合题中,主要考查其在生产、生活和科技中的应用,题目中经常会涉及牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动等知识.2.能量守恒定律与能源d机械能守恒定律及作用 【题组过关】1静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升,在某一高度撤去恒力不计空气阻力,在整个过程中,物体机械能随时间变化关系是()解析:选C.以地面为零势能面,以竖直向上为正方向,则对于物体,在撤去外力前,有Fmgma,hat2,某一时刻的机械能EEFh,联立以上各式得Et2t2,撤去外力后,物体机械能守恒,故只有C正确2如图所示,一
2、轻弹簧左端固定在长木板M的左端,右端与小木块m连接,且m与M及M与地面间接触光滑,开始时,m与M均静止,现同时对m、M施加等大反向的水平恒力F1和F2.在两物体开始运动以后的整个运动过程中(弹簧形变不超过其弹性限度),下面说法正确的是()A对m、M和弹簧组成的系统,机械能守恒B对m、M和弹簧组成的系统,动能不断增加C对m、M和弹簧组成的系统,机械能不断增加D当弹簧弹力大小与F1、F2大小相等时,m、M的动能最大解析:选D.开始阶段,拉力大于弹簧的弹力,F1、F2对m、M均做正功,故系统的机械能不断增加随着弹簧形变量的增加,当拉力等于弹力时,物体速度最大、动能最大之后随着弹簧形变量的增加,拉力小
3、于弹力,物体开始做减速运动,动能不断减小速度减小到零后,物体反向运动,拉力F1、F2均开始做负功,故系统机械能减小所以选项D正确3.如图所示,质量均为m的A、B两个小球,用长为2L的轻质杆相连接,在竖直平面内,绕固定轴O沿顺时针方向自由转动(转动轴在杆的中点),不计一切摩擦,某时刻A、B球恰好在如图所示的位置,A、B球的线速度大小均为v,下列说法正确的是()A运动过程中B球机械能守恒B运动过程中B球速度变大CB球在运动到最高点之前,单位时间内机械能的变化量保持不变DB球在运动到最高点之前,单位时间内机械能的变化量不断改变解析:选D.以A、B球为系统,以过O点的水平面为零势能参考平面时,系统的总
4、机械能为E2mv2mv2.假设A球下降h,则B球上升h,此时两球的速度大小是v,由机械能守恒定律知mv2mv22mghmgh,得到vv,故运动过程中B球速度大小不变,当单独分析B球时,B球在运动到最高点之前,动能保持不变,重力势能在不断增加由几何知识可得单位时间内机械能的变化量是不断改变的,D正确 功能关系的应用 【重难提炼】韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离,重力对他做功1 900 J,他克服阻力做功100 J韩晓鹏在此过程中()A动能增加了1 900 JB动能增加了2 000 JC重力势能减小了1 900 JD
5、重力势能减小了2 000 J解析根据动能定理,物体动能的增量等于物体所受所有力做功的代数和,即增加的动能为EkWGWf1 900 J100 J1 800 J,A、B项错误;重力做功与重力势能改变量的关系为WGEp,即重力势能减少了1 900 J,C项正确,D项错误答案C题组过关考向一功与能的对应关系1.如图所示,在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道,半径OA水平、OB竖直,一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落,小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力已知AP2R,重力加速度为g,则小球从P到B的运动过程中()A重力做功2mgRB机械能减少mgRC合外力做功mgRD克服摩擦力做功
6、mgR解析:选D.小球到达B点时,恰好对轨道没有压力,故只受重力作用,根据mg得,小球在B点的速度v.小球从P点到B点的过程中,重力做功WmgR,故选项A错误;减少的机械能E减mgRmv2mgR,故选项B错误;合外力做功W合mv2mgR,故选项C错误;根据动能定理得mgRWfmv20,所以WfmgRmv2mgR,故选项D正确2如图所示是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图,图中和为楔块,和为垫板,楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中()A缓冲器的机械能守恒B摩擦力做功消耗机械能C垫板的动能全部转化成内能D弹簧的弹性势能全部转化为动能解析:选B.由于车厢相互撞击弹簧压缩的
7、过程中存在克服摩擦力做功,所以缓冲器的机械能减少,选项A错误、B正确;弹簧压缩的过程中,垫板的动能转化为内能和弹簧的弹性势能,选项C、D错误3(多选)如图所示,竖直平行金属导轨MN、PQ上端接有电阻R,金属杆质量为m,跨在平行导轨上,垂直导轨平面的水平匀强磁场磁感应强度为B,不计ab与导轨电阻,不计摩擦,且ab与导轨接触良好若ab杆在竖直向上的外力F作用下匀速上升,则以下说法正确的是()A拉力F所做的功等于电阻R上产生的热量B杆ab克服安培力做的功等于电阻R上产生的热量C电流所做的功等于重力势能的增加量D拉力F与重力做功的代数和等于电阻R上产生的热量解析:选BD.根据能量守恒定律知,拉力F做的
8、功等于重力势能的增加量和电阻R上产生的热量之和,故A错误;根据功能关系知,杆ab克服安培力做功等于电阻R上产生的热量,故B正确;安培力的大小与重力的大小不相等,则电流做的功与克服重力做功大小不相等,即电流做功不等于重力势能的增加量,故C错误;根据动能定理知,拉力和重力做功等于克服安培力做功的大小,克服安培力做的功等于电阻R上产生的热量,故D正确考向二机械能守恒定律与动能定理的综合应用4(2019浙江选考4月)某砂场为提高运输效率,研究砂粒下滑的高度与砂粒在传送带上运动的关系,建立如图所示的物理模型竖直平面内有一倾角37的直轨道AB,其下方右侧放置一水平传送带,直轨道末端B与传送带间距可近似为零
9、,但允许砂粒通过转轮半径R0.4 m、转轴间距L2 m的传送带以恒定的线速度逆时针转动,转轮最低点离地面的高度H2.2 m现将一小物块放在距离传送带高h处静止释放,假设小物块从直轨道B端运动到达传送带上C点时,速度大小不变,方向变为水平向右已知小物块与直轨道和传送带间的动摩擦因数均为0.5.(sin 370.6)(1)若h2.4 m,求小物块到达B端时速度的大小;(2)若小物块落到传送带左侧地面,求h需要满足的条件;(3)改变小物块释放的高度h,小物块从传送带的D点水平向右抛出,求小物块落地点到D点的水平距离x与h的关系式及h需要满足的条件答案:(1)物块由静止释放到B的过程中,mgsin m
10、gcos mav2a,vB4 m/s.(2)左侧离开,设D点速度为零时高为h10mgh1mgcos mgL得hh13.0 m.(3)右侧抛出,设D点的速度为vmv2mghmgcos mgL,H2Rgt2,xvt得x2为使能在D点水平抛出mg得h3.6 m.课后作业(九) (建议用时:45分钟)一、选择题1一质量为m的小物块以一定的初速度竖直向上运动,加速度大小等于重力加速度大小g的1.5倍物块上升的最大高度为H,则此过程中,物块的()A动能损失了mgH B动能损失了mgHC机械能损失了mgH D机械能损失了mgH解析:选D.设空气阻力为f,由牛顿第二定律可得:mgf1.5mg,解得:f0.5m
11、g,由动能定理W合Ek可得,物块损失的动能Ek(mgf)H(mg0.5mg)H1.5mgH,故A、B错误;机械能损失量等于克服阻力做的功,即EfH0.5mgH,故C错误,D正确2.把质量是0.2 kg的小球放在竖立的弹簧上,并把球往下按至A的位置,如图甲所示迅速松手后,弹簧把球弹起,球升到最高位置C(图丙),途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态(图乙)已知B、A的高度差为0.1 m,C、B的高度差为0.2 m,弹簧的质量和空气的阻力均可忽略则()A小球从状态乙到状态丙的过程中,动能先增大,后减小B小球从状态甲到状态丙的过程中,机械能一直不断增大C状态甲中,弹簧的弹性势能为0.6 JD状态乙中,
12、小球的动能为0.6 J解析:选C.从状态乙到状态丙的过程中,小球只受重力作用,向上做减速运动,故小球的动能一直减小,选项A错误;小球从状态甲到状态乙的过程中,弹力做正功,则小球的机械能增加;小球从状态乙到状态丙的过程中,只有重力做功,小球的机械能不变,选项B错误;小球从甲状态到丙状态,弹簧的弹性势能转化为小球的重力势能,若设甲状态中重力势能为零,则状态甲中,弹簧的弹性势能为EpAEpCmghAC0.2100.3 J0.6 J,选项C正确;状态乙中,小球的机械能为0.6 J,则动能小于0.6 J,选项D错误3在同一位置以相同的速率把三个小球分别沿水平、斜向上、斜向下方向抛出,不计空气阻力,则落在
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