高考物理第六章第3課時(shí)機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用（基礎(chǔ)課時(shí)）限時(shí)規(guī)范訓(xùn)練（含解析）.docx

機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用基礎(chǔ)鞏固題組(20分鐘，50分)1(多選)下列說(shuō)法正確的是()A如果物體所受到的合力為零，則其機(jī)械能一定守恒B如果物體所受到的合力做的功為零，則其機(jī)械能一定守恒C物體沿光滑曲面自由下滑的過(guò)程中，其機(jī)械能一定守恒D做勻加速運(yùn)動(dòng)的物體，其機(jī)械能可能守恒解析：選CD.物體沿光滑曲面自由下滑的過(guò)程中，只有重力做功，所以機(jī)械能守恒，選項(xiàng)C正確；做勻加速運(yùn)動(dòng)的物體，其機(jī)械能可能守恒，如自由落體運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確2(多選)如圖所示，斜面體置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物體由靜止沿斜面下滑，在物體下滑過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A物體的重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加B斜面體的機(jī)械能不變C斜面體對(duì)物體的彈力垂直于接觸面，不對(duì)物體做功D物體和斜面體組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒解析：選AD.物體下滑過(guò)程中重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，A正確；地面光滑，斜面體會(huì)向右運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能增加，機(jī)械能增加，B錯(cuò)誤；斜面體對(duì)物體的彈力垂直于接觸面，與物體的位移并不垂直，彈力對(duì)物體做負(fù)功，C錯(cuò)誤；物體與斜面體組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，D正確3如圖所示，質(zhì)量均為m，半徑均為R的兩個(gè)完全相同的小球A、B，在水平軌道上以某一初速度向右沖上傾角為的傾斜軌道，兩軌道通過(guò)一小段圓弧平滑連接若兩小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終接觸，不計(jì)摩擦阻力及彎道處的能量損失，在傾斜軌道上運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)兩球機(jī)械能的差值為()A0BmgRsin C2mgRsin D2mgR解析：選C.兩球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)速度為零，則兩球機(jī)械能的差值等于重力勢(shì)能的差值，為：Emg2Rsin 2mgRsin ，故C正確4如圖所示，不可伸長(zhǎng)的柔軟輕繩跨過(guò)光滑定滑輪，繩兩端各系一小球a和b.a球質(zhì)量為m，靜置于水平地面上；b球質(zhì)量為3m，用手托住，高度為h，此時(shí)輕繩剛好拉緊現(xiàn)將b球釋放，則b球著地瞬間a球的速度大小為()A. BC. D2解析：選A.在b球落地前，a、b兩球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，且a、b兩球速度大小相等，設(shè)為v，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有：3mghmgh(3mm)v2，解得：v，故A正確5如圖所示，輕質(zhì)細(xì)繩的下端系一質(zhì)量為m的小球，繩的上端固定于O點(diǎn)現(xiàn)將小球拉至水平位置，使繩處于水平拉直狀態(tài)后松手，小球由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)在小球擺動(dòng)過(guò)程中繩突然被拉斷，繩斷時(shí)與豎直方向的夾角為，已知繩能承受的最大拉力為F，則cos 值應(yīng)為()Acos Bcos Ccos Dcos 解析：選D.設(shè)繩長(zhǎng)為L(zhǎng)，小球運(yùn)動(dòng)到繩與豎直方向夾角為時(shí)，受力情況如圖，建立圖示坐標(biāo)系，小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒，有mgLcos mv2，在角時(shí)沿y軸方向，由牛頓第二定律得Fmgcos m，由以上兩式聯(lián)立可解得cos ，故選項(xiàng)D正確6如圖所示，將一質(zhì)量為m0.1 kg的小球自水平平臺(tái)右端O點(diǎn)以初速度v0水平拋出，小球飛離平臺(tái)后由A點(diǎn)沿切線落入豎直光滑圓軌道ABC，并沿軌道恰好通過(guò)最高點(diǎn)C，圓軌道ABC的形狀為半徑R2.5 m的圓截去了左上角127的圓弧，CB為其豎直直徑(sin 530.8，cos 530.6，重力加速度g取10 m/s2，空氣阻力不計(jì))，求： (1)小球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)速度vC的大小；(2)小球運(yùn)動(dòng)到軌道最低點(diǎn)B時(shí)軌道對(duì)小球的支持力大小；(3)平臺(tái)末端O點(diǎn)到A點(diǎn)的豎直高度H.解析：(1)小球恰好運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)，重力提供向心力，由牛頓第二定律知mgm解得vC5 m/s.(2)從B點(diǎn)到C點(diǎn)，由機(jī)械能守恒定律有mvmg2Rmv在B點(diǎn)對(duì)小球進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律有FNmgm聯(lián)立解得vB5 m/s，F(xiàn)N6.0 N.(3)從A到B由機(jī)械能守恒定律有mvmgR(1cos 53)mv所以vA m/s在A點(diǎn)對(duì)小球進(jìn)行速度的分解如圖所示，有vyvAsin 53所以H3.36 m.答案：(1)5 m/s(2)6.0 N(3)3.36 m能力提升題組(25分鐘，50分)1一小球以一定的初速度從圖示位置進(jìn)入光滑的軌道，小球先進(jìn)入圓軌道1，再進(jìn)入圓軌道2，圓軌道1的半徑為R，圓軌道2的半徑是軌道1的1.8倍，小球的質(zhì)量為m，若小球恰好能通過(guò)軌道2的最高點(diǎn)B，則小球在軌道1上經(jīng)過(guò)A處時(shí)對(duì)軌道的壓力為()A2mg B3mgC4mg D5mg解析：選C.小球恰好能通過(guò)軌道2的最高點(diǎn)B時(shí)，有mgm，小球在軌道1上經(jīng)過(guò)A處時(shí)，有Fmgm，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，有1.6mgRmvmv，解得F4mg，由牛頓第三定律可知，小球?qū)壍赖膲毫F4mg，選項(xiàng)C正確2如圖所示，可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A和B用一根長(zhǎng)為0.2 m的輕桿相連，兩球質(zhì)量相等，開(kāi)始時(shí)兩小球置于光滑的水平面上，并給兩小球一個(gè)2 m/s的初速度，經(jīng)一段時(shí)間兩小球滑上一個(gè)傾角為30的光滑斜面，不計(jì)球與斜面碰撞時(shí)的機(jī)械能損失，g取10 m/s2，在兩小球的速度減小為零的過(guò)程中，下列判斷正確的是()A桿對(duì)小球A做負(fù)功B小球A的機(jī)械能守恒C桿對(duì)小球B做正功D小球B速度為零時(shí)距水平面的高度為0.15 m解析：選D.由題意可知，A、B兩球在上升中受重力做功而做減速運(yùn)動(dòng)；假設(shè)沒(méi)有桿連接，則A上升到斜面時(shí)，B還在水平面上運(yùn)動(dòng)，即A在斜面上做減速運(yùn)動(dòng)，B在水平面上做勻速運(yùn)動(dòng)，因有桿存在，所以是B推著A上升，因此桿對(duì)A做正功，故A錯(cuò)誤；因桿對(duì)A球做正功，故A球的機(jī)械能不守恒，故B錯(cuò)誤；由以上分析可知，桿對(duì)球B做負(fù)功，故C錯(cuò)誤；設(shè)小球B速度為零時(shí)距水平面的高度為h，根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒，可得：mghmg(hLsin 30)2mv2，解得：h0.15 m，故D正確3(多選)如圖所示，質(zhì)量均為m的兩個(gè)物體A和B，其中物體A置于光滑水平臺(tái)上，物體B穿在光滑豎直桿上，桿與平臺(tái)有一定的距離，A、B兩物體通過(guò)不可伸長(zhǎng)的細(xì)輕繩連接跨過(guò)臺(tái)面邊緣的光滑小定滑輪，細(xì)線保持與臺(tái)面平行現(xiàn)由靜止釋放兩物體，當(dāng)物體B下落h時(shí)，B物體的速度為2v，A物體的速度為v.關(guān)于此過(guò)程下列說(shuō)法正確的是()A該過(guò)程中B物體的機(jī)械能損失了mghB該過(guò)程中繩對(duì)物體A做功為mv2C物體A在水平面上滑動(dòng)的距離為hD該過(guò)程中繩對(duì)系統(tǒng)做功mv2解析：選AB.在圖中的虛線對(duì)應(yīng)的位置，將物體B的速度沿著平行繩子和垂直繩子方向正交分解，如圖所示：物體A、B沿著繩子的分速度相等，故sin ，解得30，該過(guò)程中A、B系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則mghm(2v)2mv2，物體B的機(jī)械能減少量為EBmghm(2v)2，解得EBmgh，故選項(xiàng)A正確；根據(jù)動(dòng)能定理，該過(guò)程中繩對(duì)物體A做功為WTmv20mv2，故選項(xiàng)B正確；結(jié)合幾何關(guān)系，物體A滑動(dòng)的距離x(2)h，故C錯(cuò)誤；由于繩子不可伸長(zhǎng)，故不能儲(chǔ)存彈性勢(shì)能，繩子對(duì)兩個(gè)物體做功的代數(shù)和為零，該過(guò)程中繩對(duì)系統(tǒng)做功為零，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤4(多選)如圖所示，在豎直平面內(nèi)半徑為R的四分之一圓弧軌道AB、水平軌道BC與斜面CD平滑連接在一起，斜面足夠長(zhǎng)在圓弧軌道上靜止著N個(gè)半徑為r(rR)的光滑小球(小球無(wú)明顯形變)，小球恰好將圓弧軌道鋪滿(mǎn)，從最高點(diǎn)A到最低點(diǎn)B依次標(biāo)記為1、2、3N.現(xiàn)將圓弧軌道末端B處的阻擋物拿走，N個(gè)小球由靜止開(kāi)始沿軌道運(yùn)動(dòng)，不計(jì)摩擦與空氣阻力，下列說(shuō)法正確的是()AN個(gè)小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終不會(huì)散開(kāi)B第1個(gè)小球從A到B過(guò)程中機(jī)械能守恒C第1個(gè)小球到達(dá)B點(diǎn)前第N個(gè)小球做勻加速運(yùn)動(dòng)D第1個(gè)小球到達(dá)最低點(diǎn)的速度v 解析：選AD.在下滑的過(guò)程中，水平面上的小球要做勻速運(yùn)動(dòng)，而曲面上的小球要做加速運(yùn)動(dòng)，則后面的小球?qū)η懊娴男∏蛴邢蚯皵D壓的作用，所以小球之間始終相互擠壓，沖上斜面后后面的小球把前面的小球往上壓，所以小球之間始終相互擠壓，故N個(gè)小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終不會(huì)散開(kāi)，故A正確；第一個(gè)小球在下落過(guò)程中受到擠壓，所以有外力對(duì)小球做功，小球的機(jī)械能不守恒，故B錯(cuò)誤；由于小球在下落過(guò)程中速度發(fā)生變化，同時(shí)相互間的擠壓力變化，所以第N個(gè)小球不可能做勻加速運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；小球整體的重心運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程中，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得：mv2mg，解得：v；但對(duì)N個(gè)小球的整體來(lái)說(shuō)初狀態(tài)下呈圓弧分布在AB段時(shí)，重心低于，所以第1個(gè)小球到達(dá)最低點(diǎn)的速度v，故D正確5如圖所示，豎直光滑桿固定不動(dòng)，彈簧下端固定，將滑塊向下壓縮彈簧至離地高度h0.1 m處，滑塊與彈簧不拴接，現(xiàn)由靜止釋放滑塊，通過(guò)傳感器測(cè)量到滑塊的速度和離地高度h，并作出其Ekh圖象，其中高度從0.2 m上升到0.35 m范圍內(nèi)圖象為直線，其余部分為曲線，以地面為零勢(shì)能面，g取10 m/s2，由圖象可知()A輕彈簧原長(zhǎng)為0.3 mB小滑塊的質(zhì)量為0.1 kgC彈簧最大彈性勢(shì)能為0.5 JD小滑塊的重力勢(shì)能與彈簧的彈性勢(shì)能總和最小為0.4 J解析：選C.在Ekh圖象中，圖線的斜率表示滑塊所受的合外力，由于高度從0.2 m上升到0.35 m范圍內(nèi)圖象為直線，其余部分為曲線，說(shuō)明滑塊從0.2 m上升到0.35 m范圍內(nèi)所受作用力為恒力，所以從h0.2 m，滑塊與彈簧分離，故A錯(cuò)誤；在從0.2 m上升到0.35 m范圍內(nèi)，圖線的斜率絕對(duì)值為kmg2 N，解得m0.2 kg，故B錯(cuò)誤；由機(jī)械能守恒定律得，當(dāng)滑塊上升至最大高度時(shí)，增加的重力勢(shì)能即為彈簧最大彈性勢(shì)能，即Epmmgh0.210(0.350.1)J0.5 J，故C正確；在滑塊整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，其動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能之間相互轉(zhuǎn)化系統(tǒng)總機(jī)械能E總Epmmghm0.2100.35 J0.7 J由圖象可知，Ekm0.32 J時(shí)，小滑塊的重力勢(shì)能與彈簧的彈性勢(shì)能之和最小，其值為：EEpmEkm0.7 J0.32 J0.38 J，故D錯(cuò)誤6如圖所示，在某豎直平面內(nèi)，光滑曲面AB與水平面BC平滑連接于B點(diǎn)，BC右端連接內(nèi)、外壁光滑、半徑r0.2 m的四分之一細(xì)圓管CD，管口D端正下方直立一根勁度系數(shù)為k100 N/m的輕彈簧，彈簧一端固定，另一端恰好與管口D端平齊一個(gè)質(zhì)量為1.0 kg的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))放在曲面AB上，現(xiàn)從距BC的高度為h0.6 m處由靜止釋放小滑塊，它與BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，小滑塊進(jìn)入管口C端時(shí)，它對(duì)上管壁有FN2.5mg的相互作用力，通過(guò)CD后，在壓縮彈簧過(guò)程中小滑塊速度最大時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為Ep0.5 J取重力加速度g10 m/s2.求：(1)小滑塊在C處受到的向心力大??；(2)在壓縮彈簧過(guò)程中小滑塊的最大動(dòng)能Ekm；(3)小滑塊最終停止的位置解析：(1)小滑塊進(jìn)入管口C端時(shí)它與圓管外管壁有大小為FN2.5mg的相互作用力，故小滑塊在C點(diǎn)受到的向心力大小為F向2.5mgmg35 N.(2)在壓縮彈簧過(guò)程中小滑塊速度最大時(shí)，所受合力為零設(shè)此時(shí)小滑塊離D端的距離為x0，則有kx0mg解得x00.1 m在C點(diǎn)合外力提供向心力，有F向m得v7 m2/s2小滑塊從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到速度最大位置的過(guò)程中，由機(jī)