山東省專用2018_2019學(xué)年高中物理第七章機(jī)械能守恒定律專題培優(yōu)練五動能定理與機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用.docx

動能定理與機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用1(多選)滑塊以速率v1靠慣性沿固定斜面由底端向上運(yùn)動，當(dāng)它回到出發(fā)點(diǎn)時速率變?yōu)関2，且v2v1。若滑塊向上運(yùn)動的位移中點(diǎn)為A，取斜面底端重力勢能為零，則()A上升時機(jī)械能減小，下降時機(jī)械能增大B上升時機(jī)械能減小，下降時機(jī)械能也減小C上升過程中動能和勢能相等的位置在A點(diǎn)上方D上升過程中動能和勢能相等的位置在A點(diǎn)下方解析：選BC由v2v1可知，斜面與滑塊間有摩擦，無論上升還是下降時，都有機(jī)械能損失，故B正確。動能和勢能相等時，由于繼續(xù)上升要克服摩擦阻力，增加的重力勢能小于此時的重力勢能，則該點(diǎn)位于A點(diǎn)上方，故C正確。2.(多選)如圖所示，一個質(zhì)量是25 kg的小孩從高為2 m的滑梯頂端由靜止滑下，滑到底端時的速度為 2 m/s(g取10 m/s2)。關(guān)于力對小孩做的功，以下結(jié)果正確的是()A重力做的功為500 J B合外力做功為50 JC克服阻力做功為50 J D支持力做功為450 J解析：選AB重力做功與路徑無關(guān)，WGmgh25102 J500 J，A項(xiàng)正確；合外力做功有WEkmv22522 J50 J，B項(xiàng)正確；WWGW阻50 J，所以 W阻450 J，即克服阻力做功為450 J，C項(xiàng)錯誤；支持力始終與速度垂直，不做功，D項(xiàng)錯誤。3多選一物體從高為h處自由下落，不計(jì)空氣阻力，落至某一位置時其動能與重力勢能恰好相等(取地面為零勢能面)()A此時物體所處的高度為B此時物體的速度為C物體下落的時間為D此時物體的機(jī)械能可能小于mgh解析：選ABC物體下落過程中機(jī)械能守恒，D錯誤；由mghmghmv22mgh，解得h，A正確；由mv2mgh，解得v，B正確；由t，解得t，C正確。4.(多選)如圖所示，豎直彈簧下端與地面固定，上端拴接一小球，小球在豎直力F作用下，將彈簧壓縮。若將力F撤去，小球?qū)⑾蛏蠌椘?，直到速度變?yōu)榱銥橹?。在小球上升過程中()A小球動能先增大后減小B小球動能與彈簧彈性勢能之和先減小后增大C小球動能與彈簧彈性勢能之和不斷減小D小球動能減小為零時，重力勢能最大解析：選ACD撤去力F時，彈力大于重力，小球所受合外力向上，加速度向上，小球向上做加速運(yùn)動，當(dāng)彈力減小到與重力平衡時，加速度為零，速度最大，之后，彈力小于重力，合外力向下，加速度向下，小球向上做減速運(yùn)動，直至速度減為零，故整個過程中小球動能先增大后減小，選項(xiàng)A正確；因上升過程中，重力始終對小球做負(fù)功，因此，小球的動能與彈簧彈性勢能之和不斷減小，選項(xiàng)B錯誤，C正確；由以上分析可知，小球速度減為零時，上升至最大高度，即重力勢能最大，故選項(xiàng)D正確。5小球從一定高度處由靜止下落，與地面碰撞后回到原高度再次下落，重復(fù)上述運(yùn)動。取小球的落地點(diǎn)為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，豎直向上為正方向。下列速度v和位置x的關(guān)系圖像中，能描述該過程的是()解析：選A由題意知在運(yùn)動過程中小球機(jī)械能守恒，設(shè)機(jī)械能為E，小球離地面高度為x時速度為v，則有mgxmv2E，可變形為x，由此方程可知圖像為開口向左、頂點(diǎn)在的拋物線，故選項(xiàng)A正確。6.如圖所示，在距地面h高度處以初速度v0沿水平方向拋出一個物體，不計(jì)空氣阻力，物體在下落過程中，下列說法正確的是()A物體在c點(diǎn)比在a點(diǎn)具有的機(jī)械能大B物體在b點(diǎn)比在c點(diǎn)具有的動能大C物體在a、b、c三點(diǎn)具有的動能一樣大D物體在a、b、c三點(diǎn)具有的機(jī)械能相等解析：選D物體在運(yùn)動過程中，只有重力做功，機(jī)械能守恒，在任何一個位置物體的機(jī)械能都是一樣的，故選項(xiàng)A錯誤，D正確；物體在下落過程中，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，EkaEkbEkc，故選項(xiàng)B、C均錯誤。7.如圖所示，靜止的物體沿不同的光滑軌道由同一位置滑到水平桌面上。軌道高度為H，桌面距地面高度為h，物體質(zhì)量為m，重力加速度為g，則以下說法正確的是()A物體沿豎直軌道下滑到桌面上，重力勢能減少最少B物體沿曲線軌道下滑到桌面上，重力勢能減少最多C以桌面為參考平面，物體重力勢能減少mgHD以地面為參考平面，物體重力勢能減少mg(Hh)解析：選C重力做功與運(yùn)動路徑無關(guān)，物體滑到桌面上，重力做功為mgH，物體的重力勢能減少mgH，A、B、D錯誤，C正確。8.(多選)如圖所示，在地面上以速度v0拋出質(zhì)量為m的物體，拋出后物體落到比地面低h的海平面上。若以地面為參考平面，且不計(jì)空氣阻力，則下列選項(xiàng)正確的是()A物體落到海平面時的重力勢能為mghB重力對物體做的功為mghC物體在海平面上的動能為mv02D物體在海平面上的機(jī)械能為mv02解析：選BD以地面為零勢能面，海平面比地面低h，所以物體在海平面時的重力勢能為mgh，故A錯誤；重力做功與運(yùn)動路徑無關(guān)，只與始、末位置的高度差有關(guān)，拋出點(diǎn)與海平面的高度差為h，并且重力做正功，所以整個過程重力對物體做功為mgh，故B正確；由動能定理WEk2Ek1，有Ek2Ek1Wmv02mgh，故C錯誤；整個過程機(jī)械能守恒，即初、末狀態(tài)的機(jī)械能相等，以地面為零勢能面，拋出時的機(jī)械能為mv02，所以物體在海平面時的機(jī)械能也為mv02，故D正確。9(多選)如圖甲所示，為測定物體沖上粗糙斜面能達(dá)到的最大位移x與斜面傾角的關(guān)系，將某一物體每次以不變的初速率v0沿足夠長的斜面向上推出，調(diào)節(jié)斜面與水平方向的夾角，實(shí)驗(yàn)測得x與斜面傾角的關(guān)系如圖乙所示，g取10 m/s2，根據(jù)圖像可求出()A物體的初速率v03 m/sB物體與斜面間的動摩擦因數(shù)0.75C取不同的傾角，物體在斜面上能達(dá)到的位移x的最小值xmin1.44 mD當(dāng)30時，物體達(dá)到最大位移后將沿斜面下滑解析：選BC由題圖可知，當(dāng)夾角0時，位移為2.40 m；而當(dāng)夾角為90時，位移為1.80 m；則由豎直上拋運(yùn)動規(guī)律可知：v022gh，解得v0 m/s6 m/s，故A錯誤。當(dāng)夾角為0時，由動能定理可得：mgx0mv02，解得0.75，故B正確。由mgxsin mgcos x0mv02，解得x；當(dāng)90時，sin()1，此時位移最小，x1.44 m，故C正確。若30時，物體受到的重力的分力為mgsin 30mg；摩擦力fmgcos 300.75mgmg；一般認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力；故物體達(dá)到最高點(diǎn)后，不會下滑，故D錯誤。10(多選)(全國卷)如圖，小球套在光滑的豎直桿上，輕彈簧一端固定于O點(diǎn)，另一端與小球相連?，F(xiàn)將小球從M點(diǎn)由靜止釋放，它在下降的過程中經(jīng)過了N點(diǎn)。已知在M、N兩點(diǎn)處，彈簧對小球的彈力大小相等，且ONMOMN。在小球從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)的過程中，()A彈力對小球先做正功后做負(fù)功B有兩個時刻小球的加速度等于重力加速度C彈簧長度最短時，彈力對小球做功的功率為零D小球到達(dá)N點(diǎn)時的動能等于其在M、N兩點(diǎn)的重力勢能差解析：選BCD在M、N兩點(diǎn)處，彈簧對小球的彈力大小相等，且ONMOMN，則小球在M點(diǎn)時彈簧處于壓縮狀態(tài)，在N點(diǎn)時彈簧處于拉伸狀態(tài)，小球從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)的過程中，彈簧長度先縮短，當(dāng)彈簧與豎直桿垂直時彈簧達(dá)到最短，這個過程中彈力對小球做負(fù)功，然后彈簧再伸長，彈力對小球開始做正功，當(dāng)彈簧達(dá)到自然伸長狀態(tài)時，彈力為零，再隨著彈簧的伸長彈力對小球做負(fù)功，故整個過程中，彈力對小球先做負(fù)功，再做正功，后再做負(fù)功，選項(xiàng)A錯誤。在彈簧與桿垂直時及彈簧處于自然伸長狀態(tài)時，小球加速度等于重力加速度，選項(xiàng)B正確。彈簧與桿垂直時，彈力方向與小球的速度方向垂直，則彈力對小球做功的功率為零，選項(xiàng)C正確。由機(jī)械能守恒定律知，在M、N兩點(diǎn)彈簧彈性勢能相等，在N點(diǎn)動能等于從M點(diǎn)到N點(diǎn)重力勢能的減小值，選項(xiàng)D正確。11.雜技演員甲的質(zhì)量為M80 kg，乙的質(zhì)量為m60 kg。跳板軸間光滑，質(zhì)量不計(jì)。甲、乙一起表演節(jié)目。如圖所示。開始時，乙站在B端，A端離地面1 m，且OAOB。甲先從離地面H6 m的高處自由跳下落在A端。當(dāng)A端落地時，乙在B端恰好被彈起。假設(shè)甲碰到A端時，由于甲的技藝高超，沒有能量損失。分析過程假定甲、乙可看做質(zhì)點(diǎn)。(取g10 m/s2)問： (1)當(dāng)A端落地時，甲、乙兩人速度大小各為多少？(2)若乙在B端的上升可以看成是豎直方向，則乙離開B端還能被彈起多高？解析：(1)甲跳下直到B端彈起到最高點(diǎn)的過程中，甲、乙機(jī)械能守恒，有MgHMv甲2mv乙2mgh而v甲v乙，h1 m聯(lián)立可解得v甲v乙2 m/s。(2)乙上升到最高點(diǎn)的過程中，機(jī)械能守恒，有：mv乙2mgh1，解得h13 m。答案：(1)2 m/s2 m/s(2)3 m12.滑板運(yùn)動是一項(xiàng)驚險刺激的運(yùn)動，深受青少年的喜愛。如圖所示是滑板運(yùn)動的軌道，AB和CD是一段圓弧形軌道，BC是一段長7 m的水平軌道。一運(yùn)動員從AB軌道上的P點(diǎn)以6 m/s的速度下滑，經(jīng)BC軌道后沖上CD軌道，到Q點(diǎn)時速度減為零。已知運(yùn)動員與滑板的總質(zhì)量為50 kg，h1.4 m，H1.8 m，不計(jì)圓弧軌道上的摩擦(g取10 m/s2)。求：(1)運(yùn)