2012高考物理單元卷 機械能守恒定律

用心 愛心 專心1 第二模塊第二模塊 第第 5 5 章章 第第 3 3 單元單元 一 選擇題 1 下列四個選項的圖中 木塊均在固定的斜面上運動 其中圖 A B C 中斜面是光滑 的 圖 D 中的斜面是粗糙的 圖 A B 中的F為木塊所受的外力 方向如圖中箭頭所示 圖 A B D 中的木塊向下運動 圖 C 中的木塊向上運動 在這四個圖所示的運動過程中機械 能守恒的是 解析 依據(jù)機械能守恒條件 只有重力做功的情況下 物體的機械能才能保持守恒 由此可見 A B 均有外力F參與做功 D 中有摩擦力做功 故 A B D 均不符合機械能守恒 的條件 故答案為 C 答案 C 2 2010 年山東名校聯(lián)考 一質(zhì)量為m的物體 以g的加速度減速上升h高度 不計 1 3 空氣阻力 則 A 物體的機械能不變 B 物體的動能減小mgh 1 3 C 物體的機械能增加mgh D 物體的重力勢能增加mgh 2 3 解析 設物體受到的向上的拉力為F 由牛頓第二定律可得 F合 F mg mg 所 1 3 以F mg 動能的增加量等于合外力所做的功 mgh 機械能的增加量等于拉力所做的功 2 3 1 3 mgh 重力勢能增加了mgh 故 B C D 正確 A 錯誤 2 3 答案 BCD 圖 10 用心 愛心 專心2 3 2010 年成都模擬 如圖 10 所示 質(zhì)量相等的A B兩物體在同一水平線上 當A 物體被水平拋出的同時 B物體開始自由下落 空氣阻力忽略不計 曲線AC為A物體的運 動軌跡 直線BD為B物體的運動軌跡 兩軌跡相交于O點 則兩物體 A 經(jīng)O點時速率相等 B 在O點相遇 C 在O點具有的機械能一定相等 D 在O點時重力的功率一定相等 解析 由機械能守恒定律可知 A B下落相同高度到達O點時速率不相等 故 A 錯 由于平拋運動豎直方向的運動是自由落體運動 兩物體從同一水平線上開始運動 將 同時達到O點 故 B 正確 兩物體運動過程中機械能守恒 但A具有初動能 故它們從同 一高度到達O點時機械能不相等 C 錯誤 重力的功率P mgvy 由于兩物體質(zhì)量相等 到 達O點的豎直分速度vy相等 故在O點時 重力功率一定相等 D 項正確 答案 BD 圖 11 4 如圖 11 所示 一物體以初速度v0沖向光滑斜面AB 并能沿斜面升高h 下列說法 中正確的是 A 若把斜面從C點鋸斷 由機械能守恒定律知 物體沖出C點后仍能升高h B 若把斜面彎成圓弧形 物體仍能沿AB 升高h C 若把斜面從C點鋸斷或彎成圓弧狀 物體都不能升高h 因為機械能不守恒 D 若把斜面從C點鋸斷或彎成圓弧狀 物體都不能升高h 但機械能仍守恒 解析 若把斜面從C點鋸斷 物體將從C點做斜上拋運動 到最高點速度不為零 據(jù) 機械能守恒定律 物體不能升高到h 若彎成弧狀升高h 則升到圓弧的最高點必有大于或 等于的速度 據(jù)機械能守恒 不能升高h Rg 答案 D 用心 愛心 專心3 圖 12 5 如圖 12 所示 細繩跨過定滑輪懸掛兩物體M和m 且M m 不計摩擦 系統(tǒng)由靜止 開始運動過程中 A M m各自的機械能分別守恒 B M減少的機械能等于m增加的機械能 C M減少的重力勢能等于m增加的重力勢能 D M和m組成的系統(tǒng)機械能守恒 解析 M下落過程 繩的拉力對M做負功 M的機械能不守恒 減少 m上升過程 繩 的拉力對m做正功 m的機械能增加 A 錯誤 對M m組成的系統(tǒng) 機械能守恒 易得 B D 正確 M減少的重力勢能并沒有全部用于m重力勢能的增加 還有一部分轉(zhuǎn)變成M m 的動能 所以 C 錯誤 答案 BD 圖 13 6 2009 年營口質(zhì)檢 如圖 13 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 若以地面為零勢能面而且不計空氣阻力 則 物體到海平面時的勢能為mgh 重力對物體做的功為mgh 物體在海平面上的動能為mv mgh 1 22 0 物體在海平面上的機械能為mv 1 22 0 其中正確的是 A B C D 解析 以地面為零勢能面 物體到海平面時的勢能為 mgh 錯 重力對物體做功為 mgh 對 由機械能守恒 mv Ek mgh Ek mv mgh 對 故選 B 1 22 0 1 22 0 答案 B 用心 愛心 專心4 圖 14 7 如圖 14 所示 一輕質(zhì)彈簧豎立于地面上 質(zhì)量為m的小球 自彈簧正上方h高處 由靜止釋放 則從小球接觸彈簧到將彈簧壓縮至最短 彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi) 的過 程中 下列說法正確的是 A 小球的機械能守恒 B 重力對小球做正功 小球的重力勢能減小 C 由于彈簧的彈力對小球做負功 所以彈簧的彈性勢能一直減小 D 小球的加速度先減小后增大 解析 小球與彈簧作用過程 彈簧彈力對小球做負功 小球的機械能減小 轉(zhuǎn)化為彈 簧的彈性勢能 使彈性勢能增加 因此 A 錯誤 C 錯誤 小球下落過程中重力對小球做正 功 小球的重力勢能減小 B 正確 分析小球受力情況 由牛頓第二定律得 mg kx ma 隨彈簧壓縮量的增大 小球的加速度a先減小后增大 故 D 正確 答案 BD 圖 15 8 如圖 15 所示 固定在豎直平面內(nèi)的光滑圓軌道ABCD 其A點與圓心等高 D點為 最高點 DB為豎直線 AE為水平面 今使小球自A點正上方某處由靜止釋放 且從A處進 入圓軌道運動 只要適當調(diào)節(jié)釋放點的高度 總能保證小球最終通過最高點D 不計空氣阻 力的影響 則小球通過D點后 A 一定會落到水平面AE上 B 一定不會落到水平面AE上 C 一定會再次落到圓軌道上 D 可能會再次落到圓軌道上 解析 小球在軌道內(nèi)做勻速圓周運動 在通過最高點時的最小速度為 離開軌道后 gr 用心 愛心 專心5 小球做的是平拋運動 若豎直方向下落r時 則水平方向的位移最小是 r gr 2r g2 所以小球只要能通過最高點D 就一定能落到水平面AE上 答案 A 9 利用傳感器和計算機可以測量快速變化的力 如圖 16 所示是用這種方法獲得的彈 性繩中拉力F隨時間的變化圖象 實驗時 把小球舉高到繩子的懸點O處 然后讓小球自 由下落 從圖象所提供的信息 判斷以下說法中正確的是 圖 16 A t1時刻小球速度最大 B t2時刻小球動能最大 C t2時刻小球勢能最大 D t2時刻繩子最長 解析 小球自由下落的過程中 t1時刻繩子的拉力為零 此時速度不是最大 動能也 不是最大 最大速度的時刻應是繩子拉力和重力相等時 即在t1 t2之間某一時刻 t2時 刻繩子的拉力最大 此時速度為零 動能也為零 繩子的彈性勢能最大 而小球的勢能不 是最大 而是最小 t2時刻繩子所受拉力最大 繩子最長 答案 D 圖 17 二 計算題 10 如圖 17 所示 跨過同一高度處的光滑滑輪的細線連接著質(zhì)量相同的物體A和B A 套在光滑水平桿上 細線與水平桿的夾角 53 定滑輪離水平桿的高度為h 0 2 m 當B由靜止釋放后 A所能獲得的最大速度為多少 cos53 0 6 sin53 0 8 解析 物體A在繩的拉力作用下向右做加速運動 B向下加速運動 vB vAcos 當 A運動到滑輪的正下方時 速度達最大值 此時A沿繩方向速度為零 故B的速度為 零 對A B組成的系統(tǒng) 由機械能守恒定律有 mg h mv vA 1 m s h sin 1 22A 答案 1 m s 用心 愛心 專心6 圖 18 11 2010 年山東省臨沂模擬 半徑為R的光滑半圓環(huán)形軌道固定在豎直平面內(nèi) 從與 半圓環(huán)相吻合的光滑斜軌上高h 3R處 先后釋放A B兩小球 A球的質(zhì)量為 2m B球的 質(zhì)量為m 當A球運動到圓環(huán)最高點時 B球恰好運動到圓環(huán)最低點 如圖 18 所示 求 1 此時A B球的速度大小vA vB 2 這時A B兩球?qū)A環(huán)作用力的合力大小和方向 解析 1 對A分析 從斜軌最高點到半圓環(huán)形軌道最高點 機械能守恒 有 2mg 3R 2R 2mv 1 22A 解得vA 2gR 對B分析 從斜軌最高點到半圓環(huán)形軌道最低點 機械能守恒 有 3mgR mv 解得 1 22B vB 6gR 2 設半圓環(huán)形軌道對A B的作用力分別為FNA FNB FNA方向豎直向下 FNB方向豎直 向上 根據(jù)牛頓第二定律得FNA 2mg FNB mg 2mv2A R mv2B R 解得FNA 2mg FNB 7mg 根據(jù)牛頓第三定律 A B對圓環(huán)的力分別為 FNA 2mg FNB 7mg FNA 方向豎直向上 FNB 方向豎直向下 所以合力F 5mg 方向豎直向下 答案 1 2 5mg 方向豎直向下 2gR6gR 圖 19 12 半徑R 0 50 m 的光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi) 輕質(zhì)彈簧的一端固定在環(huán)的最高 點A處 另一端系一個質(zhì)量m 0 20 kg 的小球 小球套在圓環(huán)上 已知彈簧的原長為 L0 0 50 m 勁度系數(shù)k 4 8 N m 將小球從如圖 19 所示的位置由靜止開始釋放 小球 用心 愛心 專心7 將沿圓環(huán)滑動并通過最低點C 在C點時彈簧的彈性勢能EPC 0 6 J g取 10 m s2 求 1 小球經(jīng)過C點時的速度vc的大小 2 小球經(jīng)過C點時對環(huán)的作用力的大小和方向 解析 1 設小球經(jīng)過C點的速度為vc 小球從B到C 據(jù)機械能守恒定律得 mg R Rcos60 EPC mv