2012高考物理單元卷 機(jī)械能守恒定律

用心 愛(ài)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(gè)選項(xiàng)的圖中 木塊均在固定的斜面上運(yùn)動(dòng) 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(yùn)動(dòng) 圖 C 中的木塊向上運(yùn)動(dòng) 在這四個(gè)圖所示的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械 能守恒的是 解析 依據(jù)機(jī)械能守恒條件 只有重力做功的情況下 物體的機(jī)械能才能保持守恒 由此可見(jiàn) 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(jī)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(jì) 1 3 空氣阻力 則 A 物體的機(jī)械能不變 B 物體的動(dòng)能減小mgh 1 3 C 物體的機(jī)械能增加mgh D 物體的重力勢(shì)能增加mgh 2 3 解析 設(shè)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(dòng)能的增加量等于合外力所做的功 mgh 機(jī)械能的增加量等于拉力所做的功 2 3 1 3 mgh 重力勢(shì)能增加了mgh 故 B C D 正確 A 錯(cuò)誤 2 3 答案 BCD 圖 10 用心 愛(ài)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(dāng)A 物體被水平拋出的同時(shí) B物體開始自由下落 空氣阻力忽略不計(jì) 曲線AC為A物體的運(yùn) 動(dòng)軌跡 直線BD為B物體的運(yùn)動(dòng)軌跡 兩軌跡相交于O點(diǎn) 則兩物體 A 經(jīng)O點(diǎn)時(shí)速率相等 B 在O點(diǎn)相遇 C 在O點(diǎn)具有的機(jī)械能一定相等 D 在O點(diǎn)時(shí)重力的功率一定相等 解析 由機(jī)械能守恒定律可知 A B下落相同高度到達(dá)O點(diǎn)時(shí)速率不相等 故 A 錯(cuò) 由于平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向的運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng) 兩物體從同一水平線上開始運(yùn)動(dòng) 將 同時(shí)達(dá)到O點(diǎn) 故 B 正確 兩物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒 但A具有初動(dòng)能 故它們從同 一高度到達(dá)O點(diǎn)時(shí)機(jī)械能不相等 C 錯(cuò)誤 重力的功率P mgvy 由于兩物體質(zhì)量相等 到 達(dá)O點(diǎn)的豎直分速度vy相等 故在O點(diǎn)時(shí) 重力功率一定相等 D 項(xiàng)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(yuǎn) 下列說(shuō)法 中正確的是 A 若把斜面從C點(diǎn)鋸斷 由機(jī)械能守恒定律知 物體沖出C點(diǎn)后仍能升高h(yuǎn) B 若把斜面彎成圓弧形 物體仍能沿AB 升高h(yuǎn) C 若把斜面從C點(diǎn)鋸斷或彎成圓弧狀 物體都不能升高h(yuǎn) 因?yàn)闄C(jī)械能不守恒 D 若把斜面從C點(diǎn)鋸斷或彎成圓弧狀 物體都不能升高h(yuǎn) 但機(jī)械能仍守恒 解析 若把斜面從C點(diǎn)鋸斷 物體將從C點(diǎn)做斜上拋運(yùn)動(dòng) 到最高點(diǎn)速度不為零 據(jù) 機(jī)械能守恒定律 物體不能升高到h 若彎成弧狀升高h(yuǎn) 則升到圓弧的最高點(diǎn)必有大于或 等于的速度 據(jù)機(jī)械能守恒 不能升高h(yuǎn) Rg 答案 D 用心 愛(ài)心 專心3 圖 12 5 如圖 12 所示 細(xì)繩跨過(guò)定滑輪懸掛兩物體M和m 且M m 不計(jì)摩擦 系統(tǒng)由靜止 開始運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 A M m各自的機(jī)械能分別守恒 B M減少的機(jī)械能等于m增加的機(jī)械能 C M減少的重力勢(shì)能等于m增加的重力勢(shì)能 D M和m組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 解析 M下落過(guò)程 繩的拉力對(duì)M做負(fù)功 M的機(jī)械能不守恒 減少 m上升過(guò)程 繩 的拉力對(duì)m做正功 m的機(jī)械能增加 A 錯(cuò)誤 對(duì)M m組成的系統(tǒng) 機(jī)械能守恒 易得 B D 正確 M減少的重力勢(shì)能并沒(méi)有全部用于m重力勢(shì)能的增加 還有一部分轉(zhuǎn)變成M m 的動(dòng)能 所以 C 錯(cuò)誤 答案 BD 圖 13 6 2009 年?duì)I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(shì)能面而且不計(jì)空氣阻力 則 物體到海平面時(shí)的勢(shì)能為mgh 重力對(duì)物體做的功為mgh 物體在海平面上的動(dòng)能為mv mgh 1 22 0 物體在海平面上的機(jī)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(shì)能面 物體到海平面時(shí)的勢(shì)能為 mgh 錯(cuò) 重力對(duì)物體做功為 mgh 對(duì) 由機(jī)械能守恒 mv Ek mgh Ek mv mgh 對(duì) 故選 B 1 22 0 1 22 0 答案 B 用心 愛(ài)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(guò) 程中 下列說(shuō)法正確的是 A 小球的機(jī)械能守恒 B 重力對(duì)小球做正功 小球的重力勢(shì)能減小 C 由于彈簧的彈力對(duì)小球做負(fù)功 所以彈簧的彈性勢(shì)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(guò)程 彈簧彈力對(duì)小球做負(fù)功 小球的機(jī)械能減小 轉(zhuǎn)化為彈 簧的彈性勢(shì)能 使彈性勢(shì)能增加 因此 A 錯(cuò)誤 C 錯(cuò)誤 小球下落過(guò)程中重力對(duì)小球做正 功 小球的重力勢(shì)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(diǎn)與圓心等高 D點(diǎn)為 最高點(diǎn) DB為豎直線 AE為水平面 今使小球自A點(diǎn)正上方某處由靜止釋放 且從A處進(jìn) 入圓軌道運(yùn)動(dòng) 只要適當(dāng)調(diào)節(jié)釋放點(diǎn)的高度 總能保證小球最終通過(guò)最高點(diǎn)D 不計(jì)空氣阻 力的影響 則小球通過(guò)D點(diǎn)后 A 一定會(huì)落到水平面AE上 B 一定不會(huì)落到水平面AE上 C 一定會(huì)再次落到圓軌道上 D 可能會(huì)再次落到圓軌道上 解析 小球在軌道內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 在通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的最小速度為 離開軌道后 gr 用心 愛(ài)心 專心5 小球做的是平拋運(yùn)動(dòng) 若豎直方向下落r時(shí) 則水平方向的位移最小是 r gr 2r g2 所以小球只要能通過(guò)最高點(diǎn)D 就一定能落到水平面AE上 答案 A 9 利用傳感器和計(jì)算機(jī)可以測(cè)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(shí)間的變化圖象 實(shí)驗(yàn)時(shí) 把小球舉高到繩子的懸點(diǎn)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(shuō)法中正確的是 圖 16 A t1時(shí)刻小球速度最大 B t2時(shí)刻小球動(dòng)能最大 C t2時(shí)刻小球勢(shì)能最大 D t2時(shí)刻繩子最長(zhǎng) 解析 小球自由下落的過(guò)程中 t1時(shí)刻繩子的拉力為零 此時(shí)速度不是最大 動(dòng)能也 不是最大 最大速度的時(shí)刻應(yīng)是繩子拉力和重力相等時(shí) 即在t1 t2之間某一時(shí)刻 t2時(shí) 刻繩子的拉力最大 此時(shí)速度為零 動(dòng)能也為零 繩子的彈性勢(shì)能最大 而小球的勢(shì)能不 是最大 而是最小 t2時(shí)刻繩子所受拉力最大 繩子最長(zhǎng) 答案 D 圖 17 二 計(jì)算題 10 如圖 17 所示 跨過(guò)同一高度處的光滑滑輪的細(xì)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(xì)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(dāng)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(yùn)動(dòng) B向下加速運(yùn)動(dòng) vB vAcos 當(dāng) A運(yùn)動(dòng)到滑輪的正下方時(shí) 速度達(dá)最大值 此時(shí)A沿繩方向速度為零 故B的速度為 零 對(duì)A B組成的系統(tǒng) 由機(jī)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(ài)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(yuǎn) 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(dāng)A球運(yùn)動(dòng)到圓環(huán)最高點(diǎn)時(shí) B球恰好運(yùn)動(dòng)到圓環(huán)最低點(diǎn) 如圖 18 所示 求 1 此時(shí)A B球的速度大小vA vB 2 這時(shí)A B兩球?qū)A環(huán)作用力的合力大小和方向 解析 1 對(duì)A分析 從斜軌最高點(diǎn)到半圓環(huán)形軌道最高點(diǎn) 機(jī)械能守恒 有 2mg 3R 2R 2mv 1 22A 解得vA 2gR 對(duì)B分析 從斜軌最高點(diǎn)到半圓環(huán)形軌道最低點(diǎn) 機(jī)械能守恒 有 3mgR mv 解得 1 22B vB 6gR 2 設(shè)半圓環(huán)形軌道對(duì)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(duì)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(diǎn)A處 另一端系一個(gè)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(zhǎng)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(ài)心 專心7 將沿圓環(huán)滑動(dòng)并通過(guò)最低點(diǎn)C 在C點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能EPC 0 6 J g取 10 m s2 求 1 小球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)的速度vc的大小 2 小球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)對(duì)環(huán)的作用力的大小和方向 解析 1 設(shè)小球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)的速度為vc 小球從B到C 據(jù)機(jī)械能守恒定律得 mg R Rcos60 EPC mv