2022版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課后練習(xí)16 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用

1、2022版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課后練習(xí)16 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用2022版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課后練習(xí)16 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用年級(jí)：姓名：- 9 -機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用 建議用時(shí)：45分鐘1在如圖所示的物理過程示意圖中，甲圖一端固定有小球的輕桿，從右偏上30角釋放后繞光滑支點(diǎn)擺動(dòng)；乙圖為末端固定有小球的輕質(zhì)直角架，釋放后繞通過直角頂點(diǎn)的固定軸o無摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)；丙圖為輕繩一端連著一小球，從右偏上30角處自由釋放；丁圖為置于光滑水平面上的帶有豎直支架的小車，把用細(xì)繩懸掛的小球從圖示位置釋放，小球開始擺動(dòng)，則關(guān)于這幾個(gè)物理過程(空氣阻力忽略不計(jì))，下列判斷中正確的是()甲乙丙丁a甲圖中小球機(jī)械能守恒

2、b乙圖中小球a機(jī)械能守恒c丙圖中小球機(jī)械能守恒d丁圖中小球機(jī)械能守恒a甲圖過程中輕桿對(duì)小球不做功，小球的機(jī)械能守恒，a項(xiàng)正確；乙圖過程中輕桿對(duì)小球a的彈力不沿桿的方向，會(huì)對(duì)小球做功，所以小球a的機(jī)械能不守恒，但兩個(gè)小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，b項(xiàng)錯(cuò)誤；丙圖中小球在繩子繃緊的瞬間有動(dòng)能損失，機(jī)械能不守恒，c項(xiàng)錯(cuò)誤；丁圖中小球和小車組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，但小球的機(jī)械能不守恒，這是因?yàn)閿[動(dòng)過程中小球的軌跡不是圓弧，細(xì)繩會(huì)對(duì)小球做功，d項(xiàng)錯(cuò)誤。2如圖所示，兩質(zhì)量不相同的小球a、b(mamb)，分別用線懸在等高的o1、o2點(diǎn)，a球的懸線比b球的長，把兩球的懸線均拉到水平位置后將小球無初速度釋放，則經(jīng)過最低

3、點(diǎn)時(shí)(以懸點(diǎn)為零勢(shì)能點(diǎn))()aa球的速度等于b球的速度ba球的動(dòng)能大于b球的動(dòng)能ca球的機(jī)械能小于b球的機(jī)械能da球的機(jī)械能大于b球的機(jī)械能b初始時(shí)刻，兩球的動(dòng)能和勢(shì)能均為0，運(yùn)動(dòng)過程中只有重力做功，機(jī)械能守恒，所以到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，兩球獲得的動(dòng)能分別等于各自重力勢(shì)能的減少量，由ekmgl，知a球的動(dòng)能大于b球的動(dòng)能，故b項(xiàng)正確。3如圖所示，在高1.5 m的光滑平臺(tái)上有一個(gè)質(zhì)量為2 kg的小球被一細(xì)線拴在墻上，小球與墻之間有一根被壓縮的輕質(zhì)彈簧。當(dāng)燒斷細(xì)線時(shí)，小球被彈出，小球落地時(shí)的速度方向與水平方向成60角，則彈簧被壓縮時(shí)具有的彈性勢(shì)能為(g10 m/s2)()a10 j b15 j c20 j

4、 d25 ja由2ghv0得：vy，即vy m/s，落地時(shí)，tan 60可得：v0 m/s，由機(jī)械能守恒定律得epmv，可求得：ep10 j，故a正確。4(2021江蘇南通月考)圖甲為豎直固定在水平面上的輕彈簧，t0時(shí)刻，將一小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放。通過安裝在彈簧下端的壓力傳感器，測出此過程中彈簧彈力f隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示，不計(jì)空氣阻力，則()甲乙at1時(shí)刻小球的動(dòng)能最大bt2t3過程小球做加速運(yùn)動(dòng)ct2時(shí)刻小球加速度大于gdt3時(shí)刻彈簧的彈性勢(shì)能與小球動(dòng)能之和最小c當(dāng)彈簧彈力等于小球重力時(shí)小球的動(dòng)能最大，t1時(shí)刻彈力為0，t1時(shí)刻小球的動(dòng)能不是最大，a錯(cuò)誤；當(dāng)彈簧彈力等

5、于小球重力時(shí)小球的動(dòng)能最大，因此t2t3過程小球先做加速運(yùn)動(dòng)后做減速運(yùn)動(dòng)，b錯(cuò)誤；t2時(shí)刻彈簧的壓縮量最大，小球受到的彈力最大，處于最低點(diǎn)，合力向上；由運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知，小球與彈簧接觸后，向下做加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間小于小球做減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，可知小球在最低點(diǎn)受到的彈力大于2倍的重力，所以小球在最低點(diǎn)的加速度大于重力加速度g，c正確；當(dāng)小球上升至最高點(diǎn)時(shí)，重力勢(shì)能最大，由能量守恒定律可得，此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能與小球動(dòng)能之和最小，而t3時(shí)刻彈簧彈力為0，小球恰好離開彈簧，由題意可小球仍會(huì)上升一段距離至拋出點(diǎn)，故此時(shí)刻小球的重力勢(shì)能不是最大值，彈簧的彈性勢(shì)能與小球動(dòng)能之和不是最小，d錯(cuò)誤。5(2019臨沂2月

6、檢測)如圖所示，半徑為r的光滑圓弧軌道ao對(duì)接半徑為2r的光滑圓弧軌道ob于o點(diǎn)?？梢暈橘|(zhì)點(diǎn)的物體從上面圓弧的某點(diǎn)c由靜止下滑(c點(diǎn)未標(biāo)出)，物體恰能從o點(diǎn)平拋出去。則()aco1o60bco1o45c落地點(diǎn)距o2的距離為2rd落地點(diǎn)距o2的距離為2rc要使物體恰能從o點(diǎn)平拋出去，在o點(diǎn)有mgm，解得物體從o點(diǎn)平拋出去的最小速度為v。設(shè)co1o，由機(jī)械能守恒定律可知，mgr(1cos )mv2，解得90，故選項(xiàng)a、b錯(cuò)誤；由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得，xvt,2rgt2，解得落地點(diǎn)距o2為2r，選項(xiàng)c正確，d錯(cuò)誤。6有一條長為2 m的均勻金屬鏈條，有一半長度在光滑的足夠高的斜面上，斜面頂端是一個(gè)很小的圓

7、弧，斜面傾角為30，另一半長度豎直下垂在空中，當(dāng)鏈條從靜止開始釋放后鏈條沿斜面向上滑動(dòng)，則鏈條剛好全部滑出斜面時(shí)的速度為(g取10 m/s2)()a2.5 m/s b m/s c m/s d m/sb鏈條的質(zhì)量為2m，以開始時(shí)鏈條的最高點(diǎn)為零勢(shì)能面，鏈條的機(jī)械能為eepek2mgsin 2mg0mgl(1sin )鏈條全部滑出后，動(dòng)能為ek2mv2重力勢(shì)能為ep2mg由機(jī)械能守恒定律可得eekep即mgl(1sin )mv2mgl解得v m/s，故b正確，a、c、d錯(cuò)誤。7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)沿切線方向落入豎直光滑

8、圓軌道abc，并沿軌道恰好通過最高點(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)求：(1)小球經(jīng)過c點(diǎn)的速度大??；(2)小球運(yùn)動(dòng)到軌道最低點(diǎn)b時(shí)軌道對(duì)小球的支持力的大??；(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)，重力提供向心力即mgm，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，fn6 n。(3)從a到b，由機(jī)械能守恒定律有mvmgr(1cos 53)

9、mv所以va m/s在a點(diǎn)進(jìn)行速度的分解有vyvasin 53所以h3.36 m。答案(1)5 m/s(2)6 n(3)3.36 m8(2020啟東市呂四中學(xué))如圖所示，固定的豎直光滑長桿上套有質(zhì)量為m的小圓環(huán)，圓環(huán)與水平狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧一端連接，彈簧的另一端連接在墻上，且處于原長狀態(tài)。現(xiàn)讓圓環(huán)由靜止開始下滑，已知彈簧原長為l，圓環(huán)下滑到最大距離時(shí)彈簧的長度變?yōu)?l(未超過彈性限度)，則在圓環(huán)下滑到最大距離的過程中()a圓環(huán)的機(jī)械能守恒b彈簧彈性勢(shì)能變化了mglc圓環(huán)下滑到最大距離時(shí)，所受合力為零d圓環(huán)重力勢(shì)能與彈簧彈性勢(shì)能之和保持不變b圓環(huán)在下滑過程中，彈簧對(duì)其做負(fù)功，故圓環(huán)機(jī)械能減小，選項(xiàng)a

10、錯(cuò)誤；圓環(huán)下滑到最大的距離時(shí)，由幾何關(guān)系可知，圓環(huán)下滑的距離為l，圓環(huán)的速度為零，由能量守恒定律可知，彈簧的彈性勢(shì)能增加量等于圓環(huán)重力勢(shì)能的減小量，為mgl，選項(xiàng)b正確；圓環(huán)下滑過程中，所受合力為零時(shí)，加速度為零，速度最大，而下滑至最大距離時(shí)，物體速度為零，加速度不為零，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；在下滑過程中，圓環(huán)的機(jī)械能與彈簧彈性勢(shì)能之和保持不變，即系統(tǒng)機(jī)械能守恒，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。9(2020江蘇無錫一模)如圖所示，輕質(zhì)彈簧的下端固定在光滑斜面的底部，一個(gè)質(zhì)量為m的物塊以平行于斜面的初速度v向彈簧運(yùn)動(dòng)。已知彈簧始終處于彈性限度范圍內(nèi)，則下列判斷正確的是()a物塊從接觸彈簧到最低點(diǎn)的過程中，加速度大小先變小后變

11、大b物塊碰到彈簧后立刻開始做減速運(yùn)動(dòng)c物塊從出發(fā)點(diǎn)到最低點(diǎn)過程中，物塊減少的重力勢(shì)能等于增加的彈性勢(shì)能d物塊的動(dòng)能最大時(shí)，物塊的重力勢(shì)能最小a物塊剛接觸到彈簧時(shí)，彈力小于重力沿斜面的分量mgsin ，則加速度向下，并且隨彈力的增加加速度逐漸減?。划?dāng)彈力等于mgsin 時(shí)加速度為零，速度最大；以后由于彈力大于mgsin ，則加速度變?yōu)橄蛏?，且加速度逐漸變大，速度逐漸減小到零；故物塊從接觸彈簧到最低點(diǎn)的過程中，加速度大小先變小后變大，速度先增大后減小，選項(xiàng)a正確，b錯(cuò)誤；物塊從出發(fā)點(diǎn)到最低點(diǎn)過程中，物塊減少的重力勢(shì)能與動(dòng)能之和等于增加的彈性勢(shì)能，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；當(dāng)彈力等于mgsin 時(shí)加速度為零，速度

12、最大，而后物塊還將向下運(yùn)動(dòng)，可知此時(shí)重力勢(shì)能不是最小的，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。10(2019揚(yáng)州市第一中學(xué)高三期末)如圖所示，半徑為r的半圓形管道acb固定在豎直平面內(nèi)，傾角為的斜面固定在水平面上，細(xì)線跨過小滑輪連接小球和物塊，細(xì)線與斜面平行，物塊質(zhì)量為m，小球質(zhì)量m3m，對(duì)物塊施加沿斜面向下的力f使其靜止在斜面底端，小球恰在a點(diǎn)。撤去力f后，小球由靜止下滑。重力加速度為g，sin 0.64，不計(jì)一切摩擦。求：(1)力f的大??；(2)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)c時(shí)，速度大小v以及管壁對(duì)它彈力的大小n；(3)在小球從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)過程中，細(xì)線對(duì)物塊做的功w。解析(1)對(duì)小球：細(xì)線上的拉力t3mg對(duì)物塊：mgsin

13、ft解得：f2.36mg。(2)小球在c點(diǎn)時(shí)速度與物塊速度大小相等。 對(duì)小球和物塊組成的系統(tǒng)，由機(jī)械能守恒定律：3mgrmgrsin (3mm)v2解得：v在c點(diǎn)：對(duì)小球，由牛頓第二定律n3mg3m解得：n6mg。(3)在小球從 a 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 c 點(diǎn)過程中，對(duì)物塊，由動(dòng)能定理：wmgrsin mv20解得：wmgr。答案(1)2.36mg(2)6mg(3)mgr11(2020江蘇高考真題)如圖所示，鼓形輪的半徑為r，可繞固定的光滑水平軸o轉(zhuǎn)動(dòng)。在輪上沿相互垂直的直徑方向固定四根直桿，桿上分別固定有質(zhì)量為m的小球，球與o的距離均為2r。在輪上繞有長繩，繩上懸掛著質(zhì)量為m的重物。重物由靜止下落，帶動(dòng)鼓形輪轉(zhuǎn)動(dòng)。重物落地后鼓形輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為。繩與輪之間無相對(duì)滑動(dòng)，忽略鼓形輪、直桿和長繩的質(zhì)量，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g。求：(1)重物落地后，小球線速度的大小v；(2)重物落地后一小球轉(zhuǎn)到水平位置a，此時(shí)該球受到桿的作用力的大小f；(3)重物下落的高度h