高中物理高考一輪復(fù)習(xí)一輪復(fù)習(xí) 2023屆高考物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用

機(jī)械能守恒應(yīng)用題型1：機(jī)械能守恒分析【例1】如圖所示，質(zhì)量m＝kg的小球，從距桌面h1＝m高處的A點(diǎn)下落到地面上的B點(diǎn)，桌面高h(yuǎn)2＝m．以桌面為重力勢(shì)能的參考平面，重力加速度g取10m/s2.下列說(shuō)法正確的是()A．小球在A點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能為10JB．小球在B點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能為0JC．小球在B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為10JD．小球在B點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能為10J【針對(duì)訓(xùn)練1-1】(多選)下列選項(xiàng)中物體m機(jī)械能守恒的是(均不計(jì)空氣阻力)()eq\o(\a\al(物塊沿固定斜面勻速下滑,A))eq\o(\a\al(物塊在F作用下沿,斜面勻速下滑,B))eq\o(\a\al(小球由靜止沿光滑半,圓形固定軌道下滑,C))eq\o(\a\al(細(xì)線拴住小球繞O,點(diǎn)來(lái)回?cái)[動(dòng),D))【針對(duì)訓(xùn)練1-2】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中的斜面是光滑的，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)．在四個(gè)圖所示的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒的是()ABCD【針對(duì)訓(xùn)練1-3】(多選)豎直放置的輕彈簧下連接一個(gè)小球，用手托起小球，使彈簧處于壓縮狀態(tài)，如圖所示．則迅速放手后(不計(jì)空氣阻力)()A．放手瞬間小球的加速度等于重力加速度B．小球與彈簧與地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒C．小球的機(jī)械能守恒D．小球向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，小球動(dòng)能與彈簧彈性勢(shì)能之和不斷增大【針對(duì)訓(xùn)練1-4】一根輕彈簧下端固定，豎立在水平面上，其正上方A位置有一只小球．小球從靜止開(kāi)始下落，在B位置接觸彈簧的上端，在C位置小球所受彈力大小等于重力，在D位置小球速度減小到零．小球下落階段下列說(shuō)法中正確的是()A．在B位置小球動(dòng)能最大B．從A→D位置的過(guò)程中小球機(jī)械能守恒C．從A→D位置小球重力勢(shì)能的減少大于彈簧彈性勢(shì)能的增加D．從A→C位置小球重力勢(shì)能的減少大于彈簧彈性勢(shì)能的增加題型2：機(jī)械能守恒基礎(chǔ)應(yīng)用【例2】如圖所示，一固定在豎直平面內(nèi)的光滑的半圓形軌道ABC，其半徑R＝m，軌道在C處與水平地面相切，在C處放一小物塊(未畫出)，給它一水平向左的初速度v0＝5m/s，它沿CBA運(yùn)動(dòng)，通過(guò)A處，最后落在水平地面上的D處，求C、D間的距離x(取重力加速度g＝10m/s2)．【針對(duì)訓(xùn)練2-1】如圖所示，質(zhì)量分別為3kg和5kg的物體A、B，用輕繩連接跨在一個(gè)定滑輪兩側(cè)，輕繩正好拉直，且A物體底面與地接觸，B物體距地面m，求：(1)放開(kāi)B物體，當(dāng)B物體著地時(shí)A物體的速度；(2)B物體著地后A物體還能上升多高？(g取10m/s2)【針對(duì)訓(xùn)練2-2】(多選)如圖所示，半徑為R的豎直光滑圓軌道內(nèi)側(cè)底部靜止著一個(gè)光滑的小球，現(xiàn)給小球一個(gè)沖擊使其在瞬間得到一個(gè)水平初速度v0，若v0大小不同，則小球能夠上升到的最大高度(距離底部)也不同，下列說(shuō)法正確的是()A．如果v0＝eq\r(gR)，則小球能夠上升的最大高度為eq\f(R,2)B．如果v0＝eq\r(2gR)，則小球能夠上升的最大高度為RC．如果v0＝eq\r(3gR)，則小球能夠上升的最大高度為eq\f(3R,2)D．如果v0＝eq\r(5gR)，則小球能夠上升的最大高度為2R【針對(duì)訓(xùn)練2-3】(2023學(xué)年·遼寧省莊河市高級(jí)中學(xué)高一下學(xué)期檢測(cè))如圖所示，小物體A沿高為h，傾角為θ的光滑斜面以初速度v0從頂端滑到底端，而相同的物體B以同樣大小的初速度從同等高度處豎直上拋，則()A．兩物體落地時(shí)速度相同B．從開(kāi)始至落地，重力對(duì)它們做功相同C．兩物體落地時(shí)重力的瞬時(shí)功率一定相同D．從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至落地過(guò)程中，重力對(duì)它們做功的平均功率一定相同【針對(duì)訓(xùn)練2-4】如圖所示，AB為光滑的水平面，BC是傾角為α的足夠長(zhǎng)的光滑斜面，斜面體固定不動(dòng)，AB、BC間用一小段光滑圓弧軌道相連，一條長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻柔軟鏈條開(kāi)始是靜止地放在ABC面上，其一端D至B的距離為L(zhǎng)－a，其中a未知，現(xiàn)自由釋放鏈條，當(dāng)鏈條的D端滑到B點(diǎn)時(shí)鏈條的速率為v，求a.題型3：機(jī)械能守恒中的圖像問(wèn)題【例3】某同學(xué)擲出的鉛球在空中運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，如果把鉛球視為質(zhì)點(diǎn)，同時(shí)忽略空氣阻力作用，則鉛球在空中的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，鉛球的速率v、機(jī)械能E、動(dòng)能Ek和重力的瞬時(shí)功率P隨時(shí)間t變化的圖像中可能正確的是()【針對(duì)訓(xùn)練3-1】(多選)如圖3所示，在離地面高為H處以水平速度v0拋出一質(zhì)量為m的小球，經(jīng)時(shí)間t，小球離水平地面的高度變?yōu)閔，此時(shí)小球的動(dòng)能為Ek，重力勢(shì)能為Ep(選水平地面為零勢(shì)能參考面，不計(jì)空氣阻力)．下列圖像中大致能反映小球動(dòng)能Ek、重力勢(shì)能Ep變化規(guī)律的是()【針對(duì)訓(xùn)練3-2】如圖甲所示，在傾角為θ的粗糙斜面上，有一個(gè)質(zhì)量為m的物體在沿斜面方向的力F的作用下由靜止開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)，物體與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，物體的機(jī)械能E隨位移x的變化關(guān)系如圖乙所示．其中0～x1過(guò)程的圖線是曲線，x1～x2過(guò)程的圖線為平行于x軸的直線，重力加速度為g，則下列說(shuō)法中正確的是()A．在0～x2過(guò)程中，物體先加速后勻速B．在0～x1過(guò)程中，物體的加速度一直減小C．在x1～x2過(guò)程中，物體的加速度為gsinθD．在0～x2過(guò)程中，拉力F做的功為WF＝E1－E2＋μmgx2題型4：彈簧問(wèn)題分析【例4】(多選)(2023·湖南衡陽(yáng)市第二次模擬)如圖所示，一根輕彈簧一端固定在O點(diǎn)，另一端固定一個(gè)帶有孔的小球，小球套在固定的豎直光滑桿上，小球位于圖中的A點(diǎn)時(shí)，彈簧處于原長(zhǎng)，現(xiàn)將小球從A點(diǎn)由靜止釋放，小球向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)與A點(diǎn)關(guān)于B點(diǎn)對(duì)稱的C點(diǎn)后，小球能運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)D點(diǎn)，OB垂直于桿，則下列結(jié)論正確的是()A．小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)的過(guò)程中，其最大加速度一定大于重力加速度gB．小球從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程，小球的重力勢(shì)能和彈簧的彈性勢(shì)能之和可能增大C．小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)，重力對(duì)其做功的功率最大D．小球在D點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能一定最大【針對(duì)訓(xùn)練4-1】(2023·廣東揭陽(yáng)市下學(xué)期第二次模擬)如圖所示，一光滑細(xì)桿固定在水平面上的C點(diǎn)，細(xì)桿與水平面的夾角為30°，一原長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕質(zhì)彈性繩，下端固定在水平面上的B點(diǎn)，上端與質(zhì)量為m的小環(huán)相連，當(dāng)把小環(huán)拉到A點(diǎn)時(shí)，AB與地面垂直，彈性繩長(zhǎng)為2L，將小環(huán)從A點(diǎn)由靜止釋放，當(dāng)小環(huán)運(yùn)動(dòng)到AC的中點(diǎn)D時(shí)，速度達(dá)到最大．重力加速度為g，下列說(shuō)法正確的是()A．在下滑過(guò)程中小環(huán)的機(jī)械能先減小后增大B．小環(huán)剛釋放時(shí)的加速度大小為gC．小環(huán)到達(dá)AD的中點(diǎn)時(shí)，彈性繩的彈性勢(shì)能為零D．小環(huán)的最大速度為eq\r(gL)【針對(duì)訓(xùn)練4-2】(2023·安徽巢湖市質(zhì)檢)如圖所示，光滑水平軌道AB與光滑半圓形軌道BC在B點(diǎn)相切連接，半圓軌道半徑為R，軌道AB、BC在同一豎直平面內(nèi)．一質(zhì)量為m的物塊在A處壓縮彈簧，并由靜止釋放，物塊恰好能通過(guò)半圓軌道的最高點(diǎn)C.已知物塊在到達(dá)B點(diǎn)之前已經(jīng)與彈簧分離，重力加速度為g.求：(1)物塊由C點(diǎn)平拋出去后在水平軌道上的落點(diǎn)到B點(diǎn)的距離；(2)物塊在B點(diǎn)時(shí)對(duì)半圓軌道的壓力大??；(3)物塊在A點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能．勤練不輟1.關(guān)于物體機(jī)械能是否守恒的敘述，正確的是()A．做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體，機(jī)械能一定守恒B．做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，機(jī)械能一定守恒C．外力對(duì)物體所做的功等于零，機(jī)械能一定守恒D．物體若只有重力做功，機(jī)械能一定守恒2.如圖所示，光滑的曲面與光滑的水平面平滑相連，一輕彈簧右端固定，質(zhì)量為m的小球從高度h處由靜止下滑，則()A．小球與彈簧剛接觸時(shí)，速度大小為eq\r(2gh)B．小球與彈簧接觸的過(guò)程中，小球機(jī)械能守恒C．小球壓縮彈簧至最短時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能為eq\f(1,2)mghD．小球在壓縮彈簧的過(guò)程中，小球的加速度保持不變3.(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(shí)的勢(shì)能為mghB．重力對(duì)物體做的功為mghC．物體在海平面上的動(dòng)能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mghD．物體在海平面上的機(jī)械能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)4.如圖所示，兩個(gè)3/4圓弧軌道固定在水平地面上，半徑R相同，A軌道由金屬凹槽制成，B軌道由金屬圓管制成，均可視為光滑軌道。在兩軌道右側(cè)的正上方分別將金屬小球A和B由靜止釋放，小球距離地面的高度分別用hA和hB表示，對(duì)于下述說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A．若hA＝hB≥2R，則兩小球都能沿軌道運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)B．若hA＝hB＝3R/2，由于機(jī)械能守恒，兩小球在軌道上上升的最大高度均為3R/2C．適當(dāng)調(diào)整hA和hB，均可使兩小球從軌道最高點(diǎn)飛出后再次進(jìn)入圓形軌道運(yùn)動(dòng)D．若使小球沿軌道運(yùn)動(dòng)并從最高點(diǎn)飛出，A小球在hA≥5R/2，B小球在hB>2R的任意高度均可5.如圖所示，將一個(gè)內(nèi)外側(cè)均光滑的半圓形槽置于光滑的水平面上，槽的左側(cè)有一豎直墻壁．現(xiàn)讓一小球自左端槽口A點(diǎn)的正上方由靜止開(kāi)始下落，小球從A點(diǎn)與半圓形槽相切進(jìn)入槽內(nèi)，則下列說(shuō)法正確的是()A．小球在半圓形槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程中，只有重力對(duì)它做功B．小球從A點(diǎn)向半圓形槽的最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，小球處于失重狀態(tài)C．小球從A點(diǎn)經(jīng)最低點(diǎn)向右側(cè)最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，小球與槽組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D．小球從下落到從右側(cè)離開(kāi)槽的過(guò)程中機(jī)械能守恒6．如圖所示，在下列不同情形中將光滑小球以相同速率v射出，忽略空氣阻力，結(jié)果只有一種情形小球不能到達(dá)天花板，則該情形是()A．甲B．乙C．丙D．丁7．如圖所示，可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A、B用不可伸長(zhǎng)的細(xì)軟輕線連接，跨過(guò)固定在地面上、半徑為R的光滑圓柱，A的質(zhì)量為B的兩倍．當(dāng)B位于地面上時(shí)，A恰與圓柱軸心等高．將A由靜止釋放，B上升的最大高度是()A．2R\f(5R,3)\f(4R,3)\f(2R,3)8．(2023·江西景德鎮(zhèn)市模擬)如圖所示，將一質(zhì)量為m的小球從A點(diǎn)以初速度v斜向上拋出，小球先后經(jīng)過(guò)B、C兩點(diǎn)．已知B、C之間的豎直高度和C、A之間的豎直高度都為h，重力加速度為g，取A點(diǎn)所在的水平面為參考平面，不考慮空氣阻力，則()A．小球在B點(diǎn)的機(jī)械能是C點(diǎn)機(jī)械能的兩倍B．小球在B點(diǎn)的動(dòng)能是C點(diǎn)動(dòng)能的兩倍C．小球在B點(diǎn)的動(dòng)能為eq\f(1,2)mv2＋2mghD．小球在C點(diǎn)的動(dòng)能為eq\f(1,2)mv2－mgh9.(多選)(山東臨沂市2月檢測(cè))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)．可視為質(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()A．∠CO1O＝60°B．∠CO1O＝90°C．落地點(diǎn)距O2的距離為2eq\r(2)RD．落地點(diǎn)距O2的距離為2R10.(多選)(安徽安慶市二模)如圖所示，光滑細(xì)桿MN傾斜固定，與水平方向夾角為θ，一輕質(zhì)彈簧一端固定在O點(diǎn)，另一端連接一小球，小球套在細(xì)桿上，O與桿MN在同一豎直平面內(nèi)，P為MN的中點(diǎn)，且OP垂直于MN，已知小球位于桿上M、P兩點(diǎn)時(shí)，彈簧的彈力大小相等且在彈性限度內(nèi)．現(xiàn)將小球從細(xì)桿頂端M點(diǎn)由靜止釋放，則在小球沿細(xì)桿從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中(重力加速度為g)，以下判斷正確的是()A．彈簧彈力對(duì)小球先做正功再做負(fù)功B．小球加速度大小等于gsinθ的位置有三個(gè)C．小球運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的速度最大D．小球運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能是運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)動(dòng)能的兩倍11．(多選)(2023·遼寧遼南協(xié)作體二模)如圖所示，三個(gè)小球A、B、C的質(zhì)量均為m，A與B、C間通過(guò)鉸鏈用輕桿連接，桿長(zhǎng)為、C置于水平地面上，用一輕質(zhì)彈簧連接，彈簧處于原長(zhǎng)．現(xiàn)A由靜止釋放下降到最低點(diǎn)，然后再上升，兩輕桿間夾角α在60°到120°之間變化．A、B、C在同一豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，彈簧在彈性限度內(nèi)，忽略一切摩擦，重力加速度為g.下列說(shuō)法正確的是()A．A的動(dòng)能最大時(shí)，B受到地面的支持力大小等于eq\f(3,2)mgB．小球A從靜止釋放到再次回到出發(fā)點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能守恒C．小球A在上升過(guò)程中兩個(gè)輕桿對(duì)小球A做功最大值為eq\f(\r(3)－1,2)mgLD．彈簧的彈性勢(shì)能最大值為mgL12．如圖所示，豎直平面內(nèi)固定著由兩個(gè)半徑均為R的四分之一圓弧構(gòu)成的細(xì)管道ABC，圓心連線O1O2水平．輕彈簧左端固定在豎直擋板上，右端靠著質(zhì)量為m的小球(小球的直徑略小于管道內(nèi)徑)，長(zhǎng)為R的薄板DE置于水平面上，薄板的左端D到管道右端C的水平距離為R.開(kāi)始時(shí)彈簧處于鎖定狀態(tài)，具有一定的彈性勢(shì)能．解除鎖定，小球離開(kāi)彈簧后進(jìn)入管道，最后從C點(diǎn)拋出(不計(jì)一切摩擦，重力加速度為g)，小球經(jīng)C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道外側(cè)的彈力大小為mg.求：(1)彈簧鎖定時(shí)具有的彈性勢(shì)能Ep；(2)試通過(guò)計(jì)算判斷小球能否落在薄板DE上．13.如圖所示，半徑為R的光滑圓弧軌道AB固定在豎直平面內(nèi)，O為圓心，OA與水平方向的夾角為30°，OB在豎直方向．一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的小球從O點(diǎn)正上方某處以某一水平初速度向右拋出，小球恰好能無(wú)碰撞地從A點(diǎn)進(jìn)入圓軌道內(nèi)側(cè)，此后沿圓軌道運(yùn)動(dòng)到達(dá)B點(diǎn)．已知重力加速度為g，求：(不計(jì)空氣阻力)(1)小球初速度的大??；(2)小球