(浙江選考)2021版新高考物理一輪復(fù)習(xí)6第五章機(jī)械能及其守恒定律3第3節(jié)機(jī)械能守恒定律教學(xué)案

PAGE第3節(jié)機(jī)械能守恒定律【基礎(chǔ)梳理】提示：mgh地球參考平面－ΔEp彈性形變形變量－ΔEp重力或彈力重力或彈力E′k＋E′p－ΔEpΔEB減能量轉(zhuǎn)化做功動(dòng)能重力勢能彈性勢能機(jī)械能內(nèi)能轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移保持不變?chǔ)減＝ΔE增【自我診斷】判一判(1)克服重力做功，物體的重力勢能一定增加．()(2)重力勢能的變化與零勢能參考面的選取有關(guān)．()(3)彈簧彈力做負(fù)功時(shí)，彈性勢能減少．()(4)物體在速度增大時(shí)，其機(jī)械能可能在減小．()(5)物體所受合外力為零時(shí)，機(jī)械能一定守恒．()(6)物體除受重力外，還受其他力，但其他力不做功，則物體的機(jī)械能一定守恒．()提示：(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×(6)√做一做把小球放在豎立的彈簧上，并把球往下按至A位置，如圖甲所示．迅速松手后，球升高至最高位置C(圖丙)，途中經(jīng)過位置B時(shí)彈簧正處于原長(圖乙)．忽略彈簧的質(zhì)量和空氣阻力．則小球從A位置運(yùn)動(dòng)到C位置的過程中，下列說法正確的是()A．經(jīng)過位置B時(shí)小球的加速度為0B．經(jīng)過位置B時(shí)小球的速度最大C．小球、地球、彈簧所組成系統(tǒng)的機(jī)械能守恒D．小球、地球、彈簧所組成系統(tǒng)的機(jī)械能先增大后減小提示：C機(jī)械能守恒的判斷【題組過關(guān)】1．(2020·紹興高二期中)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．彈簧彈性勢能變化了eq\r(3)mgLC．圓環(huán)下滑到最大距離時(shí)，所受合力為零D．圓環(huán)重力勢能與彈簧彈性勢能之和保持不變解析：選B.圓環(huán)沿桿下滑的過程中，圓環(huán)與彈簧組成的系統(tǒng)動(dòng)能、彈性勢能、重力勢能之和守恒，選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤；彈簧長度為2L時(shí)，圓環(huán)下落的高度h＝eq\r(3)L，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，彈簧的彈性勢能增加了ΔEp＝mgh＝eq\r(3)mgL，選項(xiàng)B正確；圓環(huán)釋放后，圓環(huán)向下先做加速運(yùn)動(dòng)，后做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度最大時(shí)，合力為零，下滑到最大距離時(shí)，具有向上的加速度，合力不為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．2.木塊靜止掛在繩子下端，一子彈以水平速度射入木塊并留在其中，再與木塊一起共同擺到一定高度如圖所示，從子彈開始射入到共同上擺到最大高度的過程中，下列說法正確的是()A．子彈的機(jī)械能守恒B．木塊的機(jī)械能守恒C．子彈和木塊總機(jī)械能守恒D．子彈和木塊上擺過程中機(jī)械能守恒解析：選D.子彈射入木塊過程，系統(tǒng)中摩擦力做負(fù)功，機(jī)械能減少；而共同上擺過程，系統(tǒng)只有重力做功，機(jī)械能守恒．綜上所述，整個(gè)過程機(jī)械能減少，減少部分等于克服摩擦力做功產(chǎn)生的熱量．判斷機(jī)械能是否守恒的三種方法(1)利用機(jī)械能的定義判斷(直接判斷)：分析動(dòng)能和勢能的和是否變化．(2)用做功判斷：若物體或系統(tǒng)只有重力(或彈簧的彈力)做功，或有其他力做功，但其他力做功的代數(shù)和為零，則機(jī)械能守恒．(3)用能量轉(zhuǎn)化來判斷：若物體系統(tǒng)中只有動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化而無機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，則物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒．eq\a\vs4\al()機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用【知識(shí)提煉】1．單個(gè)物體的機(jī)械能守恒往往會(huì)與平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)、人造衛(wèi)星等結(jié)合到一起，構(gòu)成綜合性問題．求解這類問題時(shí)除了掌握機(jī)械能守恒的條件、規(guī)律外，還應(yīng)熟練掌握以下內(nèi)容：(1)平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律：平拋運(yùn)動(dòng)是初速度沿水平方向只在重力作用下的運(yùn)動(dòng)，其水平方向是勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng)．(2)圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律：物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)合力充當(dāng)向心力，物體在豎直面內(nèi)沿光滑軌道或由繩子系著做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于重力做功，物體速度大小是變化的，在豎直面內(nèi)達(dá)到圓周最高點(diǎn)的臨界條件是彈力等于零．(3)衛(wèi)星進(jìn)入圓形軌道穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)機(jī)械能不變，衛(wèi)星自由地繞地球做橢圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)只有地球引力做功，其機(jī)械能守恒，而衛(wèi)星在人為變軌的過程中，機(jī)械能是不守恒的．2．多個(gè)物體的機(jī)械能守恒問題，往往涉及“輕繩模型”“輕桿模型”以及“輕彈簧模型”．(1)輕繩模型①繩上各點(diǎn)及連接物體的端點(diǎn)速度滿足線速度相等．②對(duì)于單個(gè)物體，一般繩上的力要做功，機(jī)械能不守恒；但對(duì)于繩連接的系統(tǒng)，機(jī)械能守恒．(2)輕桿模型①模型構(gòu)建：輕桿兩端(或兩處)各固定一個(gè)物體，整個(gè)系統(tǒng)一起沿斜面運(yùn)動(dòng)或繞某點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，該系統(tǒng)即為機(jī)械能守恒中的輕桿模型．②輕桿模型的四個(gè)特點(diǎn)a．忽略空氣阻力和各種摩擦．b．平動(dòng)時(shí)兩物體線速度相等，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)兩物體角速度相等．c．桿對(duì)物體的作用力并不總是指向桿的方向，桿能對(duì)物體做功，單個(gè)物體機(jī)械能不守恒．d．對(duì)于桿和球組成的系統(tǒng)，沒有外力對(duì)系統(tǒng)做功，因此系統(tǒng)的總機(jī)械能守恒．【典題例析】(2020·1月浙江選考)如圖所示，一彈射游戲裝置由安裝在水平臺(tái)面上的固定彈射器、豎直圓軌道(在最低點(diǎn)E分別與水平軌道EO和EA相連)、高度h可調(diào)的斜軌道AB組成．游戲時(shí)滑塊從O點(diǎn)彈出，經(jīng)過圓軌道并滑上斜軌道．全程不脫離軌道且恰好停在B端則視為游戲成功．已知圓軌道半徑r＝0.1m，OE長L1＝0.2m，AC長L2＝0.4m，圓軌道和AE光滑，滑塊與AB、OE之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5.滑塊質(zhì)量m＝2g且可視為質(zhì)點(diǎn)，彈射時(shí)從靜止釋放且彈簧的彈性勢能完全轉(zhuǎn)化為滑塊動(dòng)能．忽略空氣阻力，各部分平滑連接．求(1)滑塊恰好能過圓軌道最高點(diǎn)F時(shí)的速度vF大??；(2)當(dāng)h＝0.1m且游戲成功時(shí)，滑塊經(jīng)過E點(diǎn)對(duì)圓軌道的壓力FN大小及彈簧的彈性勢能Ep0；(3)要使游戲成功，彈簧的彈性勢能Ep與高度h之間滿足的關(guān)系．解析：(1)滑塊恰過F點(diǎn)的條件mg＝meq\f(veq\o\al(2,F),r)vF＝1m/s.(2)滑塊從E到B，由動(dòng)能定理得－mgh－μmgL2＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,E)在E點(diǎn)，由牛頓第二定律得FN－mg＝meq\f(veq\o\al(2,E),r)FN＝0.14N從O到B點(diǎn)EpO－mgh－μmg(L1＋L2)＝0得EpO＝8.0×10－3J.(3)滑塊恰能過F點(diǎn)的彈性勢能Ep1＝2mgr＋μmgL1＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,F)＝7.0×10－3J到B點(diǎn)減速到0Ep1－mgh1－μmg(L1＋L2)＝0，得h1＝0.05m若滑塊恰好能停在B點(diǎn)，則μmgcosθ＝mgsinθ得tanθ＝0.5，此時(shí)h2＝0.2m從O到B點(diǎn)Ep＝mgh＋μmg(L1＋L2)＝2×10－3(10h＋3)J其中0.05m≤h≤0.2m.答案：見解析【題組過關(guān)】考向1單物體機(jī)械能守恒問題1.(2020·嘉興質(zhì)檢)如圖所示，質(zhì)量為m的物體，以某一初速度從A點(diǎn)向下沿光滑的軌道運(yùn)動(dòng)，不計(jì)空氣阻力，若物體通過軌道最低點(diǎn)B時(shí)的速度為3eq\r(gR).求：(1)物體在A點(diǎn)時(shí)的速度大小；(2)物體離開C點(diǎn)后還能上升多高．解析：(1)物體在運(yùn)動(dòng)的全過程中只有重力做功，機(jī)械能守恒，選取B點(diǎn)為零勢能點(diǎn)．設(shè)物體在B處的速度為vB，則mg·3R＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)，得v0＝eq\r(3gR).(2)設(shè)從B點(diǎn)上升到最高點(diǎn)的高度為HB，由機(jī)械能守恒可得mgHB＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)，HB＝4.5R所以離開C點(diǎn)后還能上升HC＝HB－R＝3.5R.答案：(1)eq\r(3gR)(2)3.5R考向2機(jī)械能守恒定律在輕繩模型問題中的應(yīng)用2.(2020·舟山高二期中)如圖所示，質(zhì)量都為m＝1kg的A、B兩金屬環(huán)用細(xì)線相連后，分別套在兩互成直角的水平光滑細(xì)桿和豎直光滑細(xì)桿上．細(xì)線長L＝0.4m，今將細(xì)線拉直后使A和B從同一高度上都由靜止釋放，求從開始運(yùn)動(dòng)到使細(xì)線與水平方向成θ＝30°角的過程中，細(xì)線對(duì)A、B做的功．(g取10m/s2)解析：設(shè)當(dāng)兩環(huán)運(yùn)動(dòng)到使細(xì)線與水平方向成θ＝30°角時(shí)，A和B的速度分別為vA、vB，將vA、vB分別沿細(xì)線和垂直細(xì)線方向分解，如圖所示，由分析知，它們在沿細(xì)線方向上的分速度v1和v2相等．所以有vAsinθ＝vBcosθ①在這一過程中A下降的高度為Lsinθ，因兩環(huán)組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則有mgLsinθ＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)②由①②代入數(shù)值得：vA＝eq\r(3)m/s，vB＝1m/s.設(shè)細(xì)線對(duì)A、B環(huán)做功分別為WA、WB，由動(dòng)能定理得：mgLsinθ＋WA＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)－0③WB＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－0④由③④代入數(shù)值解得：WA＝－0.5J，WB＝0.5J.答案：－0.5J0.5J考向3機(jī)械能守恒定律在輕桿模型問題中的應(yīng)用3.(2020·麗水調(diào)研)如圖所示，豎直平面內(nèi)的半圓形光滑軌道，其半徑為R.小球A、B質(zhì)量分別為mA、mB，A和B之間用一根長為l(l<R)的輕桿相連，從圖示位置由靜止釋放，球和桿只能在同一豎直面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A．若mA<mB，B在右側(cè)上升的最大高度與A的起始高度相同B．若mA>mB，B在右側(cè)上升的最大高度與A的起始高度相同C．在A下滑過程中輕桿對(duì)A做負(fù)功，對(duì)B做正功D．A在下滑過程中減少的重力勢能等于A與B增加的動(dòng)能解析：選C.選軌道最低點(diǎn)為零勢能點(diǎn)，根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒條件可知A和B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，如果B在右側(cè)上升的最大高度與A的起始高度相同，則有mAgh－mBgh＝0，則有mA＝mB，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；小球A下滑、B上升過程中小球B機(jī)械能增加，則小球A機(jī)械能減少，說明輕桿對(duì)A做負(fù)功，對(duì)B做正功，故選項(xiàng)C正確；A下滑過程中減少的重力勢能等于B上升過程中增加的重力勢能和A與B增加的動(dòng)能之和，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．功能關(guān)系的理解和應(yīng)用【題組過關(guān)】1．(2020·舟山高二月考)已知貨物的質(zhì)量為m，在某段時(shí)間內(nèi)起重機(jī)將貨物以加速度a加速提升h，則在這段時(shí)間內(nèi)下列敘述正確的是(重力加速度為g)()A．貨物的動(dòng)能一定增加mah－mghB．貨物的機(jī)械能一定增加mahC．貨物的重力勢能一定增加mahD．貨物的機(jī)械能一定增加mah＋mgh解析：選D.準(zhǔn)確把握功和對(duì)應(yīng)能量變化之間的關(guān)系是解答此類問題的關(guān)鍵，具體分析如下．選項(xiàng)內(nèi)容指向、聯(lián)系分析結(jié)論A動(dòng)能定理，貨物動(dòng)能的增加量等于貨物所受合外力做的功mah錯(cuò)誤B功能關(guān)系，貨物機(jī)械能的增量等于除重力以外的力做的功而不等于合外力做的功錯(cuò)誤C功能關(guān)系，重力勢能的增量等于貨物克服重力做的功mgh錯(cuò)誤D功能關(guān)系，貨物機(jī)械能的增量等于起重機(jī)拉力做的功m(g＋a)h正確2.(多選)如圖，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與一質(zhì)量為m、套在粗糙豎直固定桿A處的圓環(huán)相連，彈簧水平且處于原長．圓環(huán)從A處由靜止開始下滑，經(jīng)過B處的速度最大，到達(dá)C處的速度為零，AC＝h.圓環(huán)在C處獲得一豎直向上的速度v，恰好能回到A.彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度為g.則圓環(huán)()A．下滑過程中，加速度一直減小B．下滑過程中，克服摩擦力做的功為eq\f(1,4)mv2C．在C處，彈簧的彈性勢能為eq\f(1,4)mv2－mghD．上滑經(jīng)過B的速度大于下滑經(jīng)過B的速度解析：選BD.圓環(huán)下落時(shí)，先加速，在B位置時(shí)速度最大，加速度減小至0，從B到C圓環(huán)減速，加速度增大，方向向上，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．圓環(huán)下滑時(shí)，設(shè)克服摩擦力做功為Wf，彈簧的最大彈性勢能為ΔEp，由A到C的過程中，根據(jù)功能關(guān)系有mgh＝ΔEp＋Wf，由C到A的過程中，有eq\f(1,2)mv2＋ΔEp＝Wf＋mgh，聯(lián)立解得Wf＝eq\f(1,4)mv2，ΔEp＝mgh－eq\f(1,4)mv2，選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．設(shè)圓環(huán)在B位置時(shí)，彈簧彈性勢能為ΔEp′，根據(jù)能量守恒，A到B的過程有eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＋ΔEp′＋W′f＝mgh′，B到A的過程有eq\f(1,2)mv′eq\o\al(2,B)＋ΔEp′＝mgh′＋W′f，比較兩式得v′B>vB，選項(xiàng)D正確．eq\a\vs4\al()幾種常見的功能關(guān)系及其表達(dá)式各種力做功對(duì)應(yīng)能的變化定量的關(guān)系合力的功動(dòng)能變化合力對(duì)物體做功等于物體動(dòng)能的增量W合＝Ek2－Ek1重力的功重力勢能變化重力做正功，重力勢能減少，重力做負(fù)功，重力勢能增加，且WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2彈簧彈力的功彈性勢能變化彈力做正功，彈性勢能減少，彈力做負(fù)功，彈性勢能增加，且W彈＝－ΔEp＝Ep1－Ep2只有重力、彈簧彈力的功不引起機(jī)械能變化機(jī)械能守恒ΔE＝0非重力和彈力的功機(jī)械能變化除重力和彈力之外的其他力做正功，物體的機(jī)械能增加，做負(fù)功，機(jī)械能減少，且W其他＝ΔE電場力的功電勢能變化電場力做正功，電勢能減少，電場力做負(fù)功，電勢能增加，且W電＝－ΔEp[隨堂檢測]1．(2018·11月浙江選考)奧運(yùn)會(huì)比賽項(xiàng)目撐竿跳高如圖所示．下列說法不正確的是()A．加速助跑過程中，運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能增加B．起跳上升過程中，竿的彈性勢能一直增加C．起跳上升過程中，運(yùn)動(dòng)員的重力勢能增加D．越過橫桿后下落過程中，運(yùn)動(dòng)員的重力勢能減少，動(dòng)能增加答案：B2.(2016·10月浙江選考)如圖所示，無人機(jī)在空中勻速上升時(shí)，不斷增加的能量是()A．動(dòng)能B．動(dòng)能、重力勢能C．重力勢能、機(jī)械能D．動(dòng)能、重力勢能、機(jī)械能答案：C3．(2017·4月浙江選考)火箭發(fā)射回收是航天技術(shù)的一大進(jìn)步．如圖所示，火箭在返回地面前的某段運(yùn)動(dòng)，可看成先勻速后減速的直線運(yùn)動(dòng)，最后撞落在地面上．不計(jì)火箭質(zhì)量的變化，則()A．火箭在勻速下降過程中，機(jī)械能守恒B．火箭在減速下降過程中，攜帶的檢測儀器處于失重狀態(tài)C．火箭在減速下降過程中合力做功等于火箭機(jī)械能的變化量D．火箭著地時(shí)，火箭對(duì)地的作用力大于自身的重力答案：D4．(2020·浙江名校協(xié)作體)如圖所示，豎直向上的勻強(qiáng)電場中，絕緣輕質(zhì)彈簧豎直立于水平地面上，上面放一質(zhì)量為m的帶正電小球，小球與彈簧不連接，施加外力F將小球向下壓至某位置靜止．現(xiàn)撤去F，小球從靜止開始運(yùn)動(dòng)到離開彈簧的過程中，重力、電場力對(duì)小球所做的功分別為W1和W2，小球離開彈簧時(shí)速度為v，不計(jì)空氣阻力，則上述過程中()A．小球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒B．小球的重力勢能增加W1C．小球的機(jī)械能增加W1＋eq\f(1,2)mv2D．小球的電勢能減少W2解析：選D.由于電場力做正功，故小球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能增加，機(jī)械能不守恒，A錯(cuò)誤；重力做功是重力勢能變化的量度，由題意知重力做負(fù)功，重力勢能增加－W1，B錯(cuò)誤；小球增加的機(jī)械能在數(shù)值上等于重力勢能和動(dòng)能的增量，即－W1＋eq\f(1,2)mv2，C錯(cuò)誤；根據(jù)電場力做功是電勢能變化的量度，電場力做正功電勢能減少，電場力做負(fù)功電勢能增加，D正確．5．如圖所示，質(zhì)量為M、長度為L的小車靜止在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的小物塊，放在小車的最左端，現(xiàn)用一水平力F作用在小物塊上，小物塊與小車間的摩擦力為Ff，經(jīng)過一段時(shí)間小車運(yùn)動(dòng)的位移為x，小物塊剛好滑到小車的右端，則下列說法中正確的是()A．此時(shí)物塊的動(dòng)能為F(x＋L)B．此時(shí)小車的動(dòng)能為Ff(x＋L)C．這一過程中，物塊和小車增加的機(jī)械能為Fx－FfLD．這一過程中，因摩擦而產(chǎn)生的熱量為FfL解析：選D.對(duì)小車由動(dòng)能定理知W＝Ff·x＝Ek，故Ek＝Ffx，B錯(cuò)誤；對(duì)小物塊由動(dòng)能定理得F(L＋x)－Ff(L＋x)＝ΔEk，A錯(cuò)誤；物塊和小車增加的機(jī)械能ΔE＝ΔEk＋Ek＝F(L＋x)－FfL，C錯(cuò)誤；摩擦產(chǎn)生的熱量Q＝FfL，D正確．[課后達(dá)標(biāo)]一、選擇題1．(2020·臺(tái)州質(zhì)檢)下列說法正確的是()A．隨著科技的發(fā)展，第一類永動(dòng)機(jī)是可以制成的B．太陽照射到地球上的光能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空間的能量都消失了C．“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量守恒定律，因而是不可能的D．有種“全自動(dòng)”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻能一直走動(dòng)，說明能量可以憑空產(chǎn)生答案：C2．如圖所示，蕩秋千是小朋友們最喜歡的一項(xiàng)傳統(tǒng)游戲，人通過下蹲和站起，使秋千越蕩越高．忽略繩的質(zhì)量及空氣阻力，則()A．在最高點(diǎn)人下蹲時(shí)，重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能B．在最高點(diǎn)時(shí)人和秋千板所受到的合力為零C．在最低點(diǎn)秋千板對(duì)人的支持力等于人的重力D．在擺動(dòng)過程中人和秋千的機(jī)械能總和不變解析：選A.在最高點(diǎn)不是平衡狀態(tài)，只是速度為零，故人和秋千板所受到的合力不等于零，B錯(cuò)．在最低點(diǎn)，人所受的支持力與重力的合力提供了向心力，C錯(cuò)．在擺動(dòng)過程中，人的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以人和秋千板的機(jī)械能總和增加，D錯(cuò)．3．(2020·溫州檢測)PM2.5主要來自化石燃料、生物質(zhì)燃料、垃圾的焚燒，為了控制污染，要求我們節(jié)約及高效利用能源，關(guān)于能源和能量，下列說法中正確的是()A．自然界中的石油、煤炭等能源是取之不盡用之不竭的B．人類應(yīng)多開發(fā)和利用太陽能、風(fēng)能等新能源C．能量被使用后就消滅了，所以要節(jié)約能源D．能源開發(fā)的高級(jí)階段是指能源不斷地產(chǎn)出能量答案：B4.(2020·溫州樂清檢測)如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為M的物體放在水平地面上，物體上方安裝一個(gè)長度為L、勁度系數(shù)為k的輕彈簧，現(xiàn)用手拉著彈簧上端的P點(diǎn)緩慢向上移動(dòng)，直到物體離開地面一段距離．在這一過程中，P點(diǎn)的位移(開始時(shí)彈簧為原長)是H，則物體重力勢能增加了()A．MgH B．MgH＋eq\f(M2g2,k)C．MgH－eq\f(M2g2,k) D．MgH－eq\f(Mg,k)答案：C5．袋鼠跳是一項(xiàng)很有趣的運(yùn)動(dòng)．如圖所示，一位質(zhì)量m＝60kg的老師參加袋鼠跳游戲，全程10m，假設(shè)該老師從起點(diǎn)到終點(diǎn)用了相同的10跳，每一次跳起后，重心上升最大高度為h＝0.2m．忽略空氣阻力，下列說法正確的是()A．該老師起跳時(shí)，地面對(duì)該老師做正功B．該老師每跳躍一次克服重力做功的功率約為300WC．該老師從起點(diǎn)到終點(diǎn)的時(shí)間可能是7sD．該老師從起點(diǎn)到終點(diǎn)的時(shí)間可能是4s答案：C6．(2018·4月浙江選考)如圖所示，一根繩的兩端分別固定在兩座猴山的A、B處，A、B兩點(diǎn)水平距離為16m，豎直距離為2m，A、B間繩長為20m．質(zhì)量為10kg的猴子抓住套在繩上的滑環(huán)從A處滑到B處．以A點(diǎn)所在水平面為參考平面，猴子在滑行過程中重力勢能最小值約為(繩處于拉直狀態(tài))()A．－1.2×103J B．－7.5×102JC．－6.0×102J D．－2.0×102J解析：選B.由圖可知猴子到C點(diǎn)時(shí)重力勢能最小，∠BCF＝∠ECF＝θ，所以LBC·sinθ＋LAC·sinθ＝BD，所以sinθ＝eq\f(BD,LAB)＝eq\f(4,5)，即θ＝53°.AD＝2m，則ED＝AD·tan53°＝eq\f(8,3)m，所以FE＝eq\f(20,3)m．FC∶AD＝FE∶ED，得FC＝5m，所以AC高度差為7m，再加上猴子自身高度，重心距套環(huán)約為0.5m，故猴子重力勢能最小約為Ep＝－mgh＝－750J，B正確．7.如圖所示，在高1.5m的光滑平臺(tái)上有一個(gè)質(zhì)量為2kg的小球被一細(xì)線拴在墻上，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)具有的彈性勢能為(g＝10m/s2)()A．10J B．15JC．20J D．25J解析：選A.由h＝eq\f(1,2)gt2，tan60°＝eq\f(gt,v0)，可得v0＝eq\r(10)m/s.由小球被彈射過程中，小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒得，Ep＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝10J，故A正確．8.蹦極是一項(xiàng)極限活動(dòng)．如圖所示，游客站在平臺(tái)上，用橡皮繩固定住身體后由靜止下落，觸地前彈起，然后反復(fù)彈起落下．不計(jì)空氣阻力和橡皮繩的質(zhì)量，在第一次下落過程中()A．游客一直處于完全失重狀態(tài)B．橡皮繩剛繃緊時(shí)，游客的動(dòng)能最大C．游客的機(jī)械能先保持不變，后逐漸減小D．游客下落到最低點(diǎn)時(shí)，橡皮繩的彈性勢能大于游客減少的重力勢能答案：C9．(2020·嘉興質(zhì)檢)打開水龍頭，水順流而下，仔細(xì)觀察將會(huì)發(fā)現(xiàn)連續(xù)的水流柱的直徑在流下的過程中，是逐漸減小的(即上粗下細(xì))，設(shè)水龍頭出口處半徑為1cm，安裝在離接水盆75cm高處，如果測得水在出口處的速度大小為1m/s，g＝10m/s2，不考慮空氣阻力，則水流柱落到盆中時(shí)的半徑為()A．1cm B．0.75cmC．0.5cm D．0.25cm解析：選C.由于不考慮空氣阻力，故整個(gè)水柱的機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律得eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mgh，解得v＝eq\r(veq\o\al(2,0)＋2gh)＝4m/s，水柱的體積不變，πr2vt＝πreq\o\al(2,0)v0t，eq\f(r,r0)＝eq\r(\f(v0,v))＝eq\f(1,2)，r＝0.5cm.10．(2020·東陽質(zhì)檢)物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，Ek代表動(dòng)能，Ep代表勢能，h代表下落的距離，以水平地面為零勢能面．下列所示圖象中，能正確反映各物理量之間關(guān)系的是()解析：選B.由機(jī)械能守恒定律：Ep＝E－Ek，故勢能與動(dòng)能的圖象為傾斜的直線，C錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理：Ek＝mgh＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mg2t2，則Ep＝E－mgh，故勢能與h的圖象也為傾斜的直線，D錯(cuò)誤；且Ep＝E－eq\f(1,2)mv2，故勢能與速度的圖象為開口向下的拋物線，B正確；同理Ep＝E－eq\f(1,2)mg2t2，勢能與時(shí)間的圖象也為開口向下的拋物線，A錯(cuò)誤．11.上海的某活動(dòng)中引入了全國首個(gè)戶外風(fēng)洞飛行體驗(yàn)裝置，體驗(yàn)者在風(fēng)力作用下飄浮在半空．若減小風(fēng)力，體驗(yàn)者在加速下落過程中()A．失重且動(dòng)能增加量大于重力勢能減少量B．失重且動(dòng)能增加量小于重力勢能減少量C．超重且動(dòng)能增加量大于重力勢能減少量D．超重且動(dòng)能增加量小于重力勢能減少量答案：B12.(2020·舟山質(zhì)檢)如圖所示，某段滑雪雪道傾角為30°，總質(zhì)量為m(包括雪具在內(nèi))的滑雪運(yùn)動(dòng)員從距底端高為h處的雪道上由靜止開始勻加速下滑，加速度為eq\f(1,3)g.在他從上向下滑到底端的過程中，下列說法正確的是()A．運(yùn)動(dòng)員減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能B．運(yùn)動(dòng)員獲得的動(dòng)能為eq\f(1,3)mghC．運(yùn)動(dòng)員克服摩擦力做功為eq\f(2,3)mghD．下滑過程中系統(tǒng)減少的機(jī)械能為eq\f(1,3)mgh解析：選D.運(yùn)動(dòng)員的加速度為eq\f(1,3)g，沿斜面：eq\f(1,2)mg－Ff＝m·eq\f(1,3)g，F(xiàn)f＝eq\f(1,6)mg，WFf＝eq\f(1,6)mg·2h＝eq\f(1,3)mgh，所以A、C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；Ek＝mgh－eq\f(1,3)mgh＝eq\f(2,3)mgh，B項(xiàng)錯(cuò)誤．13.如圖所示，重10N的滑塊在傾角為30°的斜面上，從a點(diǎn)由靜止下滑，到b點(diǎn)接觸到一個(gè)輕彈簧．滑塊壓縮彈簧到c點(diǎn)開始彈回，返回b點(diǎn)離開彈簧，最后又回到a點(diǎn)，已知ab＝0.8m，bc＝0.4m，那么在整個(gè)過程中，下列說法錯(cuò)誤的是()A．滑塊動(dòng)能的最大值是6JB．彈簧彈性勢能的最大值是6JC．從c到b彈簧的彈力對(duì)滑塊做的功是6JD．滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)整個(gè)過程機(jī)械能守恒解析：選A.滑塊能回到原出發(fā)點(diǎn)，所以機(jī)械能守恒，D正確；以c點(diǎn)為參考點(diǎn)，則a點(diǎn)的機(jī)械能為6J，c點(diǎn)時(shí)的速度為0，重力勢能也為0，所以彈性勢能的最大值為6J，從c到b彈簧的彈力對(duì)滑塊做的功等于彈性勢能的減小量，故為6J，所以B、C正確；由a→c時(shí)，因重力勢能不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，故A錯(cuò)誤．14.(2020·舟山質(zhì)檢)如圖所示，一根原長為L的輕彈簧，下端固定在水平地面上，一個(gè)質(zhì)量為m的小球，在彈簧的正上方從距地面為H處自由下落壓縮彈簧．若彈簧的最大壓縮量為x，小球下落過程受到的空氣阻力恒為Ff，則小球下落過程中()A．小球動(dòng)能的增量為mgHB．小球重力勢能的增量為mg(H＋x－L)C．彈簧彈性勢能的增量為(mg－Ff)(H＋x－L)D．系統(tǒng)機(jī)械能減小量為FfH解析：選C.根據(jù)動(dòng)能定理可知，小球動(dòng)能的增量為零，A錯(cuò)誤；小球重力勢能的增量為－mg·(H＋x－L)，B錯(cuò)誤；由能量守恒，可知彈簧彈性勢能的增量為(mg－Ff)(H＋x－L)，C正確；系統(tǒng)除重力與彈力做功外，還有空氣阻力做負(fù)功，故系統(tǒng)機(jī)械能減小量為Ff(H＋x－L)，D錯(cuò)誤．二、非選擇題15.(2020·杭州聯(lián)考)如圖所示，在同一豎直平面內(nèi)，一輕質(zhì)彈簧一端固定，另一自由端恰好與水平線AB平齊，靜止放于傾角為53°的光滑斜面上．一