2021高考浙江(學(xué)考)物理一輪復(fù)習(xí)講義：第5章-第3節(jié)-機(jī)械能守恒定律

.PAGE下載后可自行編輯修改，頁(yè)腳下載后可刪除。第3節(jié)機(jī)械能守恒定律考點(diǎn)一|重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能及機(jī)械能守恒的判斷1．重力做功與重力勢(shì)能(1)重力做功的特點(diǎn)重力做功與路徑無(wú)關(guān)，只與初、末位置的高度差有關(guān)．(2)重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系①定性關(guān)系：重力對(duì)物體做正功，重力勢(shì)能就減少；重力對(duì)物體做負(fù)功，重力勢(shì)能就增加．②定量關(guān)系：物體從位置A到位置B時(shí)，重力對(duì)物體做的功等于物體重力勢(shì)能的減少量，即WG＝－ΔEp.③重力勢(shì)能的變化量是絕對(duì)的，與參考面的選取無(wú)關(guān)．2．彈性勢(shì)能(1)定義發(fā)生彈性形變的物體的各局部之間，由于有彈力的相互作用而具有的勢(shì)能．(2)彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系①?gòu)椓ψ龉εc彈性勢(shì)能變化的關(guān)系類(lèi)似于重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系．②對(duì)于彈性勢(shì)能，一般物體的彈性形變量越大，彈性勢(shì)能越大．3．機(jī)械能動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能．4．機(jī)械能守恒定律內(nèi)容：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能與勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變．5．機(jī)械能守恒的條件(1)系統(tǒng)只受重力或彈簧彈力的作用，不受其他外力．(2)系統(tǒng)除受重力或彈簧彈力作用外，還受其他內(nèi)力和外力，但這些力對(duì)系統(tǒng)不做功．(3)系統(tǒng)內(nèi)除重力或彈簧彈力做功外，還有其他內(nèi)力和外力做功，但這些力做功的代數(shù)和為零．(4)系統(tǒng)跟外界沒(méi)有發(fā)生機(jī)械能的傳遞，系統(tǒng)內(nèi)外也沒(méi)有機(jī)械能與其他形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化．(2021·浙江10月學(xué)考)如圖5-3-1所示，無(wú)人機(jī)在空中勻速上升時(shí)，不斷增加的能量是()圖5-3-1A．動(dòng)能B．動(dòng)能、重力勢(shì)能C．重力勢(shì)能、機(jī)械能D．動(dòng)能、重力勢(shì)能、機(jī)械能C[動(dòng)能與質(zhì)量和速度有關(guān)，重力勢(shì)能與質(zhì)量和高度有關(guān)，機(jī)械能為兩者之和，題目中無(wú)人機(jī)勻速上升，速度不變，高度增加，因此動(dòng)能不變，重力勢(shì)能增加，機(jī)械能增加．應(yīng)選C.]1．關(guān)于重力勢(shì)能的幾種理解，正確的選項(xiàng)是()A．重力勢(shì)能的值與參考平面的選擇有關(guān)B．放在地面上的物體，它的重力勢(shì)能一定等于零C．不同質(zhì)量的物體，由于在同一地點(diǎn)，所以重力勢(shì)能相等D．因?yàn)橹亓?shì)能是標(biāo)量，所以只能取正值A(chǔ)[重力勢(shì)能的值與參考平面有關(guān)，選定了參考平面后，物體處于比參考平面低處，其重力勢(shì)能為負(fù)值，A正確．]2．關(guān)于重力做功，以下說(shuō)法不正確的選項(xiàng)是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：81370205】A．重力做正功，物體的重力勢(shì)能一定減小B．重力做負(fù)功，重力勢(shì)能一定增加C．重力做負(fù)功，可以說(shuō)成物體克制重力做功D．重力做正功，物體的動(dòng)能一定增加D[重力做正功，重力勢(shì)能減小，重力做負(fù)功，重力勢(shì)力增加，D符合題意．]3.如圖5-3-2所示為蹦床運(yùn)發(fā)動(dòng)在空中表演的情景．在運(yùn)發(fā)動(dòng)從最低點(diǎn)開(kāi)場(chǎng)反彈至即將與蹦床別離的過(guò)程中，蹦床的彈性勢(shì)能和運(yùn)發(fā)動(dòng)的重力勢(shì)能變化情況分別是()圖5-3-2A．彈性勢(shì)能減小，重力勢(shì)能增大B．彈性勢(shì)能減小，重力勢(shì)能減小C．彈性勢(shì)能增大，重力勢(shì)能增大D．彈性勢(shì)能增大，重力勢(shì)能減小A[當(dāng)蹦床恢復(fù)原狀時(shí)，運(yùn)發(fā)動(dòng)與蹦床別離，此過(guò)程中，蹦床的形變量減小，所以彈性勢(shì)能減小；運(yùn)發(fā)動(dòng)的高度一直在增大，所以重力勢(shì)能增大．A選項(xiàng)正確，B、C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤．]4.如圖5-3-3所示，一蹦極運(yùn)發(fā)動(dòng)身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺(tái)下落，到最低點(diǎn)時(shí)距水面還有數(shù)米距離．假定空氣阻力可忽略，運(yùn)發(fā)動(dòng)可視為質(zhì)點(diǎn)，以下說(shuō)法不正確的選項(xiàng)是()圖5-3-3A．運(yùn)發(fā)動(dòng)到達(dá)最低點(diǎn)前重力勢(shì)能始終減小B．蹦極繩張緊后的下落過(guò)程中，彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加C．蹦極過(guò)程中，運(yùn)發(fā)動(dòng)、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D．蹦極過(guò)程中，重力勢(shì)能的改變量與重力勢(shì)能零點(diǎn)的選取有關(guān)D[運(yùn)發(fā)動(dòng)到達(dá)最低點(diǎn)前重力勢(shì)能始終減小，選項(xiàng)A正確，不符合題意；蹦極繩張緊后的下落過(guò)程中，彈力做負(fù)功，由功能關(guān)系知，彈性勢(shì)能增加，選項(xiàng)B正確，不符合題意；蹦極過(guò)程中，運(yùn)發(fā)動(dòng)、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)只有動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，選項(xiàng)C正確，不符合題意；蹦極過(guò)程中，重力勢(shì)能的改變量與重力勢(shì)能零點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤，符合題意．]5.如圖5-3-4所示，小明玩蹦蹦桿，在小明將蹦蹦桿中的彈簧向下壓縮的過(guò)程中，小明的重力勢(shì)能、彈簧的彈性勢(shì)能的變化是()圖5-3-4A．重力勢(shì)能減少，彈性勢(shì)能增大B．重力勢(shì)能增大，彈性勢(shì)能減少C．重力勢(shì)能減少，彈性勢(shì)能減少D．重力勢(shì)能不變，彈性勢(shì)能增大A[彈簧向下壓縮的過(guò)程中，彈簧壓縮量增大，彈性勢(shì)能增大；重力做正功，重力勢(shì)能減少，故A正確．]考點(diǎn)二|機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用機(jī)械能守恒的三種表達(dá)式1．守恒觀點(diǎn)(1)表達(dá)式：Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或E1＝E2.(2)意義：系統(tǒng)初狀態(tài)的機(jī)械能等于末狀態(tài)的機(jī)械能．(3)注意：要先選取零勢(shì)能參考平面，并且在整個(gè)過(guò)程中必須選取同一個(gè)零勢(shì)能參考平面．2．轉(zhuǎn)化觀點(diǎn)(1)表達(dá)式：ΔEk＝－ΔEp.(2)意義：系統(tǒng)的機(jī)械能守恒時(shí)，系統(tǒng)增加(或減少)的動(dòng)能等于系統(tǒng)減少(或增加)的勢(shì)能．3．轉(zhuǎn)移觀點(diǎn)(1)表達(dá)式：ΔEA增＝ΔEB減．(2)意義：假設(shè)系統(tǒng)由A、B兩局部組成，當(dāng)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒時(shí)，那么A局部機(jī)械能的增加量等于B局部機(jī)械能的減少量．“嫦娥三號(hào)〞探測(cè)器在距月面3m處關(guān)閉反推發(fā)動(dòng)機(jī)，讓其以自由落體方式降落在月球外表.4條著陸腿觸月信號(hào)顯示，“嫦娥三號(hào)〞完美著陸月球虹灣地區(qū)．月球外表附近重力加速度約為1.6m/s2，4條著陸腿可視作完全一樣的四個(gè)輕彈簧，在軟著陸后，每個(gè)輕彈簧獲得的彈性勢(shì)能大約是()圖5-3-5A．28500J B．4560JC．18240J D．9120JB[設(shè)每個(gè)輕彈簧獲得的彈性勢(shì)能為Ep，由機(jī)械能守恒定律可得：mgh＝4Ep，故Ep＝eq\f(1,4)mgh＝4560J，故B正確．]2．在同一位置以一樣的速率把三個(gè)小球分別沿水平、斜向上、斜向下方向拋出，不計(jì)空氣阻力，那么落在同一水平地面時(shí)的速度大小()A．一樣大 B．水平拋的最大C．斜向上拋的最大 D．斜向下拋的最大A[由機(jī)械能守恒定律mgh＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)知，落地時(shí)速度v2的大小相等，故A正確．]3.如圖5-3-6所示，在輕彈簧的下端懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的小球A，假設(shè)將小球A從彈簧原長(zhǎng)位置由靜止釋放，小球A能夠下降的最大高度為h.假設(shè)將小球A換為質(zhì)量為2m的小球B，仍從彈簧原長(zhǎng)位置由靜止釋放，重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力，那么小球B下降h圖5-3-6A.eq\r(2gh) B.eq\r(gh)C.eq\r(\f(gh,2)) D．0B[對(duì)彈簧和小球A，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得彈性勢(shì)能Ep＝mgh；對(duì)彈簧和小球B，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有Ep＋eq\f(1,2)×2mv2＝2mgh，得小球B下降h時(shí)的速度v＝eq\r(gh)，只有選項(xiàng)B正確．]4.如圖5-3-7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，那么彈簧被壓縮時(shí)具有的彈性勢(shì)能為(g取10m/s2)()圖5-3-7A．10J B．15JC．20J D．25JA[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(guò)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．]5.如圖5-3-8所示，豎直平面內(nèi)的一半徑R＝0.50m的光滑圓弧槽BCD，B點(diǎn)與圓心O等高，一水平面與圓弧槽相接于D點(diǎn)，質(zhì)量m＝0.10kg的小球從B點(diǎn)正上方H＝0.95m高處的A點(diǎn)自由下落，由B點(diǎn)進(jìn)入圓弧軌道，從D點(diǎn)飛出后落在水平面上的Q點(diǎn)，DQ間的距離x＝2.4m，球從D點(diǎn)飛出后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中相對(duì)水平面上升的最大高度h＝0.80m，g取10m/s2，不計(jì)空氣阻力，圖5-3-8求：(1)小球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)軌道對(duì)它的支持力大小FN；(2)小球經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)P的速度大小vP；(3)D點(diǎn)與圓心O的高度差hOD.【解析】(1)設(shè)經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)速度為v1，由機(jī)械能守恒有mg(H＋R)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)由牛頓第二定律有FN－mg＝eq\f(mv\o\al(2,1