高考物理二轮复习专题练习 5.3机械能守恒定律

高考物理二轮复习专题练习 5.3机械能守恒定律内容摘要：

1、械能守恒定律一、选择题(共 10 小题，每小题 6 分，共 60 分，在每小题给出的四个选项中至少有一项符合题意，全部选对的得 6 分，漏选的得 3 分，错选的得 0 分)1如图所示，一轻质弹簧竖立于地面上，质量为 m 的小球，自弹簧正上方 h 高处由静止释放，则从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短(弹簧的形变始终在弹性限度内) 的过程中，下列说法正确的是 ()A小球的机械能守恒B重力对小球做正功，小球的重力势能减小C由于弹簧的弹力对小球做负功，所以弹簧的弹性势能一直减小D小球的加速度先减小后增大【答案】江西师大附中、临川一中联考) 如图所示，一质量为 m 的小球固定于轻质弹簧的一端，弹簧的另一端 2、固定于 O 点处，将小球拉至 A 处，弹簧恰好无形变，由静止释放小球，它运动到 O 点正下方 B 点的速度为 v，与 A 点的竖直高度差为 h，则 ()A由 A 至 B 重力做功为 A 至 B 重力势能减少 A 至 B 小球克服弹力做功为 球到达位置 B 时弹簧的弹性势能为 析】从 A 到 B 的过程中小球受到的重力做正功 正确；弹簧弹力做负功W，动能增加 力势能减小 性势能增加 动能定理知12W 得 重力势能减小量大于 错误；Bv Av BCv AD无法确定【解析】小球向右通过凹槽 C 时的速率比向左通过凹槽 C 时的速率大，由向心力方程FN 可知，向右对应的弹力 动摩擦力也大，则由动能定理 3、sE 球在向右通过凹槽 C 时克服阻力做的功多；又小球向右通过凸起 D 时的 时的速率小，由向心力方程 可知，向右对应的弹力2一定大，滑动摩擦力也大，则由动能定理 sE 球向右运动全过程克服阻合两个阶段可知，小球向右运动全过程克服阻力做功( s s)比向左时多，向右运动时末动能小，故选项 A 正确【答案】图所示，长度相同的三根轻杆构成一个正三角支架在 A 处固定质量为 2m 的小球，B 处固定质量为 m 的小球，支架悬挂在 O 点，可绕与支架所在平面相垂直的固定轴转动开始时 地面相垂直放手后开始运动，在不计任何阻力的情况下，下列说法正确的是()AA 球到达最低点时速度为零BA 球机械能的减少量 4、等于 B 球机械能的增加量CB 球向左摆动所能到达的最高位置应高于 A 球开始运动时的高度D当支架从左向右回摆时， A 球一定能回到起始高度【解析】因 A 球质量大，处的位置高，图中三角形框架处于不稳定状态，释放后支架就会向左摆动摆动过程中只有重力做功，故系统的机械能守恒，选项 B 正确，D 选项也正确A 球到达最低点时，若设支架边长是 L，A 球下落的高度是 L，有 L)的重力势能转12 12化为支架和球的动能，因而此时 A 球速度不为零，选项 A 错当 A 球到达最低点时有向左运动的速度，还要继续左摆，B 球仍要继续上升，因此 B 球能达到最高位置比 A 球的最高位置要高，选项 C 也正确 5、【答案】右图所示，一个小球套在竖直放置的光滑圆环形轨道上做圆周运动小环从最高点 A 滑到最低点 B 的过程中，其线速度大小的平方 下落高度 h 变化的图象可能是下图所示四个图中的 ()4【解析】如果小球从最高点 A 开始滑动时有初速度 滑过程中由机械能守恒得：2 20 12所以 v2v 确；20如果小环在 A 点的初速度为 0，同理可得：确；C、D 均错误【答案】高考全国卷)如图所示，一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑轮，绳两端各系一小球 a 和 质量为 m，静置于地面；b 球质量为3m，用手托住，高度为 h，此时轻绳刚好拉紧从静止开始释放 b 后，a 可能达到的最大高度为 ()Ah B1. 6、5 h D2.5 h【解析】在 b 落地前，a、b 组成的系统机械能守恒，且 a、b 两物体的速度大小相等，根据机械能守恒定律可知：3(m3m) v2v ，12 落地时，a 球高度为 h，之后 a 球向上做竖直上抛运动，上升过程中机械能守恒， 所以 h ，即 a 可能达到的最大高度为12 项正确【答案】质点竖直向上运动，运动过程中质点的机械能与高度的关系的图象如图所示，其中 0h 1 过程的图线为水平线，h 1h 2 过程的图线为倾斜直线根据该图象，下列判断正确的是 ()A质点在 0h 1 过程中除重力外不受其他力的作用B质点在 0h 1 过程中动能始终不变C质点在 h1h 2 过程中合外力与 7、速度的方向一定相反D质点在 h1h 2 过程不可能做匀速直线运动【解析】质点做竖直向上的运动，质点在 0h 1过程中机械能守恒，质点在 0h 1过程中除重力外可能受其他力作用，但外力做功和为零，A 错误.0h 1过程中机械能守恒，重力势能增加，动能减小，B 错误质点在 h1h 2过程中机械能不断减小，合外力做负功，合外力为阻力，与速度的方向一定相反，不可能做匀速直线运动，C、D 正确【答案】述、计算题(本题共 3 小题，共 40 分，解答时应写出必要的文字说明、计算公式和重要的演算步骤，只写出最后答案不得分，有数值计算的题，答案中必须明确数值和单位)11A 是竖直平面内的四分之一圆弧轨道，在下 8、端 B 与水平直图所示，一小球自 A 点起由静止开始沿轨道下滑已知圆轨道半径为 R，小球的质量为 m，不计各处摩擦，求：(1)小球运动到 B 点时的动能；5(2)小球下滑到距水平轨道的高度为 R 时速度的大小和方向；12(3)小球经过圆弧轨道的 B 点和水平轨道的 C 点时，所受轨道支持力 解析】以 所在的平面为零势能面(1)根据机械能守恒定律得：E k)根据机械能守恒定律得：E kE 2小球速度大小为：v 竖直方向成 30角(3)根据牛顿运动定律及机械能守恒定律，在 B 点：F NBmgm ，2 2 C 点：F NC答案】(1)2) ，方向沿圆弧的切线向下，与竖直方0角(3)3mg青岛模拟) 9、如图所示，半径为 R 的光滑圆轨道竖直放置，长为 2R 的轻质杆两端各固定一个可视为质点的小球 A、B，把轻杆水平放入圆形轨道内，若 m，m Bm，重力加速度为 g，现由静止释放两球，当轻杆到达竖直位置时，求：(1)A、B 两球的速度大小；(2)A 球对轨道的压力；(3)要使轻杆到达竖直位置时，轻杆上刚好无弹力，A、B 两球的质量应满足的条件【解析】(1)设杆运动到竖直位置时，A、B 两球的速度均为 、B 系统机械能守恒，得(mAm B)v ，得 1 23)在竖直位置时，设杆对 B 球的弹力为 道对 A 球的弹力为 球：m m 球有向上的支持力对 A 球：F NAm mgm 向向上，113由牛 10、顿第三定律知 A 球对轨道的压力为 向竖直向下113(3)要使轻杆到达竖直位置时，杆上恰好无弹力作用，B 球需满足 m 、B 系统应用机械能守恒6(mAm B)解得 m B.【答案】(1) (2) 直向下(3) m 13【总结提升】本题模型中，杆的转动中心处并无固定轴，因此在最高点轻杆对 B 球的支持力大小等于轻杆对 A 球的压力大小13(2010北京石景山区统一测试) 石景山游乐园“翻滚过山车”的物理原理可以用如图所示的装置演示斜槽轨道 F 与半径为 R竖直圆轨道(圆心为 O)相连，别与圆 O 相切于 B、E 点，C 为轨道的最低点，7m小球从 A 点静止释放，先后经 B、C 、D、E 到 F 点落入小框(整个装置的轨道均光滑，取g10m/s 2，0.6，：(1)小球在光滑斜槽轨道 运动过程中加速度的大小；(2)要使小球从 A 点到 F 点的全过程不脱离轨道，A 点距离最低点的竖直高度 h 至少多高。 【解析】(1)小球沿光滑斜槽 滑过程，由牛顿第二定律有：a6m/s 2(2)小球由 A 点到 D 点由机械能守恒定律有：R 到最高点 D 时，由圆周运动规律有：mgh0.25m。