《2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 機(jī)械能 微專題40 機(jī)械能守恒定律的理解和應(yīng)用加練半小時(shí) 粵教版》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 機(jī)械能 微專題40 機(jī)械能守恒定律的理解和應(yīng)用加練半小時(shí) 粵教版(8頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、微專題40 機(jī)械能守恒定律的理解和應(yīng)用
[方法點(diǎn)撥] (1)單物體多過(guò)程機(jī)械能守恒問(wèn)題:劃分物體運(yùn)動(dòng)階段,研究每個(gè)階段中的運(yùn)動(dòng)性質(zhì),判斷機(jī)械能是否守恒;(2)多物體的機(jī)械能守恒:一般選用ΔEp=-ΔEk形式,不用選擇零勢(shì)能面.
1.(多選)如圖1所示,輕質(zhì)彈簧的一端與內(nèi)壁光滑的試管底部連接,另一端連接一質(zhì)量為m的小球,小球的直徑略小于試管的內(nèi)徑,開始時(shí)試管水平放置,小球靜止,彈簧處于原長(zhǎng).若緩慢增大試管的傾角θ至試管豎直,彈簧始終在彈性限度內(nèi),在整個(gè)過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是( )
圖1
A.彈簧的彈性勢(shì)能一定逐漸增大
B.彈簧的彈性勢(shì)能可能先增大后減小
C.小球重力勢(shì)能一
2、定逐漸增大
D.小球重力勢(shì)能可能先增大后減小
2.(2018·湖北黃岡模擬)如圖2所示,將小球a從地面以初速度v0豎直上拋的同時(shí),將另一相同質(zhì)量的小球b從距地面h處由靜止釋放,兩球恰在處相遇(不計(jì)空氣阻力).則( )
圖2
A.兩球同時(shí)落地
B.相遇時(shí)兩球速度大小相等
C.從開始運(yùn)動(dòng)到相遇,球a動(dòng)能的減少量等于球b動(dòng)能的增加量
D.相遇后的任意時(shí)刻,重力對(duì)球a做功功率和對(duì)球b做功功率相等
3.(2017·齊魯名校聯(lián)考)如圖3所示,物體A、B通過(guò)細(xì)繩及輕質(zhì)彈簧連接在輕滑輪兩側(cè),物體A、B的質(zhì)量分別為2m、m,開始時(shí)細(xì)繩伸直,用手托著物體A使彈簧處于原長(zhǎng)且A與地面的距離為h,
3、物體B靜止在地面上.放手后物體A下落,與地面即將接觸時(shí)速度為v,此時(shí)物體B對(duì)地面恰好無(wú)壓力,則下列說(shuō)法中正確的是(不計(jì)一切阻力)( )
圖3
A.物體A下落過(guò)程中的某一時(shí)刻,物體A的加速度為零
B.此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能等于2mgh-mv2
C.此時(shí)物體B處于超重狀態(tài)
D.彈簧勁度系數(shù)為
4.(2017·山東菏澤一模)如圖4所示,內(nèi)壁光滑的圓形軌道固定在豎直平面內(nèi),軌道內(nèi)甲、乙兩小球固定在輕桿的兩端,甲球質(zhì)量小于乙球質(zhì)量,開始時(shí)乙球位于軌道的最低點(diǎn),現(xiàn)由靜止釋放輕桿,下列說(shuō)法正確的是( )
圖4
A.甲球下滑過(guò)程中,輕桿對(duì)其做正功
B.甲球滑回時(shí)一定能回到初始位置
4、C.甲球可沿軌道下滑到最低點(diǎn)
D.在甲球滑回過(guò)程中桿對(duì)甲球做的功大于桿對(duì)乙球做的功
5.(多選)(2017·廣東深圳一模)如圖5所示,物塊A和圓環(huán)B用繞過(guò)定滑輪的輕繩連接在一起,圓環(huán)B套在光滑的豎直固定桿上,開始時(shí)連接B的繩子處于水平.零時(shí)刻由靜止釋放B,經(jīng)時(shí)間t,B下降h,此時(shí),速度達(dá)到最大.不計(jì)滑輪摩擦和空氣的阻力,則( )
圖5
A.t時(shí)刻B的速度大于A的速度
B.t時(shí)刻B受到的合力等于零
C.0~t過(guò)程A的機(jī)械能增加量大于B的機(jī)械能減小量
D.0~t過(guò)程A的重力勢(shì)能增加量大于B的重力勢(shì)能減小量
6.(2018·四川德陽(yáng)三校聯(lián)合測(cè)試)一小球以初速度v0豎直上拋,它能
5、到達(dá)的最大高度為H,如圖6的幾種情況中,小球不可能達(dá)到高度H的是(忽略空氣阻力)( )
圖6
A.以初速度v0沿光滑斜面向上運(yùn)動(dòng)(圖甲)
B.以初速度v0沿光滑的拋物線軌道,從最低點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)(圖乙)
C.以初速度v0沿半徑為R的光滑圓軌道,從最低點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)(圖丙,H>R>)
D.以初速度v0沿半徑為R的光滑圓軌道,從最低點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)(圖丁,R>H)
7.(2017·湖北黃岡中學(xué)模擬)一根質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻鏈條一半放在光滑的水平桌面上,另一半懸在桌邊,桌面足夠高,如圖7甲所示.若將一個(gè)質(zhì)量為m的小球分別拴在鏈條左端和右端,如圖乙、丙所示.約束鏈條的擋板光滑,三種情況均由靜止釋
6、放,當(dāng)整根鏈條剛離開桌面時(shí),關(guān)于它們的速度(設(shè)甲、乙、丙三圖中三根鏈條的速度分別為va、vb、vc)關(guān)系,下列判斷中正確的是( )
圖7
A.va=vb=vc B.vava>vb D.va>vb>vc
8.(2017·山東青島二中模擬)如圖8所示,勁度系數(shù)為k的豎直輕彈簧下端固定在地面上,上端與一個(gè)質(zhì)量為m的小球相連,處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)用力F將小球緩慢上移,直到彈簧恢復(fù)原長(zhǎng),然后撤掉該力,使小球從靜止開始下落.小球下落過(guò)程中的最大速度為v,不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g.下列說(shuō)法正確的是( )
圖8
A.小球的速度最大時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為零
B.撤掉
7、力F后,小球從靜止下落到速度最大過(guò)程中,小球克服彈簧彈力所的功為-mv2
C.彈簧的彈性勢(shì)能最大時(shí)小球的加速度為零
D.小球緩慢上移過(guò)程中,力F做功為mv2
9.如圖9所示,在豎直平面的xOy坐標(biāo)系內(nèi),一根長(zhǎng)為l的不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩,一端固定在拉力傳感器A上,另一端系一質(zhì)量為m的小球.x軸上的P點(diǎn)固定一個(gè)表面光滑的小釘,P點(diǎn)與傳感器A相距.現(xiàn)拉小球使細(xì)繩繃直并處在水平位置,然后由靜止釋放小球,當(dāng)細(xì)繩碰到釘子后,小球可以繞釘子在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng).已知小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)拉力傳感器的示數(shù)為6mg,重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力,求:
圖9
(1)小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度大小v及傳感器A與坐標(biāo)
8、原點(diǎn)O之間的距離h;
(2)若小球繞P點(diǎn)一周(不計(jì)繩長(zhǎng)變化),再次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)繩子恰好斷開,請(qǐng)確定小球經(jīng)過(guò)y軸的坐標(biāo)位置.
10.(2017·廣東東莞模擬)如圖10所示,半徑為R=1.5m的光滑圓弧支架豎直放置,圓心角θ=60°,支架的底部CD離地面足夠高,圓心O在C點(diǎn)的正上方,右側(cè)邊緣P點(diǎn)固定一個(gè)光滑小輪,可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A、B分別系在足夠長(zhǎng)的跨過(guò)小輪的輕繩兩端,兩球的質(zhì)量分別為mA=0.3kg、mB=0.1kg.將A球從緊靠小輪P處由靜止釋放,g=10m/s2,求:
圖10
(1)A球從P處運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)刻的速度大小;
(2)若A球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)刻,輕繩突然斷裂,從此
9、時(shí)開始,需經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間兩球重力功率的大小相等?(計(jì)算結(jié)果可用根式表示)
答案精析
1.AD [緩慢增大試管的傾角θ至試管豎直,彈簧所受壓力逐漸增大,彈簧的壓縮量逐漸增大,彈性勢(shì)能一定逐漸增大,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;設(shè)彈簧原長(zhǎng)為l0,地面為重力勢(shì)能零勢(shì)能面,傾角為θ時(shí)小球重力勢(shì)能Ep=mg(l0-)sinθ,當(dāng)sinθ=時(shí),該重力勢(shì)能函數(shù)表達(dá)式有最大值,若<1,則在達(dá)到豎直位置之前,重力勢(shì)能有最大值,所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確.]
2.C
3.B [物體B對(duì)地面恰好無(wú)壓力,此時(shí)細(xì)繩的拉力T=mg,彈簧的彈力也為mg,A下落過(guò)程中,A所受的合力一直不為零,根據(jù)牛頓第二定律,物體A的加速度不可
10、能為零,故A錯(cuò)誤;物體A與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,故有2mgh=Ep+×2mv2,解得彈簧的彈性勢(shì)能為Ep=2mgh-mv2,故B正確;B一直處于靜止?fàn)顟B(tài),受力平衡,C錯(cuò)誤;A與地面即將接觸時(shí),對(duì)B物體有kh=mg,則k=,故D錯(cuò)誤.]
4.B
5.AB [t時(shí)刻B的速度可以分解為沿繩子方向的分速度與垂直于繩子方向的分速度,其中沿繩子方向的分速度與A的速度大小相等,故A正確;當(dāng)B剛釋放的瞬間,繩子的拉力方向與桿垂直,B所受的合力等于mg,B向下先做加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)繩子在豎直方向上的分力等于B的重力時(shí),B的速度最大,加速度等于0,所以B受到的合力等于0,故B正確;0~t過(guò)程A與B組成的系統(tǒng)機(jī)械
11、能守恒,所以A的機(jī)械能增加量等于B的機(jī)械能減小量,故C錯(cuò)誤;0~t過(guò)程A與B組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,B減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為A的重力勢(shì)能和A、B的動(dòng)能,所以0~t過(guò)程A的重力勢(shì)能增加量小于B的重力勢(shì)能減小量,故D錯(cuò)誤.]
6.C
7.C [鏈條釋放之后到離開桌面,由于桌面無(wú)摩擦,機(jī)械能守恒,對(duì)三次釋放,選桌面下方L處為零勢(shì)能面,釋放后重力勢(shì)能減少量分別為ΔEp1=mgL,ΔEp2=mgL,ΔEp3=mgL,由機(jī)械能守恒定律有ΔEp1=mv,ΔEp2=(2m)v,ΔEp3=(2m)v,解得v=gL,v=gL,v=gL,即v>v>v,所以vc>va>vb,故選C.]
8.B [如圖所示,最終小
12、球上下做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),在平衡位置處速度最大.
小球在平衡位置時(shí)的速度最大,此時(shí)彈簧彈力等于重力,所以彈性勢(shì)能不為零,A項(xiàng)錯(cuò)誤;小球在平衡位置時(shí)mg=kx,有x=,從靜止到平衡位置mgx=mv2+Ep,則小球克服彈簧彈力做的功為Ep=-mv2,B項(xiàng)正確;小球在最低點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能最大,由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知此時(shí)小球的加速度大小為g,方向豎直向上,C項(xiàng)錯(cuò)誤;小球上升過(guò)程,彈力做正功,拉力F做正功,重力勢(shì)能增加,動(dòng)能不變,有Ep+WF=mgx,則WF=mv2,D項(xiàng)錯(cuò)誤.]
9.(1) (2)(0,-)
解析 (1)小球在最低點(diǎn)時(shí)F-mg=m
由題意可知R=,F(xiàn)=6mg
聯(lián)立解得v=
13、根據(jù)機(jī)械能守恒定律得mg(h+)=mv2
解得h=
(2)xOP==
繩子斷開后小球做平拋運(yùn)動(dòng),故xOP=vt
y=gt2
解得y=
小球經(jīng)過(guò)y軸時(shí)的縱坐標(biāo)為-(+)=-
即小球經(jīng)過(guò)y軸的坐標(biāo)為(0,-)
10.(1)2m/s (2)s
解析 (1)A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,
mAv+mBv+mBghB=mAghA
hA=R-Rcos60°=R
hB=R
vB=vAcos30°=vA
聯(lián)立解得vA=2m/s
(2)輕繩斷裂后,A球做平拋運(yùn)動(dòng),B球做豎直上拋運(yùn)動(dòng),
B球上拋初速度vB=vAcos30°=m/s
設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間t兩球重力功率的大小相等,則
mAgvAy=mBgvBy
vAy=gt
vBy=vB-gt
聯(lián)立解得t=s.
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