2012高考物理单元卷 机械能守恒定律

用心 爱心 专心1 第二模块第二模块 第第 5 5 章章 第第 3 3 单元单元 一 选择题 1 下列四个选项的图中 木块均在固定的斜面上运动 其中图 A B C 中斜面是光滑 的 图 D 中的斜面是粗糙的 图 A B 中的F为木块所受的外力 方向如图中箭头所示 图 A B D 中的木块向下运动 图 C 中的木块向上运动 在这四个图所示的运动过程中机械 能守恒的是 解析 依据机械能守恒条件 只有重力做功的情况下 物体的机械能才能保持守恒 由此可见 A B 均有外力F参与做功 D 中有摩擦力做功 故 A B D 均不符合机械能守恒 的条件 故答案为 C 答案 C 2 2010 年山东名校联考 一质量为m的物体 以g的加速度减速上升h高度 不计 1 3 空气阻力 则 A 物体的机械能不变 B 物体的动能减小mgh 1 3 C 物体的机械能增加mgh D 物体的重力势能增加mgh 2 3 解析 设物体受到的向上的拉力为F 由牛顿第二定律可得 F合 F mg mg 所 1 3 以F mg 动能的增加量等于合外力所做的功 mgh 机械能的增加量等于拉力所做的功 2 3 1 3 mgh 重力势能增加了mgh 故 B C D 正确 A 错误 2 3 答案 BCD 图 10 用心 爱心 专心2 3 2010 年成都模拟 如图 10 所示 质量相等的A B两物体在同一水平线上 当A 物体被水平抛出的同时 B物体开始自由下落 空气阻力忽略不计 曲线AC为A物体的运 动轨迹 直线BD为B物体的运动轨迹 两轨迹相交于O点 则两物体 A 经O点时速率相等 B 在O点相遇 C 在O点具有的机械能一定相等 D 在O点时重力的功率一定相等 解析 由机械能守恒定律可知 A B下落相同高度到达O点时速率不相等 故 A 错 由于平抛运动竖直方向的运动是自由落体运动 两物体从同一水平线上开始运动 将 同时达到O点 故 B 正确 两物体运动过程中机械能守恒 但A具有初动能 故它们从同 一高度到达O点时机械能不相等 C 错误 重力的功率P mgvy 由于两物体质量相等 到 达O点的竖直分速度vy相等 故在O点时 重力功率一定相等 D 项正确 答案 BD 图 11 4 如图 11 所示 一物体以初速度v0冲向光滑斜面AB 并能沿斜面升高h 下列说法 中正确的是 A 若把斜面从C点锯断 由机械能守恒定律知 物体冲出C点后仍能升高h B 若把斜面弯成圆弧形 物体仍能沿AB 升高h C 若把斜面从C点锯断或弯成圆弧状 物体都不能升高h 因为机械能不守恒 D 若把斜面从C点锯断或弯成圆弧状 物体都不能升高h 但机械能仍守恒 解析 若把斜面从C点锯断 物体将从C点做斜上抛运动 到最高点速度不为零 据 机械能守恒定律 物体不能升高到h 若弯成弧状升高h 则升到圆弧的最高点必有大于或 等于的速度 据机械能守恒 不能升高h Rg 答案 D 用心 爱心 专心3 图 12 5 如图 12 所示 细绳跨过定滑轮悬挂两物体M和m 且M m 不计摩擦 系统由静止 开始运动过程中 A M m各自的机械能分别守恒 B M减少的机械能等于m增加的机械能 C M减少的重力势能等于m增加的重力势能 D M和m组成的系统机械能守恒 解析 M下落过程 绳的拉力对M做负功 M的机械能不守恒 减少 m上升过程 绳 的拉力对m做正功 m的机械能增加 A 错误 对M m组成的系统 机械能守恒 易得 B D 正确 M减少的重力势能并没有全部用于m重力势能的增加 还有一部分转变成M m 的动能 所以 C 错误 答案 BD 图 13 6 2009 年营口质检 如图 13 所示 在地面上以速度v0抛出质量为m的物体 抛出后 物体落到比地面低h的海平面上 若以地面为零势能面而且不计空气阻力 则 物体到海平面时的势能为mgh 重力对物体做的功为mgh 物体在海平面上的动能为mv mgh 1 22 0 物体在海平面上的机械能为mv 1 22 0 其中正确的是 A B C D 解析 以地面为零势能面 物体到海平面时的势能为 mgh 错 重力对物体做功为 mgh 对 由机械能守恒 mv Ek mgh Ek mv mgh 对 故选 B 1 22 0 1 22 0 答案 B 用心 爱心 专心4 图 14 7 如图 14 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 解析 小球与弹簧作用过程 弹簧弹力对小球做负功 小球的机械能减小 转化为弹 簧的弹性势能 使弹性势能增加 因此 A 错误 C 错误 小球下落过程中重力对小球做正 功 小球的重力势能减小 B 正确 分析小球受力情况 由牛顿第二定律得 mg kx ma 随弹簧压缩量的增大 小球的加速度a先减小后增大 故 D 正确 答案 BD 图 15 8 如图 15 所示 固定在竖直平面内的光滑圆轨道ABCD 其A点与圆心等高 D点为 最高点 DB为竖直线 AE为水平面 今使小球自A点正上方某处由静止释放 且从A处进 入圆轨道运动 只要适当调节释放点的高度 总能保证小球最终通过最高点D 不计空气阻 力的影响 则小球通过D点后 A 一定会落到水平面AE上 B 一定不会落到水平面AE上 C 一定会再次落到圆轨道上 D 可能会再次落到圆轨道上 解析 小球在轨道内做匀速圆周运动 在通过最高点时的最小速度为 离开轨道后 gr 用心 爱心 专心5 小球做的是平抛运动 若竖直方向下落r时 则水平方向的位移最小是 r gr 2r g2 所以小球只要能通过最高点D 就一定能落到水平面AE上 答案 A 9 利用传感器和计算机可以测量快速变化的力 如图 16 所示是用这种方法获得的弹 性绳中拉力F随时间的变化图象 实验时 把小球举高到绳子的悬点O处 然后让小球自 由下落 从图象所提供的信息 判断以下说法中正确的是 图 16 A t1时刻小球速度最大 B t2时刻小球动能最大 C t2时刻小球势能最大 D t2时刻绳子最长 解析 小球自由下落的过程中 t1时刻绳子的拉力为零 此时速度不是最大 动能也 不是最大 最大速度的时刻应是绳子拉力和重力相等时 即在t1 t2之间某一时刻 t2时 刻绳子的拉力最大 此时速度为零 动能也为零 绳子的弹性势能最大 而小球的势能不 是最大 而是最小 t2时刻绳子所受拉力最大 绳子最长 答案 D 图 17 二 计算题 10 如图 17 所示 跨过同一高度处的光滑滑轮的细线连接着质量相同的物体A和B A 套在光滑水平杆上 细线与水平杆的夹角 53 定滑轮离水平杆的高度为h 0 2 m 当B由静止释放后 A所能获得的最大速度为多少 cos53 0 6 sin53 0 8 解析 物体A在绳的拉力作用下向右做加速运动 B向下加速运动 vB vAcos 当 A运动到滑轮的正下方时 速度达最大值 此时A沿绳方向速度为零 故B的速度为 零 对A B组成的系统 由机械能守恒定律有 mg h mv vA 1 m s h sin 1 22A 答案 1 m s 用心 爱心 专心6 图 18 11 2010 年山东省临沂模拟 半径为R的光滑半圆环形轨道固定在竖直平面内 从与 半圆环相吻合的光滑斜轨上高h 3R处 先后释放A B两小球 A球的质量为 2m B球的 质量为m 当A球运动到圆环最高点时 B球恰好运动到圆环最低点 如图 18 所示 求 1 此时A B球的速度大小vA vB 2 这时A B两球对圆环作用力的合力大小和方向 解析 1 对A分析 从斜轨最高点到半圆环形轨道最高点 机械能守恒 有 2mg 3R 2R 2mv 1 22A 解得vA 2gR 对B分析 从斜轨最高点到半圆环形轨道最低点 机械能守恒 有 3mgR mv 解得 1 22B vB 6gR 2 设半圆环形轨道对A B的作用力分别为FNA FNB FNA方向竖直向下 FNB方向竖直 向上 根据牛顿第二定律得FNA 2mg FNB mg 2mv2A R mv2B R 解得FNA 2mg FNB 7mg 根据牛顿第三定律 A B对圆环的力分别为 FNA 2mg FNB 7mg FNA 方向竖直向上 FNB 方向竖直向下 所以合力F 5mg 方向竖直向下 答案 1 2 5mg 方向竖直向下 2gR6gR 图 19 12 半径R 0 50 m 的光滑圆环固定在竖直平面内 轻质弹簧的一端固定在环的最高 点A处 另一端系一个质量m 0 20 kg 的小球 小球套在圆环上 已知弹簧的原长为 L0 0 50 m 劲度系数k 4 8 N m 将小球从如图 19 所示的位置由静止开始释放 小球 用心 爱心 专心7 将沿圆环滑动并通过最低点C 在C点时弹簧的弹性势能EPC 0 6 J g取 10 m s2 求 1 小球经过C点时的速度vc的大小 2 小球经过C点时对环的作用力的大小和方向 解析 1 设小球经过C点的速度为vc 小球从B到C 据机械能守恒定律得 mg R Rcos60 EPC mv