高考物理专题07机械能守恒备考强化训练14机械能守恒定律（一）新人教版

1、强化训练14 机械能守恒定律（一）本套强化训练搜集近年来各地高中物理高考真题、模拟题及其它极有备考价值的习题等筛选而成。其主要目的在于理解和掌握机械能守恒定律，能熟练地运用机械能守恒定律解决实际问题。这种类型的题一般有多种解法，便于训练学生的发散思维能力。 一、破解依据应用范围：针对物体(或系统)势能与势能差1势能只有保守力场才能引入势能的概念。势能大小、正负等由物体的相对位置决定。 (1)势能为状态量，是状态(位置)的单值函数，如（试用Ex表示弹性势能）等。其数值还与零势能点的选取有关。(2)势能属于物体系统所共有。(3)只有保守力场才能引入势能的概念。说明:常用势能函数 势能曲线2.势能差

2、：始末两点之间势能之差。其与势能比较，势能差更有实际应用价值。机械能守恒应用条件:只有重力或弹力做功守恒方程： ,即初、末状态的机械能相等；，其中，即其动能增量等于势能减量。二、 精选习题选择题（每小题5分，共40分）（15高考）以水平面为零势能面，则小球水平抛出时重力势能等于动能的2倍，那么在抛体运动过程中，当其动能和势能相等时，水平速度和竖直速度之比为： （ ）A B1:1 C D（15天津）如图-1所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，并且处于原长状态，现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L，圆环下滑到最大距离时弹簧的

3、长度变为2L（未超过弹性限度），则在圆环下滑到最大距离的过程中图-1A、圆环的机械能守恒B、弹簧弹性势能变化了C、圆环下滑到最大距离时，所受合力为零D、圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变（17全国）如图-2，半圆形光滑轨道固定在水平地面上，半圆的直径与地面垂直一小物块以速度v从轨道下端滑入轨道，并从轨道上端水平飞出，小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关，此距离最大时对应的轨道半径为(重力加速度大小为g)()图-22A. B. C. D. (17江苏)如图-3所示，三个小球A、B、C的质量均为m，A 与B、C间通过铰链用轻杆连接，杆长为L.B、C 置于水平地面上，用一轻质弹簧连接，弹簧

4、处于原长现A 由静止释放下降到最低点，两轻杆间夹角由60变为120.A、B、C 在同一竖直平面内运动，弹簧在弹性限度内，忽略一切摩擦，重力加速度为g.则此下降过程中()图-3AA的动能达到最大前，B受到地面的支持力小于mgBA的动能最大时，B受到地面的支持力等于mgC弹簧的弹性势能最大时，A 的加速度方向竖直向下D弹簧的弹性势能最大值为mgL（14安徽） 如图-4所示，有一内壁光滑的闭合椭圆形管道，置于竖直平面内，MN是通过椭圆中心O点的水平线已知一小球从M点出发，初速率为v0，沿管道MPN运动，到N点的速率为v1，所需时间为t1；若该小球仍由M点以初速率v0出发，而沿管道MQN运动，到N点的

5、速率为v2，所需时间为t2.则()Av1v2，t1t2 Bv1t2Cv1v2，t1t2 Dv1v2，t1t2.选项A正确：【答案】 C【解析】A、球从A上升到B位置的过程中，先加速，当弹簧的弹力kx=mg时，合力为零，加速度减小到零，速度达到最大，之后小球继续上升弹簧弹力小于重力，球做减速运动，故小球从A上升到B的过程中，动能先增大后减小，A错误；B、小球与弹簧组成的系统机械能守恒，从A到B过程，弹簧弹性势能减小，小球的机械能增加，离开B继续上升到C的过程小球机械能不变，故B错误；C、根据能量的转化与守恒，小球在图甲中时，弹簧的弹性势能等于小球由A到C位置时增加的重力势能：Ep=mg（h2+h

6、1），C正确；D、设球在B点的速度为v，则B到C过程：v2=2gh2A到B过程，v2=2（g-）h1可见：h2h1，D错误；故选：C【答案】AC。【解析】A、由图乙所示图象可知，在0-4s内，物块做匀加速直线运动，加速度为：a=5m/s2，由牛顿第二定律得：mgsin=ma，解得：sin=0.5，则=，故A正确；B、从B到C过程，除重力做功外，弹簧弹力对物块最负功，物块的机械能不守恒，故B错误；C、由能量守恒定律可得，在C点弹簧的弹性势能为：EP=mvB2+mghBC=222+2101.2sin=16J，故C正确；D、物块从C点回到A点过程中，开始弹簧的弹力大于重力沿斜面向下的分力，合力向上，

7、物块向上做加速运动，弹力逐渐减小，物块所受合力减小，物块的加速度减小，然后弹簧的弹力小于重力沿斜面向下的分力，合力向下，物块做减速运动，随物块向上运动，弹簧弹力变小，物块受到的合力变大，加速度变大，当物体与弹簧分离后，物块受到的合力等于重力的分力，加速度不变，物块做加速度不变的减速运动，由此可知在整个过程中，物块的加速度先减小后增大，再保持不变，故D错误；故选：AC【答案】C【解析】设斜面倾角为，物块速度达到最大时，有kxmgsin ，若m1m2，则x1x2，当质量为m1的物块到达质量为m2的物块速度最大位置的同一高度时，根据能量守恒得：Epmghmv2，所以v，因为m1v2max，此时质量为

8、m1的物块还没达到最大速度，因此v1maxv2max，故A错；由于撤去外力前，两弹簧具有相同的压缩量，所以撤去外力时两弹簧的弹力相同，此时两物块的加速度最大，由牛顿第二定律可得a，因为质量不同，所以最大加速度不同，故B错误；由于撤去外力前，两弹簧具有相同的压缩量，所以两弹簧与物块分别组成的两系统具有相同的弹性势能，物块上升过程中系统机械能守恒，所以上升到最大高度时，弹性势能全部转化为重力势能，所以两物块重力势能的增加量相同，故D错误；由Epmgh可知，两物块的质量不同，所以上升的最大高度不同，故C正确填空题【答案】（1）；（2）C；（3）B。【解略】【解析】(2)利用此装置验证机械能守恒定律，

9、根据实验原理可判断出A、B能减小下落过程中空气阻力和摩擦力，能有效减小实验误差，A、B正确机械能守恒定律表达式中，重物的质量可以约去，精确测量质量不能减小误差，C错误；用手托住重物，撤手后最初一段时间，重物所做运动并不一定是自由落体运动，该操作增大误差，D错误利用测量值能完成验证机械能守恒定律的依据就是重力做功和动能的变化量之间的关系，所以我们必须要确定好初、末位置的速度以及初、末位置的高度差，从四组数据可以看出，B、C两组数据满足此要求，所以选择B、C.【答案】(1)50(2)相等(3)滑块的动能(4)正比压缩量的平方 【解析】 (1)根据F1mgkx1，F22mgkx2，有FF1F2kx1

10、kx2，则k N/m49.5 N/m，同理可以求得k N/m50.5 N/m，则劲度系数为k50 N/m.(2)滑块离开弹簧后做匀速直线运动，故滑块通过两个光电门时的速度相等(3)在该过程中弹簧的弹性势能转化为滑块的动能；(4)图线是过原点的倾斜直线，所以v与x成正比；弹性势能转化为动能，即E弹mv2，即弹性势能与速度平方成正比，则弹性势能与压缩量平方成正比计算题【解析】（1）设小球的质量为m，小球在A点的动能为EkA，由机械能守恒得设小球在B点的动能为EkB，同理有由式得（2）若小球能沿轨道运动到C点，小球在C点所受轨道的正压力N应满足N0设小球在C点的速度大小为vC，由牛顿运动定律和向心力

11、加速度公式有由式得，vC，应满足由机械能守恒有由式可知，小球恰好可以沿轨道运动到C点。【解析】铁链释放之后，到离开桌面，由于桌面无摩擦，对两次释放，桌面下方L处为0势能面，则释放前，系统的重力势能为：第一次：第二次：第三次：释放后：则损失的重力势能：、那么：、解得：、可得：，即：【答案】（1）；（2）、；（3）【解析】（1）滑块运动到D点时，由牛顿第二定律得:滑块由C点运动到D点的过程，由机械能守恒定律得：代入数据，联立解得：（2）滑块在C点速度的竖直分量为：B、C两点的高度差为：滑块由B运动到C所用的时间为：滑块运动到B点的速度为：B、C间的水平距离：（3）滑块由A点运动B点的过程，由动能定

12、理得：代入数据解得：（四）选做题【答案】 BC 【解析】A、B、物体受到重力、弹力、滑动摩擦力与拉力作用，由拉力等于滑动摩擦力，物体受到的合力等于物体重力沿斜面向下的分析，物体做匀加速运动，故A错误，B正确；C、D、拉力与摩擦力相等，它们所做的总功为零，支持力不做功，因此只有重力做功，物体的机械能守恒，故C正确，D错误；故选：BC【答案】（1）2 m/s（2）0.44 J 【解析】（1）“小球刚好能沿DEN轨道滑下”，在圆周最高点D点必有：从D点到N点，由机械能守恒得：联立以上两式并代入数据得： vD2 m/s，vN2 m/s（2）弹簧推开小球过程中，弹簧对小球所做的功W等于弹簧所具有的弹性势

13、能Ep，根据动能定理得 代入数据得W0.44 J即压缩的弹簧所具有的弹性势能为0.44 J 【答案】(1)(mgH2mgR)(2)R【解析】(1)游客从B点做平抛运动，有2RvBtRgt2由式得vB从A到B，根据动能定理，有mg(HR)Wfmv0由式得Wf(mgH2mgR)(2)设OP与OB间夹角为，游客在P点时的速度为vP，受到的支持力为N，从B到P由机械能守恒定律，有mg(RRcos )mv0过P点时，根据向心力公式，有mgcos NmN0cos 由式解得hR.【解析】（1）选为研究对象，受力分析如图：设加速度为，其垂直于斜面方向受力平衡：沿斜面方向，由牛顿第二定律得：且，可得：对段过程，由代入数据得点速度：（2）从点出发，最终静止在，分析整段过程；由到，重力势能变化量：减少的重力势能全