2022版高考物理一轮复习 课后练习16 机械能守恒定律及其应用

1、2022版高考物理一轮复习 课后练习16 机械能守恒定律及其应用2022版高考物理一轮复习 课后练习16 机械能守恒定律及其应用年级：姓名：- 9 -机械能守恒定律及其应用 建议用时：45分钟1在如图所示的物理过程示意图中，甲图一端固定有小球的轻杆，从右偏上30角释放后绕光滑支点摆动；乙图为末端固定有小球的轻质直角架，释放后绕通过直角顶点的固定轴o无摩擦转动；丙图为轻绳一端连着一小球，从右偏上30角处自由释放；丁图为置于光滑水平面上的带有竖直支架的小车，把用细绳悬挂的小球从图示位置释放，小球开始摆动，则关于这几个物理过程(空气阻力忽略不计)，下列判断中正确的是()甲乙丙丁a甲图中小球机械能守恒

2、b乙图中小球a机械能守恒c丙图中小球机械能守恒d丁图中小球机械能守恒a甲图过程中轻杆对小球不做功，小球的机械能守恒，a项正确；乙图过程中轻杆对小球a的弹力不沿杆的方向，会对小球做功，所以小球a的机械能不守恒，但两个小球组成的系统机械能守恒，b项错误；丙图中小球在绳子绷紧的瞬间有动能损失，机械能不守恒，c项错误；丁图中小球和小车组成的系统机械能守恒，但小球的机械能不守恒，这是因为摆动过程中小球的轨迹不是圆弧，细绳会对小球做功，d项错误。2如图所示，两质量不相同的小球a、b(mamb)，分别用线悬在等高的o1、o2点，a球的悬线比b球的长，把两球的悬线均拉到水平位置后将小球无初速度释放，则经过最低

3、点时(以悬点为零势能点)()aa球的速度等于b球的速度ba球的动能大于b球的动能ca球的机械能小于b球的机械能da球的机械能大于b球的机械能b初始时刻，两球的动能和势能均为0，运动过程中只有重力做功，机械能守恒，所以到达最低点时，两球获得的动能分别等于各自重力势能的减少量，由ekmgl，知a球的动能大于b球的动能，故b项正确。3如图所示，在高1.5 m的光滑平台上有一个质量为2 kg的小球被一细线拴在墙上，小球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧。当烧断细线时，小球被弹出，小球落地时的速度方向与水平方向成60角，则弹簧被压缩时具有的弹性势能为(g10 m/s2)()a10 j b15 j c20 j

4、 d25 ja由2ghv0得：vy，即vy m/s，落地时，tan 60可得：v0 m/s，由机械能守恒定律得epmv，可求得：ep10 j，故a正确。4(2021江苏南通月考)图甲为竖直固定在水平面上的轻弹簧，t0时刻，将一小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出此过程中弹簧弹力f随时间t变化的图象如图乙所示，不计空气阻力，则()甲乙at1时刻小球的动能最大bt2t3过程小球做加速运动ct2时刻小球加速度大于gdt3时刻弹簧的弹性势能与小球动能之和最小c当弹簧弹力等于小球重力时小球的动能最大，t1时刻弹力为0，t1时刻小球的动能不是最大，a错误；当弹簧弹力等

5、于小球重力时小球的动能最大，因此t2t3过程小球先做加速运动后做减速运动，b错误；t2时刻弹簧的压缩量最大，小球受到的弹力最大，处于最低点，合力向上；由运动的对称性可知，小球与弹簧接触后，向下做加速运动的时间小于小球做减速运动的时间，可知小球在最低点受到的弹力大于2倍的重力，所以小球在最低点的加速度大于重力加速度g，c正确；当小球上升至最高点时，重力势能最大，由能量守恒定律可得，此时弹簧的弹性势能与小球动能之和最小，而t3时刻弹簧弹力为0，小球恰好离开弹簧，由题意可小球仍会上升一段距离至抛出点，故此时刻小球的重力势能不是最大值，弹簧的弹性势能与小球动能之和不是最小，d错误。5(2019临沂2月

6、检测)如图所示，半径为r的光滑圆弧轨道ao对接半径为2r的光滑圆弧轨道ob于o点。可视为质点的物体从上面圆弧的某点c由静止下滑(c点未标出)，物体恰能从o点平抛出去。则()aco1o60bco1o45c落地点距o2的距离为2rd落地点距o2的距离为2rc要使物体恰能从o点平抛出去，在o点有mgm，解得物体从o点平抛出去的最小速度为v。设co1o，由机械能守恒定律可知，mgr(1cos )mv2，解得90，故选项a、b错误；由平抛运动规律可得，xvt,2rgt2，解得落地点距o2为2r，选项c正确，d错误。6有一条长为2 m的均匀金属链条，有一半长度在光滑的足够高的斜面上，斜面顶端是一个很小的圆

7、弧，斜面倾角为30，另一半长度竖直下垂在空中，当链条从静止开始释放后链条沿斜面向上滑动，则链条刚好全部滑出斜面时的速度为(g取10 m/s2)()a2.5 m/s b m/s c m/s d m/sb链条的质量为2m，以开始时链条的最高点为零势能面，链条的机械能为eepek2mgsin 2mg0mgl(1sin )链条全部滑出后，动能为ek2mv2重力势能为ep2mg由机械能守恒定律可得eekep即mgl(1sin )mv2mgl解得v m/s，故b正确，a、c、d错误。7如图所示，将一质量为m0.1 kg的小球自水平平台右端o点以初速度v0水平抛出，小球飞离平台后由a点沿切线方向落入竖直光滑

8、圆轨道abc，并沿轨道恰好通过最高点c，圆轨道abc的形状为半径r2.5 m的圆截去了左上角127的圆弧，cb为其竖直直径，(sin 530.8，cos 530.6，重力加速度g取10 m/s2)求：(1)小球经过c点的速度大小；(2)小球运动到轨道最低点b时轨道对小球的支持力的大小；(3)平台末端o点到a点的竖直高度h。解析(1)小球恰好运动到c点时，重力提供向心力即mgm，vc5 m/s。(2)从b点到c点，由机械能守恒定律有mvmg2rmv在b点对小球进行受力分析，由牛顿第二定律有fnmgm联立解得vb5 m/s，fn6 n。(3)从a到b，由机械能守恒定律有mvmgr(1cos 53)

9、mv所以va m/s在a点进行速度的分解有vyvasin 53所以h3.36 m。答案(1)5 m/s(2)6 n(3)3.36 m8(2020启东市吕四中学)如图所示，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，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()a圆环的机械能守恒b弹簧弹性势能变化了mglc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b圆环在下滑过程中，弹簧对其做负功，故圆环机械能减小，选项a

10、错误；圆环下滑到最大的距离时，由几何关系可知，圆环下滑的距离为l，圆环的速度为零，由能量守恒定律可知，弹簧的弹性势能增加量等于圆环重力势能的减小量，为mgl，选项b正确；圆环下滑过程中，所受合力为零时，加速度为零，速度最大，而下滑至最大距离时，物体速度为零，加速度不为零，选项c错误；在下滑过程中，圆环的机械能与弹簧弹性势能之和保持不变，即系统机械能守恒，选项d错误。9(2020江苏无锡一模)如图所示，轻质弹簧的下端固定在光滑斜面的底部，一个质量为m的物块以平行于斜面的初速度v向弹簧运动。已知弹簧始终处于弹性限度范围内，则下列判断正确的是()a物块从接触弹簧到最低点的过程中，加速度大小先变小后变

11、大b物块碰到弹簧后立刻开始做减速运动c物块从出发点到最低点过程中，物块减少的重力势能等于增加的弹性势能d物块的动能最大时，物块的重力势能最小a物块刚接触到弹簧时，弹力小于重力沿斜面的分量mgsin ，则加速度向下，并且随弹力的增加加速度逐渐减小；当弹力等于mgsin 时加速度为零，速度最大；以后由于弹力大于mgsin ，则加速度变为向上，且加速度逐渐变大，速度逐渐减小到零；故物块从接触弹簧到最低点的过程中，加速度大小先变小后变大，速度先增大后减小，选项a正确，b错误；物块从出发点到最低点过程中，物块减少的重力势能与动能之和等于增加的弹性势能，选项c错误；当弹力等于mgsin 时加速度为零，速度

12、最大，而后物块还将向下运动，可知此时重力势能不是最小的，选项d错误。10(2019扬州市第一中学高三期末)如图所示，半径为r的半圆形管道acb固定在竖直平面内，倾角为的斜面固定在水平面上，细线跨过小滑轮连接小球和物块，细线与斜面平行，物块质量为m，小球质量m3m，对物块施加沿斜面向下的力f使其静止在斜面底端，小球恰在a点。撤去力f后，小球由静止下滑。重力加速度为g，sin 0.64，不计一切摩擦。求：(1)力f的大小；(2)小球运动到最低点c时，速度大小v以及管壁对它弹力的大小n；(3)在小球从a点运动到c点过程中，细线对物块做的功w。解析(1)对小球：细线上的拉力t3mg对物块：mgsin

13、ft解得：f2.36mg。(2)小球在c点时速度与物块速度大小相等。 对小球和物块组成的系统，由机械能守恒定律：3mgrmgrsin (3mm)v2解得：v在c点：对小球，由牛顿第二定律n3mg3m解得：n6mg。(3)在小球从 a 点运动到 c 点过程中，对物块，由动能定理：wmgrsin mv20解得：wmgr。答案(1)2.36mg(2)6mg(3)mgr11(2020江苏高考真题)如图所示，鼓形轮的半径为r，可绕固定的光滑水平轴o转动。在轮上沿相互垂直的直径方向固定四根直杆，杆上分别固定有质量为m的小球，球与o的距离均为2r。在轮上绕有长绳，绳上悬挂着质量为m的重物。重物由静止下落，带动鼓形轮转动。重物落地后鼓形轮匀速转动，转动的角速度为。绳与轮之间无相对滑动，忽略鼓形轮、直杆和长绳的质量，不计空气阻力，重力加速度为g。求：(1)重物落地后，小球线速度的大小v；(2)重物落地后一小球转到水平位置a，此时该球受到杆的作用力的大小f；(3)重物下落的高度h