高一物理机械能守恒定律(提升篇)(Word版含解析)

1、一、第八章机械能守恒定律易错题培优（难）1.如图所示，竖直墙上固泄有光滑的小滑轮D,质量相等的物体A和B用轻弹簧连接，物体B放在地面上，用一根不可伸长的轻绳一端与物体A连接, 另一端跨过左滑轮与小环C连接，小环C穿过竖直固泄的光滑均匀细杆，小环C位于位置R 时，绳与细杆的夹角为&此时物体B与地面刚好无压力。图中SD水平，位置R和Q关于S对 称。现让小环从R处由静止释放，环下落过程中绳始终处于拉直状态，且环到达Q时速度最 大。下列关于小环C下落过程中的描述正确的是（）A.小环C、物体A和轻弹簧组成的系统机械能不守恒B.小环C下落到位置S时，小环C的机械能一泄最大C.小环C从位卷R运动到位

2、置Q的过程中，弹簧的弹性势能一泄先减小后增大D.小环C到达Q点时，物体A与小环C的动能之比为竺E2【答案】BD【解析】【分析】【详解】A.在小环下滑过程中，只有重力势能与动能、弹性势能相互转换，所以小环C、物体A和 轻 弹簧组成的系统机械能守恒，选项A错误：B.小环C下落到位置S过程中，绳的拉力一直对小环做正功，所以小环的机械能一直在增 大，往下绳的拉力对小环做负功，机械能减小，所以在S时，小环的机械能最大，选项B正 确；C.小环在/?、Q处时弹簧均为拉伸状态，且弹力大小等于B的重力，当环运动到S处，物 体& 的位置最低，但弹簧是否处于拉伸状态，不能确泄，因此弹簧的弹性势能不一泄先减小

3、后增 大，选项C错误：D.在Q位苣，环受重力、支持力和拉力，此时速度最大，说明所受合力为零，则有T CoSe = mcg对&、B整体，根据平衡条件有T = 2HIAgInc = 21nA COS 夕在Q点将小环“速度分解可知匕=VCOS ，根据动能及2可知，物体A与小环C的动能之比为1 ,22 COSeEkQ IZncV2选项D正确c故选BDo2.如图所示，一根轻质弹簧放在光滑斜面上，其下端与斜面底端的固左挡板相连，弹簧处于自 然伸长状态。第一次让甲物块从斜而上的A点由静止释放，第二次让乙物块从斜而上 的8点由 静止释放，两物块压缩弹簧使弹簧获得的最大弹性势能相同，两物块均可看作质点，

4、则下列说 法正确的是（）A,甲物块的质星比乙物块的质量大B,甲物块与弹簧刚接触时的动能大于乙物块与弹簧刚接触时的动能C.乙物块动能最大的位置在甲物块动能最大的位置下方D.将两物块释放的位卷上移，两物块向下运动的过程中，动能最大的位垃会下移【答案】BC【解析】【分析】【详解】A.由于两物块使弹簧获得的最大弹性势能相同，即两物块向下运动最低点的位置相同，根据 机械能守恒可知，两物块减少的最大重力势能相同，由此可以判断甲物块的质量比乙物块的质 量小，选项A错误：B.从两物块与弹簧相接触到弹簧被压缩到最短的过程中，乙物块的质量大，则乙物块减小 的重力势能大，所以英动能减小的少，选项B正确：C.动能最大

5、的位置是合外力为零的时候，由力的平衡可知，乙物块动能最大的位置在甲物块 动能最大位程的下方，选项C正确：D,由力的平衡可知，改变两物块释放的位置，两物块向下运动的过程中，动能最大的位 置不 会变，选项D错误。故选BCa3.如图所示，ABC为一弹性轻绳，一端固泄于A点，一端连接质量为加的小球，小球穿在竖直 的杆上。轻杆0B一端固立在墙上，一端为定滑轮。若绳自然长度等于力乙 初始时ABC在一条水 平线上，小球从C点由静止释放滑到E点时速度恰好为零。已知C、£两点间距离灿，D为CE 的/点，小球在C点时弹性绳的拉力为等，小球与杆之间的动摩擦因数为05,弹性绳始终处在弹性限度内。下列说法正确

6、的是（）A.小球在D点时速度最大B.若在E点给小球一个向上的速度，小球恰好能回到C点，则v = 2J gi iC.小球在切阶段损失的机械能等于小球在历阶段损失的机械能D.若。点没有固定，杆0B在绳的作用下以0为轴转动，在绳与3点分离之前，的线 速度等 于小球的速度沿绳方向分量【答案】AD【解析】【详解】A.设当小球运动到某点。时，弹性绳的伸长量是XBP，小球受到如图所示的四个力作用：其中 将F,正交分解，则Fs = F Sin -kxnP sin & = RAk 亡二巧二“你T mg许的竖直分量Frv = Er COS 0 = kx际 COS H = kXcp据牛顿第二泄律得mg -

7、/I -FrV= ma解得3 *rV 3 kxcpQ= g_一二Tg_4 In 4 In即小球的加速度先随下降的距离增大而减小到零，再随下降的距离增大而反向增大，据运动的 对称性（竖直方向可以看作单程的弹簧振子模型）可知，小球运动到CE的中点D时，加速度为 零，速度最大，A正确：B.对小球从C运动到E的过程，应用动能左理得（1 Amgh - Wy +-mgh =0-0若在E点给小球一个向上的速度V ,小球恰能从E点回到C点，应用动能泄理得（1 1（-mgh） + Wv + -1一mgh = 0一一 / rzv-联立解得V二阪B错误；C.除重力之外的合力做功等于小球机械能的变化，小球在CD段所受

8、绳子拉力竖直分量 较小， 则小球在CD段时摩擦力和弹力做的负功比小球在DE段时摩擦力和弹力做的负功少，小球在CD 阶段损失的机械能小于小球在DE阶段损失的机械能，C错误：D.绳与3点分离之前3点做圆周运动，线速度（始终垂直于杆）大小等于小球的速度沿绳方 向的分量，D正确。故选ADo4.质量是m的物体（可视为质点），从高为h,长为L的斜面顶端，由静I匕开始匀加速下 滑，滑到斜面底端时速度是V,则（）A.到斜面底端时重力的瞬时功率为呼匕B.下滑过程中重力的平均功率为鳖LC.下滑过程中合力的平均功率为哼巴D.下滑过程中摩擦力的平均功率为警L【答案】AB【解析】试题分析：A、根据P-gvcosa可知，

9、滑到底端的重力的瞬时功率为为：P=mgvcosa=mgr-.故A正确.B、物体运动的时间为：t=v，则重力做功的平均功率L¥ V为：P二三人2L=旅故B正确.C、物体做匀加速直线运动的加速度为：产则t V 2L2L2 2合力为：F «=ma=2BZ-,合力做功为：WjFZtL=3£-.则合力的平均功率为：2L2_ 431B二二二竺故C错误.D、根据动能立理得：msh - WfMmv解得克服摩擦力做功* - t 4L- N为：W产mgh-v2,则摩擦力做功的平均功率为：1一口胆-曾_,故。错2r t 2L 4L误.考点：功率、平均功率和瞬时功率.5.在一水平向右匀速

10、传输的传送带的左端A点，每隔7的时间，轻放上一个相同的工件，已知 工件与传送带间动摩擦因素为,工件质量均为E经测量,发现后而那些已经和传送带达到相同速 度的工件之间的距离为乞下列判断正确的有一3 口 口右二匕YA.传送带的速度为B.传送带的速度为2j2gxC.每个工件与传送带间因摩擦而产生的热量为一，侬x2 D.在一段较长的时间r内，传送带因为传送工件而将多消耗的能虽为巴二 厂【答案】AD【解析】【分析】【详解】A.工件在传送带上先做匀加速直线运动，然后做匀速直线运动，每个工件滑上传送带后运动的规律相同，可知XW厂解得传送带的速度户.故A正确：B.设每个工件匀加速运动的位移为X,根据牛顿第二泄

11、律得，工件的加速度为pg,则传送 带的 速度='/2g才，根据题目条件无法得出S与X的关系.故B错误：C.工件与传送带相对滑动的路程为瓜=Ve_= TPg 2n g 2pgT-则摩擦产生的热虽为CWtV2Q= mgA X=2f故C错误；D.根据能量守恒得，传送带因传送一个工件多消耗的能量-InfE = - InV + umgSx =在时间r内，传送工件的个数八二一则多消耗的能量T故D正确。故选ADO6 .如图所示，固泄在竖直平面内的圆管形轨道的外轨光滑，内轨粗糙。一小球从轨道的最低点以初速度V。向右运动，球的直 径略小于圆管的直径，球运动的轨道半径为R,空气阻力不计，重力加速度大小为g

12、,下列说法 一定正确的是（）A.若v0<x /嵋，小球不可能到达圆周最高点B.若府小球不可能到达圆周最高点C.若V<7%,小球运动过程中机械能守恒D.若5M小球运动过程中机械能不守恒【答案】BC【解析】【分析】【详解】AD小球如果不挤压内轨，则小球到达最高点速度最小时，小球的重力提供向心力，由牛 顿第二左律，在最高点，有InQ = IU R由于小球不挤压内轨，则小球在整个运动过程中不受摩擦力作用，只有重力做功，机械能守 恒，从最低点到最高点过程中，由机械能守恒定律，有2R解得3=> / Vs若小球速度VoG/%A,小球也是有可能做完整的圆周运动的，可能到达圆周最高点，只是最

13、终在圆心下方做往复运动，故A错误；若小球速度V) J5j?,则小球一左不挤压内轨，小球运动 过程中机械能守恒，故D错误；B如果轨道内轨光滑，小球在运动过程中不受摩擦力，小球在运动过程中机械能守恒，如果小 球运动到最高点时速度为0,由机械能守恒定律，有解得Vo=2y / gR现在内轨粗糙，如果小球速度1，0<2廊，小球在到达最高点前一立受到摩擦力作用，即小球在 到达最高点前速度已为零，小球不可能到达圆周最高点，故B正确：C.若小球上升到与圆心等高处时速度为零，此时小球只与外轨作用，不受摩擦力，只有重力做 功，由机械能守恒定律，有Lzmr=irIgR解得vo = y 12gR若小球只与外轨作

14、用，不受摩擦力作用，小球运动过程中机械能守恒，故c正确。故选BCa7 .如图，将一质量为2nl的重物悬挂在轻绳一端，轻绳的另一端系一质量为m的环，环 套在竖直固怎的光滑直杆上，光滑的轻小泄滑轮与直杆的距离为d,杆上的A点与左滑轮等高， 杆上的B点在A点正下方距离A为d处.现将环从A点由静止释放，不计一切摩擦 阻力，下列说 法中正确的是（）21nA.环到达B处时，重物上升的高度24dB,环能下降的最大距离为丁C.环到达B处时，环与重物的速度大小之比为2D.环从A到B减少的机械能等于重物增加的机械能【答案】BD【解析】【分析】【详解】根据几何关系有，环从A下滑至B点时，重物上升的高度h=J2d-d

15、,故A错误：环下滑到最大高度为h时环和重物的速度均为0,此时重物上升的最大高度为 一力根据机械能守恒有mgh - 2mg （屈if 2d）,解得：h=yd,故B正确.对B的速度沿绳 子方向和垂直于绳子方向分解，任沿绳子方向上的分速度等于重物的速度，有：vcos45三v钟，所以一 L二血，故C错误：环下滑过程中无摩擦力对系统做功，故系统机械能守%物恒，即满足环减小的机械能等于重物增加的机械能，故D正确：故选BD.8 .如图2所示，遥控小车在平直路面上做直线运动，所受恒左阻力户4N,经过&点时，小车受 至IJ的牵引力FA=2N,运动到B点时小车正好匀速，且速度VB=2m/ s:图2是小车从

16、4点运动到B点牵引力F与速度”的反比例函数关系图像。下列说法正确的是（A.从&到B,牵引力的功率保持不变B.从A到8,牵引力的功率越来越小C.小车在A点的速度为4m/sD.从A到8,小车的速度减小得越来越慢【答案】ACD【解析】【分析】【详解】AB.遥控小车牵引力的功率P=Fv,而题目中，已知小车从A点运动到B点牵引力F与速度V成反比例，则可知F与V的乘积保持不变，即功率P不变，故A正确，B错误；C.小车运动到B点时正好匀速，则牵引力等于阻力，且速度os=2%/s,则小车的功率为P = Fv = 8 W则在4点时速度P 8V < =m/s = 4 n V sFA 2故C正确：D.

17、小车从A到B的过程中，因速度从4m/s减小到2m/s,在这一过程中，功率始终保持不 变，故牵引力增大，小车所受的合外力可知，合外力减小，由牛顿第二泄律G二隹可知，小车的加速度减小，所以从A到B,勿 小车的速度减小得越来越慢，故D正确。故选ACDo9.闻斗是古代最常见的提水器具，两人相对而立，用手牵拉绳子，从低处昇水上岸，假设昇 斗装水后重20kg，左右两根轻绳长均为2m,最初绳子竖直下垂，廊水时两人均沿水平方向朝相 反的方向做直线运动，屏斗以加速度lm/s?匀加速度直线上升，己知重力加速度（绳子可以看成轻质细绳）则屏斗上升Im时（）A.两绳的拉力大小均为200NB.两人拉绳的速率均为J2m/

18、sc.两人对屏斗做的功均为IloJD,绳子拉力的总功率为220 JEW【答案】CD【解析】【分析】【详解】A.此时寓斗已经向上移动了 Im,对昇斗进行受力分析如下mg沿屏斗运动方向根拯牛顿第二立律有2T COS ZABD - mg = Ina其中 COS ZABD =-2带入数据解得T = 220N故A错误；B.上升Im的过程根据速度位移公式可得%0 = 2 a r如下图廊斗与人在沿绳方向的分速度相等联立并带入数据解得% =八nVS故B错误：C.屏斗上升过程根据动能左理有带入数据解得每人对屏斗做的功W人为I10J,故C正确:D.上升Irn后的瞬时功率为P = Fv = 2T CoS ZABD

19、X % = 220 V2W 故 D 正确。故选CDo10. 如图所示，倾角为&的足够长倾斜传送带沿逆时针方向以恒左速率运行，一个小物块无初 速度的放在传送带上端，传送带与物块间动摩擦因数“<tan8,取传送带底端为零势 能面，下列 描述小物块速度，重力势能&,动能Ek和机械能E四个物理疑随物块沿传送 带运动距离X的变x【答案】BCD【解析】【分析】【详解】A.小物块无初速度的放在传送带上，先向下加速，最初阶段传送带的速度大于小物体的速 度，滑动摩擦力沿传送带向下，根据牛顿第二泄律的小物体的加速度Qj = g（sin（）+ /cos（）V2 = 26F1Xv = yj2a

20、故V-X图像应为向X轴弯曲的一段曲线：当小物体加速到与传送带的速度相等后，由于“VlanO,重力沿斜而向下的分力大于滑动摩擦 力，小物体受到的合力沿传送带向下，小物块继续向下加速；小物块的速度大于传送 带的速度 内后，摩擦力沿传送带向上，加速度c I 2 = g(sinO-z，cosO)由V2 - v 0 = 2aiX解得V 二尿+W故V-X图像同样为向才轴弯曲的一段曲线，故A错误：B.取传送带底端为零势能而，设初状态重力势能为FM,重力势能表达式为EP =Epi)-mgx sin ()FP-X图像应为斜率为负值的一段直线，故B正确：C.小物块加速度为6时，根据动能立理有动能的表达式为Ek =

21、 Y . k = ma) - X设此过程获得的动能为Ek。，Fk-X图像应为斜率为正值、过原点的一段直线；小物块的速度 大 于传送带速度后加速度为6,动能表达式为"丫 "二 7 i X故Ek-X图像应为斜率为正值的一段直线：由于5山，斜率变小，故C正确。D.小物块加速度为a】时，摩擦力做正功，机械能增加，机械能表达式为E = Ep(j + 侬 COS 0 - XF-X图像应为斜率为正值的一段直线，纵轴截距为初状态的机械能EP。：小物体加速到与传 送带的速度相等时，机械能增加到最大值Em,小物块的速度大于传送带速度后，摩擦力做负 功，机械能表达式为E = Em -PnlgCO

22、s OxF-X图像应为斜率为负值的一段直线，故D正确。故选BCDO11 ,如图所示，一轻绳系着可视为质点的小球在竖直平而内做圆周运动，已知绳长为/,重力加 速度为g,小球在最低点Q的速度为巾，忽略空气阻力则()A.若小球恰好通过最高点，速度大小刚好为0B,小球的速度如越大，则在P、Q两点绳对小球的拉力差越大c.当VoM/%7时，小球一泄能通过最高点pD当V<厂时，轻绳始终处于绷紧状态【答案】CD【解析】【分析】本题小球做变速圆周运动，在最高点和最低点重力和拉力的合力提供向心力，同时结合动能定 理列式研究。要注意绳子绷紧，小球可能通过最高点，也可以在下半圆内运动。【详解】A.小球在最高点时

23、，由于是绳拉小球，合力不可能为0,速度也不可能为0,选项A错误：C.设小球恰好到达最高点时的速度为，最低点的速度为也由动能左理得-mg(21) - - i n 一_L 7 讨2 2小球恰经过最高点P时，有VfIng = IU - J-联立解得V2 = V VS因为为TV? >V2=y / 5gi所以小球一定能通过最高点P,选项C正确：B.球经过最低点Q时，受重力和绳子的拉力，根拯牛顿第二定律得到Fi - mg = n i 万球经过最高点P时mg + F, = In (B)联立解得Fz-Fi= Fg与小球的初速度无关。选项B错误；D.设小球运动到N点时，由机械能守恒得解得所以当vJi7时，

24、小球上升的最高点达不到与。等高的高度，所以细绳始终处于绷紧状态,选项D正确。故选CDO12. 如图所示，质橙为m的物体静止在倾角为6的斜而上，物体与斜而间的动摩擦因数为U, 现使斜面水平向左匀速移动距离I，物体始终与斜面保持相对静止.则在斜而水平向左匀速运动 距离I的过程中()<>A.摩擦力对物体做的功为一 Umglcos 0B.斜而对物体的弹力做的功为mglsin 0 cos2 0C.重力对物体做的功为mglD.斜而对物体做的功为0【答案】D【解析】试题分析：物体处于静止，对物体受力分析可得，在竖直方向1-心。$0+£530：在水平分析 Nsin 0 =fcos 0解得

25、N=mgcos 0 j f= mgs in。；支持力与竖直方向的夹角为0,摩擦力做的功Wf=-fcos。1=- mglsin 0 cos。，故A错误：支持力做的功为WN二NSin。-s=mgssin。cos 0 ,支持力做功的功率 为： 小了。5 0小血心故8错误；重力做功为零，故C错误：由于匀速运动，所以斜面体对物体作用力 的合力与速度方向垂直，则作用力做的总功为零，故D正确：故选D.考点：功13. 如图，在竖直平而内有一光滑水平直轨道，与半径为R的光滑半圆形轨道相切于3点, 一质量为m (可视为质点)的小球从A点通过B点进入半径为R的半圆，恰好能通过轨道的最高点M从M点飞出后落在水平而上，不计空气阻力，则（A.小球在&点时的速度为2廊B.小球到达8点时对轨道的压力大小为C.小球从3点到达"点的过程中合力的冲量大小为功/ 6gRD.小球运动到与圆心等高处对轨道的压力大小为3mg【答案】D【解析】【分析】【详解】A.小球恰好能通过半圆的最高点M,由重力提供向心力，由牛顿第二左律得m2 = InR解得由&到M,由动能左理得解得VA =J5 殛故A错误；B.由A到8,速度不变VB=VA= 在B点时，对B点进行受力分析重力提供向