高考专项2017版选考高分突破专题复习课件训练三功和能第11课时

1、 HYPERLINK /guangshichang 高中物理资源下载平台-光世昌的博客 HYPERLINK /guangshichang /guangshichang第11课时机械能守恒定律及其应用一、选择题(在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1(20169月绍兴适应性考试)在2016年里约奥运会男子蹦床决赛中，我国选手董栋、高磊分摘银、铜牌。如图1所示为运动员正在比赛时的照片，不计空气阻力，下列说法正确的是()图1A运动员离开蹦床后处于失重状态B运动员上升到最高点时加速度为零C运动员下落碰到蹦床后立即做减速运动D运动员在整个比赛过程中机械能一直守恒解析运动员离开蹦床后，只受

2、重力作用，处于完全失重状态，A正确；最高点加速度为g，B错误；运动员下落碰到蹦床后，FNmg前加速运动，但加速度减小，a0时，速度最大，FNmg后减速运动，C错误；整个比赛过程中，运动员、蹦床、地球组成的系统机械能守恒，而运动员在整个比赛过程中机械能并不一直守恒，D错误。答案A2从h高处以初速度v0竖直向上抛出一个质量为m的小球，如图2所示，若取抛出处物体的重力势能为0，不计空气阻力，则物体着地时的机械能为()图2Amgh Bmgheq f(1,2)mveq oal(2,0)C.eq f(1,2)mveq oal(2,0) D.eq f(1,2)mveq oal(2,0)mgh解析不计空气阻力

3、，所以小球整个过程机械能守恒，故落地时机械能为Eeq f(1,2)mveq oal(2,0)，C正确。答案C3如图3所示，下列关于机械能是否守恒的判断，不正确的是()图3A甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，A机械能守恒B乙图中，在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑时，物体B机械能守恒C丙图中，不计任何阻力时，A加速下落，B加速上升过程中，A、B系统的机械能守恒D丁图中，小球沿水平面做匀速圆周运动时，小球的机械能守恒 解析甲图中重力和弹力做功，物体A和弹簧组成的系统机械能守恒，但物体A机械能不守恒，A错；乙图中物体B除受重力外，还受弹力、拉力，摩擦力，但除重力之外的三个力做功代数和为零，机械能

4、守恒，B对；丙图中绳子张力对A做负功，对B做正功，代数和为零，A、B系统的机械能守恒，C对；丁图中小球的动能不变，势能不变，机械能守恒，D对。答案A4(2016浙江名校协作体模拟)弹弓是孩子们喜爱的弹射类玩具，其构造原理如图4所示，橡皮筋两端点A、B固定在把手上，橡皮筋处于ACB时恰好为原长状态，在C处(AB连线的中垂线上)放一固体弹丸，一手执把，另一手将弹丸拉至D点放手，弹丸就会在橡皮筋的作用下发射出去，打击目标。现将弹丸竖直向上发射，已知E是CD中点，则()图4A从D到C过程中，弹丸的机械能守恒B从D到C过程中，弹丸的动能一直在增大C从D到C过程中，橡皮筋的弹性势能先增大后减小D从D到E过

5、程橡皮筋对弹丸做功大于从E到C过程解析A项，从D到C重力外还有弹簧弹力做功，弹丸的机械能不守恒，A错；B项，D到C的过程，先弹力大于重力，弹丸加速，后重力大于弹力，弹丸减速，所以弹丸的动能先增大后减小，B错；从D到C，橡皮筋的形变量一直减小，所以其弹性势能一直减小，C错误；D到E的弹簧弹力大于E到C的弹簧弹力，弹丸位移相等，所以从D到E过程橡皮筋对弹丸做的功大于从E到C过程橡皮筋对弹丸做的功，D正确。答案D5如图5是为了检验某种防护罩承受冲击能力的装置的一部分，M为半径为R1.0 m、固定于竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道，轨道上端切线水平，M的下端相切处放置竖直向上的弹簧枪，可发射速度不同的

6、质量m0.01 kg的小钢珠。假设某次发射的钢珠沿轨道内侧恰好能经过M的上端点水平飞出，取g10 m/s2，弹簧枪的长度不计，则发射该钢珠前，弹簧的弹性势能为()图5A0.10 J B0.15 JC0.20 J D0.25 J解析小钢珠恰好经过M的上端点有mgmeq f(v2,R)，所以veq r(gR)eq r(10) m/s。根据机械能守恒定律得EpmgReq f(1,2)mv20.15 J。答案B6.如图6所示，在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A，若将小球A从弹簧原长位置由静止释放，小球A能够下降的最大高度为h。若将小球A换成质量为2m的小球B，仍从弹簧原长位置由静止释放，已知重力加

7、速度为g，不计空气阻力，则小球B下降h时的速度为()图6A.eq r(2gh) B.eq r(gh)C.eq r(f(gh,2) D0解析设小球A下降高度h时，弹簧的弹性势能为Ep，由机械能守恒可知Epmgh。当小球A换为质量为2m的小球B时，设小球B下降h时速度为v，根据机械能守恒有2mgheq f(1,2)2mv2Ep，解得veq r(gh)，B正确。答案B7如图7所示是某公园设计的一种惊险刺激的娱乐设施。管道除D点右侧水平部分粗糙外，其余部分均光滑。若挑战者自斜管上足够高的位置滑下，将无能量损失的连续滑入第一个、第二个圆管轨道A、B内部(圆管A比圆管B高)，某次一挑战者自斜管上某处滑下，

8、经过第一个圆管轨道A内部最高位置时，对管壁恰好无压力。则这名挑战者()图7A经过管道A最高点时的机械能大于经过管道B最低点时的机械能B经过管道A最低点时的动能大于经过管道B最低点时的动能C经过管道B最高点时对管外侧壁有压力D不能经过管道B的最高点解析A管最高点恰好无压力，可得出mgmeq f(veq oal(2,A),R)。根据机械能守恒定律，A、B选项中机械能和动能都是相等的，选项C中由于管B低，到达B最高点的速度vBvA。由FNmgmeq f(veq oal(2,B),r)meq f(veq oal(2,A),R)mg，即FN0即经过管道B最高点时对管外侧壁有压力，故选C。答案C二、选择题

9、(在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是符合题目要求的)8.如图8所示，一轻弹簧一端固定在O点，另一端系一小球，将小球从与悬点O在同一水平面且使弹簧保持原长的A点无初速度地释放，让小球自由摆下，不计空气阻力，在小球由A点摆向最低点B的过程中，下列说法中正确的是()图8A小球的机械能守恒B小球的机械能减少C小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变D小球与弹簧组成的系统机械能守恒解析小球由A点下摆到B点的过程中，弹簧被拉长，弹簧的弹力对小球做了负功，所以小球的机械能减少，故选项A错误，B正确；在此过程中，由于有重力和弹簧的弹力做功，所以小球与弹簧组成的系统机械能守恒，即小球减少的重力势能，等于小

10、球获得的动能与弹簧增加的弹性势能之和，故选项C错误，D正确。答案BD9某蹦床运动员在一次蹦床运动中仅在竖直方向运动，如图9为蹦床对该运动员的作用力F随时间t的变化图象。不考虑空气阻力的影响，下列说法正确的是 ()图9At1至t2时间内运动员和蹦床构成的系统机械能守恒Bt1至t2时间内运动员和蹦床构成的系统机械能增加Ct3至t4时间内运动员和蹦床的势能之和增加Dt3至t4时间内运动员和蹦床的势能之和先减少后增加解析机械能守恒的条件是只有重力或弹簧的弹力做功，所以整个过程重力势能、弹性势能和动能总量保持不变。t1至t2过程内运动员做功，运动员和蹦床构成的系统机械能增加，故A错误，B正确；t2以后，

11、蹦床的弹力最大值不变，整个过程重力势能、弹性势能和动能总量保持不变，t3时刻弹力为零，重力大于弹力，运动员做加速度减小的加速运动，运动员的动能增加，当重力等于弹力时，加速度为零速度最大，再向后，弹力大于重力，运动员做加速度增大的减速运动，运动员的动能减小，t4时速度最小，故动能先增大后减小，故运动员和蹦床的势能之和先减少后增加，故C错误，D正确。答案BD10如图10所示，质量为m的小球固定于轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定于O点，将小球拉至A处，弹簧恰好无形变。由静止释放小球，它运动到O点正下方B点，与A点间的竖直高度差为h，速度为v。下列说法正确的是()图10A由A到B小球的机械能减少B由A

12、到B重力势能减少eq f(mv2,2)C由A到B小球克服弹力做功为mghD小球到达B时弹簧的弹性势能为mgheq f(mv2,2)解析小球、地球和弹簧组成的系统机械能守恒，由A到B过程弹簧的弹性势能增加了，因此小球的机械能减少，A正确；该过程小球重力势能减少量等于小球动能增量eq f(1,2)mv2和弹簧弹性势能增量之和，B错误；克服弹力做功等于弹性势能的增加量，由机械能守恒定律得，小球到达B时弹簧的弹性势能为mgheq f(1,2)mv2，C错误，D正确。答案AD三、非选择题11如图11所示，质量M2 kg的滑块套在光滑的水平轨道上，质量m1 kg的小球通过长L0.5 m的轻质细杆与滑块上的

13、光滑轴O连接，小球和轻杆可在竖直平面内绕O轴自由转动，开始轻杆处于水平状态。现给小球一个竖直向上的初速度v04 m/s，g取10 m/s2。若锁定滑块，试求小球通过最高点P时对轻杆的作用力的大小和方向。图11解析设小球能通过最高点，且此时的速度为v1。在上升过程中，因只有重力做功，小球的机械能守恒。选M所在水平面为参考平面，则eq f(1,2)mveq oal(2,1)mgLeq f(1,2)mveq oal(2,0)v1eq r(6) m/s设小球到达最高点时，轻杆对小球的作用力为F，方向向下，则Fmgmeq f(veq oal(2,1),L)由式，得F2 N由牛顿第三定律可知，小球对轻杆的

14、作用力大小为2 N，方向竖直向上。答案 2 N竖直向上12如图12所示，竖直平面内有一光滑圆弧轨道，其半径为R0.5 m，平台与轨道的最高点等高。一质量m0.8 kg的小球从平台边缘的A处水平射出，恰能沿圆弧轨道上P点的切线方向进入轨道内侧，轨道半径OP与竖直线的夹角为53，已知sin 530.8，cos 530.6，g取10 m/s2。试求：图12(1)小球从平台上的A点射出时的速度大小v0；(2)小球从平台上的射出点A到圆轨道入射点P之间的距离l；(结果可用根式表示)(3)小球沿轨道通过圆弧的最高点Q时对轨道的压力大小。解析(1)小球从A到P的高度差hR(1cos 53)小球做平抛运动有h

15、eq f(1,2)gt2则小球在P点的竖直分速度vygt把小球在P点的速度分解可得v0tan 53vy联立解得：小球平抛初速度v03 m/s。(2)小球平抛下降高度heq f(1,2)vyt，水平射程sv0t故A、P间的距离leq r(h2s2)eq f(2r(13),5) m。(3)小球从A到达Q时，根据机械能守恒定律可知vQv03 m/s在Q点根据向心力公式得：meq f(veq oal(2,Q),R)FNmg解得FN6.4 N，根据牛顿第三定律得小球沿轨道通过圆弧的最高点Q时对轨道的压力FNFN6.4 N。答案见解析13如图13所示，两个半径为R的四分之一圆弧构成的光滑细管道ABC竖直放

16、置，且固定在光滑水平面上，圆心连线O1O2水平。轻弹簧左端固定在竖直挡板上，右端与质量为m的小球接触(不拴接，小球的直径略小于管的内径)，长为R的薄板DE置于水平面上，板的左端D到管道右端C的水平距离为R。开始时弹簧处于锁定状态，具有的弹性势能为3mgR，其中g为重力加速度。解除锁定，小球离开弹簧后进入管道，最后从C点抛出。图13(1)求小球经C点时的动能；(2)求小球经C点时所受的弹力；(3)弹簧锁定时弹簧的弹性势能Ep满足什么条件，从C点抛出的小球才能击中薄板DE?解析(1)解除锁定后，小球运动到C点的过程，弹簧和小球组成的系统机械能守恒由机械能守恒定律得3mgR2mgREk解得EkmgR。(2)小球过C点时的动能Ekeq f