河北省张家口市高三物理同步练习机械能守恒定律及其应用

河北省张家口市高三物理同步练习机械能守恒定律及其应用河北省张家口市高三物理同步练习机械能守恒定律及其应用PAGE河北省张家口市高三物理同步练习机械能守恒定律及其应用机械能守恒定律及其应用1.对于物体机械能能否守恒的表达，以下说法中正确的选项是（）A.做匀变速直线运动的物体，机械能必定守恒B.做匀速直线运动的物体，机械能必定守恒C.外力对物体所做的功等于零时，机械能必定守恒D.只有重力做功，机械能必定守恒【答案】D【分析】A、做匀速直线运动的物体机械能不用然守恒，比方：下降伞匀速下降，机械能减小，故A错误；

B、做变速直线运动的物体机械能可能守恒，故B错误；

C、外力对物体做功为零时，机械能不用然守恒，比方木块在水平木板上滑动的过程，外力做功为零，但系统的机械能减少，故C错误；

D、只有重力对物体做功，物体机械能必定守恒，故D错误。点睛：解决本题的重点掌握机械能守恒的条件，机械能守恒的条件是只有重力或弹簧弹力做功．对于“必定”或“可能”的问题，能够经过举例说明。2.在以以下图的物理过程表示图中，甲图为一端固定有小球的轻杆，从右偏上30°开释后绕圆滑支点摇动；乙图为尾端固定有小球的轻质直角架，开释后绕经过直角极点的固定轴O无摩擦转动；丙图为置于圆滑水平面上的A、B两小车，B静止，A获取向来右的初速度后向右运动，某时辰连结两车的细绳绷紧，此后带动B车运动；丁图为置于圆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地点开释，小球开始摇动．则对于这几个物理过程（空气阻力忽视不计），以下判断中正确的选项是（）A.甲图中小球机械能守恒B.乙图中小球A的机械能守恒C.丙图中两车构成的系统机械能守恒D.丁图中小球的机械能守恒【答案】A【分析】试题分析：依据机械能守恒条件，分析清楚各图示物理状况，此后分析答题．解：A、在图甲所示过程中，只有重力做功，小球的机械能守恒，故A正确；B、图乙所示运动过程中，A、B两球构成的系统动量守恒，A球的机械能不守恒，故B错误；C、丙图中两车构成的系统在绳索被拉直的刹时，系统机械能有损失，系统机械能不守恒，故C错误；D、丁图中小球和小车构成的系统机械能守恒，小球的机械能不守恒，故D错误；应选：A．3.以以下图，半圆形圆滑轨道固定在水平川面上，半圆的直径与地面垂直，一小物快以速度从轨道下端滑入轨道，并从轨道上端水平飞出，小物快落地点到轨道下端的距离与轨道半径相关，此距离最大时，对应的轨道半径为（重力加快度为g）A.B.C.D.【答案】B【分析】物块由最低点到最高点有：；物块做平抛运动：x=v1t；；联立解得：，由数学知识可知，当时，x最大，应选B。【名师点睛】本题主假如对平抛运动的察看；解题时想法找到物块的水平射程与圆轨道半径的函数关系，即可经过数学知识讨论；本题同时察看学生运用数学知识解决物理问题的能力。4.半径为r和R（r＜R）的圆滑半圆形槽，其圆心均在同一水平面上，以以下图，质量相等的两小球分别自半圆形槽左侧缘的最高点无初速地开释，在下滑过程中两小球( )A.机械能均渐渐减小B.经过最低点时动能相等C.机械能老是相等的D.在最低点时向心加快度大小不相等【答案】C【分析】A、圆形槽圆滑，两小球下滑过程中，均只有重力做功，机械能均守恒，故A错误，C正确．

B、依据机械能守恒定律，得，，同理，因为，则，故B错误；

D、两个物体在运动的过程中，机械能都守恒，由得，，所以在最低点时的向心加快度的大小为，，所以在最低点时的加快度的大小与物体运动的半径的大小没关，即两个物体在最低点时的加快度的大小相等，所以D错误。点睛：依据机械能守恒的条件能够判断两小球在圆滑圆形槽中下滑过程中机械能是守恒的．由机械能守恒定律，求出小球经过最低点时速度大小，就能比较动能的大小关系．利用向心力知识求出在最低点时，轨道对小球的支持力，从而求出加快度的大小．取圆心所在水平面为参照平面，两小球在水平面上时，机械能均为零，下滑过程中机械能都不变，故确立在最低点时它们的机械能是相等的。5.一物体由H高处自由落下，当物体的动能等于势能时，物体所经历的时间为（）A.B.C.D.【答案】B【分析】【详解】运动的过程中物体的机械能守恒，取地面为零势能面，当动能等于重力势能时，依据机械能守恒可得mgH=mgh+mv2，因为动能和重力势能相等，所以mgH=mv2+mv2，解得：v=，则运动的时间，故B正确。应选B。6.以以下图，两个圆弧轨道固定在水平川面上，半径R同样，A轨道由金属凹槽制成，B轨道由金属圆管束成，均可视为圆滑轨道．在两轨道右边的正上方分别将金属小球A和B由静止开释，小球距离地面的高度分别用hA和hB表示，则以下说法正确的选项是A.若hA＝hB≥2R，则两小球都能沿轨道运动到最高点B.若hA＝hB＝，因为机械能守恒，两个小球沿轨道上涨的最大高度均为C.适合调整hA和hB，均可使两小球从轨道最高点飞出后，恰巧落在轨道右端口处D.若使小球沿轨道运动而且从最高点飞出，A小球的最小高度为，B小球在hB>2R的任何高度均可【答案】D【分析】试题分析：若小球A恰巧能到A轨道的最高点时，由，，依据机械能守恒定律得，mg（hA-2R）=mvA2，解得hA=R；若小球B恰巧能到B轨道的最高点时，在最高点的速度vB=0，依据机械能守恒定律得hB=2R．可见，hA=2R时，A不可以够抵达轨道的最高点．故A错误，D正确．若hB=时，B球抵达轨道上最高点时速度为0，小球B在轨道上上涨的最大高度等于时，若hA=hB=时，小球A在抵达最高点前走开轨道，有必定的速度，由机械能守恒可知，A在轨道上上涨的最大高度小于hB=，故B错误．小球A从最高点飞出后做平抛运动，着落R高度时，水平位移的最小值为，所以小球A落在轨道右端口外侧．而适合调整hB，B能够落在轨道右端口处．所以适合调整hA和hB，只有B球从轨道最高点飞出后，恰巧落在轨道右端口处．故C错误．应选D．考点：机械能守恒定律、圆周运动、平抛运动【名师点睛】本题是向心力、机械能守恒定律、平抛运动的综合，A轨道与轻绳系的球模型相像，B轨道与轻杆固定的球模型相像，要注意临界条件的不同样。7.以以下图，长为2L的轻弹簧AB两头等高的固定在竖直墙面上，弹簧恰巧处于原长，此刻此中点O处轻轻地挂上一个质量为m的物体P后，物体向下运动，当它运动到最低点时，弹簧与竖直方向的夹角为θ，重力加快度为g，以下说法正确的选项是（）A.向下运动的过程中，物体的加快度先增大后减小B.向下运动的过程中，物体的机械能先增大后减小C.物体在最低点时，弹簧的弹性势能为D.物体在最低点时，弹簧中的弹力为【答案】C【分析】【详解】物块向下运动，弹簧弹力增大，所受合外力减小，加快度减小，方向向下，当加快度为零时，重力和弹簧弹力的协力相等速度最大，物块连续向下运动弹簧弹力增大，协力增大，加快度增大方向向上，抵达最低点时速度为零，故加快度先减小后增大，故A错误；物体向下运动的过程中，弹簧弹力向上，位移向下，做负功，依据W除重=△E可知机械能向来减小，故B错误；依据能量守恒定律，物体在最低点时，速度为零，动能为零，物块减小重力势能转变为弹簧的弹性势能，有几何关系得物块下降的高度：h=，故弹簧的弹性势能为：△E弹=mgh=，故C正确；当加快度为零时，重力和弹簧弹力的协力相等，物块连续向下运动弹簧弹力增大，弹簧弹力的协力大于重力，则有：2F弹cosθ＞mg，解得：F弹＞，故D错误。应选C。【点睛】解决本题注意明确物块的运动形式，确立力的变化状况，依据牛顿第二定律和能量守恒定律及力的合成与分解的知识求解即可．8.以以下图，一轻弹簧的上端与物块连结在一同，并从高处由静止开始开释，空气阻力不计，在弹簧接触水平川面后直至物块运动到最低点的过程中，以下判断正确的选项是（）A.弹簧接触地时物块的速度最大B.物块向来做减速运动C.物块的机械能向来减小D.物块的动能和弹簧的弹性势能之和向来减小【答案】C【分析】【详解】从弹簧触地时，开始阶段弹簧的弹力小于重力，物块的协力向下，连续向下做加快运动，弹力等于重力时，协力为零，加快度为零，今后，弹力大于重力，物块向下做减速运动，所以弹力等于重力时，速度最大，此时弹簧处于压缩状态，物块先加快后减速运动，故AB错误；物块和弹簧构成的系统机械能守恒，而弹簧的弹性势能向来增大，所以物块的机械能向来减小，故C正确。对于物块和弹簧构成的系统，因为只有重力和弹力做功，所以系统的机械能守恒，即物块的动能、重力势能和弹簧的弹性势能之和保持不变，物块的重力势能向来减小，所以物块的动能和弹簧的弹性势能之和向来增添，故D错误；应选C。【点睛】解决本题的重点是知道依据协力的大小和方向可知加快度的大小和方向，以及知道加快度与速度同向，速度增添，加快度与速度反向，速度减小。要注意小球的机械能其实不守恒，系统的机械能才守恒。9.以以下图，竖直搁置的长为2L的轻杆上端及正中央固定两个质量均为m、可视为质点的小球，下端固定在铰链上，杆从静止开始自由倒下，不计全部摩擦及空气阻力，则A着地时的速度为（）A.B.C.D.【答案】D【分析】设地面为零势能面，小球在自由倒下的过程中只有重力做功，机械能守恒，则有：

mvA2+mvB2=mg•2L+mgL,此中vA=2vB

解得：,应选D.10.以以下图，物块用一不可以伸长的轻绳高出小滑轮与小球相连，与小球相连的轻绳处于水平拉直状态。小球由静止开释运动到最低点过程中，物块向来保持静止，不计空气阻力。以下说法正确的有A.小球刚开释时，地面对物块的摩擦力为零B.小球运动到最低点时，地面对物块的支持力可能为零C.上述过程中小球的机械能守恒D.上述过程中小球重力的功率向来增大【答案】AC【分析】、小球刚开释时，小球速度为零，此时绳索的拉力为零，对物块分析可知，遇到的摩擦力为零，故A正确；小球运动到最低点时，若地面对物块的支持力为零，此时绳索的拉力对物块有向右的分力，不可以能静止，故B错误；在着落过程中，重力做正功，重力势能减小，故C正确；刚开释时，速度为零，小球重力的功率为零，抵达最底端时，沿重力方向的速度为0，故重力的功率为零，故功抢先增大后减小，故D错误；应选AC。【点睛】对小球的运动过程分析，此后对物体进行受力分析，依据物块向来处于静止即可判断，依据重力做功的状况分析重力势能的变化状况；依据功率公式确立重力在初末状态的功率，从而确立功率的变化状况。11.在某一高处将三个质量同样的小球以同样的速率v0分别竖直上抛、平抛、竖直下抛，则以下说法正确的选项是（）A.三个球落地时速度同样B.三个球落地时重力的刹时功率相等C.从抛出到落地过程中，重力做功的均匀功率不相等D.假如考虑空气阻力，从抛出到落地过程中重力势能的变化不相等【答案】C【分析】依据动能定理得，mgh=mv2−mv02，重力做功相等，则落地时的速度大小相等，依据P=mgvcosθ，知落地时竖直上抛和竖直下抛运动的重力功率相等，可是与平抛运动的重力功率不等．AB错误．三个物体落地的时间不等，依据知，重力做功的均匀功率不等．故C正确．重力做功相等，则重力势能的变化量相等；选项D错误；应选C．点睛：解决本题的重点知道重力做功与路径没关，与首末地点的高度差相关，以及掌握均匀功率和刹时功率的差别，知道怎样求解均匀功率和刹时功率．12.以以下图，轻质弹簧的一端固定在墙上，另一端与质量为m的物体A相连，A放在圆滑水平面上，有一质量与A同样的物体B，从高h处由静止开始沿圆滑曲面滑下，与A相碰后一同将弹簧压缩，弹簧还原过程中某时辰B与A分开且沿原曲面上涨．以下说法正确的选项是（）A.弹簧被压缩时所拥有的最大弹性势能为mghB.弹簧被压缩时所拥有的最大弹性势能为C.B能达到的最大高度为D.B能达到的最大高度为h【答案】B【分析】【详解】对B下滑过程，据机械能守恒定律可得：mgh=mv02，则得，B刚抵达水平川面时的速度v0=。A碰撞过程，以A、B构成的系统为研究对象，取向右为正方向，依据动量守恒定律可得：mv0=2mv，得A与B碰撞后的共同速度为v=v0，所以弹簧被压缩时所拥有的最大弹性势能为Epm=•2mv2=mgh，故A错误，B正确；当弹簧再次恢还原长时，A与B将分开，B以v的速度沿斜面上滑，依据机械能守恒定律可得mgh′=mv2，解得，B能达到的最大高度为

h′=h，故CD错误。应选B。【点睛】利用动量守恒定律解题，必定注意状态的变化和状态的分析，明确研究对象，并采纳正方向．把动量守恒和机械能守恒联合起来列出等式求解是常有的问题．13.以以下图，两圆滑且平行的固定水平杆位于同一竖直平面内，两静止小球m1、m2分别穿在两杆上，两球间连结一个保持原长的竖直轻弹簧，现给小球m2一个水平向右的初速度v0．假如两杆足够长，则在今后的运动过程中（）A.m1、m2构成的系统机械能守恒B.当m1的速度达到最大时，m2同时速度最小C.m1、m2构成的系统动量守恒D.弹簧最长时，其弹性势能为m2v02【答案】C【分析】【详解】对于弹簧、m1、m2构成的系统，只有弹力做功，系统的机械能守恒，因为弹性势能是变化的，所以m1、m2构成的系统机械能不守恒。故A错误。若m1＞m2，当弹簧伸长时，m1向来在加快，当弹簧再次恢还原长时m1速度达到最大。弹簧伸长时m2先减速后，速度减至零向左加快，最小速度为零。所以m1速度达到最大时，m2速度不是最小，故B错误。因为两球竖直方向上受力均衡，水平方向所受的弹力的弹力大小相等，方向相反，所以两球构成的系统所受的合外力为零，系统的动量守恒，故C正确。当两球的速度相等时，弹簧最长，弹簧的弹性势能最大，以向右为正方向，由动量守恒定律得：m2v0=（m1+m2）v，解得：；由系统的机械能守恒得：m2v02=（m1+m2）v2+EP，解得：，故D错误。应选C。【点睛】本题察看了动量守恒定律的应用，解决本题的重点知道两球构成的系统动量守恒，两球和弹簧构成的系统机械能守恒，分析清楚运动过程，应用动量守恒定律与机械能守恒定律即可解题．14.一质量为8.00×104kg的太空飞船从其遨游轨道返回地面。飞船在离地面高度1.60×105m处以7.5×103m/s的速度进入大气层,渐渐减慢至速度为100m/s时着落到地面。取地面为重力势能零点,在飞船着落过程中,重力加快度可视为常量,大小取为9.8m/s2.(结果保存2位有效数字)(1)分别求出该飞船着地前刹时的机械能和它进入大气层时的机械能；(2)求飞船从离地面高度600m处至着地前刹时的过程中战胜阻力所做的功，已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的2.0%.【答案】(1),(2)【分析】（1）飞船着地前刹时的机械能为①式中，m和v0分别是飞船的质量和着地前刹时的速率。由①式和题给数据得②设地面周边的重力加快度大小为g，飞船进入大气层时的机械能为③式中，vh是飞船在高度1.6×105m处的速度大小。由③式和题给数据得④（2）飞船在高度h'

=600m处的机械能为⑤由功能原理得⑥式中，W是飞船从高度600m处至着地刹时的过程中战胜阻力所做的功。由②⑤⑥式和题给数据得W=9.7×108J⑦【名师点睛】本题主要察看机械能及动能定理，注意零势面的选择及第（2）问中要求的是战胜阻力做功。15.如图甲所示，一长为l＝1m的轻绳，一端穿在过O点的水平转轴上，另一端固定一质量为m＝0.2kg的小球，整个装置绕O点在竖直面内转动．给系统输入能量，使小球经过最高点的速度不停加快，经过丈量作出小球经过最高点时，绳对小球的拉力F与小球在最高点动能Ek的关系如图乙所示，重力加快度g＝10m/s2，不考虑摩擦和空气阻力，请分析并回答以下问题：(1)若要小球能做圆满的圆周运动，对小球过最高点的速度有何要求？(用题中给出的字母表示)(2)请依据题目及图象中的条件，求出图乙中b点所示状态小球的动能；(3)当小球达到图乙中b点所示状态时，马上停止能量输入．今后的运动过程中，在绳中拉力达到最大值的地点时轻绳绷断，求绷断刹时绳中拉力的大小．【答案】（1）v≥（2）3.0J（3）16N.【分析】(1)小球恰巧经过最高点做圆满圆运动，要求在最高点受力知足mg＝m所以小球过最高点的速度要知足