2014届高考物理第一轮复习方略5.3机械能守恒定律及其应

《全程复习》1届4高考物理全程复习方略（人教版-第一轮）课时提能演练（含详细解析）5.机3械能守恒定律及其应用（4分0钟 1分0）0、选择题（本题共8小题，每题9分，至少一个答案正确，选不全得5分，共72分一轻质弹簧，固定于天花板上的点处，原长为L如图所示，一个质量为的物块从点竖直向上抛出，以速度与弹簧在点相接触，然后向上压缩弹簧，到点时物块速度为零，在此过程中无机械能损失，则下列说法正确的是（）由到的过程中，动能和重力势能之和不变由到的过程中，弹性势能和动能之和不变由到的过程中，物块的机械能守恒由到的过程中，物块与弹簧组成的系统机械能守恒如图所示，一匀质杆长为J2r，从图示位置由静止开始沿光滑面 滑动， 是半径为的1圆弧，为水平面则当杆滑到 位置时的速度大小为4•长沙模拟一个小孩在蹦床上做游戏，他从高处落到蹦床上后又被弹起到原高度，小孩从高处开始下落到弹起的整个过程中，他的运动速度随时间变化的图线如图所示，图中只有段和段为直线则根据该图线可小孩在蹦床上的过程仅在 到的时间内小孩在蹦床上的过程仅在到的时间内蹦床的弹性势能增大的过程在到的时间内蹦床的弹性势能增大的过程在到的时间内一不计质量的直角形支架的两直角臂长度分别为l和l，支架可绕水平固O\=定轴在竖直平面内无摩擦转动，支架臂的两端分别连接质量为和的小jTOC\o"1-5"\h\z球和B开始时臂处于水平位置，如图所示，由静止释放后，则可能的 ^2加是 8臂能到达水平位置臂不能到达水平位置、两球的最大速度之比为： ：AB、两球的最大速度之比为： ：AB•山东高考如图所示，将小球从地面以初速度竖直上抛的同时，将另一相同0质量的小球从距地面处由静止释放，两球恰在h处相遇不计空气阻力则两球同时落地相遇时两球速度大小相等从开始运动到相遇，球动能的减少量等于球动能的增加量相遇后的任意时刻，重力对球做功功率和对球做功功率相等某空降兵从飞机上跳下，他从跳离飞机到落地的过程中沿竖直方向运动的 图象如图所示，则下列说法正确的是( )内空降兵和伞整体所受重力大于空气阻力

第 末空降兵打开降落伞，此后做匀减速运动至第 末〜 内空降兵竖直方向的加速度方向向上，大小在逐渐减小后空降兵保持匀速下落，此过程中机械能守恒如图所示，劲度系数为的轻质弹簧，一端系在竖直放置的半径为的圆环顶点P另一端系一质量为的小球，小球穿在圆环上做无摩擦的运动设开始时小球置于点，弹簧处于自然状态，当小球运动到最低点时速率为对圆环恰好没有压力下列分析正确的是( )从到的过程中，小球的机械能守恒从到的过程中，小球的机械能减少小球过点时，弹簧的弹力为 V2如小球过点时，弹簧的弹力为mg+mV22R如小球过点时，弹簧的弹力为mg+mV22R如图所示，一根不可伸长的轻绳两端各系一个小球和，跨在两根固定在同一高度的光滑水平细杆和上，质量为的球置于地面上，质量为的球从水平位置静止释放当球摆过的角度为°时，球对地面压力刚好为零，下列结论正确的是( )若只将细杆水平向左移动少许，则当球摆过的角度为小于。的某值时，球对地面的压力刚好为零若只将细杆水平向左移动少许，则当球摆过的角度仍为°时，球对地面的压力刚好为零二、计算题(本大题共2小题，共28分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)分如图所示，半径分别为和的甲、乙两个光滑的圆形轨道安置在同一竖直平面上，轨道之间有一条水平轨道相通，一小球以一定的速度先滑上甲轨道，通过动摩擦因数为p的段，又滑上乙轨道，最后离开两圆轨道，若小球在两圆轨道的最高点对轨道的压力都恰好为零，试求段的长度•十堰模拟 分如图所示，粗糙弧形轨道和两个光滑半圆轨道组成翘尾巴的形轨道光滑半圆轨道半径为，两个光滑半圆轨道连接处之间留有很小空隙，刚好能够使小球通过，之间距离可忽略粗糙弧形轨道最高点与水平面上点之间的高度为从点静止释放一个可视为质点的小球，小球沿翘尾巴的形轨道运动后从点水平飞出，落到水平地面上，落点到与点在同一竖直线上点的距离为已知小球质量，不计空气阻力，求：小球从点水平飞出时的速度大小；小球运动到半圆轨道的点时对轨道的压力;小球沿翘尾巴形轨道运动时克服摩擦力做的功答案解析【解析】选物块由到的过程中，只有重力、弹簧弹力做功，因此物块与弹簧组成的系统机械能守恒，由到的过程中，弹性势能不变，物块动能与重力势能之和不变，但物块由到的过程中，弹性势能增大，物块的机械能减小，重力势能增大，弹性势能与动能之和减小，故只有正确【解析】选虽然杆在下滑过程中有转动发生，但初始状态静止，末状态匀速平动，整个过程无机械能损失，故由机械能守恒定律得：1 r解得：v=:—故—mv2=AE=mg— gg2 p2正确.3【解题指南】解答本题时应注意以下两点：（1小）孩在落到蹦床前和弹离蹦床后均做匀变速直线运动.（2小）孩接触蹦床后，速度为零之前，蹦床的弹性势能一直增大.【解析】选 时刻开始小孩的加速度开始变化，说明小孩此时开始与蹦床接触，时刻以后小孩的加速度与〜时间相同，说明时刻开始小孩离开蹦床，故错误，正确；

时刻小孩的速度为零，此时小孩运动到最低点，蹦床的弹性势能最大，故弹性势能增大的过程在到时间内，、均错误【解析】选、当臂到达水平位置时，质量为的小球重力势能减少 /,质量为的小球重力势能增加 /,根据机械能守恒，可知这是可能的，所以正确，错误；两个小球转动的角速度3相同，根据3可知，、两球的最大速度之比为故正确，错误【解析】选设两球释放后经过时间相遇，因它们的位移大小相等，故有7-2gt7-2gt2=2gt，得2这表明相遇时球的速度为零，根据竖直上抛运动的对称性可知球从抛出至落地时间为，而球的落地时间小于，选项、错误；从开始到相遇，球的机械能守恒，球的动能减少量等于 球的机械能守恒，球的动能增加量等于h选项正确；相遇后的任意时刻，、球的速度均不相等，重力大小相同，所以重力的功率不相等，选项错误【解析】选、由图象可知，〜内空降兵和伞向下做加速运动，说明整体所受重力大于空气阻力，选项正确；第末空降兵打开降落伞，由图象可知，整体做减速运动，说明加速度方向向上；图象斜率越来越小，说明加速度逐渐减小，选项错误而选项正确； 后空降兵保持匀速下落，此过程中机械能减少，选项错误【解析】选、从到的过程中，因弹簧对小球做负功，小球的机械能将减少，错v2m—Rv2m—RF—mg=m— F=mg+B RB正确错误【变式备选】重 的滑块在倾角为°的斜面上，从点由静止下滑，到点接触到一个轻弹簧，滑块压缩弹簧到点开始弹回，返回点离开弹簧，最后又回到点，已知= , = 2那么在整个过程中，下列选项不正确的是( )当滑块动能的最大值是6J当弹簧弹性势能的最大值是6J从到弹簧的弹力对滑块做的功是当整个过程系统机械能守恒【解析】选滑块和弹簧组成的系统，在滑块的整个运动过程中，只发生动能、重力势能和弹性势能之间的相互转化，系统的机械能守恒，正确；滑块从到重力势能减小了mgacsin30。二6J，全部转化为弹簧的弹性势能，错误，正确；从到弹簧恢复原长，通过弹簧的弹力对滑块做功，将的弹性势能全部转化为滑块的机械能，正确【解析】选、设段绳长为L则球摆至最低点时，1mv2=mgL,2bbbv2可得： 因此时球对地面压力刚好为零，可得 ,有:F-mg=mjTbbL: ：i正确，错误；若细杆水平向左移动少许，使变大，但并不影响绳的拉ab力的大小，仍然有 ,当球摆过的角度为T Tba0时球对地面的压力刚好为零，错误，正确【解析】设小球通过点时的速度为，通过甲轨道最高点的速度为根据小球对轨道C1压力为零，有 v2mg=m宣取轨道最低点所在水平面为参考平面，由机械能守恒定律有11—mv2=mgD2R+—mv22c 2i联立①②式，设小球通过点的速度为，通过乙轨道最高点的速度为，则有: v2mg=m^-r取轨道最低点所在水平面为参考平面，由机械能守恒定律有：11—mv2=mgD2r+—mv22D 22

联立③④式，可得VD=屈（1分）设段长度为l，对小球通过段的过程，由动能定理有:-^mg-^mgl=—mv2—-mv22D2C（2分）答案：5（R-r）2H【总结提升】机械能守恒定律应用三要点（1正）确选取研究对象，必须明确机械能守恒定律针对的是一个系统，而不是单个物体.（2灵）活选取零势能位置，重力势能常选最低点或物体的初始位置为零势能位置，弹性势能选弹簧原长为零势能位置.（3运）用机械能守恒定律解题的关键在于确定“一个过程”和“两个状态”.所谓“一个过程”是指研究对象所经历的力学过程，了解研究对象在此过程中的受力情况以及各力的做功情况；“两个状态”是指研究对象在此过程中的开始和结束时所处的状态，找出研究对象分别在初状态和末状态的动能和势能.【解析】 小球从点水平飞出做平抛运动，设小球从点水平飞出时的速度大小为由平抛运动规律， 1s=vt,4R=—gt2E2联立解得v联立解得vE小球从点运动到点的过程，机械能守恒11—mv2=mg4R+—mv22B 2E

TOC\o"1-5"\h\z解得 s2v2=8gR+s-gB 8R在点 v2F-mg=m—b-得 mgs2F=9mg