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文档简介
2023届高中物理高考备考一轮总复习
机械能守恒定律专题复习卷
一、单选题(共7题)
1.如图所示,轻质弹簧一端悬挂在。点,另一端与物块相连,物块在A点时弹簧刚好处于原长,将物块
从A点静止释放后运动到最低点B点,运动过程中忽略空气阻力(物块一直悬空,弹簧始终处于弹性限度
内),则物块下降的过程中()
O
〃/〃〃■^〃/〃〃/
A
B厂工:
A.物块的机械能守恒
B.物块和弹簧组成的系统机械能守恒
C.物块的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变
D.由于不知物块质量和弹簧劲度系数,所以无法确定以上信息
2.大家都看过杂技演员表演的“水流星”,如图所示。一根细绳两端各系一只盛水的杯子,随着演员的轮动,
杯子就在竖直面内做半径为R的圆周运动。忽略空气阻力,重力加速度为g。下列的分析正确的是()
A.杯子做匀速圆周运动
B.杯子的机械能不守恒
C.若杯子经过最高点时细绳断裂,杯子将自由下落
D.要表演成功,杯子过最高点的速度至少为期
3.如图所示,一轻杆可绕光滑固定转轴。在竖直平面内自由转动,杆的两端固定有两小球A和B(可看
做质点)。A、B的质量分别为2kg和8kg,到转轴0的距离分别为0.2m和0.1m。现使轻杆从水平位置由
静止开始绕。轴自由转动,当A球到达最高点时,下列说法正确的是()(g=10m/s2)
BO°OA
A.转轴。对杆的作用力方向沿竖直方向向下
B.球A只受重力和杆对它的拉力
C.球A的角速度为5&rad/s
D.球B的角速度为2ji5rad/s
4.一小球以一定的初速度从图示的尸位置进入光滑的轨道,小球先进入圆轨道1,再进入圆轨道2,圆轨
道1的半径为R=lm,圆轨道2的半径是圆轨道1的2倍,小球的质量,〃=lkg。若小球恰好能通过圆轨
道2的最高点B,重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力,则下列说法中正确的是()
A.小球从圆轨道1冲上圆轨道2过程中机械能增加
B.小球经过B点时的速率为0。
C.小球经过A点时的速率为Ji6m/s
D.小球经过A点时对轨道的压力为50N
5.质量为M、长度为d的木块,放在光滑的水平面上,在木块右边有一个销钉把木块挡住,使木块不能
向右滑动。质量为,〃的子弹以水平速度W射入木块,刚好能将木块射穿。现在拔去销钉,使木块能在水
平面上自由滑动,而子弹仍以水平速度W射入静止的木块。设子弹在木块中受到的阻力大小恒定,则()
Vo—►
_________________
A.拔去销钉,木块和子弹组成的系统动量守恒,机械能也守恒
B.子弹在木块中受到的阻力大小为辿
2d
C.拔去销钉,子弹与木块相对静止时的速度为等
D.拔去销钉,子弹射入木块的深度为工答
6.如图所示,小物块6间由跨过光滑定滑轮的轻绳连接,氏c间拴接竖直轻弹簧,c放在水平地面上。
初始用手托住a,整个系统处于静止状态,且轻绳恰好伸直而无拉力。已知a质量为2m,Ac质量均为m,
重力加速度为g,弹簧劲度系数为人且始终在弹性限度内。由静止释放a,到c刚要离开地面的过程中()
/〃等/〃〃/
a□
n
r
ni
////////
A.c刚离开地面时,。的速度为0
B.c•刚离开地面时、6的速度大小为2g、陛
V3k
C.释放瞬间,。的加速度大小为g
D.释放瞬间,b的加速度大小为0
7.如图所示,一小孩从公园中粗糙的滑梯上自由加速滑下,其能量的变化情况是()
A,重力势能减小,动能增加,机械能增加
B.重力势能减小,动能增加,机械能减小
C.重力势能增加,动能减小,机械能增加
D.重力势能增加,动能减小,机械能减小
二、多选题(共5题)
8.如图所示,直立弹射装置的轻质弹簧顶端原来在。点,。与管口尸的距离为2%,现将一个重力大小为
〃取的钢珠置于弹簧顶端,再把弹簧压缩至。点,压缩量为%,释放弹簧后钢珠被弹出,钢珠运动到尸点
时的动能为4/ngx。,不计一切阻力,下列说法中正确的是()
A.弹射过程,弹簧和钢珠组成的系统机械能守恒
B.弹簧恢复原长时,弹簧的弹性势能全部转化为钢珠的动能
C.钢珠弹射所到达的最高点距管口户的距离为7%
D.弹簧被压缩至Q点时的弹性势能为7mgx。
9.如图所示,质量相同的三个小物块氏c处在同一高度,现将小物块4和6由静止释放,。沿光滑斜
面下滑,6做自由落体运动;同时将小物块c沿水平方向以速度%抛出。不计空气阻力,下列说法正确的
A.4、鼠两个物块落地瞬间重力的瞬时功率相同
B.明匕两个物块从释放到落地过程中重力对“、。两个物块做功相同
C.6c•两个物块落地瞬间的机械能相同
D.反c两个物块在运动过程中重力做功的平均功率相同
10.物体从某一高度处自由下落,落到直立于地面的轻弹簧上,在A点物体开始与弹簧接触,到B点物体
的速度为零,物体从A下落到8的过程中,不计空气阻力,下列说法中正确的是()
A,物体的机械能守恒
B.物体的重力势能和动能之和一直减小
C.物体的动能是先变大后变小
D.物体在B点的速度为零,处于平衡状态
11.一足球运动员把质量为400g的足球踢出,某人观察足球在空中飞行的状况,目测其上升的最大高度
约为5m,在最高点时速度大小约为20m/s。不计空气阻力,重力加速度为lOm/s?,(75=2.236),下列说
法中正确的是()
A.落地时速度大小约为30m/sB.落地时速度大小约为22m/s
C.足球运动员对足球做功约为100JD.足球运动员对足球做功约为80J
12.一个由弧形轨道、竖直圆轨道、水平直轨道A8和倾角6=37。的斜轨道BC平滑连接而成的装置放置
在水平地面上。质量,"=O/kg的小滑块从弧形轨道离地高〃=LOm处由静止释放•己知R=O.2m,
LAB=LBC=\.Om,滑块与轨道A3和BC间的动摩擦因数均为〃=0.25,弧形轨道和圆轨道均光滑,忽略空
气阻力,sin370=0.6,cos37°=0.8,以下说法正确的是()
A.滑块运动到与圆心。等高的。点时对轨道的压力为6N
B.滑块运动到与圆心。等高的。点时对轨道的压力为8N
C.滑块能冲出斜轨道的末端C点
D.滑块不能冲出斜轨道的末端C点
三、解答题(共4题)
13.某人站在悬崖上将质量〃『1.0kg的石块从高/『10m高处斜向上抛出去,初速度%=5m/s;空气阻力
可忽略不计,取g=10m/s2,试求:
(1)石块抛出之后到落地的运动过程,机械能是否守恒;
(2)抛出石块过程,力对石块做功W多大;
(3)石块落地时速度v多大。
14.A、B两个小球由细绳跨过轻质定滑轮相连接,B球的质量是A球质量的2倍,用手托住B球,A球
跟地面接触,使细绳刚好拉直,此时B球离地面高度为九重力加速度为g;不计空气阻力和其他摩擦阻
力,A、B均可看成质点。
(1)突然松手,求B球刚落地时A球的速度大小;
(2)设B球落地后不再弹起,A球始终未与滑轮接触,求A球上升到最高点时离地面的高度。
15.如图所示,将运动员在单杠上的运动等效为乜”型物体绕直角顶点。在单杠上转动。运动员的上部质
量等效在4点,质量为3〃?,运动员的腿部质量等效在8点,质量为2相,其中AOL8O,0A长为L,0B
长为2L。起始时运动员身体上部直立,腿部水平,之后使身体保持形态不变绕单杠自由转动起来,重力
加速度为g,不计一切阻力。求:
(1)B点转到最低点时的速度大小;
(2)8点由初始位置转到最低点的过程中,B的机械能增量。
16.如图所示,轻质弹簧左端固定,右端紧靠一滑块(滑块与弹簧无连接),弹簧的劲度系数%=500N/m,
弹簧的弹性势能表达式为与(X为弹簧的形变量)。滑块可视为质点,其质量,〃=lkg,弹簧最初处
于压缩状态,滑块所在位置到平台右端A的距离d=6.4m,平台离地高,=4.2m,在平台右侧有一固定光
滑斜面,斜面顶端8点距地高人=3.4m,斜面倾角6=45。,斜面底端与一水平传送带平滑连接,水平传动
带足够长,传动带逆时针转动的速度v=5m/s,滑块与水平桌面和传送带间动摩擦因数均为〃=Q5。现由
静止释放滑块,若滑块从平台右端A点飞出后恰好无碰撞落到斜面顶端B点(温馨提示:“无碰撞落到斜面
上''就表示滑块到达B点时滑块的速度方向恰好沿斜面向下),然后沿斜面继续下滑,并滑上水平传送带,g
JRlOm/s2o计算:
(1)滑块离开平台时速度以的大小:
(2)弹簧最初的压缩量与;
(3)滑块第一次从C点滑上传送带到第一次与传送带共速所需要的时间屋
O
参考答案
1.B
【详解】
从A点静止释放后运动到最低点B点的过程中,只有重力和弹簧弹力做功,所以物块和弹簧组成的系统机
械能守恒,在过程中物块的重力势能、动能与弹簧的弹性势能之和不变,故B正确,ACD错误。
故选Bo
2.D
【详解】
AB.在运动过程中,绳子的拉力始终与速度垂直,不做功,只有重力做功,动能和势能互相转化,机械能
守恒,杯子做变速圆周运动,AB错误;
C.若杯子经过最高点时细绳断裂,因为做得是圆周运动,最高点具有水平速度,所以杯子将作平抛运动,
C错误;
D.在最高点,绳子拉力为零时,则
v2
mg=m—
解得
V=y[gR
即杯子过最高点的速度至少为胸,D正确。
故选D。
3.C
【详解】
CD.对A、B构成的系统分析知系统机械能守恒,两球角速度相等,设为则满足
1212
机花灰%g%=5网U11Vli
其中
"叫
%=%
解得
(D=5A/2rad/s
故C正确,D错误;
B.当A球到达最高点时,由牛顿第二定律
F+I2
^A8=mAa)rA
解得
F=0
说明此时A只受重力,故B错误;
A.对B球分析知B球受到的一定是竖直向上的拉力,杆受到球的拉力竖直向下,所以杆受到转轴的力竖
直向上,故A错误。
故选Co
4.D
【详解】
A.小球从圆轨道1冲上圆轨道2过程中,由于只有重力做功,因此机械能守恒,A错误;
B.恰好经过8点时,根据牛顿第二定律
叫=述
R2
可得小球经过8点时的速率
vB=2后m/s
B错误;
C.根据机械能守恒
1,1,
—mVg+mg_2&=-mvA+-2R
小球经过A点时的速度
vA-2Vi5m/s
C错误;
D.经过A点时,根据牛顿第二定律
R
解得
7V=5ON
根据牛顿第三定律,小球经过A点时对轨道的压力
N'=N=50N
D正确。
故选D。
5.B
【详解】
A.拔去销钉,木块和子弹之间的摩擦力是系统内力,木块和子弹组成的系统水平方向动量守恒;但因摩
擦力要做功,故系统机械能不守恒,故A错误;
B.当木块固定时,由动能定理可知
-fd=O-^mv^
解得:
故B正确;
C.拔去销钉,子弹与木块系统水平方向动量守恒,则根据动量守恒定律可得
解得
v=_^
M+m
故C错误;
D.拔去销钉,由C选项可知最终速度,故整个过程根据动能定理有
-fa=—(777+M)v2--
解得
Md
x=--------
M+m
故D错误。
故选B。
6.B
【详解】
AB.当c刚离开地面时,弹簧弹力大小为您且此时弹簧伸长量为平,而开始释放时,弹簧压缩量也为等,
KK
这个过程中,人上升的高度
仁冲
k
由于弹簧的弹性势能没有发生变化,由。、b组成的系统机械能守恒
12
Qmg—mg)h=—x
解得
A错误,B正确;
CD.释放瞬间,根据牛顿第二定律,对物体a
2mg—T=2ma
对物体b
T-ma
解得
2
a=qg
C、D错误。
故选B。
7.B
【详解】
小孩加速滑下,高度不断减小,重力做正功,重力势能减小。速度增大,动能增大。小孩在下滑过程中与
滑梯摩擦生热,一部分机械能转化成内能,导致机械能总量减小。
故选B。
8.AD
【详解】
A.弹射过程,只有钢珠的重力和弹簧的弹力做功,故弹簧和钢珠组成的系统机械能守恒,A正确;
B.弹簧恢复原长时,弹簧的弹性势能全部转化为钢珠的机械能(动能和重力势能),B错误;
C.钢珠运动到尸点时的动能为4,"gx。,继续上升过程据动能定理可得
£k=mgh
解得
h=4x0
故钢珠弹射所到达的最高点距管口户的距离为4%,C错误;
D.钢球从。到最高点过程,弹性势能全部转化为重力势能,重力势能增加7mgx。,故弹簧被压缩至。点
时的弹性势能为7,咫%,D正确。
故选ADo
9.BD
【详解】
A.%〃初速度为零,根据动能定理知
,12c
tngn=—mv"-0
末速度大小相等,但是方向不同,重力的瞬时功率
P=mgvcosO
不同,故A错误;
B.根据
W=mgh
可得从释放到落地过程中重力对人两个物块做功相同,故B正确;
C.以地面为零势能面,〃的机械能为,阳/7,的机械能为,叫〃+;,"片,所以机械能不同,故C错误;
D.c做平抛运动,竖直方向为自由落体运动运动时间与b相同,重力做功,叫〃相同,所以重力的平均功
率相等,故D正确。
故选BD。
10.BC
【详解】
A.物体从A到除重力做功外还有弹簧的弹力对物体做功,则物体的机械能不守恒,选项A错误;
B.物体和弹簧系统机械能守恒,因从A到B弹性势能增加,则物体的重力势能和动能之和一直减小,选
项B正确;
C.开始接触弹簧时,弹力小于重力,物体加速下降,当弹力等于重力时,加速度为零,速度最大;以后
弹力大于重力,则物体就减速下降,可知物体的动能是先变大后变小,选项c正确;
D.物体在B点的速度为零,但是有向上的加速度,不是处于平衡状态,选项D错误。
故选BC。
11.BC
【详解】
CD.足球被踢起后在运动过程中,只受到重力作用,只有重力做功,足球的机械能守恒,足球到达最高点
时,机械能为
1,17
E=mg/j+-/w2=0.4X10X5J+-X0.4X202J=100J
由于足球的机械能守恒,则足球刚被踢起时的机械能为
E=150J
足球获得的机械能等于运动员对足球所做的功,因此运动员对足球做功
W=E=100J
D错误C正确;
AB.足球的机械能守恒,设落地时速度W
012
E=—mv.
21
解得
v,-l(x/5m/sx22m/s
A错误B正确。
故选BCo
12.BD
【详解】
AB.滑块下滑过程机械能守恒,由机械能守恒定律得
mgH=mgR+mv^
在。点轨道的弹力F提供向心力,由牛顿第二定律得
F=m—
R
代入数据解得
F=8N
由牛顿第三定律可知滑块对轨道的压力大小为
F=F=8N,方向水平向左
故A错误,B正确;
CD.设滑块能在斜轨道上到达的最高点为由能量守恒定律得
ngH=/.tmgLA0+/.imgL'BCcos9+mgL'BCsin0
代入数据解得
"c=77m<L=1.0m
ioBC
则滑块不会冲出轨道末端的C点,故C错误,D正确;
故选BD。
13.(1)守恒;(2)100J;(3)I5m/s
【详解】
(1)空气阻力忽略不计,石块从抛出到落地的过程中,只有重力做功,故其机械能守恒。
(2)重力做功为
W=,〃g/2=1.0xl0xl0J=100J
(3)选地面为零势能面,设石块落地时速度大小为v,由机械能守恒,可得
mgh4-;;mV2
代入数据解得
v=15m/s
14.(1)V=(2)
3
【详解】
(1)依题意知,A、B两个小球组成的系统机械能守恒,选择地面作为零势能参考面,则有
2mgh-—(2m+zn)v+mgh
求得,B球刚落地时A球的速度大小
v=-----
3
(2)B球落地后,A球上升的过程中,机械能守恒,有
mgh+;mv2=mgh'
A球到最高点时离地面的高度为
h'=-h
3
15.(1)2科骼(2)^mgL
【详解】
(1)当8点转到最低点时,根据机械能守恒定律有
I912
2mg-2L+3mg•L=—x3mv[+—x2mv2
由于运动员在转动过程中各部分的角速度相同,故有
1
匕=/
联立以上两式解得
2席
oK入
、'3〃7g
工
B0
v2mg
(2)设8在最低点时为零势能位置,则开始时B的总机械能
E[=4mgL
转到最低点时,B的总机械能
1C256mgL
Er,=一—2/nv,=---------
'2211
故机械能增量
AE=E2-Et=帝磔
16.(1)4m/s(2)0.4m(3)3s
【详解】
(1)由于滑块恰好无碰撞落在8点,故到达8点时滑
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