《高考备考指南 物理 》课件-第3讲　机械能守恒定律及其应用

第3讲机械能守恒定律及其应用(本栏目对应配套训练P44~45)知识巩固练习1.(2023年淄博联考)下图实例中，判断正确的是()A.甲图中冰晶五环被匀速吊起的过程中机械能守恒B.乙图中物体在外力F作用下沿光滑斜面加速下滑的过程中机械能守恒C.丙图中不计任何阻力，轻绳连接的物体A、B组成的系统运动过程中机械能守恒D.丁图中小球在光滑水平面上以一定的初速度压缩弹簧的过程中，小球的机械能守恒【答案】C【解析】甲图中冰晶五环被匀速吊起的过程中，拉力做功不为零，机械能不守恒，A错误；由于外力F做功不为零，物体机械能不守恒，B错误；物体A、B组成的系统运动过程中重力做功，绳子拉力对两物体做功之和为零，机械能守恒，C正确；丁图中小球在光滑水平面上以一定的初速度压缩弹簧的过程中，弹簧的弹力对小球做负功，小球的机械能不守恒，D错误.2.(多选)(2023年广东二模)蹦极是比较刺激的一项运动，一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从地面上方的高台跳下，到最低点时，距地面还有一定高度，如图所示.忽略空气阻力，运动员可视为质点，下列说法正确的是()A.下落过程中，运动员到达最低点前重力势能始终减小B.下落过程中，重力势能的变化量与重力势能零点的选取有关C.下落过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒D.蹦极绳张紧后的下落过程中，由于弹力做负功，运动员动能减小【答案】AC【解析】在运动的过程中，运动员一直下降，则重力势能一直减小，A正确；下落过程中重力势能的变化量由高度差决定，有ΔEpG＝mg·Δh，则与重力势能零点的选取无关，B错误；蹦极过程中，弹性绳的拉力做负功，运动员所受重力做正功，则运动员、地球和蹦极绳所组成的系统无其他力做功，系统的机械能守恒，C正确；运动员到达最低点前的下落过程中，弹力做负功，而重力做正功，速度先增大后减小，则动能先增大后减小，D错误.3.(2023年全国甲卷)一同学将铅球水平推出，不计空气阻力和转动的影响，铅球在平抛运动过程中()A.机械能一直增加 B.加速度保持不变C.速度大小保持不变 D.被推出后瞬间动能最大【答案】B【解析】铅球做平抛运动，仅受重力，故机械能守恒，A错误；铅球的加速度恒为重力加速度，保持不变，B正确；铅球做平抛运动，水平方向速度不变，竖直方向做匀加速直线运动，根据运动的合成可知铅球速度变大，则动能越来越大，C、D错误.4.(多选)如图是全球最高(高度208米)的北京朝阳公园摩天轮.一质量为m的乘客坐在摩天轮中以速率v在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动.假设t＝0时刻乘客在轨迹最低点且重力势能为零，那么，下列说法正确的是()A.乘客运动的过程中，重力势能随时间变化的关系为Ep＝mgR1B.乘客运动的过程中，在最高点受到座位的支持力为mv2RC.乘客运动的过程中，机械能守恒，且机械能为E＝12mvD.乘客运动的过程中，机械能随时间变化的关系为E＝12mv2＋mgR【答案】AD【解析】在最高点，根据牛顿第二定律可得mg－N＝mv2R，受到座位的支持力N＝mg－mv2R，B错误；由于乘客在竖直平面内做匀速圆周运动，其动能不变，重力势能发生变化，因此乘客在运动的过程中机械能不守恒，C错误；在时间t内转过的角度为vRt，所以对应t时刻的重力势能为Ep＝mgR1－cosvtR，总的机械能为E＝Ek＋Ep＝12mv5.(多选)如图甲所示，一小滑块从固定斜面上A点由静止释放，经过时间4t0到达B点，在5t0时刻滑块运动到水平面的C点停止，滑块与斜面和水平面间的动摩擦因数相同.已知滑块在运动过程中与接触面间的摩擦力大小与时间的关系如图乙所示，设滑块运动到B点前后速率不变.以下说法中正确的是()A.滑块在斜面和水平面上的位移大小之比为16∶5B.滑块在斜面和水平面上的加速度大小之比为1∶4C.斜面的倾角为45°D.滑块与斜面的动摩擦因数μ＝4【答案】BD【解析】A到B的过程中a1(4t0)＝v，B到C的过程中v＝a2t0，所以a1a2＝14，B正确；A到B的过程中x1＝12a1(4t0)2＝8a1t02，B到C的过程中可采取逆向思维的方法，得x2＝12a2t02＝12×4a1t02＝2a1t02，所以x1∶x2＝41，A错误；由图乙可得f2＝μmg＝5N，f1＝μmgcosθ＝4N，所以f1∶f2＝cosθ＝45，得θ≈37°，C错误；物体在斜面上运动的过程中mgsinθ－μ6.(多选)如图所示，竖直平面内固定着一个螺旋形光滑轨道，一个小球从足够高处落下，刚好从A点进入轨道，则小球经过轨道上的B点和C点时，下列说法正确的是()A.轨道对小球不做功B.小球在B点的速度小于在C点的速度C.小球在B点对轨道的压力小于在C点对轨道的压力D.改变小球下落的高度，小球在B、C两点对轨道的压力差保持不变【答案】ABC【解析】由于小球在轨道中受力与运动方向始终垂直，故轨道对小球不做功，A正确；由于B点高于C点，则由机械能守恒定律可知，小球在B点的速度小于在C点的速度，B正确；根据向心力公式可知mg＋F＝mv2r，由于B点的速度小于C点的速度，故小球在B点对轨道的压力小于在C点对轨道的压力，C正确；改变小球下落的高度，则小球在B、C两点上速度的平方的差值恒定，但半径不同，故小球在B、C两点对轨道的压力差不同，D综合提升练习7.(多选)如图所示，水平传送带以速度v0顺时针转动，一质量为m的物块以速度32v0向右滑上传送带，刚好以v0从传送带右端滑落，物块与传送带之间的动摩擦因数为μ.则A.传送带的长度为5B.因摩擦产生的热量为5C.增大物块的初速度，因摩擦产生的热量会减少D.减小物块的初速度，因摩擦产生的热量可能会增加【答案】AD【解析】物块滑上传送带的速度比传送带的速度大，故滑块做匀减速运动，加速度为a＝μmgm＝μg，刚好以v0从传送带右端滑落，根据速度与位移关系有v02－32v02＝－2ax，解得x＝5v028μg，故传送带的长度为5v028μg，A正确；物块在传送带上运动的时间为t＝v0－32v0－μg＝v02μg8.(2023年全国甲卷)如图，光滑水平桌面上有一轻质弹簧，其一端固定在墙上.用质量为m的小球压弹簧的另一端，使弹簧的弹性势能为Ep.释放后，小球在弹簧作用下从静止开始在桌面上运动，与弹簧分离后，从桌面水平飞出.小球与水平地面碰撞后瞬间，其平行于地面的速度分量与碰撞前瞬间相等；垂直于地面的速度分量大小变为碰撞前瞬间的45.小球与地面碰撞后，弹起的最大高度为h.重力加速度大小为g，忽略空气阻力.(1)小球离开桌面时的速度大小；(2)小球第一次落地点距桌面上其飞出点的水平距离.解：(1)由小