2022年高考物理總復(fù)習(xí) 第5章 第3課時(shí) 機(jī)械能守恒定律課時(shí)作業(yè)（含解析）

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1、2022年高考物理總復(fù)習(xí) 第5章 第3課時(shí) 機(jī)械能守恒定律課時(shí)作業(yè)（含解析） 一、單項(xiàng)選擇題 1．以下說(shuō)法中哪些是正確的(　　) A．物體做勻速運(yùn)動(dòng)，它的機(jī)械能一定守恒 B．物體所受合力的功為零，它的機(jī)械能一定守恒 C．物體所受合力不等于零，它的機(jī)械能可能守恒 D．物體所受合力等于零，它的機(jī)械能一定守恒 【答案】C 【解析】物體做勻速運(yùn)動(dòng)動(dòng)能不變，但是高度可以改變，重力勢(shì)能改變，所以A錯(cuò)誤；合力的功為零，只是動(dòng)能不變，B錯(cuò)誤；物體所受合力不等于零，例如只在重力作用下的運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能守恒，所以C正確；D選項(xiàng)實(shí)質(zhì)與A選項(xiàng)相同，所以錯(cuò)誤． 2．一個(gè)人站在陽(yáng)臺(tái)上，以相同的速率v0分別把

2、三個(gè)球豎直向上拋出、豎直向下拋出、水平拋出，不計(jì)空氣阻力，則三球落地時(shí)的速率(　　) A．上拋球最大 B．下拋球最大 C．平拋球最大 D．三球一樣大 【答案】D 【解析】三個(gè)小球從相同的高度拋出，雖然運(yùn)動(dòng)的路徑不同，但是下落過(guò)程中，小球都僅在重力的作用下運(yùn)動(dòng)，符合機(jī)械能守恒條件，mgh＋mv＝mv2，可解得，三個(gè)小球落地的速度均為v＝. 3.如圖1所示，一根跨過(guò)光滑定滑輪的輕繩，兩端各有一雜技演員(可視為質(zhì)點(diǎn))．a(chǎn)站在地面上，b從圖示的位置由靜止開(kāi)始向下擺動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中繩始終處于伸直狀態(tài)．當(dāng)演員b擺至最低點(diǎn)時(shí)，a剛好對(duì)地面無(wú)壓力，則演員a的質(zhì)量與演員b的質(zhì)量之比為(　　) 圖1

3、 A．1∶1 B．2∶1 C．3∶1 D．4∶1 【答案】B 【解析】設(shè)b擺至最低點(diǎn)時(shí)的速度為v，b側(cè)所拉繩子長(zhǎng)度為l，由機(jī)械能守恒定律可得：mgl(1－cos 60°)＝mv2，解得v＝.設(shè)b擺至最低點(diǎn)時(shí)繩子的拉力為FT，由牛頓第二定律得：FT－mbg＝mb，解得FT＝2mbg，對(duì)演員a有FT＝mag，所以，演員a與演員b之比為2∶1. 4．(xx·南京模擬)自由下落的物體，其動(dòng)能與位移的關(guān)系如圖所示．則圖中直線的斜率表示該物體的(　　) 圖2 A．質(zhì)量 B．機(jī)械能 C．重力大小 D．重力加速度 【答案】C 【解析】由機(jī)械能守恒定律，Ek＝mgh，動(dòng)能Ek與

4、位移h的關(guān)系圖線的斜率表示該物體的重力大小，選項(xiàng)C正確． 5．如圖3所示，在高1.5 m的光滑平臺(tái)上有一個(gè)質(zhì)量為2 kg的小球被一細(xì)線拴在墻上，球與墻之間有一根被壓縮的輕質(zhì)彈簧．當(dāng)燒斷細(xì)線時(shí)，小球被彈出，小球落地時(shí)的速度方向與水平方向成60°角，則彈簧被壓縮時(shí)具有的彈性勢(shì)能為(g＝10 m/s2)(　　) 圖3 A．10 J B．15 J C．20 J D．25 J 【答案】A 【解析】由h＝gt2，tan 60°＝，可得v0＝ m/s.由小球被彈射過(guò)程中，小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒得，Ep＝mv＝10 J，故A正確． 6．如圖4所示，一很長(zhǎng)的、不可伸長(zhǎng)的柔軟輕繩跨過(guò)

5、光滑定滑輪，繩兩端各系一小球a和b.a球質(zhì)量為m，靜置于地面；b球質(zhì)量為3m，用手托住，高度為h，此時(shí)輕繩剛好拉緊．從靜止開(kāi)始釋放b后，a可能達(dá)到的最大高度為(　　) 圖4 A．h B．1.5h C．2h D．2.5h 【答案】B 【解析】在b球落地前，a、b球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，且a、b兩球速度大小相等，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知：3mgh－mgh＝(m＋3m)v2，v＝，b球落地時(shí)，a球高度為h，之后a球向上做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，在這個(gè)過(guò)程中機(jī)械能守恒，mv2＝mgΔh，Δh＝＝，所以a球可能達(dá)到的最大高度為1.5h，B正確． 二、雙項(xiàng)選擇題 7．如圖5所示，兩光滑斜面的傾角

6、分別為30°和45°、質(zhì)量分別為2m和m的兩個(gè)滑塊用不可伸長(zhǎng)的輕繩通過(guò)滑輪連接(不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦)，分別置于兩個(gè)斜面上并由靜止釋放；若交換兩滑塊位置，再由靜止釋放，則在上述兩種情形中正確的有(　　) 圖5 A．質(zhì)量為2m的滑塊受到重力、繩的張力、沿斜面的下滑力和斜面的支持力的作用 B．質(zhì)量為m的滑塊均沿斜面向上運(yùn)動(dòng) C．繩對(duì)質(zhì)量為m的滑塊的拉力均大于該滑塊對(duì)繩的拉力 D．在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)機(jī)械能均守恒 【答案】BD 【解析】每個(gè)滑塊受到三個(gè)力：重力、繩子的拉力和斜面的支持力，受力分析中的力應(yīng)該是按性質(zhì)分類的力，沿著斜面的下滑力是分解出來(lái)的按照效果命名的力，A錯(cuò)；對(duì)于B選項(xiàng)，

7、滑塊是上滑還是下滑要看兩個(gè)滑塊的重力沿著斜面向下的分量的大小關(guān)系，由于質(zhì)量為2m的滑塊的重力沿著斜面的下滑分力較大，故質(zhì)量為m的滑塊必定沿著斜面向上運(yùn)動(dòng)，B對(duì)；任何一個(gè)滑塊受到的繩子的拉力與繩子對(duì)滑塊的拉力等大反向，C錯(cuò)；系統(tǒng)中除了重力之外，支持力對(duì)系統(tǒng)每個(gè)滑塊都不做功，繩子拉力對(duì)每個(gè)滑塊的拉力等大反向，且兩滑塊的位移必定大小相等，故繩子拉力作為系統(tǒng)的內(nèi)力對(duì)系統(tǒng)做功總和必定為零，故只有重力做功的系統(tǒng)，機(jī)械能守恒，D對(duì)． 8.如圖6所示，細(xì)繩跨過(guò)定滑輪懸掛兩物體M和m，且M>m，不計(jì)摩擦，系統(tǒng)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中(　　) 圖6 A．M、m各自的機(jī)械能分別守恒 B．M減少的機(jī)械能等于

8、m增加的機(jī)械能 C．M減少的重力勢(shì)能等于m增加的重力勢(shì)能 D．M和m組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 【答案】BD 【解析】M下落過(guò)程，繩的拉力對(duì)M做負(fù)功，M的機(jī)械能不守恒，減少；m上升過(guò)程，繩的拉力對(duì)m做正功，m的機(jī)械能增加，A錯(cuò)誤；對(duì)M、m組成的系統(tǒng)，機(jī)械能守恒，易得B、D正確；M減少的重力勢(shì)能并沒(méi)有全部用于m重力勢(shì)能的增加，還有一部分轉(zhuǎn)變成M、m的動(dòng)能，所以C錯(cuò)誤． 9. (xx·柳州聯(lián)考)如圖7所示，一根不可伸長(zhǎng)的輕繩兩端分別系著小球A和物塊B，跨過(guò)固定于斜面體頂端的小滑輪O，傾角為θ＝30°的斜面體置于水平地面上．A的質(zhì)量為m，B的質(zhì)量為4m.開(kāi)始時(shí)，用手托住A，使OA段繩恰處于水平伸

9、直狀態(tài)(繩中無(wú)拉力)，OB繩平行于斜面，此時(shí)B靜止不動(dòng)．將A由靜止釋放，在其下擺過(guò)程中，斜面體始終保持靜止，下列判斷中正確的是(　　) 圖7 A．物塊B受到的摩擦力逐漸增大 B．地面對(duì)斜面體的摩擦力方向一直向右 C．小球A的機(jī)械能守恒 D．小球A的機(jī)械能不守恒，A、B系統(tǒng)的機(jī)械能守恒 【答案】BC 【解析】解題時(shí)需要判斷B物塊在整個(gè)過(guò)程中是否發(fā)生了運(yùn)動(dòng)．當(dāng)A球未釋放時(shí)B物塊靜止，則此時(shí)B受沿斜面向上的摩擦力f＝4mg·sin θ＝2mg，為靜摩擦力．假設(shè)在A球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中B未動(dòng)，則A球下落的過(guò)程中機(jī)械能守恒，mgR＝mv2，v＝，對(duì)A球進(jìn)行受力分析可得，在最低點(diǎn)時(shí)FT－mg＝

10、m，F(xiàn)T＝3mg，A球運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)時(shí)繩子拉力最大，此時(shí)FT＝3mg

11、 圖8 A．運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，其所受外力的合力為零 B．在這個(gè)過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能一直在減小 C．在這個(gè)過(guò)程中，跳板的彈性勢(shì)能一直在增加 D．在這個(gè)過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員所受重力對(duì)他做的功小于跳板的作用力對(duì)他做的功 【答案】CD 【解析】由題意可知A位置為跳板的自然狀態(tài)，故跳水運(yùn)動(dòng)員到達(dá)A位置時(shí)對(duì)跳板的作用力為零，其平衡位置應(yīng)該在A位置、B位置之間，故運(yùn)動(dòng)員從A位置向B位置運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，動(dòng)能先增大后減小，所以A、B錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)員由A位置運(yùn)動(dòng)到B位置的過(guò)程中，跳板的彈力始終做負(fù)功，故其彈性勢(shì)能一直增加，C正確；由于跳水運(yùn)動(dòng)員從某高處落到處于自然狀態(tài)的跳板上，故初速度不為零，根據(jù)動(dòng)能定理可知

12、重力對(duì)運(yùn)動(dòng)員做的功小于跳板的作用力對(duì)他做的功，D正確． 11．(xx·茂名一模)如圖9所示，物體A、B的質(zhì)量相等，物體B剛好與地面接觸．現(xiàn)剪斷繩子OA，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖9 A．剪斷繩子的瞬間，物體A的加速度為g B．彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，物體A的速度最大 C．剪斷繩子后，彈簧、物體A、物體B和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 D．物體A運(yùn)動(dòng)到最下端時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能最大 【答案】CD 【解析】本題考查牛頓第二定律、機(jī)械能守恒定律，意在考查考生的理解能力．開(kāi)始時(shí)物體B剛好與地面接觸，即地面對(duì)B沒(méi)有支持力，所以彈簧對(duì)B有向上的拉力，大小為mg，對(duì)A有向下的拉力，大小也是mg，剪斷

13、繩子OA時(shí)，彈簧的彈力不變，所以A受到2mg的合力，則加速度為2g，A錯(cuò)；彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，A受到的合力為mg，物體A的速度不是最大，B錯(cuò)；剪斷繩子后，彈簧、物體A、物體B和地球組成的系統(tǒng)，只有重力和彈簧的彈力做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，C對(duì)；物體A運(yùn)動(dòng)到最下端時(shí)，彈簧形變最大，彈簧的彈性勢(shì)能最大，D對(duì)． 三、非選擇題 12．(xx·蘇州模擬)如圖所示，水平地面與一半徑為l的豎直光滑圓弧軌道相接于B點(diǎn)，軌道上的C點(diǎn)位置處于圓心O的正下方．在距地面高度為l的水平平臺(tái)邊緣上的A點(diǎn)，質(zhì)量為m的小球以v0＝的速度水平飛出，小球在空中運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)，恰好沿圓弧軌道在該點(diǎn)的切線方向滑入軌道．小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中空氣阻

14、力不計(jì)，重力加速度為g，試求： 圖10 (1)B點(diǎn)與拋出點(diǎn)A正下方的水平距離x； (2)圓弧BC段所對(duì)的圓心角θ； (3)小球滑到C點(diǎn)時(shí)，對(duì)圓軌道的壓力． 【解析】(1)設(shè)小球做平拋運(yùn)動(dòng)到達(dá)B點(diǎn)的時(shí)間為t，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，l＝gt2，x＝v0t，聯(lián)立解得x＝2l. (2)由小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)豎直分速度v＝2gl，tan θ＝vy/v0，解得θ＝45°. (3)小球從A運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能守恒，設(shè)到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度大小為vC，有機(jī)械能守恒定律， mgl(1＋1－)＝mv－mv 設(shè)軌道對(duì)小球的支持力為F，有： F－mg＝m， 解得：F＝(7－)mg， 由牛頓第三定律可知，小

15、球?qū)A軌道的壓力大小為F′＝(7－)mg，方向豎直向下． 13.如圖11所示，光滑固定的豎直桿上套有一個(gè)質(zhì)量m＝0.4 kg的小物塊A，不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩通過(guò)固定在墻壁上大小可忽略的定滑輪D連接小物塊A和小物塊B．虛線CD水平，間距d＝1.2 m，此時(shí)連接小物塊A的細(xì)繩與豎直桿的夾角為37°，小物塊A恰能保持靜止．現(xiàn)在在小物塊B的下端掛一個(gè)小物塊Q(未畫出)，小物塊A可從圖示位置上升并恰好能到達(dá)C處．不計(jì)摩擦和空氣阻力，cos 37°＝0.8，sin 37°＝0.6，重力加速度g取10 m/s2.求： 圖11 (1)小物塊A到達(dá)C處時(shí)的加速度大?。? (2)小物塊B的質(zhì)量； (3)小物塊Q的質(zhì)量． 【答案】(1)10 m/s2　(2)0.5 kg　(3)0.3 kg 【解析】(1)當(dāng)小物塊A到達(dá)C處時(shí)，由受力分析可知：水平方向受力平衡，豎直方向只受重力作用，所以小物塊A的加速度a＝g＝10 m/s2. (2)設(shè)小物塊B的質(zhì)量為mB，繩子拉力為FT.根據(jù)平衡條件有FTcos 37°＝mg，F(xiàn)T＝mBg 聯(lián)立解得mB＝0.5 kg. (3)設(shè)小物塊Q的質(zhì)量為m0，根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒得 mghAC＝(mB＋m0)ghB hAC＝＝1.6 m，hB＝－d＝0.8 m 解得m0＝0.3 kg.