2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí) 第5章 第3講 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用課時(shí)限時(shí)檢測(cè).doc
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2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí) 第5章 第3講 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用課時(shí)限時(shí)檢測(cè) 知識(shí)點(diǎn) 題號(hào) 易 中 難 機(jī)械能守恒的判斷 1、2 7 單個(gè)物體 5 10 多個(gè)物體 6、8 彈簧類 3、4 11 綜合問(wèn)題 9 12 【答案】 B 4.(xx山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)檢測(cè))如圖5-3-15所示,離水平地面一定高處水平固定一內(nèi)壁光滑的圓筒,筒內(nèi)固定一輕質(zhì)彈簧,彈簧處于自然長(zhǎng)度.現(xiàn)將一小球從地面以某一初速度斜向上拋出,剛好能水平進(jìn)入圓筒中,不計(jì)空氣阻力.下列說(shuō)法中正確的是( ) 圖5-3-15 A.彈簧獲得的最大彈性勢(shì)能小于小球拋出時(shí)的動(dòng)能 B.彈簧獲得的最大彈性勢(shì)能等于小球拋出時(shí)的動(dòng)能 C.小球從拋出到將彈簧壓縮到最短的過(guò)程中小球的機(jī)械能守恒 D.小球拋出的初速度大小僅與圓筒離地面的高度有關(guān) 【解析】 小球從拋出到彈簧壓縮到最短的過(guò)程中,只有重力和彈力做功,因此小球和彈簧系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,即mv=mgh+Ep,由此得到Ep<mv,選項(xiàng)A正確,B、C錯(cuò)誤;斜上拋運(yùn)動(dòng)可分解為豎直上拋運(yùn)動(dòng)和水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng),在豎直方向上有2gh=vsin2θ(θ為v0與水平方向的夾角),解得v0=,由此可知,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 【答案】 A 圖5-3-16 5.(xx浙江嘉興模擬)如圖5-3-16所示是全球最高的(高度208米)北京朝陽(yáng)公園摩天輪,一質(zhì)量為m的乘客坐在摩天輪中以速率v在豎直平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng),假設(shè)t=0時(shí)刻乘客在軌跡最低點(diǎn)且重力勢(shì)能為零,那么,下列說(shuō)法正確的是( ) A.乘客運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,重力勢(shì)能隨時(shí)間的變化關(guān)系為Ep=mgR(1+cos t) B.乘客運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,在最高點(diǎn)受到座位的支持力為m-mg C.乘客運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,機(jī)械能守恒,且機(jī)械能為E=mv2 D.乘客運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,機(jī)械能隨時(shí)間的變化關(guān)系為E=mv2+mgR(1-cos t) 【解析】 在最高點(diǎn),根據(jù)牛頓第二定律可得,mg-N=m,受到座位的支持力為N=mg-m,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由于乘客在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其動(dòng)能不變,重力勢(shì)能發(fā)生變化,所以乘客在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中機(jī)械能不守恒,C項(xiàng)錯(cuò)誤;在時(shí)間t內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的弧度為t,所以對(duì)應(yīng)t時(shí)刻的重力勢(shì)能為Ep=mgR(1-cos t)A項(xiàng)錯(cuò)誤,總的機(jī)械能為E=Ek+Ep=mv2+mgR(1-cos t),D項(xiàng)正確. 【答案】 D 6. 圖5-3-17 內(nèi)壁光滑的環(huán)形凹槽半徑為R,固定在豎直平面內(nèi),一根長(zhǎng)度為R的輕桿,一端固定有質(zhì)量為m的小球甲,另一端固定有質(zhì)量為2m的小球乙.現(xiàn)將兩小球放入凹槽內(nèi),小球乙位于凹槽的最低點(diǎn)(如圖5-3-17所示),由靜止釋放后( ) A.下滑過(guò)程中甲球減少的機(jī)械能總是等于乙球增加的機(jī)械能 B.下滑過(guò)程中甲球減少的重力勢(shì)能總是等于乙球增加的重力勢(shì)能 C.甲球可沿凹槽下滑到槽的最低點(diǎn) D.桿從右向左滑回時(shí),乙球一定不能回到凹槽的最低點(diǎn) 【解析】 環(huán)形槽光滑,甲、乙組成的系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只有重力做功,故系統(tǒng)機(jī)械能守恒,下滑過(guò)程中甲減少的機(jī)械能總是等于乙增加的機(jī)械能,甲、乙系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能等于系統(tǒng)增加的動(dòng)能;甲減少的重力勢(shì)能等于乙增加的勢(shì)能與甲、乙增加的動(dòng)能之和;由于乙的質(zhì)量較大,系統(tǒng)的重心偏向乙一端,由機(jī)械能守恒,知甲不可能滑到槽的最低點(diǎn),桿從右向左滑回時(shí)乙一定會(huì)回到槽的最低點(diǎn). 【答案】 A 7. 圖5-3-18 (xx鄭州一中檢測(cè))如圖5-3-18所示,光滑細(xì)桿AB、AC在A點(diǎn)連接,AB豎直放置,AC水平放置,兩相同的中心有小孔的小球M、N,分別套在AB和AC上,并用一細(xì)繩相連,細(xì)繩恰好被拉直,現(xiàn)由靜止釋放M、N,在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中下列說(shuō)法中正確的是( ) A.M球的機(jī)械能守恒 B.M球的機(jī)械能減小 C.M和N組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒 D.繩的拉力對(duì)N做負(fù)功 【解析】 由于桿AB、AC光滑,所以M下降,N向左運(yùn)動(dòng),繩子對(duì)N做正功,對(duì)M做負(fù)功,N的動(dòng)能增加,機(jī)械能增加,M的機(jī)械能減少,對(duì)M、N系統(tǒng),桿對(duì)M、N均不做功,系統(tǒng)機(jī)械能守恒,故B、C兩項(xiàng)正確. 【答案】 BC 8. 圖5-3-19 如圖5-3-19所示,長(zhǎng)度相同的三根輕桿構(gòu)成一個(gè)正三角形支架.在A處固定質(zhì)量為2m的小球,B處固定質(zhì)量為m的小球,支架懸掛在O點(diǎn),可繞過(guò)O點(diǎn)并與支架所在平面相垂直的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng).開(kāi)始時(shí)OB與地面相垂直.放手后開(kāi)始運(yùn)動(dòng),在不計(jì)任何阻力的情況下,下列說(shuō)法正確的是( ) A.A球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)速度為零 B.A球機(jī)械能減少量等于B球機(jī)械能增加量 C.B球向左擺動(dòng)所能達(dá)到的最高位置應(yīng)高于A球開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的高度 D.當(dāng)支架從左向右擺回時(shí),A球能回到起始高度 【解析】 因A處小球質(zhì)量大、位置高,圖中三角形框架處于不穩(wěn)定狀態(tài),釋放后支架就會(huì)向左擺動(dòng).?dāng)[動(dòng)過(guò)程中只有小球受的重力做功,故系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,選項(xiàng)B、D正確.A球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí),若設(shè)支架邊長(zhǎng)是L,A球下落的高度便是L,有mg(L)的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為支架的動(dòng)能,因而此時(shí)A球速度不為零,選項(xiàng)A錯(cuò).當(dāng)A球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)有向左運(yùn)動(dòng)的速度,還要繼續(xù)左擺,B球仍要繼續(xù)上升,因此B球能達(dá)到的最高位置比A球的最高位置要高,C選項(xiàng)正確. 【答案】 BCD 9. 圖5-3-20 (xx成都彭州中學(xué)模擬)如圖5-3-20所示,物體A、B通過(guò)細(xì)繩及輕質(zhì)彈簧連接在輕滑輪兩側(cè),物體A、B的質(zhì)量分別為m、2m,開(kāi)始時(shí)細(xì)繩伸直,用手托著物體A使彈簧處于原長(zhǎng)且A與地面的距離為h,物體B靜止在地面上.放手后物體A下落,與地面即將接觸時(shí)速度為v,此時(shí)物體B對(duì)地面恰好無(wú)壓力,則下列說(shuō)法中正確的是( ) A.物體A下落過(guò)程中的任意時(shí)刻,加速度不會(huì)為零 B.此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能等于mgh+mv2 C.此時(shí)物體B處于平衡狀態(tài) D.此過(guò)程中物體A的機(jī)械能變化量為mgh-mv2 【解析】 對(duì)物體A進(jìn)行受力分析可知,當(dāng)彈簧的彈力大小為mg時(shí),物體A的加速度為零,A錯(cuò)誤;由題意和功能關(guān)系知彈簧的彈性勢(shì)能為Ep=mgh-mv2,B錯(cuò)誤;當(dāng)物體B對(duì)地面恰好無(wú)壓力時(shí),說(shuō)明彈簧的彈力大小為2mg,此時(shí)B所受合外力為零,恰好處于平衡狀態(tài),C正確;彈簧的彈性勢(shì)能的增加量等于物體A的機(jī)械能的減少量(mgh-mv2),D正確. 【答案】 CD ☆10. 圖5-3-21 如圖5-3-21所示為豎直平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系.一個(gè)質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn),在力F和重力的作用下,從坐標(biāo)原點(diǎn)O由靜止開(kāi)始沿直線OA斜向下運(yùn)動(dòng),直線OA與y軸負(fù)方向成θ角(θ<90).不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g,則以下說(shuō)法正確的是( ) A.當(dāng)F=mgtan θ時(shí),質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能守恒 B.當(dāng)F=mgsin θ時(shí),質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能守恒 C.當(dāng)F=mgtan θ時(shí),質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能可能減小也可能增大 D.當(dāng)F=mgsin θ時(shí),質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能可能減小也可能增大 【解析】 如圖為力的矢量三角形圖示,若F=mgtan θ,則力F可能為b方向或c方向,故力F的方向可能與運(yùn)動(dòng)方向成銳角,也可能與運(yùn)動(dòng)方向成鈍角,除重力外的力F對(duì)質(zhì)點(diǎn)可能做正功,也可能做負(fù)功,故質(zhì)點(diǎn)機(jī)械能可能增大,也可能減小,C對(duì),A錯(cuò);當(dāng)F=mgsin θ,即力F為a方向時(shí),力F垂直質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向,故只有重力對(duì)質(zhì)點(diǎn)做功,機(jī)械能守恒,B對(duì),D錯(cuò). 【答案】 BC 二、非選擇題(本題共2小題,共30分.計(jì)算題要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位.) 11. 圖5-3-22 (14分)(xx海南國(guó)興中學(xué)模擬)半徑R=0.50 m的光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi),輕質(zhì)彈簧的一端固定在環(huán)的最高點(diǎn)A處,另一端系一個(gè)質(zhì)量m=0.20 kg的小球,小球套在圓環(huán)上,已知彈簧的原長(zhǎng)為L(zhǎng)0=0.50 m,勁度系數(shù)k=4.8 N/m.將小球從如圖5-3-22所示的位置由靜止開(kāi)始釋放,小球?qū)⒀貓A環(huán)滑動(dòng)并通過(guò)最低點(diǎn)C,在C點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能EpC=0.6 J.(g取10 m/s2),求: (1)小球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)的速度vC的大?。? (2)小球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)對(duì)環(huán)的作用力的大小和方向. 【解析】 由題圖知初始時(shí)刻彈簧處于原長(zhǎng). (1)小球從B到C,根據(jù)機(jī)械能守恒定律有 mg(R+Rcos 60)=EpC+mv 代入數(shù)據(jù)求出vC=3 m/s. (2)小球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)受到三個(gè)力作用,即重力G、彈簧彈力F、環(huán)的作用力FN,設(shè)環(huán)對(duì)小球的作用力方向向上,根據(jù)牛頓第二定律有 F+FN-mg=m F=kx x=R 所以FN=m+mg-F FN=3.2 N,方向豎直向上 根據(jù)牛頓第三定律得出,小球?qū)Νh(huán)的作用力大小為3.2 N,方向豎直向下. 【答案】 (1)3 m/s (2)3.2 N,方向豎直向下 ☆12.(16分)(xx浙江高考)山谷中有三塊石頭和一根不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)青藤,其示意圖如圖5-2-23所示.圖中A、B、C、D均為石頭的邊緣點(diǎn),O為青藤的固定點(diǎn),h1=1.8 m,h2=4.0 m,x1=4.8 m,x2=8.0 m.開(kāi)始時(shí),質(zhì)量分別為M=10 kg和m=2 kg的大、小兩只滇金絲猴分別位于左邊和中間的石頭上,當(dāng)大猴發(fā)現(xiàn)小猴將受到傷害時(shí),迅速?gòu)淖筮吺^的A點(diǎn)水平跳至中間石頭.大猴抱起小猴跑到C點(diǎn),抓住青藤下端,蕩到右邊石頭上的D點(diǎn),此時(shí)速度恰好為零.運(yùn)動(dòng)過(guò)程中猴子均可看成質(zhì)點(diǎn),空氣阻力不計(jì),重力加速度g=10 m/s2.求: 圖5-3-23 (1)大猴從A點(diǎn)水平跳離時(shí)速度的最小值; (2)猴子抓住青藤蕩起時(shí)的速度大??; (3)猴子蕩起時(shí),青藤對(duì)猴子的拉力大小. 【解析】 猴子先做平拋運(yùn)動(dòng),后做圓周運(yùn)動(dòng),兩運(yùn)動(dòng)過(guò)程機(jī)械能均守恒.尋求力的關(guān)系時(shí)要考慮牛頓第二定律. (1)設(shè)猴子從A點(diǎn)水平跳離時(shí)速度的最小值為vmin,根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律,有 h1=gt2① x1=vmint② 聯(lián)立①②式得 vmin=8 m/s③ (2)猴子抓住青藤后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒,設(shè)蕩起時(shí)速度為vC,有 (M+m)gh2=(M+m)v④ vC== m/s≈9 m/s⑤ (3)設(shè)拉力為FT,青藤的長(zhǎng)度為L(zhǎng).對(duì)最低點(diǎn),由牛頓第二定律得 FT-(M+m)g=(M+m)⑥ 由幾何關(guān)系 (L-h(huán)2)2+x=L2⑦ 得:L=10 m⑧ 綜合⑤⑥⑧式并代入數(shù)據(jù)解得:FT=(M+m)g+(M+m)=216 N. 【答案】 (1)8 m/s (2)9 m/s (3)216 N- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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