2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)方案 第16講 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用（含解析）

2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)方案 第16講 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用（含解析）1第30屆夏季奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)于2012年7月28日至8月13日在倫敦斯特拉特福德奧林匹克體育場(chǎng)舉行奧運(yùn)會(huì)中的投擲鏈球、鉛球、鐵餅和標(biāo)槍等體育比賽項(xiàng)目都是把物體斜向上拋出的運(yùn)動(dòng)，如圖K161所示這些物體從被拋出到落地的過(guò)程中()圖K161A物體的機(jī)械能先減小后增大B物體的機(jī)械能先增大后減小C物體的動(dòng)能先增大后減小，重力勢(shì)能先減小后增大D物體的動(dòng)能先減小后增大，重力勢(shì)能先增大后減小2xx·武昌調(diào)研如圖K162所示，輕彈簧下端固定在水平面上，一小球從高處下落到豎直放置的輕彈簧上，則在以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，下列敘述中正確的是(彈簧始終豎直且在彈性限度內(nèi))()圖K162A當(dāng)小球剛接觸彈簧時(shí)，小球的動(dòng)能最大B當(dāng)小球剛接觸彈簧時(shí)，小球與彈簧組成的系統(tǒng)的勢(shì)能最大C當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)時(shí)，小球與彈簧組成的系統(tǒng)的勢(shì)能最大D當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)時(shí)，小球與彈簧組成的系統(tǒng)的勢(shì)能最小3(雙選)如圖K163所示，斜面體置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物塊由靜止沿斜面下滑，在物塊下滑過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()圖K163A物塊的重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加B斜面體的機(jī)械能不變C斜面體對(duì)物塊的彈力垂直于接觸面，不對(duì)物塊做功D物塊和斜面體組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒4xx·云浮模擬(雙選)如圖K164所示，一輕質(zhì)彈簧固定于O點(diǎn)，另一端系一重物，將圖K164重物從與懸掛點(diǎn)等高的地方無(wú)初速度釋放，讓其自由擺下，不計(jì)空氣阻力，重物在擺向最低點(diǎn)的位置的過(guò)程中()A重物重力勢(shì)能減小B重物重力勢(shì)能與動(dòng)能之和增大C重物的機(jī)械能不變D重物的機(jī)械能減少圖K1655如圖K165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，小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(g10 m/s2)()A10 JB15 JC20 JD25 J 6xx·江南仿真卷如圖K166所示，小球沿水平面以初速度v0通過(guò)O點(diǎn)進(jìn)入半徑為R的豎直半圓弧軌道，不計(jì)一切阻力，下列說(shuō)法中正確的是()圖K166A球進(jìn)入豎直半圓軌道后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)B若小球恰能通過(guò)半圓弧最高點(diǎn)P，則球運(yùn)動(dòng)到P時(shí)向心力也恰好為零C若小球能通過(guò)半圓弧最高點(diǎn)P，則小球落地點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為mgRD若小球恰能通過(guò)半圓弧最高點(diǎn)P，則小球落地點(diǎn)離O點(diǎn)的水平距離為2R7xx·江西六校聯(lián)考(雙選)如圖K167所示，A、B兩個(gè)小球由繞過(guò)輕質(zhì)定滑輪的細(xì)線相連，A放在固定的光滑斜面上，B、C兩個(gè)小球在豎直方向上通過(guò)勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連，C球放在水平地面上現(xiàn)用手控制住A，并使細(xì)線剛剛拉直但無(wú)拉力作用，并保證滑輪左側(cè)細(xì)線豎直、右側(cè)細(xì)線與斜面平行已知A的質(zhì)量為4m，B、C的質(zhì)量均為m，重力加速度為g，細(xì)線與滑輪之間的摩擦不計(jì)，開(kāi)始時(shí)整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)釋放A后，A沿斜面下滑至速度最大時(shí)C恰好離開(kāi)地面下列說(shuō)法正確的是()圖K167A斜面傾角30°BA獲得最大速度為2gCC剛離開(kāi)地面時(shí)，B的加速度最大D從釋放A到C剛離開(kāi)地面的過(guò)程中，A、B兩個(gè)小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒8如圖K168所示為一固定的楔形木塊，其斜面的傾角為30°，另一邊與水平地面垂直，頂端有一個(gè)定滑輪，跨過(guò)定滑輪的細(xì)線兩端分別與物塊A和B連接，A的質(zhì)量為4m，B的質(zhì)量為m.開(kāi)始時(shí)，將B按在地面上不動(dòng)，然后放開(kāi)手，讓A沿斜面下滑而B(niǎo)上升，B不會(huì)與定滑輪相碰，所有摩擦均忽略不計(jì)當(dāng)A沿斜面下滑距離x后，細(xì)線突然斷了求物塊B上升的最大高度H.圖K1689xx·江西名校模擬如圖K169所示，光滑水平桌面離地高度為h0.5 m，有兩個(gè)質(zhì)量分別為mA和mB的小滑塊用長(zhǎng)度為h0.5 m的輕細(xì)繩相連，開(kāi)始時(shí)滑塊A放在桌面上，滑塊B懸吊在桌邊，細(xì)繩拉直，由靜止釋放，B落地后立即被粘在地面不動(dòng)，不計(jì)空氣阻力和各處摩擦，g取10 m/s2.(1)若mA0.2 kg，mB0.3 kg，試求A在桌面上運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小和滑塊B著地前瞬間的速度大??；(2)要使A離開(kāi)桌面后仍能保持細(xì)繩處于拉直狀態(tài)而不松弛，A、B的質(zhì)量應(yīng)滿足什么條件圖K169課時(shí)作業(yè)(十六)1D解析 物體斜向上拋出后，升高過(guò)程中重力勢(shì)能增大，動(dòng)能減小，下落過(guò)程中動(dòng)能增大，重力勢(shì)能減小，選項(xiàng)D正確2C解析 小球剛接觸彈簧后，重力大于彈簧對(duì)小球向上的彈力，小球繼續(xù)加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)彈簧對(duì)小球向上的彈力與重力大小相等時(shí)，小球動(dòng)能最大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只有重力和彈簧的彈力做功，小球與彈簧組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，因此當(dāng)小球動(dòng)能最小時(shí)，即小球運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)時(shí)，小球的重力勢(shì)能與彈簧的彈性勢(shì)能之和最大，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確3AD解析 物塊沿斜面向下加速運(yùn)動(dòng)，重力勢(shì)能減少，動(dòng)能大，選項(xiàng)A正確；下滑過(guò)程中，物塊對(duì)斜面體的作用力垂直于斜面，使斜面體沿光滑水平地面加速運(yùn)動(dòng)，斜面體的動(dòng)能增加，重力勢(shì)能不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；物塊沿斜面下滑時(shí)既沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，又隨斜面體向右運(yùn)動(dòng)，其合速度方向與彈力方向不垂直，彈力方向垂直于接觸面，但與速度方向之間的夾角大于90°，所以斜面體對(duì)物塊的彈力對(duì)物體做負(fù)功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；物塊與斜面體組成的系統(tǒng)，僅有動(dòng)能和重力勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒，選項(xiàng)D正確4AD解析 重物從水平位置釋放后，在向最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，重物的重力勢(shì)能不斷減小，動(dòng)能不斷增大，彈簧不斷被拉長(zhǎng)，彈性勢(shì)能變大所以重物減少的重力勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)化為自身的動(dòng)能，另一部分轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能整個(gè)系統(tǒng)機(jī)械能守恒，而對(duì)重物來(lái)說(shuō)，機(jī)械能減少，綜上所述，本題選A、D. 5A解析 由hgt2和vygt得：vy m/s.落地時(shí)，tan60°可得：v0 m/s，由機(jī)械能守恒得：Epmv10 J，故A正確6D解析 小球沿半圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，只有重力做功，其機(jī)械能守恒，故速度減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；小球通過(guò)最高點(diǎn)的條件是F向Nmg，其中軌道對(duì)小球的彈力N0，解得小球通過(guò)最高點(diǎn)的速度v，所以小球恰好經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的向心力F向mg，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；對(duì)平拋過(guò)程應(yīng)用機(jī)械能守恒定律得mv2mg·2REk2，則小球落地時(shí)的動(dòng)能Ek2mv2mg·2RmgR，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；小球恰好經(jīng)過(guò)P點(diǎn)，則小球以速度v平拋運(yùn)動(dòng)，有2Rgt2，xvt，解得x2R，選項(xiàng)D正確7AB解析 受力分析可知：當(dāng)A沿斜面下滑至速度最大時(shí)，A、B的加速度為零此時(shí)C恰好離開(kāi)地面，彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài)kx2mg，x2，所以繩子上的拉力大小T2mg.對(duì)A有T4mgsin，解得斜面傾角30°，選項(xiàng)A正確開(kāi)始時(shí)彈簧壓縮的長(zhǎng)度x1，B上升的距離以及C沿斜面下滑的距離均為hxAxB，由于xAxB，彈簧處于壓縮狀態(tài)和伸長(zhǎng)狀態(tài)時(shí)的彈性勢(shì)能相等，彈簧彈力做功為零，且C剛剛離開(kāi)地面時(shí)，A、B的速度vm相等，由機(jī)械能守恒定律：4mghsinmgh(m4m)v，解得vm2g，選項(xiàng)B正確C剛離開(kāi)地面時(shí)，B的加速度最小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤從釋放A到C剛離開(kāi)地面的過(guò)程中，A、B和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，A、B組成的系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒，選項(xiàng)D錯(cuò)誤8.x解析 A沿斜面下滑距離x的過(guò)程中，A和B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒A下滑x的過(guò)程中，A下降的高度為xsin，B上升的高度為x，設(shè)細(xì)線斷前一瞬間A和B的速度為v.根據(jù)機(jī)械能守恒定律得4mgxsin·4mv2mgxmv2細(xì)線斷后，B做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)B繼續(xù)上升的最大高度為h.根據(jù)機(jī)械能守恒定律得mghmv2聯(lián)立兩式解得h即B上升的最大高度為Hxhxx.9(1)6 m/s2 m/s(2)mBmA解析 (1)設(shè)滑塊間細(xì)繩的拉力為T(mén)，對(duì)A、B分別應(yīng)用牛頓第二定律得TmAamBgTmBa聯(lián)立解得a6 m/s2.B下落過(guò)程中，A、B系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，則 mBgh(mAmB)v2解得v m/s.(3)A離開(kāi)桌面，要保持細(xì)繩拉直不松弛，A應(yīng)做圓周運(yùn)動(dòng)由牛頓第二定律得TmAg且T0，v聯(lián)立解得mBmA即當(dāng)A、B的質(zhì)量滿足mBmA時(shí)，細(xì)繩不會(huì)松弛