2018年高考物理一輪復(fù)習(xí)精講深剖（打包29套）.zip

2018年高考物理一輪復(fù)習(xí)精講深剖（打包29套）.zip,2018,年高,物理,一輪,復(fù)習(xí),精講深剖,打包,29 專題6.2 機械能守恒定律及其應(yīng)用（一）真題速遞1.（2017新課標 17）如圖，半圓形光滑軌道固定在水平地面上，半圓的直徑與地面垂直，一小物快以速度從軌道下端滑入軌道，并從軌道上端水平飛出，小物塊落地點到軌道下端的距離與軌道半徑有關(guān)，此距離最大時，對應(yīng)的軌道半徑為（重力加速度為g）A. B. C. D.【答案】B【名師點睛】此題主要是對平拋運動的考查；解題時設(shè)法找到物塊的水平射程與圓軌道半徑的函數(shù)關(guān)系，即可通過數(shù)學(xué)知識討論；此題同時考查學(xué)生運用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力.2.（2017新課標 19）19.如圖，海王星繞太陽沿橢圓軌道運動，P為近日點，Q為遠日點，M，N為軌道短軸的兩個端點，運行的周期為,若只考慮海王星和太陽之間的相互作用，則海王星在從P經(jīng)過M,Q到N的運動過程中A.從P到M所用的時間等于B.從Q到N階段，機械能逐漸變大C. 從P到Q階段，速率逐漸變小D.從M到N階段，萬有引力對它先做負功后做正功【答案】CD【解析】從P到M到Q點的時間為T0，根據(jù)開普勒行星運動第二定律可知，P到M運動的速率大于從M到Q運動的速率，可知P到M所用的時間小于T0，選項A錯誤；海王星在運動過程中只受太陽的引力作用，故機械能守恒，選項B錯誤；根據(jù)開普勒行星運動第二定律可知，從P到Q階段，速率逐漸變小，選項C正確；從M到N階段，萬有引力對它先做負功后做正功，選項D正確；故選CD.【考點定位】開普勒行星運動定律；機械能守恒的條件【名師點睛】此題主要考查學(xué)生對開普勒行星運動定律的理解；關(guān)鍵是知道離太陽越近的位置行星運動的速率越大；遠離太陽運動時，引力做負功，動能減小，引力勢能增加，機械能不變.3(2015全國卷T21)如圖所示，滑塊a、b的質(zhì)量均為m，a套在固定豎直桿上，與光滑水平地面相距h，b放在地面上a、b通過鉸鏈用剛性輕桿連接，由靜止開始運動不計摩擦，a、b可視為質(zhì)點，重力加速度大小為g.則()Aa落地前，輕桿對b一直做正功Ba落地時速度大小為Ca下落過程中，其加速度大小始終不大于g Da落地前，當(dāng)a的機械能最小時，b對地面的壓力大小為mg 【答案】BD4(2016全國卷丙T24)如圖所示，在豎直平面內(nèi)有由圓弧AB和圓弧BC組成的光滑固定軌道，兩者在最低點B平滑連接AB弧的半徑為R，BC弧的半徑為.一小球在A點正上方與A相距處由靜止開始自由下落，經(jīng)A點沿圓弧軌道運動(1)求小球在B、A兩點的動能之比；(2)通過計算判斷小球能否沿軌道運動到C點【答案】(1)5(2)能沿軌道運動到C點 （二）考綱解讀主題 內(nèi)容 要求 說明 機械能 機械能守恒定律及其應(yīng)用 本講共1個考點，一個二級考點，本講高考頻率非常高，幾乎年年考，考題設(shè)計到有大題也有小題也有實驗題。（三）考點精講考向一機械能守恒的判斷1做功判斷法：若物體系統(tǒng)內(nèi)只有重力和彈簧彈力做功，其他力均不做功或其他力做功的代數(shù)和為零，則系統(tǒng)的機械能守恒2能量轉(zhuǎn)化判斷法：若只有系統(tǒng)內(nèi)物體間動能和重力勢能及彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)跟外界沒有發(fā)生機械能的傳遞，機械能也沒有轉(zhuǎn)變成其他形式的能(如沒有內(nèi)能增加)，則系統(tǒng)的機械能守恒3利用機械能的定義判斷若物體在水平面上勻速運動，則其動能、勢能均不變，機械能守恒若一個物體沿斜面勻速下滑，則其動能不變，重力勢能減少，機械能減少【例1】(多選)如圖4，輕彈簧豎立在地面上，正上方有一鋼球，從A處自由下落，落到B處時開始與彈簧接觸，此時向下壓縮彈簧小球運動到C處時，彈簧對小球的彈力與小球的重力平衡小球運動到D處時，到達最低點不計空氣阻力，以下描述正確的有()圖4A小球由A向B運動的過程中，處于完全失重狀態(tài)，小球的機械能減少B小球由B向C運動的過程中，處于失重狀態(tài)，小球的機械能減少C小球由B向C運動的過程中，處于超重狀態(tài)，小球的動能增加D小球由C向D運動的過程中，處于超重狀態(tài)，小球的機械能減少關(guān)鍵詞 關(guān)鍵位置C、D處受力特點【答案】BD能繼續(xù)增大，小球的機械能繼續(xù)減小，D正確故答案為B、D.階梯練習(xí)1下列關(guān)于機械能守恒的說法中正確的是()A做勻速運動的物體，其機械能一定守恒B物體只受重力，機械能才守恒C做勻速圓周運動的物體，其機械能一定守恒D除重力做功外，其他力不做功，物體的機械能一定守恒【答案】D2如圖5所示，固定的傾斜光滑桿上套有一個質(zhì)量為m的圓環(huán)，圓環(huán)與一橡皮繩相連，橡皮繩的另一端固定在地面上的A點，橡皮繩豎直時處于原長h.讓圓環(huán)沿桿滑下，滑到桿的底端時速度為零則在圓環(huán)下滑過程中()圖5A圓環(huán)機械能守恒B橡皮繩的彈性勢能一直增大C橡皮繩的彈性勢能增加了mghD橡皮繩再次達到原長時圓環(huán)動能最大【答案】C【解析】圓環(huán)沿桿滑下，滑到桿的底端的過程中有兩個力對圓環(huán)做功，即環(huán)的重力和橡皮繩的拉力，所以圓環(huán)的機械能不守恒，如果把圓環(huán)和橡皮繩組成的系統(tǒng)作為研究對象，則系統(tǒng)的機械能守恒，故A錯誤；橡皮繩的彈性勢能隨橡皮繩的形變量的變化而變化，由圖知橡皮繩先縮短后伸長，故橡皮繩的彈性勢能先不變再增大，故B錯誤；根據(jù)系統(tǒng)的機械能守恒，圓環(huán)的機械能減少了mgh，那么圓環(huán)的機械能的減少量等于橡皮繩的彈性勢能增大量，為mgh，故C正確；在圓環(huán)下滑過程中，橡皮繩再次達到原長時，該過程中動能一直增大，但不是最大，沿桿方向合力為零的時刻，圓環(huán)的動能最大，故D錯誤考向二單個物體的機械能守恒機械能守恒定律的表達式【例2】如圖6所示，在豎直平面內(nèi)有由圓弧AB和圓弧BC組成的光滑固定軌道，兩者在最低點B平滑連接AB弧的半徑為R，BC弧的半徑為.一小球在A點正上方與A相距處由靜止開始自由下落，經(jīng)A點沿圓弧軌道運動圖6(1)求小球在B、A兩點的動能之比；(2)通過計算判斷小球能否沿軌道運動到C點關(guān)鍵詞 光滑固定軌道；由靜止開始自由下落【答案】(1)51(2)能，理由見解析FNmgm由式得mgmvC 全程應(yīng)用機械能守恒定律得mgmvC2由式可知，vCvC，即小球恰好可以沿軌道運動到C點方法總結(jié)機械能守恒定律公式的選用技巧1在處理單個物體機械能守恒問題時通常應(yīng)用守恒觀點和轉(zhuǎn)化觀點，轉(zhuǎn)化觀點不用選取零勢能面2在處理連接體問題時，通常應(yīng)用轉(zhuǎn)化觀點和轉(zhuǎn)移觀點，都不用選取零勢能面階梯練習(xí)3取水平地面為重力勢能零點一物塊從某一高度水平拋出，在拋出點其動能與重力勢能恰好相等不計空氣阻力該物塊落地時的速度方向與水平方向的夾角為()A. B. C. D.【答案】B4.如圖7所示，有一內(nèi)壁光滑的閉合橢圓形管道，置于豎直平面內(nèi)，MN是通過橢圓中心O點的水平線已知一小球從M點出發(fā)，初速率為v0，沿管道MPN運動，到N點的速率為v1，所需時間為t1；若該小球仍由M點以初速率v0出發(fā)，而沿管道MQN運動，到N點的速率為v2，所需時間為t2，則()圖7Av1v2，t1t2 Bv1t2Cv1v2，t1t2 Dv1v2，t1t2，故選項A正確考向三用機械能守恒定律解決連接體問題1首先分析多個物體組成的系統(tǒng)所受的外力是否只有重力或彈力做功，內(nèi)力是否造成了機械能與其他形式能的轉(zhuǎn)化，從而判斷系統(tǒng)機械能是否守恒2若系統(tǒng)機械能守恒，則機械能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，E1E2，一個物體機械能增加，則一定有另一個物體機械能減少【例3】如圖8所示，左側(cè)為一個半徑為R的半球形的碗固定在水平桌面上，碗口水平，O點為球心，碗的內(nèi)表面及碗口光滑右側(cè)是一個固定光滑斜面，斜面足夠長，傾角30.一根不可伸長的不計質(zhì)量的細繩跨在碗口及光滑斜面頂端的光滑定滑輪兩端上，繩的兩端分別系有可視為質(zhì)點的小球m1和m2，且m1m2.開始時m1恰在碗口水平直徑右端A處，m2在斜面上且距離斜面頂端足夠遠，此時連接兩球的細繩與斜面平行且恰好伸直當(dāng)m1由靜止釋放運動到圓心O的正下方B點時細繩突然斷開，不計細繩斷開瞬間的能量損失圖8(1)求小球m2沿斜面上升的最大距離s；(2)若已知細繩斷開后小球m1沿碗的內(nèi)側(cè)上升的最大高度為，求.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)關(guān)鍵詞 當(dāng)m1由靜止釋放運動到圓心O的正下方B點時細繩突然斷開【答案】(1)R(2)1.9【解析】(1)設(shè)重力加速度為g，小球m1到達最低點B時，m1、m2速度大小分別為v1、v2如圖所示，由運動的合成與分解得v1v2 對m1、m2組成的系統(tǒng)由機械能守恒定律得m1gRm2ghm1vm2v方法總結(jié)連接體機械能守恒問題的分析技巧1對連接體，一般用“轉(zhuǎn)化法”和“轉(zhuǎn)移法”來判斷其機械能是否守恒2注意尋找用繩或桿相連接的物體間的速度關(guān)系和位移關(guān)系3列機械能守恒方程時，可選用EkEp的形式階梯練習(xí)5.如圖9，可視為質(zhì)點的小球A、B用不可伸長的細軟輕線連接，跨過固定在地面上、半徑為R的光滑圓柱，A的質(zhì)量為B的兩倍當(dāng)B位于地面時，A恰與圓柱軸心等高將A由靜止釋放，B上升的最大高度是()圖9A2R B. C. D.【答案】C【解析】設(shè)A球剛落地時兩球速度大小為v，根據(jù)機械能守恒定律2mgRmgR(2mm)v2得v2gR，B球繼續(xù)上升的高度h，B球上升的最大高度為hRR.6(多選)如圖10所示，滑塊a、b的質(zhì)量均為m，a套在固定豎直桿上，與光滑水平地面相距h，b放在地面上a、b通過鉸鏈用剛性輕桿連接，由靜止開始運動不計摩擦，a、b可視為質(zhì)點，重力加速度大小為g.則()圖10Aa落地前，輕桿對b一直做正功Ba落地時速度大小為Ca下落過程中，其加速度大小始終不大于gDa落地前，當(dāng)a的機械能最小時，b對地面的壓力大小為mg【答案】BD考向四含彈簧類機械能守恒問題1由于彈簧的形變會具有彈性勢能，系統(tǒng)的總動能將發(fā)生變化，若系統(tǒng)所受的外力和除彈簧彈力以外的內(nèi)力不做功，系統(tǒng)機械能守恒2在相互作用過程特征方面，彈簧兩端物體把彈簧拉伸至最長(或壓縮至最短)時，兩端的物體具有相同的速度，彈性勢能最大3如果系統(tǒng)每個物體除彈簧彈力外所受合力為零，當(dāng)彈簧為自然長度時，系統(tǒng)內(nèi)彈簧某一端的物體具有最大速度(如繃緊的彈簧由靜止釋放)【例4】輕質(zhì)彈簧原長為2l，將彈簧豎直放置在地面上，在其頂端將一質(zhì)量為5m的物體由靜止釋放，當(dāng)彈簧被壓縮到最短時，彈簧長度為l.現(xiàn)將該彈簧水平放置，一端固定在A點，另一端與物塊P接觸但不連接AB是長度為5l的水平軌道，B端與半徑為l的光滑半圓軌道BCD相切，半圓的直徑BD豎直，如圖11所示物塊P與AB間的動摩擦因數(shù)0.5.用外力推動物塊P，將彈簧壓縮至長度l，然后放開，P開始沿軌道運動，重力加速度大小為g.圖11(1)若P的質(zhì)量為m，求P到達B點時速度的大小，以及它離開圓軌道后落回到AB上的位置與B點之間的距離；(2)若P能滑上圓軌道，且仍能沿圓軌道滑下，求P的質(zhì)量的取值范圍關(guān)鍵詞 當(dāng)彈簧壓縮到最短時，彈簧長度為l；用外力推動物塊P，將彈簧壓縮至長度l.【答案】(1)2l(2)mMm由運動學(xué)公式得2lgt2P落回到AB上的位置與B點之間的距離為svDt聯(lián)立式得階梯練習(xí)7(多選)如圖12，小球套在光滑的豎直桿上，輕彈簧一端固定于O點，另一端與小球相連現(xiàn)將小球從M點由靜止釋放，它在下降的過程中經(jīng)過了N點已知在M、N兩點處，彈簧對小球的彈力大小相等，且ONMOMN.在小球從M點運動到N點的過程中()圖12A彈力對小球先做正功后做負功B有兩個時刻小球的加速度等于重力加速度C彈簧長度最短時，彈力對小球做功的功率為零D小球到達N點時的動能等于其在M、N兩點的重力勢能差【答案】BCD【解析】因M和N兩點處彈簧對小球的彈力大小相等，且ONMOMN，知M處的彈簧處于壓縮狀態(tài)，N處的彈簧處于伸長狀態(tài)，則彈簧的彈力對小球先做負功后做正功再做負功，選項A錯誤；當(dāng)彈簧水平時，豎直方向的力只有重力，加速度為g；當(dāng)彈簧處于原長位置時，小球只受重力，加速度為g，則有兩個時刻的加速度大小等于g，選項B正確；彈簧長度最短時，即彈簧水平，彈力方向與速度方向垂直，彈力對小球做功的功率為零，選項C正確；由動能定理得，WFWGEk，因M和N兩點處彈簧對小球的彈力大小相等，彈性勢能相等，則由彈力做功特點知WF0，即WGEk，選項D正確8.如圖13所示，固定的豎直光滑長桿上套有質(zhì)量為m的小圓環(huán)，圓環(huán)與水平狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧一端連接，彈簧的另一端連接在墻上，且處于原長狀態(tài)現(xiàn)讓圓環(huán)由靜止開始下滑，已知彈簧原長為L，圓環(huán)下滑到最大距離時彈簧的長度變?yōu)?L(未超過彈性限度)，則在圓環(huán)下滑到最大距離的過程中()圖13A圓環(huán)的機械能守恒B彈簧彈性勢能變化了mgLC圓環(huán)下滑到最大距離時，所受合力為零D圓環(huán)重力勢能與彈簧彈性勢能之和保持不變【答案】B9如圖14所示，半徑為R的光滑半圓形軌道CDE在豎直平面內(nèi)與光滑水平軌道AC相切于C點，水平軌道AC上有一輕質(zhì)彈簧，彈簧左端連接在固定的擋板上，彈簧自由端B與軌道最低點C的距離為4R，現(xiàn)用一個小球壓縮彈簧(不拴接)，當(dāng)彈簧的壓縮量為l時，釋放小球，小球在運動過程中恰好通過半圓形軌道的最高點E；之后再次從B點用該小球壓縮彈簧，釋放后小球經(jīng)過BCDE軌道拋出后恰好落在B點，已知彈簧壓縮時彈性勢能與壓縮量的二次方成正比，彈簧始終處在彈性限度內(nèi)，求第二次壓縮時彈簧的壓縮量圖14【答案】l【解析】設(shè)第一次壓縮量為l時，彈簧的彈性勢能為Ep.釋放小球后彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能，設(shè)小球離開彈簧時速度為v1由機械能守恒定律得Epmv設(shè)小球在最高點E時的速度為v2，由臨界條件可知mgm，v2機械能守恒中的輕桿模型1模型構(gòu)建輕桿兩端(或兩處)各固定一個物體，整個系統(tǒng)一起沿斜面運動或繞某點轉(zhuǎn)動，該系統(tǒng)即為機械能守恒中的輕桿模型2模型特點(1)忽略空氣阻力和各種摩擦(2)平動時兩物體線速度相等，轉(zhuǎn)動時兩物體角速度相等(3)桿對物體的作用力并不總是指向桿的方向，桿能對物體做功，單個物體機械能不守恒(4)對于桿和物體組成的系統(tǒng)，沒有外力對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)的總機械能守恒3注意問題(1)明確輕桿轉(zhuǎn)軸的位置，從而確定兩物體的線速度是否相等(2)桿對物體的作用力方向不再沿著桿，故單個物體的機械能不守恒(3)桿對物體做正功，使其機械能增加，同時桿對另一物體做負功，使其機械能減少，系統(tǒng)的機械能守恒【例1】如圖15所示，在長為L的輕桿中點A和端點B處各固定一質(zhì)量為m的球，桿可繞無摩擦的軸O轉(zhuǎn)動，使桿從水平位置無初速度釋放擺下求當(dāng)桿轉(zhuǎn)到豎直位置時，輕桿對A、B兩球分別做了多少功？圖15【思維流程】【答案】0.2mgL0.2mgL （四）知識還原第3節(jié)機械能守恒定律及其應(yīng)用基礎(chǔ)知識一、重力做功與重力勢能1重力做功的特點(1)重力做功與路徑無關(guān)，只與始末位置的高度差有關(guān)(2)重力做功不引起物體機械能的變化2重力勢能(1)公式：Epmgh.(2)特性：矢標性：重力勢能是標量，但有正、負，其意義是表示物體的重力勢能比它在參考平面上大還是小，這與功的正、負的物理意義不同系統(tǒng)性：重力勢能是物體和地球共有的相對性：重力勢能的大小與參考平面的選取有關(guān)重力勢能的變化是絕對的，與參考平面的選取無關(guān)3重力做功與重力勢能變化的關(guān)系(1)定性關(guān)系：重力對物體做正功，重力勢能就減少；重力對物體做負功，重力勢能就增加(2)定量關(guān)系：重力對物體做的功等于物體重力勢能的減少量即WG(Ep2Ep1)Ep.二、彈性勢能1大小彈簧的彈性勢能的大小與彈簧的形變量及勁度系數(shù)有關(guān)2彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系彈力做正功，彈性勢能減小，彈力做負功，彈性勢能增加三、機械能守恒定律1機械能動能和勢能統(tǒng)稱為機械能，其中勢能包括重力勢能和彈性勢能2機械能守恒定律(1)內(nèi)容：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能和勢能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變(2)守恒的條件：只有重力或彈力做功(3)守恒表達式：守恒觀點E1E2，Ek1Ep1Ek2Ep2轉(zhuǎn)化觀點EkEp轉(zhuǎn)移觀點EA減EB增自我診斷1判斷正誤(1)重力勢能的變化與零勢能參考面的選取無關(guān)()(2)克服重力做功，物體的重力勢能一定增加()(3)發(fā)生形變的物體都具有彈性勢能()(4)彈力做正功彈性勢能一定增加()(5)物體所受的合力為零，物體的機械能一定守恒()(6)物體的速度增大時，其機械能可能減小()(7)物體除受重力外，還受其他力，但其他力不做功，則物體的機械能一定守恒()2自由下落的物體在下落過程中，其重力做功和重力勢能變化的情況為()A重力做正功，重力勢能減小B重力做正功，重力勢能增加C重力做負功，重力勢能減小D重力做負功，重力勢能增加【答案】A.【解析】下落過程，物體高度降低，所以重力做正功，重力勢能減小，A正確3關(guān)于機械能是否守恒，下列說法正確的是()A做勻速直線運動的物體機械能一定守恒B做勻速圓周運動的物體機械能一定守恒C做變速運動的物體機械能可能守恒D合力對物體做功不為零，機械能一定不守恒【答案】C【解析】.做勻速直線運動的物體與做勻速圓周運動的物體，如果是在豎直平面內(nèi)則機械能不守恒，A、B錯誤；合力做功不為零，機械能可能守恒，如自由落體運動，D錯誤，C正確4(多選)如圖所示，A、B兩球質(zhì)量相等，A球用不能伸長的輕繩系于O點，B球用輕彈簧系于O點，O與O點在同一水平面上，分別將A、B球拉到與懸點等高處，使繩和輕彈簧均處于水平，彈簧處于自然狀態(tài)，將兩球分別由靜止開始釋放，當(dāng)兩球達到各自懸點的正下方時，兩球仍處在同一水平面上，則()A兩球到達各自懸點的正下方時，兩球動能相等B兩球到達各自懸點的正下方時，A球動能較大C兩球到達各自懸點的正下方時，B球動能較大D兩球到達各自懸點的正下方時，A球受到向上的拉力較大【答案】BD- 18 -