物理一轮夯基提能作业本：第13讲机械能守恒定律及其应用+Word版含解析.docx

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高考浙江选考物理一轮夯基提能作业本：第13讲机械能守恒定律及其应用 Word含解析

第13讲机械能守恒定律及其应用A组基础题组1.(2017浙江11月选考,13,3分)如图所示是具有登高平台的消防车,具有一定质量的伸缩臂能够在5 min内使承载4人的登高平台(人连同平台的总质量为400 kg)上升60 m到达灭火位置。

此后,在登高平台上的消防员用水炮灭火,已知水炮的出水量为3 m3/min,水离开炮口时的速率为20 m/s,则用于(g取10 m/s2)( )A.水炮工作的发动机输出功率约为1×104 WB.水炮工作的发动机输出功率约为4×104 WC.水炮工作的发动机输出功率约为2.4×106 WD.伸缩臂抬升登高平台的发动机输出功率约为800 W答案 B 抬升登高平台克服重力做功的功率P=总= W=800 W,因伸缩臂有一定的质量,所以伸缩臂抬升登高平台的发动机输出功率大于800 W,选项D错误。

在一秒钟内,=mgh=50×10×60 J= 喷出去水的质量为m=ρV=103× kg=50 kg,喷出去水的重力势能为WG3×104 J,水的动能为mv2=1×104 J,所以1秒钟内水增加的能量为4×104 J,所以水炮工作的发动机输出功率为4×104 W,选项B正确,A、C错误。

2.从地面竖直上抛一个质量为m的小球,小球上升的最大高度为H。

设上升和下降过程中空气阻力大小恒为F。

下列说法正确的是( )A.小球上升的过程中动能减少了mgHB.小球上升和下降的整个过程中机械能减少了FHC.小球上升的过程中重力势能增加了mgHD.小球上升和下降的整个过程中动能减少了FH,所以上升过程动能减少了mgH+FH,A错;答案 C 上升过程由动能定理可得-(mg+F)H=ΔEk小球上升过程中重力势能增加了mgH,C对;小球上升和下降的整个过程中由动能定理得-FH-FH=ΔE,即动能减少了2FH,D错;机械能变化量是由除重力和系统内弹力以外的其他力k做的功决定的,所以小球上升和下降的整个过程中机械能减少了2FH,B错。

高考物理一轮复习作业手册：机械能守恒定律及其应用

课时作业(十四) [第14讲机械能守恒定律及其应用]1．有1、2两段光滑轨道，它们都由竖直部分和半圆形部分组成，1的圆轨道半径小于2的圆轨道半径，而1轨道的最低点高于2轨道的最低点，如图K141所示．有两个相同的小球都从A点由静止开始滚下，两小球离开轨道后在空中所能达到的最高位置分别是B1和B2点，则( )图K141A．B1比B2高B．B1与B2等高C．B1比B2低D．B1、B2的高低与两球的质量大小有关2．质量为m的小球．从桌面上竖直抛出，桌面离地高为h.小球能到达的最大高度离地面为H，以桌面为零势能参考平面，不计空气气阻力，则小球落地时的机械能为( ) A．mgH B．mg(H－h) C．mg(H＋h) D．mgh3．如图K142所示，轻绳的一端系在固定粗糙斜面上的O点，另一端系一小球．给小球足够大的初速度，使小球在斜面上做圆周运动．在此过程中( )图K142A．小球的机械能守恒B．重力对小球不做功C．绳的张力对小球不做功D．在任何一段时间内，小球克服摩擦力所做的功总是等于小球动能的减少量4．如图K143所示，重10 N的滑块在倾角为30°的斜面上从a点由静止下滑，到b点与一个轻弹簧接触，滑块压缩弹簧到c点后开始弹回，返回b点离开弹簧，最后又回到a点，已知ab＝1 m，bc＝0.2 m，那么在整个过程中，下列说法错误的是( )图K143A．滑块动能的最大值是6 JB．弹簧的弹性势能的最大值是6 JC．从c点到b点弹簧的弹力对滑块做的功是6 JD．整个过程滑块和弹簧组成的系统机械能守恒5．一个小孩在蹦床上做游戏，他从高处落到蹦床上后又被弹起到原高度，小孩从高处开始下落到弹起的整个过程中，他的运动速度v随时间t变化的图线如图K144所示，图中只有Oa段和cd段为直线．则根据该图线可知( )图K144A．小孩在蹦床上的过程仅在t1到t3的时间内B．小孩在蹦床上的过程仅在t1到t5的时间内C．蹦床的弹性势能增大的过程在t1到t2的时间内D．蹦床的弹性势能增大的过程在t1到t5的时间内6．如图K145所示，两块三角形的木板B、C竖直放在水平桌面上，它们的顶点连接在A 处，底边向两边分开．一个锥体置于A处，放手之后，奇特的现象发生了，锥体自动地沿木板滚上了B、C板的高处，不计一切阻力．下列说法正确的是( )图K145A．锥体在滚动过程中重心逐渐升高B．锥体在滚动过程中重心逐渐降低C．锥体在滚动过程中机械能逐渐增大D．锥体在滚动过程中机械能逐渐减小7．如图K146甲所示，小球的初速度为v0，沿光滑斜面上滑，能上滑的最大高度为h，在图乙中，四个物体的初速度均为v0.在A图中，小球沿一光滑内轨向上运动，内轨半径大于h；在B图中，小球沿一光滑内轨向上运动，内轨半径小于h；在图C中，小球沿一光滑内轨向上运动，内轨直径等于h；在D图中，小球沿光滑斜面上滑，斜面的高度小于h，则小球上升的高度能达到h的有( )甲乙图K1468．如图K147所示，斜面倾角为45°，从斜面上方A点处由静止释放一个质量为m的弹性小球，在B点处和斜面碰撞，碰撞后速度大小不变，方向变为水平，经过一段时间在C点再次与斜面碰撞．已知A、B两点的高度差为h，重力加速度为g，不考虑空气阻力．求：(1)小球在A、B段运动过程中重力做功的平均功率P；(2)小球落到C点时速度的大小．图K1479．一长为L＝1.5 m的小车左端放有质量为m＝1 kg的小物块，物块与小车上表面间动摩擦因数μ＝0.5.光滑半圆形轨道固定在竖直平面内，小车的上表面和轨道最低点高度相同，开始小车和物块一起以10 m/s的初速度在光滑水平面上向右运动，小车碰到轨道后立即停止运动．g取10 m/s2.(1)当半径R＝0.25 m时，求小物块进入半圆轨道的圆心等高点P时受轨道的压力N P.(2) 要能使物块恰能过半圆最高点，则半径r多大？图K148课时作业(十四)1．B 2.B3．C [解析] 斜面粗糙，小球受到重力、支持力、摩擦力、绳子拉力的作用，除重力做功外，摩擦力做负功，故机械能减少，选项A 、B 错误；绳子的张力总是与运动方向垂直，故不做功，选项C 正确；小球动能的变化等于合外力做的功，即重力与摩擦力做的功，选项D 错误．4．A 5.B6．B [解析] 虽然看到图中锥体最高点升高了，但是锥体的位置却在下降，锥体的重心在锥体中线偏向底面的位置．锥体在滚动过程中不计阻力，机械能守恒，选项B 正确．7．A8．(1)mg gh 2 (2)10gh 9．(1)320 N (2)1.7 m[解析] (1)车碰轨道后，对物块由动能定理得－μmgL－mgR ＝12mv 2P －12mv 20 在P 点，由牛顿第二定律，有N P ＝mv 2P R联立解得N P ＝320 N.(2)若物块恰能过最高点，则mg ＝m v 2r由动能定理，有－μmgL－mg·2r＝12mv 2－12mv 20 两式联立解得r ＝1.7 m.。

新课标版高考物理一轮复习第五章第讲机械能守恒定律及其应用夯基提能作业本.docx

第3讲机械能守恒定律及其应用A组基础过关1.如图所示,斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止于水平面上,现将一小球从图示位置由静止释放,不计一切摩擦,则在小球从释放到落至地面的过程中,下列说法正确的是( )A.斜劈对小球的弹力不做功B.斜劈与小球组成的系统机械能守恒C.斜劈的机械能守恒D.小球重力势能的减少量等于斜劈动能的增加量答案 B 不计一切摩擦,小球下滑时,对于小球和斜劈组成的系统,只有小球的重力做功,小球重力势能的减少量等于斜劈和小球动能的增加量,系统的机械能守恒,B项正确,D项错误;由动能定理知,小球对斜劈的弹力对斜劈做正功,斜劈的机械能不守恒,C项错误;斜劈对小球的弹力与小球位移间的夹角大于90°,故弹力做负功,A项错误。

2.把小球放在竖立的弹簧上,并把球往下按至A位置,如图甲所示。

迅速松手后,球升高至最高位置C(图丙),途中经过位置B时弹簧正处于原长(图乙)。

忽略弹簧的质量和空气阻力。

则小球从A运动到C的过程中,下列说法正确的是( )A.经过位置B时小球的加速度为0B.经过位置B时小球的速度最大C.小球、地球、弹簧所组成的系统机械能守恒D.小球、地球、弹簧所组成的系统机械能先增大后减小答案 C 分析小球从A到B的过程中受力情况,开始时弹力大于重力,中间某一位置弹力和重力相等,接着弹力小于重力,在B点时,弹力为零,小球从B到C的过程中,只受重力。

根据牛顿第二定律可以知道小球从A到B过程中,先向上加速再向上减速,所以速度最大位置应该是加速度为零的位置,即在A、B之间某一位置,A、B错误;从A到C过程中对于小球、地球、弹簧组成的系统只有重力和弹簧弹力做功,所以系统的机械能守恒,C正确,D错误。

3.(多选)(2018湖北武汉质检)某娱乐项目中,参与者抛出一小球去撞击触发器,从而进入下一关。

现在将这个娱乐项目进行简化,假设参与者从触发器的正下方以速率v竖直上抛一小球,小球恰好击中触发器。

若参与者仍在刚才的抛出点,沿图示的四个不同的光滑轨道分别以速率v抛出小球,则小球能够击中触发器的可能是( )答案CD 将小球竖直上抛时小球恰好击中触发器,则小球击中触发器时的速度为0,由机械能守恒定律得mgh=12mv2,得v=2gh。

(完整word版)高三一轮复习机械能守恒讲义

高考一轮复习机械能守恒专题一.重力做功与重力势能1．重力做功的特点(1)重力做功与路径无关，只与初、末位置的高度差有关．(2)重力做功不引起物体机械能的变化．2．重力势能(1)概念：物体由于被举高而具有的能．(2)表达式：E p＝mgh.(3)矢标性：重力势能是标量，正负表示其大小．3．重力做功与重力势能变化的关系(1)定性关系：重力对物体做正功，重力势能就减少；重力对物体做负功，重力势能就增加(2)定量关系：重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量．即W G＝－(E p2－E p1)＝－ΔE p.二、机械能守恒定律1．内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能会发生相互转化，但机械能的总量保持不变．2．机械能守恒的条件：只有重力或弹力做功．3．对守恒条件的理解(1)只受重力作用，例如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛体运动，物体的机械能守恒．(2)受其他力，但其他力不做功，只有重力或系统内的弹力做功．(3)弹力做功伴随着弹性势能的变化，并且弹力做的功等于弹性势能的减少量．4．机械能守恒的三种表达式(1)E1＝E2(E1、E2分别表示系统初、末状态时的总机械能)．(2)ΔE k＝－ΔE p或ΔE k增＝ΔE p减(表示系统动能的增加量等于系统势能的减少量)．(3)ΔE A＝－ΔE B或ΔE A增＝ΔE B减(表示系统只有A、B两部分时，A增加的机械能等于B减少的机械能).考点一机械能守恒的判断(1)利用机械能的定义判断(直接判断)：若物体动能、势能均不变，则机械能不变．若一个物体动能不变、重力势能变化，或重力势能不变、动能变化或动能和重力势能同时增加(减小)，其机械能一定变化．(2)用做功判断：若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功，虽受其他力，但其他力不做功，机械能守恒．(3)用能量转化来判断：若物体或系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化，则物体或系统机械能守恒．(4)对多个物体组成的系统，除考虑外力是否只有重力做功外，还要考虑系统内力做功，如有滑动摩擦力做功时，因摩擦生热，系统机械能将有损失．例1如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是( )A．甲图中，火箭升空的过程中，若匀速升空机械能守恒，若加速升空机械能不守恒B．乙图中物体匀速运动，机械能守恒C．丙图中小球做匀速圆周运动，机械能守恒D．丁图中，轻弹簧将A、B两小车弹开，两小车组成的系统机械能不守恒，两小车和弹簧组成的系统机械能守恒解析CD 甲图中无论火箭匀速上升还是加速上升，由于有推力做功，机械能增加，因而机械能不守恒．乙图中拉力F做功，机械能不守恒．丙图中，小球受到的所有力都不做功，机械能守恒．丁图中，弹簧的弹力做功，弹簧的弹性势能转化为两小车的动能，两小车与弹簧组成的系统机械能守恒．1．机械能守恒的条件绝不是合外力的功等于零，更不是合外力为零；“只有重力做功”不等于“只受重力作用”．2．对于一些绳子突然绷紧、物体间碰撞等情况，除非题目特别说明，否则机械能必定不守恒．3．对于系统机械能是否守恒，可以根据能量的转化进行判断．突破训练1如图所示，斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止于水平面上，现将一小球从图示位置静止释放，不计一切摩擦，则在小球从释放到落至地面的过程中，下列说法正确的是( )A．斜劈对小球的弹力不做功 B．斜劈与小球组成的系统机械能守恒C．斜劈的机械能守恒 D．小球机械能的减小量等于斜劈动能的增大量解析球有竖直方向的位移，所以斜劈对球做功．不计一切摩擦，小球下滑过程中，小球和斜劈组成的系统中只有动能和重力势能相互转化，系统机械能守恒，故选B、D.考点二机械能守恒定律的三种表达形式及应用1．守恒观点(1)表达式：E k1＋E p1＝E k2＋E p2或E1＝E2.(2)意义：系统初状态的机械能等于末状态的机械能．(3)注意问题：要先选取零势能参考平面，并且在整个过程中必须选取同一个零势能参考平面．2．转化观点(1)表达式：ΔE k＝－ΔE p.(2)意义：系统的机械能守恒时，系统增加(或减少)的动能等于系统减少(或增加)的势能．3．转移观点(1)表达式：ΔE A增＝ΔE B减．(2)意义：若系统由A、B两部分组成，当系统的机械能守恒时，则A部分机械能的增加量等于B部分机械能的减少量．例2 在竖直平面内，一根光滑金属杆弯成如左下图所示形状，相应的曲线方程为y ＝2.5cos (kx ＋23π)(m)，式中k＝1 m －1.将一质量为1 kg 的光滑小环套在该金属杆上，在P (－π6 m,0)点给小环以平行于杆、大小为10m/s 的初速度，让小环沿杆向x 轴正方向运动，取g ＝10 m/s 2，关于小环的运动，正确的是( )A ．金属杆对小环不做功B ．小环沿x 轴方向的分运动为匀速运动C ．小环到达金属杆的最高点时的速度为5 2 m/sD ．小环到达Q (π3m ，－2.5 m)点时的速度为10 2 m/s解析小环光滑不存在摩擦力，运动的时候，金属杆对小环只有支持力的作用，支持力的方向始终都是与运动方向垂直的，因此支持力不做功，A 正确；小环运动时金属杆对小环的支持力沿x 轴方向有水平分量，小环在水平方向具有加速度，是变速运动，B 错；根据题图和曲线方程可以看出小环运动到最高点时，上升的高度为2.5 m ，由机械能守恒定律12mv 20＝mgh ＋12mv 2可以求出最高点时小环的速度v ＝5 2m/s ，所以C 正确；Q 点的纵坐标为－2.5 m 即高度为－2.5 m ，代入上式得v ′＝5 6 m/s ，D 错．答案AC突破训练2如右上图所示，一根很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮，绳两端各系一小球a 和b .a 球质量为m ，静置于地面；b 球质量为3m ，用手托住，高度为h ，此时轻绳刚好拉紧．不计空气阻力，从静止开始释放b 后，a 可能到达的最大高度为( ) A ．h B ．1.5h C ．2hD ．2.5h解析 B 在b 球落地前，a 、b 球组成的系统机械能守恒，且a 、b 两球速度大小相等，根据机械能守恒定律可知：3mgh －mgh ＝12(m ＋3m )v 2，v ＝gh ，b 球落地时，a 球高度为h ，之后a 球向上做竖直上抛运动，在这个过程中机械能守恒，12mv 2＝mg Δh ，Δh ＝v 22g ＝h2，所以a 球可能到达的最大高度为1.5h ，B 正确．用机械能守恒定律分析竖直平面内的圆周运动模型例1如图所示，劲度系数为k 的轻质弹簧，一端系在竖直放置的半径为R 的圆环顶点P ，另一端系一质量为m 的小球，小球穿在圆环上做无摩擦的运动．设开始时小球置于A 点，弹簧处于自然状态，当小球运动到最低点时速率为v ，对圆环恰好没有压力．正确的是( )A ．从A 到B 的过程中，小球的机械能守恒 B ．从A 到B 的过程中，小球的机械能减少C ．小球过B 点时，弹簧的弹力为mg ＋m v 2RD ．小球过B 点时，弹簧的弹力为mg ＋m v 22R解析：BC 从A 到B 的过程中，因弹簧对小球做负功，小球的机械能将减少，A 错误、B 正确；在B 点对小球应用牛顿第二定律可得：F B －mg ＝m v 2R ，解得F B ＝mg ＋m v 2R，C 正确、D 错误．【例2】如图，在竖直平面内有一固定光滑轨道，其中AB 是长为R 的水平直轨道，BCD 是圆心为O 、半径为R 的34圆弧轨道，两轨道相切于B 点．在外力作用下，一小球从A 点由静止开始做匀加速直线运动，到达B点时撤去外力．已知小球刚好能沿圆轨道经过最高点C ，重力加速度为g .求：(1)小球在C 点的速度的大小； (2)小球在AB 段运动的加速度的大小；(3)小球从D 点运动到A 点所用的时间．解析 (1)小球刚好能沿圆轨道经过最高点C ，则有：mg ＝mv 2CR ① 解得v C ＝gR(2)设小球在AB 段运动的加速度为a ，则由运动学公式得v 2B ＝2aR ②从B 到C ，只有重力做功，小球的机械能守恒，则有： 12mv 2C ＋mg ·2R ＝12mv 2B ③由①②③式联立可得a ＝52g ，v B ＝5gR(3)设小球过D 点的速度为v D ，从C 到D ，小球的机械能守恒：12mv 2C ＋mgR ＝12mv 2D ④ 解得v D ＝3gR设小球回到A 点时的速度为v A ，从B 到A ，由机械能守恒定律得12mv 2A ＝12mv 2B ⑤ 所以v A ＝v B从D 到A 的时间为t ＝v A －v Dg ＝(5－3) R g突破训练1如图所示，两个34竖直圆弧轨道固定在同一水平地面上，半径R 相同，左侧轨道由金属凹槽制成，右侧轨道由金属圆管制成，均可视为光滑．在两轨道右侧的正上方分别将金属小球A 和B 由静止释放，小球距离地面的高度分别为h A 和h B ，下列说法正确的是( )．A ．若使小球A 沿轨道运动并且从最高点飞出，释放的最小高度为5R2B ．若使小球B 沿轨道运动并且从最高点飞出，释放的最小高度为5R2C ．适当调整h A ，可使A 球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口处D ．适当调整h B ，可使B 球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口处解析 AD 小球A 从最高点飞出的最小速度v A ＝gR ，由机械能守恒，mgh A ＝2mgR ＋12mv 2A ，则h A ＝5R2，A 选项正确；小球B 从最高点飞出的最小速度v B ＝0，由机械能守恒，mgh B ＝2mgR ，释放的最小高度h B ＝2R ，B选项错误；要使小球A 或B 从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口处，R ＝v 0t ，R ＝12gt 2，则v 0＝ gR2，而A 的最小速度v A ＝gR >v 0，A 球不可能落在轨道右端口处，B 球可能，C 选项错误、D 选项正确．突破训练2如图所示，竖直平面内的34圆弧形光滑管道半径略大于小球半径，管道中心到圆心距离为R ，A 点与圆心O 等高，AD 为水平面，B 点在O 的正下方，小球自A 点正上方由静止释放，自由下落至A 点时进入管道，当小球到达B 点时，管壁对小球的弹力大小为小球重力大小的9倍，求：(1)释放点距A 点的竖直高度；(2)落点C 与A 的水平距离．解析 (1)设小球到达B 点的速度为v 1，因为到达B 点时管壁对小球的弹力大小为小球重力大小的9倍，所以有9mg －mg ＝m v 21R 又由机械能守恒定律得mg (h ＋R )＝12mv 21 由此可解得h ＝3R(2)设小球到达最高点的速度为v 2，落点C 与A 的水平距离为x 由机械能守恒定律得12mv 21＝12mv 22＋2mgR由平抛运动规律得R ＝12gt 2，R ＋x ＝v 2t 由此可解得x ＝(22－1)R高考题组1．(2012·浙江·18)由光滑细管组成的轨道如图所示，其中AB段和BC段是半径为R的四分之一圆弧，轨道固定在竖直平面内．一质量为m的小球，从距离水平地面高为H的管口D处由静止释放，最后能够从A 端水平抛出落到地面上．下列说法正确的是( )A．小球落到地面时相对于A点的水平位移值为2RH－2R2B．小球落到地面时相对于A点的水平位移值为22RH－4R2C．小球能从细管A端水平抛出的条件是H>2RD ．小球能从细管A 端水平抛出的最小高度H min ＝52R解析 BC 要使小球从A 点水平抛出，则小球到达A 点时的速度v >0，根据机械能守恒定律，有mgH －mg ·2R ＝12mv 2，所以H >2R ，故C 正确，D 错误；小球从A 点水平抛出时的速度v ＝2gH －4gR ，小球离开A 点后做平抛运动，则有2R ＝12gt 2，水平位移x ＝vt ，联立以上各式可得x ＝22RH －4R 2，A 错，选B 正确．2．(2013·浙江·23)山谷中有三块石头和一根不可伸长的轻质青藤，其示意图如图.图中A 、B 、C 、D 均为石头的边缘点，O 为青藤的固定点，h 1＝1.8 m ，h 2＝4.0 m ，x 1＝4.8 m ，x 2＝8.0 m ．开始时，质量分别为M ＝10 kg 和m ＝2 kg 的大、小两只滇金丝猴分别位于左边和中间的石头上，当大猴发现小猴将受到伤害时，迅速从左边石头的A 点水平跳至中间石头．大猴抱起小猴跑到C 点，抓住青藤下端，荡到右边石头上的D 点，此时速度恰好为零．运动过程中猴子均可看成质点，空气阻力不计，重力加速度g ＝10 m/s 2.求：(1)大猴从A 点水平跳离时速度的最小值；(2)猴子抓住青藤荡起时的速度大小；(3)猴子荡起时，青藤对猴子的拉力大小．解析(1)设猴子从A 点水平跳离时速度的最小值为v min ，根据平抛运动规律，有h 1＝12gt 2①x 1＝v min t ② 联立①②式，得v min ＝8 m/s ③(2)猴子抓住青藤后的运动过程中机械能守恒，设荡起时速度为v C ，有(M ＋m )gh 2＝12(M ＋m )v 2C④v C ＝2gh 2＝4 5 m/s ⑤(3)设拉力为F T ，青藤的长度为L ，对最低点，由牛顿第二定律得F T －(M ＋m )g ＝(M ＋m )v 2CL⑥由几何关系(L －h 2)2＋x 22＝L 2⑦ 得：L ＝10 m ⑧联立⑤⑥⑧式并代入数据解得： F T ＝(M ＋m )g ＋(M ＋m )v 2CL＝216 N模拟题组3．如左下图所示，粗细均匀、两端开口的U形管内装有同种液体，开始时两边液面高度差为h，管中液柱总长度为4h，后来让液体自由流动，当两液面高度相等时，右侧液面下降的速度为( )A. 18gh B.16gh C.14gh D.12gh解析当两液面高度相等时，减少的重力势能转化为整个液柱的动能，设液柱总质量为m，根据功能关系有18mg ·12h ＝12mv 2，解得：v ＝ 18gh . 4．如右上图所示是某公园设计的一种惊险刺激的娱乐设施．管道除D 点右侧水平部分粗糙外，其余部分均光滑．若挑战者自斜管上足够高的位置滑下，将无能量损失的连续滑入第一个、第二个圆管形管道A 、B 内部(圆管A 比圆管B 高)．某次一挑战者自斜管上某处滑下，经过第一个圆管形管道A 内部最高位置时，对管壁恰好无压力．则这名挑战者 ( )A ．经过管道A 最高点时的机械能大于经过管道B 最低点时的机械能B ．经过管道A 最高点时的动能大于经过管道B 最低点时的动能C ．经过管道B 最高点时对管外侧壁有压力D ．不能经过管道B 的最高点解析 C 挑战者在两个圆形管道及其之间运动时，只有重力做功，机械能守恒．故在A 最高点的机械能等于在B 最低点的机械能．在A 最高点：mg ＝m v 21R ，故E k1＝12mv 21＝12mgR ，在B 最低点E k2＝mg ·2R ＋12mv 21，故A 、B 项错．由A 最高点到B 最高点，重力做正功，动能增大，故在B 最高点，会受到外侧壁的弹力，C 项正确，D 项错误．5．如图所示，ABC 和DEF 是在同一竖直平面内的两条光滑轨道，其中ABC 的末端水平，DEF 是半径为r ＝0.4 m 的半圆形轨道，其直径DF 沿竖直方向，C 、D 可看做重合的点．现有一可视为质点的小球从轨道ABC 上距C 点高为H 的地方由静止释放．(g 取10 m/s 2)(1)若要使小球经C 处水平进入轨道DEF 且能沿轨道运动，H 至少多高？(2)若小球静止释放处离C 点的高度h 小于(1)中H 的最小值，小球可击中与圆心等高的E 点，求h .解析 (1)小球沿ABC 轨道下滑，机械能守恒，设到达C 点时的速度大小为v ，则mgH ＝12mv 2 ① 小球能在竖直平面内做圆周运动，在圆周最高点必须满足mg ≤mv 2r② ①②两式联立并代入数据得H ≥0.2 m.(2)若h <H ，小球过C 点后做平抛运动，设球经C 点时的速度大小为v x ，则击中E 点时，竖直方向上有r ＝12gt 2 ③ 水平方向上有r ＝v x t ④ 又由机械能守恒定律有mgh ＝12mv 2x ⑤ 由③④⑤联立可解得h ＝r 4＝0.1 m 【课堂对点练习】►题组1关于重力势能的理解和机械能守恒的判断1．如图1所示，竖立在水平面上的轻弹簧，下端固定，将一个金属球放在弹簧顶端(球与弹簧不连接)，用力向下压球，使弹簧被压缩，并用细线把小球和地面拴牢(图甲)．烧断细线后，发现球被弹起且脱离弹簧后还能继续向上运动(图乙)．那么该球从细线被烧断到刚脱离弹簧的运动过程中，正确的是( )A．弹簧的弹性势能先减小后增大 B．球刚脱离弹簧时动能最大C．球在最低点所受的弹力等于重力 D．在某一阶段内，小球的动能减小而小球的机械能增加解析 D 从细线被烧断到球刚脱离弹簧的运动过程中，弹簧的弹性势能转化为小球的机械能，弹性势能逐渐减小，选项A错误；当弹簧弹力与球重力相等时，球的动能最大，此后弹簧继续对球做正功，但球的动能减小，而球的机械能却增大，B错误，D正确；小球能继续上升，说明在细线烧断瞬间小球在最低点时受到的弹力大于球的重力，C错误．2．如左下图所示，将一个内外侧均光滑的半圆形槽置于光滑的水平面上，槽的左侧有一固定的竖直墙壁．现让一小球自左端槽口A点的正上方由静止开始下落，从A点与半圆形槽相切进入槽内，正确的是( )A．小球在半圆形槽内运动的全过程中，只有重力对它做功B．小球从A点向半圆形槽的最低点运动的过程中，小球处于失重状态C．小球从A点经最低点向右侧最高点运动的过程中，小球与槽组成的系统机械能守恒D．小球从下落到从右侧离开槽的过程中，机械能守恒解析C小球从A点向半圆形槽的最低点运动的过程中，半圆形槽有向左运动的趋势，但是实际上没有动，整个系统只有重力做功，所以小球与槽组成的系统机械能守恒．而小球过了半圆形槽的最低点以后，半圆形槽向右运动，由于系统没有其他形式的能量产生，满足机械能守恒的条件，所以系统的机械能守恒．小球到达槽最低点前，小球先失重，后超重．当小球向右上方滑动时，半圆形槽向右移动，半圆形槽对小球做负功，小球的机械能不守恒．综合以上分析可知选项C正确．3．如右上图所示，轻质弹簧的一端与固定的竖直板P拴接，另一端与物体A相连，物体A置于光滑水平桌面上(桌面足够大)，A右端连接一水平细线，细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连．开始时托住B，让A处于静止且细线恰好伸直，然后由静止释放B，直至B获得最大速度．下列正确的是( )A．B物体受到细线的拉力保持不变B．B物体机械能的减少量大于弹簧弹性势能的增加量C．A物体动能的增加量等于B物体重力对B做的功与弹簧弹力对A做的功之和D．A物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量等于细线拉力对A做的功解析BD 对A、B的运动分析可知，A、B做加速度越来越小的加速运动，直至A和B达到最大速度，从而可以判断细线对B物体的拉力越来越大，A选项错误；根据能量守恒定律知，B减少的重力势能转化为A、B的动能与弹簧的弹性势能，B正确，C选项错误；而A物体动能的增加量等于细线拉力与弹簧弹力对A做的功之和，D正确．►题组2 机械能守恒定律的应用4．如图所示，在高1.5 m的光滑平台上有一个质量为2 kg的小球被一细线拴在墙上，小球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧．当烧断细线时，小球被弹出，小球落地时的速度方向与水平方向成60°角，则弹簧被压缩时具有的弹性势能为(g＝10 m/s2) ( )A ．10 JB ．15 JC ．20 JD ．25 J 解析 A 由2gh ＝v 2y －0得：v y ＝2gh ，即v y ＝30 m/s ，落地时，tan 60°＝v y v 0可得：v 0＝v ytan 60°＝10 m/s ，由机械能守恒定律得E p ＝12mv 20，可求得：E p ＝10 J ，故A 正确． 5．半径分别为r 和R (r <R )的光滑半圆形槽，其圆心均在同一水平面上，如左下图所示，质量相等的两物体分别自半圆形槽左边缘的最高点无初速度地释放，在下滑过程中两物体( )A ．机械能均逐渐减小B ．经最低点时动能相等C ．机械能总是相等的D ．两物体在最低点时加速度大小不相等解析 C 本题考查机械能守恒定律及应用牛顿第二定律处理圆周运动问题的方法．两物体下滑的过程中，均只有重力做功，故机械能守恒，A 错误，C 正确；在最低点，两物体重力势能不同，由机械能守恒定律可知，两物体动能不同，B 错误；物体由半圆形槽左边缘到最低点的过程中，有mgR ＝12mv 2，在最低点，两物体的加速度a ＝v 2R，解得a ＝2g ，其与圆周运动的轨道半径无关，D 错误． 6．内壁光滑的环形凹槽半径为R ，固定在竖直平面内，一根长度为2R 的轻杆，一端固定有质量为m 的小球甲，另一端固定有质量为2m 的小球乙，将两小球放入凹槽内，小球乙位于凹槽的最低点，如图右上所示．由静止释放后 ( )A ．下滑过程中甲球减少的机械能总等于乙球增加的机械能B ．下滑过程中甲球减少的重力势能总等于乙球增加的重力势能C ．甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点D ．杆从右向左滑回时，乙球一定能回到凹槽的最低点解析 AD 根据题设条件可知甲、乙两小球组成的系统满足机械能守恒定律，故A 、D 对，B 错；由于乙球的质量大于甲球的质量，所以甲球不可能沿凹槽下滑到槽的最低点，否则就不满足机械能守恒，C 错．►题组3 综合应用动力学方法和机械能守恒定律解答复杂问题7．如图所示是一种闯关游戏，在一个平台与斜面之间悬挂有一个不计质量不可伸长的轻绳，悬点为O ，使绳子在竖直面内摆动，人从斜面顶端以一定速度沿斜面跑到A 点，此时绳子恰好摆到最高点A 处，人立即抓住绳子随绳子一起向下摆动，当摆到最低点B 时，人松开绳子，然后做平抛运动，落到平台上．将人简化为质点，已知OA 垂直于斜面EF ，OA 与竖直方向OB 的夹角为60°，绳长L ＝5 m ，在最低点B 处，人距离平台C 端水平距离为10 m ，竖直高度为5 m ，欲使人落到平台上，则人沿斜面跑到A 点的速度至少为多大？(g ＝10 m/s 2)解析设人跑到A 点的速度为v A ，人在B 点的速度为v B ，人由A 运动到B ，由机械能守恒有：12mv 2B ＝mgL (1－cos 60°)＋12mv 2A ① 人离开绳子后，由B 到C 做平抛运动，设人由B 运动到C 所用的时间为t ，由平抛运动规律有x ＝v B t ② h ＝12gt 2 ③ 联立①②③解得v A ＝5 2 m/s.8．如图甲所示，圆形玻璃平板半径为r ，离水平地面的高度为h ，一质量为m 的小木块放置在玻璃板的边缘，随玻璃板一起绕圆心O 在水平面内做匀速圆周运动．(1)若匀速圆周运动的周期为T ，求木块的线速度和所受摩擦力的大小；(2)缓慢增大玻璃板的转速，最后木块沿玻璃板边缘的切线方向水平飞出，落地点与通过圆心O 的竖直线间的距离为s ，俯视图如图乙．不计空气阻力，重力加速度为g ，试求木块落地前瞬间的动能．解析 (1)根据匀速圆周运动的规律可得木块的线速度大小为：v ＝2πr T木块所受摩擦力提供木块做匀速圆周运动的向心力，有F f ＝m (2πT)2r (2)木块脱离玻璃板后在竖直方向上做自由落体运动，有h ＝12gt 2 在水平方向上做匀速直线运动，水平位移x ＝vt x 与距离s 、半径r 的关系为s 2＝r 2＋x 2木块从抛出到落地前机械能守恒，得E k ＝12mv 2＋mgh 由以上各式解得木块落地前瞬间的动能E k ＝mg (s 2－r 24h＋h ) 9. 如图所示，内壁光滑的空心细管弯成的轨道ABCD 固定在竖直平面内，其中BCD 段是半径R ＝0.25 m 的圆弧，C 为轨道的最低点，CD 为14圆弧，AC 的竖直高度差h ＝0.45 m ．在紧靠管道出口D 处有一水平放置且绕其水平中心轴OO ′匀速旋转的圆筒，圆筒直径d ＝0.15 m ，筒上开有小孔E.现有质量为m ＝0.1 kg 且可视为质点的小球由静止开始从管口A 滑下，小球滑到管道出口D 处时，恰好能从小孔E 竖直进入圆筒，随后，小球由小孔E 处竖直向上穿出圆筒．不计空气阻力，取g ＝10 m /s 2.求：(1)小球到达C 点时对管壁压力的大小和方向；(2)圆筒转动的周期T 的可能值．解析 (1)小球从A →C ，由机械能守恒定律得mgh ＝12mv 2C 小球在C 点处，根据牛顿第二定律有F N C －mg ＝mv 2C R 解得F N C ＝m (g ＋v 2C R)＝4.6 N 根据牛顿第三定律知小球到达C 点时对管壁压力的大小为4.6 N ，方向竖直向下．(2)小球从A →D ，由机械能守恒定律得mgh ＝mgR ＋12mv 2D 代入数据解得v D ＝2 m/s 小球由D 点竖直上抛至刚穿过圆筒时，由位移公式得d ＝v D t －12gt 2，解得t 1＝0.1 s 和t 2＝0.3 s(舍去) 小球能向上穿出圆筒所用时间满足t ＝T 2(2n ＋1)(n ＝0,1,2,3，…) 联立解得T ＝2t 2n ＋1＝0.22n ＋1s(n ＝0,1,2,3，…)【课后检验之基础演练】1．游乐场中的一种滑梯如图所示．小朋友从轨道顶端由静止开始下滑，沿水平轨道滑动了一段距离后停下来，则( )A．下滑过程中支持力对小朋友做功B．下滑过程中小朋友的重力势能增加C．整个运动过程中小朋友的机械能守恒D．在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功2．(2010·安徽理综)伽利略曾设计如图所示的一个实验，将摆球拉至M点放开，摆球会达到同一水平高度上的N点．如果在E或F处钉钉子，摆球将沿不同的圆弧达到同一高度的对应点；反过来，如果让摆球从这些点下落，它同样会达到原水平高度上的M点．这个实验可以说明，物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面(或弧线)下滑时，其末速度的大小( )A．只与斜面的倾角有关B．只与斜面的长度有关C ．只与下滑的高度有关D ．只与物体的质量有关3．如右上图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t ＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F 随时间t 变化的图象如图乙所示，则( )A ．t 1时刻小球动能最大B ．t 2时刻小球动能最大C ．t 2～t 3这段时间内，小球的动能先增加后减少D ．t 2～t 3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能4．如图长为L 的轻杆一端固定一质量为m 的小球，另一端安装在固定转动轴O 上，杆可在竖直平面内绕轴O 无摩擦地转动．若在最低点P 处给小球一沿切线方向的初速度v 0＝2gL.不计空气阻力，则( ) A ．小球不可能到达圆轨道的最高点QB ．小球能到达圆周轨道的最高点Q ，且在Q 点受到轻杆向上的弹力C ．小球能到达圆周轨道的最高点Q ，且在Q 点受到轻杆向下的弹力D ．小球能到达圆周轨道的最高点Q ，但在Q 点不受轻杆的弹力5．如图半径为R 的竖直固定光滑圆轨道内侧底部静止着一个光滑小球，现给小球一个冲击使其在瞬间得到一个水平初速度v 0，若v 0大小不同，则小球能够上升到的最大高度(距离底部)也不同．正确的是( ) A ．如果v 0＝gR ，则小球能够上升的最大高度为R 2B ．如果v 0＝2gR ，则小球能够上升的最大高度为R 2。

初中物理竞赛辅导第十三讲功和能(功、功率及机械能)

第十三讲功和能1.功和功率【例1】如图所示，斜面高度为h，长度为l，用一个平行于斜面的力把重力为G的物体匀速拉到斜面顶端，拉力所做的功为W，则斜面对物体的摩擦力大小为多少?摩擦力对物体做的功是多少?【例2】如图所示,定滑轮到滑块顶端的高度为H，定滑轮摩擦不计,用恒力F作用于细线末端,滑块在A，B位置时细绳与水平方向的夹角分别为a和β。

求将滑块由A点拉至B点的过程中，绳的拉力对滑块做的功。

【例3】用铁锤把小钉钉入木板,设木板对小钉的阻力与钉进的深度成正比，已知铁锤第一次对钉子做功w ,将钉子钉进的深度为d ,如果第二次敲钉子时将钉子钉进的深度又为d,问:第二次做功为多少? .【例4】如图所示，一长为L、质量为m的木板,自光滑水平面滑向粗糙区域。

粗糙区域的动摩擦因数为μ,问:木板从开始进入粗糙区域到木板右端前进2L的过程中,木板克服摩擦力做的功是多少?【例5】已知汽车质量为m=1×105 kg,由静止开始运动，阻力f=0.05mg ,牵引力与汽车前进距离x满足F=103x+ f，求当车前进x= 100 m时,牵引力做的功。

【例6】如图所示,物体沿曲线从A运动到B,大小恒定的力F始终与曲线相切,已知AB曲线的长度为s,则此过程中力F做功为多少?【例7】如图所示,水平地面上有一木箱，木箱与地面间的动摩擦因数为μ，木箱在与水平夹角为θ的拉力F 的作用下做匀速直线运动。

θ从0°逐渐增大到90°的过程中,木箱的速度始终保持不变,则拉力F的功率（）。

A.一直减小B.一直增大C.先减小后增大D.先增大后减小【例8】如图所示,汽车甲以速度v1拉汽车乙前进，乙的速度为v2, 甲、乙两汽车都在水平面上运动,求甲、乙两汽车的速度之比。

【例9】某汽车发动机的额定功率P=6 ×104 W,汽车的质量m =5 ×103 kg.该汽车在水平公路上行驶时所受阻力为车重的0.1倍，g取10 N/kg,问:(1)当汽车在保持额定功率的条件下匀速行驶时，速度是多大?(2)若汽车以8 m/s的速度匀速行驶，汽车发动机实际输出功率为多大?练习题1.一个人先后用同样大小的力F将不同质量的物体分别在光滑水平面粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离L(如图所示),该力在这三个过程中所做的功分别为W1，W2，W3，关于它们之间的大小关系说法正确的是( )。

机械能守恒定律及其应用(含答案)

专题机械能守恒定律及其应用【考情分析】1．掌握重力势能、弹性势能的概念，并能计算。

2．掌握机械能守恒的条件，会判断物体的机械能是否守恒。

3．掌握机械能守恒定律的三种表达形式，理解其物理意义，并能熟练应用。

【重点知识梳理】知识点一重力做功与重力势能1．重力做功的特点(1)重力做功与路径无关，只与初末位置的高度差有关。

(2)重力做功不引起物体机械能的变化。

2．重力势能(1)公式：E p＝mgh。

(2)特性：①标矢性：重力势能是标量，但有正、负，其意义是表示物体的重力势能比它在参考平面上大还是小，这与功的正、负的物理意义不同。

②系统性：重力势能是物体和地球所组成的“系统”共有的。

③相对性：重力势能的大小与参考平面的选取有关。

重力势能的变化是绝对的，与参考平面的选取无关。

3．重力做功与重力势能变化的关系(1)定性关系：重力对物体做正功，重力势能就减少；重力对物体做负功，重力势能就增加。

(2)定量关系：重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量。

即W G＝E p1－E p2＝－ΔE p。

知识点二弹性势能1．定义：物体由于发生弹性形变而具有的能．2．弹力做功与弹性势能变化的关系：弹力做正功，弹性势能减小；弹力做负功，弹性势能增加，即W ＝－ΔE P.知识点三机械能守恒定律及其应用1．机械能：动能和势能统称为机械能，其中势能包括重力势能和弹性势能.12．机械能守恒定律(1)内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变.(2)守恒条件：只有重力或系统内弹力做功．(3)常用的三种表达式：①守恒式：E1＝E2或E k1＋E P1＝E k2＋E P2.(E1、E2分别表示系统初末状态时的总机械能)②转化式：ΔE k＝－ΔE P或ΔE k增＝ΔE P减.(表示系统势能的减少量等于动能的增加量)③转移式：ΔE A＝－ΔE B或ΔE A增＝ΔE B减.(表示系统只有A、B两物体时，A增加的机械能等于B减少的机械能)【典型题分析】高频考点一机械能守恒的理解与判断【例1】（2019·浙江选考）奥运会比赛项目撑杆跳高如图所示，下列说法不正确的是( )A．加速助跑过程中，运动员的动能增加B．起跳上升过程中，杆的弹性势能一直增加C．起跳上升过程中，运动员的重力势能增加D．越过横杆后下落过程中，运动员的重力势能减少动能增加【答案】B【解析】加速助跑过程中速度增大，动能增加，A正确；撑杆从开始形变到撑杆恢复形变时，先是运动员部分动能转化为杆的弹性势能，后弹性势能转化为运动员的动能与重力势能，杆的弹性势能不是一直增加，B错误；起跳上升过程中，运动员的高度在不断增大，所以运动员的重力势能增加，C正确；当运动员越过横杆下落的过程中，他的高度降低、速度增大，重力势能被转化为动能，即重力势能减少，动能增加，D正确。

第13讲机械能守恒定律(教师版) 2025届高考物理一轮复习考点精讲精练(全国通用)

1.掌握重力势能、弹性势能的概念，并能计算.2.掌握机械能守恒的条件，会判断物体的机械能是否守恒.3.掌握机械能守恒定律的三种表达形式，理解其物理意义，并能熟练应用．能守恒．(3)用能量转化来判断：若物体或系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化，则物体或系统机械能守恒．(4)对多个物体组成的系统，除考虑外力是否只有重力做功外，还要考虑系统内力做功，如有滑动摩擦力做功时，因摩擦生热，系统机械能将有损失．[例题1]（2024春•洛阳期中）不考虑空气阻力，下列说法正确的是（）A．甲图中整个下落过程，蹦极者与弹性绳（在弹性限度内），组成的系统机械能守恒B．乙图中运动员在蹦床上越跳越高，运动员的机械能守恒C．丙图中小孩从滑梯顶端匀速滑下，小孩的机械能守恒D．丁图中旋转飞椅和人一起以恒定角速度做匀速圆周运动的过程，人的机械能不守恒【解答】解：A、甲图中整个下落过程，蹦极者与弹性绳（在弹性限度内）组成的系统只有重力和系统内的弹力做功，系统机械能守恒，故A正确；B、乙图中运动员在蹦床上越跳越高，蹦床的弹力对运动员做正功，运动员的机械能不守恒，故B错误；C、丙图中小孩从滑梯顶端匀速滑下，受到摩擦力，摩擦力对小孩做负功，小孩的机械能不守恒，故C错误；D、丁图中旋转飞椅和人一起以恒定角速度做匀速圆周运动的过程，人的动能和重力势能都不变，所以人的机械能守恒，故D错误。

故选：A。

[例题2]（2024春•渝中区校级月考）下列说法正确的是（）A．如图甲所示物块在光滑水平面上压缩弹簧的过程中，物块的机械能守恒B．如图乙所示外力作用拉直轻绳使小球静止于图示位置，现释放小球，从释放开始运动至最低点A的过程中，小球的机械能守恒C．如图丙所示物体沿固定的光滑斜面向上做减速运动的过程中，物体的机械能守恒D．如图丁所示不计一切阻力，已知m B＞m A，从静止释放B球到B落地前的过程中，B减小的重力势能等于A增加的机械能【解答】解：A、如图甲所示，物块在光滑水平面上压缩弹簧的过程中，弹簧对物块做功，物块的机械能不守恒，故A错误；B、如图乙所示，外力作用拉直轻绳使小球静止于图示位置，现释放小球，小球先做自由落体运动后做圆周运动，从释放开始运动至最低点A的过程中，轻绳从松弛到张紧的过程小球的机械能会减少，其机械能不守恒，故B错误；C、如图丙所示，物体沿固定的光滑斜面向上做减速运动的过程中，只有重力对物体做功，所以物体的机械能守恒，故C正确；D、如图丁所示不计一切阻力，已知m B＞m A，从静止释放B球到B落地前的过程中，对于A与B组成的系统，只有重力做功，系统机械能守恒，所以B减小的重力势能等于B增加的动能与A 增加的机械能之和，故D错误。

中考物理一轮复习功和机械能练习题附解析

一、选择题1．如图所示，O为轻质硬直杠杆OA的支点，在杠杆的A点悬挂着一个重物G，在B点施加一个方向始终与杠杆成ɑ角度的动力F，使杠杆从竖直位置匀速转动到水平位置的过程中，下列表述正确的是（）A．动力F始终在变大B．动力F先变大再变小C．杠杆始终为省力杠杆D．杠杆始终为费力杠杆2．用图3甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体，已知滑轮重20N、绳重和摩擦力不计．则A．手的拉力：F甲=F乙；机械效率：η甲=η乙B．手的拉力：F甲＜F乙；机械效率：η甲＜η乙C．手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＜η乙D．手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＞η乙3．某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线a 所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线b所示。

已知物体的质量为450g，所用动滑轮的质量为50g，绳子自由端的拉力F为3.2N．g取10N/kg。

在0~2s的过程中，下列说法中正确的是（）A．物体上升的速度为0.1m/s B．机械提升动滑轮做的功0.2JC．滑轮组的机械效率为90% D．拉力F的功率为0.64W4．如图所示，用弹簧测力计竖直向上拉杠杆，当杠杆静止时，弹簧测力计示数为10N；若将弹簧测力计改为斜向上拉，使弹簧测力计的轴线与杠杆垂直，当杠杆静止时，弹簧测力计的示数A．大于10N B．小于10N C．等于10N D．无法判断5．用一个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组竖直向上提升物体A，要求滑轮的个数要用完（未画出），实验中，拉力F随时间t变化的关系如图甲所示，物体A上升的速度v随时间变化的关系如图乙所示，不计绳重和摩擦，在1～2s内，滑轮组的机械效率为80%，则下列判断中正确的是A．物体A的重为1500NB．动滑轮的重为400NC．物体A从静止开始上升1s后，拉力的功率为500WD．若将物体A换成重为900N的物体B，则在匀速提升物体B的过程中，滑轮组的机械效率将变为75%6．用4只完全相同的滑轮和2根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，在绳的自由端用大小分别为F1和F2的拉力，将同一重物在相同的时间内，匀速提升相同的高度，两滑轮组绳子的自由端移动的速度分别为v1和v2．若不计绳重和摩擦，下列说法正确的是A ．甲乙滑轮组绳子自由端移动的距离相同B ．F 1大于F 2C ．v 1大于v 2D ．F 1和F 2做的功不相等7．如图所示，一根直硬棒被细绳系在O 点吊起．A 处挂一实心金属块甲，B 处挂一石块乙时恰好能使硬棒在水平位置平衡．不计硬棒与悬挂的细绳质量，下列推断合理的是A ．甲的质量和密度都比乙大B ．O 点绳子拉力一定等于甲、乙重力之和C ．如果甲浸没在水中，硬棒会逆时针转动D ．如果甲浸没在水中，要使硬棒水平平衡，可将乙向右移动8．如图所示杠杆，力F 方向始终竖直向上，当此杠杆在动力F 作用下，将一个由细绳系的物体由图中位置逆时针匀速转动到水平位置时，则A ．F 大小始终不变B ．F 先变大后变小C ．F 先变小后变大D ．无法判断F 大小的变化9．用F 1的拉力直接将重为G 的物体A 匀速提升h （如图甲）；换用斜面把物体A 匀速提升相同的高度，拉力为F 2 ，物体沿斜面运动的距离为L （如图乙），利用斜面工作过程中A ．有用功为F 2hB ．额外功为F 2L －F 1hC ．总功为（F 1+F 2）LD ．机械效率为12F F 10．如图，小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼，用甲滑轮所做的总功为W 1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W 2，机械效率为η2．若不计绳重与摩擦，则（）A．W1=W2η1=η2 B．W1＜W2η1＜η2 C．W1＞W2η1＞η2 D．W1＜W2η1＞η2二、填空题11．如图，把物体A放在水平板OB的正中央，用一不变的力F将板的B端匀速地慢慢抬高（O端不动），设A相对平板静止，则A对板的压力将__________，A与B之间的摩擦力将___________，F对O点的力矩将_____________．12．如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为200N的物体，拉力F的大小为20N，物体和地面之间的摩擦力大小为30N，物体运动的速度为0.5m/s，运动时间为10s。

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2.从地面竖直上抛一个质量为m的小球,小球上升的最大高度为H。

设上升和下降过程中空气阻力大小恒为F。

3.如图所示,下列关于机械能是否守恒的判断正确的是( )A.甲图中,火箭升空的过程中,若匀速升空机械能守恒,若加速升空机械能不守恒B.乙图中物体匀速运动,机械能守恒C.丙图中小球做匀速圆周运动,机械能守恒D.丁图中,轻弹簧将A、B两小车弹开,两小车组成的系统机械能守恒答案 C 题甲图中,不论是匀速还是加速,由于推力对火箭做功,火箭的机械能不守恒,是增加的,故A错误。

物体匀速运动上升,动能不变,重力势能增加,则机械能必定增加,故B错误。

小球在做圆锥摆的过程中,细线的拉力不做功,机械能守恒,故C正确。

轻弹簧将A、B 两小车弹开,弹簧的弹力对两小车做功,则两车组成的系统机械能不守恒,但两小车和弹簧组成的系统机械能守恒,故D错误。

4.质量为m的物体由静止开始下落,由于空气阻力影响,物体下落的加速度为g,在物体下落高度为h的过程中,下列说法正确的是( )A.物体的动能增加了mghB.物体的机械能减少了mghC.物体克服阻力所做的功为mghD.物体的重力势能减少了mgh答案 A 下落阶段,物体受重力和空气阻力,由动能定理,可得mgh-Ff h=ΔEk,Ff=mg-mg=mg,可求ΔEk =mgh,选项A正确;机械能的减少量等于克服阻力所做的功,Wf=Ffh=mgh,选项B、C错误;重力势能的减少量等于重力做的功,ΔEp=mgh,选项D错误。

5.如图所示,一张薄纸板放在光滑水平面上,其右端放有小木块,小木块与薄纸板的接触面粗糙,原来系统静止。

现用水平恒力F向右拉薄纸板,小木块在薄纸板上发生相对滑动,直到从薄纸板上掉下来。

上述过程中有关功和能的说法正确的是( )A.拉力F做的功等于薄纸板和小木块动能的增加量B.摩擦力对小木块做的功一定等于系统中由摩擦产生的热量C.离开薄纸板前小木块可能先做加速运动,后做匀速运动D.小木块动能的增加量可能小于系统中由摩擦产生的热量答案 D 由功能关系,拉力F做的功等于薄纸板和小木块动能的增加量与系统产生的内能之和,选项A错误;摩擦力对小木块做的功等于小木块动能的增加量,选项B错误;离开薄纸板前小木块一直在做匀加速运动,选项C错误;对于系统,由摩擦产生的热量Q=FfΔL,其中ΔL为小木块相对薄纸板运动的位移,即薄纸板的长度,对小木块,F f L木=ΔE k,L木为小木块相对地面的位移,由于L木存在大于、等于或小于ΔL三种可能,即ΔEk存在大于、等于或小于Q三种可能,选项D正确。

6.(多选)如图所示,由电动机带动着倾角θ=37°的足够长的传送带以速率v=4 m/s顺时针匀速转动。

一质量m=2 kg的小滑块以平行于传送带向下v'=2 m/s的速率滑上传送带,已知小滑块与传送带间的动摩擦因数μ=,取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则小滑块从接触传送带到与传送带相对静止的时间内( )A.小滑块的加速度大小为1 m/s2B.小滑块的重力势能增加了120 JC.小滑块与传送带因摩擦产生的内能为84 JD.电动机多消耗的电能为336 J答案AD 由牛顿第二定律可得μmg cos θ-mg sin θ=ma,解得a=1 m/s2,故A正确;小滑块从接触传送带到相对传送带静止的时间t=ΔΔ=6 s,小滑块的位移s=t=×6 m=6 m,重力势能增加量ΔEp=mgs sin 37°=72 J,故B错误;6 s内传送带运动的位移s'=24 m,相对位移Δs=s'-s=18 m,产生的内能Q=μmg cos 37°·Δs=252 J,故C错误;小滑块增加的动能ΔEk =mv2-mv'2=12 J,所以电动机多消耗的电能E=ΔEk+ΔEp+Q=336 J,故D正确。

7.在温州市科技馆中,有个用来模拟天体运动的装置,其内部是一个类似锥形的漏斗容器,如图甲所示。

现在该装置的上方固定一个半径为R的四分之一光滑管道AB,光滑管道下端刚好贴着锥形漏斗容器的边缘。

如图乙所示,将一个质量为m的小球从管道的A点静止释放,小球从管道B点射出后刚好贴着锥形容器壁运动,由于摩擦阻力的作用,运动的高度越来越低,最后从容器底部的C孔掉下(轨迹大致如图乙虚线所示),已知小球离开C孔的速度为v,A 到C的高度为H。

求:(1)小球到达B端的速度大小;(2)小球在管口B端受到的支持力大小;(3)小球在锥形漏斗表面运动的过程中克服摩擦阻力所做的功。

甲乙答案(1)(2)3mg (3)mgH-mv2解析(1)小球从A端运动到B端的过程中,机械能守恒mgR=m解得v=B(2)设小球受到的支持力为F,F-mg=m解得F=3mg(3)设克服摩擦阻力做的功为W,根据动能定理可得:mgH-W=mv2得W=mgH-mv28.如图所示是某公园中的一项游乐设施,它由弯曲轨道A、B竖直圆轨道BC以及水平轨道BD 组成,各轨道平滑连接。

其中圆轨道BC半径R=1.0 m,水平轨道BD长L=5.0 m,BD段对小车产生的摩擦阻力为车重的0.3,其余部分摩擦不计,质量为2.0 kg的小车(可视为质点)从P点以初速度v=2 m/s沿着弯曲轨道AB向下滑动,恰好滑过圆轨道最高点,然后从D点飞入水池中,空气阻力不计,取g=10 m/s2,求:(1)P点离水平轨道的高度H;(2)小车运动到圆轨道最低点时对轨道的压力;(3)在水池中放入安全气垫MN(气垫厚度不计),气垫上表面到水平轨道BD的竖直高度h=1.25 m,气垫的左右两端M、N到D点的水平距离分别为2.0 m、3.0 m,要使小车能安全落到气垫上,则小车静止释放点距水平轨道的高度H'应满足什么条件。

答案(1)2.3 m (2)120 N,方向竖直向下(3)2.5 m≤H'≤3.3 m解析(1)小车恰好滑过圆轨道最高点,那么对小车在最高点应用牛顿第二定律可得mg=m小车从P到C的运动过程中只有重力做功,故机械能守恒,则有mg(H-2R)=m-m解得H=2.3 m(2)对小车从P到B的运动过程中由机械能守恒可得mgH=m-m在B点由牛顿第二定律有FN-mg=m由牛顿第三定律有:FN '=FN可得小车运动到圆轨道最低点时对轨道的压力为120 N,方向竖直向下(3)对小车从静止释放点到D点的过程由动能定理有mgH'-μmgL=m-0从D点到气垫上的运动过程只受重力作用,做平抛运动h=gt2x=vDt而2.0 m≤x≤3.0 m又mg(H'-2R)≥m解得2.5 m≤H'≤3.3 m9.(2018浙江11月选考,19,9分)在竖直平面内,某一游戏轨道由直轨道AB和弯曲的细管道BCD平滑连接组成,如图所示。

小滑块以某一初速度从A点滑上倾角为θ=37°的直轨道AB,到达B点的速度大小为2 m/s,然后进入细管道BCD,从细管道出口D点水平飞出,落到水平面上的G点。

已知B点的高度h1=1.2 m,D点的高度h2=0.8 m,D点与G点间的水平距离L=0.4m,滑块与轨道AB间的动摩擦因数μ=0.25,g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。

(1)求小滑块在轨道AB上的加速度和在A点的初速度;(2)求小滑块从D点飞出的速度;(3)判断细管道BCD的内壁是否光滑。

答案见解析解析(1)设初速度为vA,由运动学公式有-=2ax由牛顿第二定律有mg sin θ+μmg cos θ=max=ℎ解得vA=6 m/s、a=-8 m/s2(2)小滑块从D点飞出后做平抛运动h 2=gt2、L=vD1t解得vD1=1 m/s(3)假设细管道BCD的内壁光滑,根据机械能守恒定律有m-m=mg(h1-h2)则vD2=2 m/s≠vD1假设不正确,即细管道BCD的内壁不光滑。

B组提升题组1.(多选)物体由地面以120 J的初动能竖直向上抛出,当它从抛出至上升到某一点A的过程中,动能减少40 J,机械能减少10 J。

设空气阻力大小不变,以地面为零势能面,则物体( )A.落回到地面时机械能为70 JB.到达最高点时机械能为90 JC.从最高点落回地面的过程中重力做功为60 JD.从抛出到落回地面的过程中克服摩擦力做功为60 J答案BD 物体以120 J的初动能竖直向上抛出,向上运动的过程中重力和阻力都做负功,当上升到某一高度时,动能减少了40 J,而机械能损失了10 J。

根据功能关系可知:合力做功为-40 J,空气阻力做功为-10 J,对从抛出点到A点的过程,根据功能关系有mgh+fh= 40 J,fh=10 J,得f=mg;当上升到最高点时,动能为零,动能减小120 J,设最大高度为H,则有mgH+fH=120 J,解得fH=30 J,即机械能减小30 J,在最高点时机械能为120 J-30 J=90 J;在下落过程中,由于阻力做功不变,所以机械能又损失了30 J,故整个过程克服摩擦力做功为60 J,则该物体落回到地面时的机械能为60 J,从最高点落回地面的过程中因竖直位移为零,故重力做功为零。

物理一轮夯基提能作业本：第13讲 机械能守恒定律及其应用+Word版含解析.docx

高考浙江选考物理一轮夯基提能作业本：第13讲 机械能守恒定律及其应用 Word含解析