高考物理基础知识综合复习优化集训13机械能守恒定律(含答案)
2023届高考物理一轮复习专题：机械能守恒定律(word版含答案)
15．（2022·上海市复兴高级中学二模）如图（a），轨道ABC固定于竖直平面内，其中AB段水平，BC段足够长且与水平方向夹角α=30°，两轨道间平滑连接，一质量m=1kg的小物块静置于B端。现对小物块施加一平行于斜面的拉力F=12N，当物块沿BC向上运动2m时撤去F。取AB所在水平面为零势能面，物块沿BC向上运动2m的过程中，其机械能E随位移大小x的变化情况如图（b）所示，g取10m/s2，物块与轨道间的动摩擦因数处处相等，且最大静摩擦力与同等压力下的滑动摩擦力大小相等。求：
（1）撤去拉力瞬间，物块的速度大小v；
（2）物块与轨道之间的动摩擦因数；
（3）若从小物块开始运动的时刻计时，请在图（c）画出0~3s的过程中，小物块的机械能E随时间t的变化关系图线（仅要求正确画出图线）。
16．（2022·山东·模拟预测）高山滑雪项目将速度和技术完美地结合在一起，被称为“冬奥会皇冠上的明珠”。2022年冬奥会在中国举行，高山滑雪中心依托小海坨山天然山形规划建设了7条雪道，全长21公里，落差约900米，这里是国内第一条符合奥运标准的高山赛道，也是目前世界上难度最大的比赛场地之一、滑降滑道和回转滑道简化后如图所示，某运动员从滑降滑道A点由静止开始沿斜面直线下滑至B点，速度达到144km/h，经B点转折时速度大小不改变，然后进入回转滑道，在回转滑道平面内边转弯边下滑，转弯处可看成圆周的一部分，C点为一个转弯处上的点且运动员在该点的速度方向沿回转滑道向下，此转弯处圆弧的半径为 。已知A、B两点的高度差为 ，B、C两点的高度差为 ，B、C所在滑道平面与水平面间的夹角为 ，运动员在C点的速度为 ，重力加速度g取 ，运动员及装备质量为 ， ， ，不考虑空气阻力的影响。求：
D．拉力F对小球做的功大于小球克服重力做的功
高考物理(13)机械能守恒定律及其应用(含答案)
考点13 机械能守恒定律及其应用两年高考真题演练1．(2015·四川理综，1)在同一位置以相同的速率把三个小球分别沿水平、斜向上、斜向下方向抛出，不计空气阻力，则落在同一水平地面时的速度大小( ) A．一样大 B．水平抛的最大C．斜向上抛的最大 D．斜向下抛的最大2．(2015·新课标全国卷Ⅱ，21)(多选)如图，滑块a、b的质量均为m，a套在固定竖直杆上，与光滑水平地面相距h，b放在地面上，a、b通过铰链用刚性轻杆连接，由静止开始运动，不计摩擦，a、b可视为质点，重力加速度大小为g。
则( )A．a落地前，轻杆对b一直做正功B．a落地时速度大小为2ghC．a下落过程中，其加速度大小始终不大于gD．a落地前，当a的机械能最小时，b对地面的压力大小为mg3．(2015·天津理综，5)如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，且处于原长状态。
现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L(未超过弹性限度)，则在圆环下滑到最大距离的过程中( )A．圆环的机械能守恒B．弹簧弹性势能变化了3mgLC. 圆环下滑到最大距离时，所受合力为零D．圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变4．(2014·安徽理综，15)如图所示，有一内壁光滑的闭合椭圆形管道，置于竖直平面内，MN是通过椭圆中心O点的水平线。
已知一小球从M点出发，初速率为v0，沿管道MPN运动，到N 点的速率为v1，所需时间为t1；若该小球仍由M点以初速率v0出发，而沿管道MQN运动，到N点的速率为v2，所需时间为t2。
则( )A．v1＝v2，t1＞t2 B．v1<v2，t1>t2C．v1＝v2，t1<t2 D．v1<v2，t1<t25．(2014·上海单科，11)静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升，在某一高度撤去恒力。
高考物理总复习机械能守恒定律及其应用练习带答案和解释4220
合用优选文件资料分享高考物理总复习机械能守恒定律及其应用练习（2）（带答案和讲解）机械能(2) 1．一个物体在圆滑的水平面上匀速滑行，则( ) A．这个物体没有能量B．这个物体的能量不发生变化C．这个物体的能量发生了变化D．以上说法均不对 2 ．对于重力势能，以下说法中正确的是（）A . 某个物体处于某个地址，重力势能的数值是唯一确定的，与参照面采纳没关B．只需重力做功，物体的重力势能一定变化C．物体做匀速直线运动时，其重力势能必然不变 D . 物体重力势能增加时，物体的重力能够不做功 3 ．物体战胜重力做 5 J的功，则它的重力势能增加了（）A．5 J B. －5 J C.0 D. 不能够确定4 ．蹦床运动是运动员从蹦床弹向空中表演技巧动作的一项体育活动．当运动员走开蹦床后上升的过程中，运动员拥有的（）A．动能增加，重力势能减少 B. 动能增加，重力势能增加C．动能减少，重力势能减少D．动能减少，重力势能增加 5 ．物体战胜重力做10J 的功，则它的重力势能增加了（）A．10 J B.－10J C.0D.不能够确定 6 ．以下说法中错误的选项是（）A．重力对物体所做的功只跟起点和终点地址相关，跟物体的运动路径没关；B．摩擦力对物体做功，也与路径没关；C．物体战胜重力做了多少功，重力势能就增加了多少；D．物体沿不同样路径从一个地址移到另一个地址克服摩擦力做功一般不相等；7 ．使劲F 把质量ｍ的物体从地面由静止开始举高ｈ时物体的速度为ｖ，则（）A．力F 做功为mghB．合力做功为mv2／2 C．重力做功(F-mg)h D．重力势能减少了mgh8．在以下对于重力势能的说法中正确的选项是（）A．重力势能是物体和地球所共有的，而不是物体自己独自所拥有的B．同一高度，将物体以速度v0 向不同样的方向抛出，落地时物体减少的重力势能必然相等C．重力势能等于零的物体，不能能对其他物体做功D．在地球上的物体，它的重力势能必然等于零9 ．物体在地面上20m高的地方以7m/s2 的加速度竖直下落，则在下落的过程中，物体的机械能（）A．减小B．增大C．不变D．无法判断10 ．以下说法正确的选项是（）A．重力对物体做功与路径没关，只与始末地址相关B．滑动摩擦力必然对物体做负功C．合外力做功为零，物体机械能必然不变D．若物体碰到的合外力不为零，则物体的机械能必然变化参照答案： 1 ．答案：B 剖析：物体在圆滑水平面上匀速滑行，动能、势能都不变，A、C、D错，B正确．2 ．答案：B 剖析：重力势能的大小与零势面的采纳相关，A错；物体重力势能的变化与高度变化相关，与速度大小没关，C错；物体重力势能增加时，物体的重力必然做负功，D错；3 ．答案：A 剖析：物体战胜重力做 5 J的功，则它的重力势能增加了5J，A对；4 ．答案：D 剖析：离开蹦床后上升的过程中，运动员做竖直上抛运动，速度减小，动能减小，重力做负功，重力势能增大，D对；5 ．答案： A 剖析：物体战胜重力做了多少功就有多少能量转变为重力势能，A对；6 ．答案：B 剖析：重力对物体所做的功只跟起点和终点地址相关，跟物体的运动路径没关，重力做功等于mgh，物体战胜重力做了多少功，重力势能就增加了多少，故AC正确摩擦力的方向跟接触面相切，所以摩擦力对物体做功，一般跟路径相关，物体沿不同样路径从一个地址移到另一个地址战胜摩擦力做功一般不相等，故B错误D正确由于选错误的，所以此题选 B 7．答案：B 8 ．答案：AB 剖析：我们一般说物体拥有多少重力势能，而本质上重力势能是物体和地球所共有的，对于一个确定的物体来说，它所拥有的重力势能，可是决定于物体所处的相对地址，重力势能的变化仅与物体的地址变化相关系，而与详细的路径没关，物体的重力势能是有对于零势能面而言的，重力势能为零的物体，只能说明物体处在零势能面上，重力对零势能参考面上的物体无做功的本领，而不能够说明除重力外的其他力不能够做功，也不能够说明物体对其他不同样高度的物体不拥有做功本领，A、B正确. 9．答案：A 剖析：对物体剖析，运用牛顿第二定律有：mg-F=ma，解得F=mg-ma=3，m知除重力之外其他力的协力向上，物体下落的过程中，除重力之外其他力做功等于机械能的增量，除重力之外其他力做负功，则机械能减小．故A正确，B、C、D错误．10 ．答案：A剖析：考点：功的计算．剖析：当只有重力或许是弹力做功时，物体的机械能守恒，此时物体碰到的协力其实不是零；滑动摩擦力可以对物体做做功也能够做负功，要看力与物体运动方向之间的关系；重力做功只与始末地址相关，与物体经过的路径没关．解答：解：A、重力属于保守力，对物体做的功与路径没关，只与始末地址相关，所以A正确．B．滑动摩擦力能够做正功，如由静止放在传达带上的物体，物体开始的运动就是由于传达带对物体的滑动摩擦力对物体做了正功，所以B错误．C．物体机械能是指除了重力和弹力之外的力对物体做的功为零，不能够说是合外力做功为零，所以C错误．D．物体机械能的变化与否取决于重力和弹簧弹力之外的力可否对物体做了功，机械能守恒其实不是说物体守恒平衡，所以D错误．应选A．点评：滑动摩擦力对物体做功的特点是学生经常出错的地方，不要认为摩擦力就只能做负功．。
高考物理一轮复习专项训练及答案解析—机械能守恒定律及其应用
高考物理一轮复习专项训练及答案解析—机械能守恒定律及其应用1.如图所示，斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止在水平面上．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，下列说法中正确的是()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2.(2021·海南卷·2)水上乐园有一末段水平的滑梯，人从滑梯顶端由静止开始滑下后落入水中．如图所示，滑梯顶端到末端的高度H＝4.0 m，末端到水面的高度h＝1.0 m．取重力加速度g＝10 m/s2，将人视为质点，不计摩擦和空气阻力．则人的落水点到滑梯末端的水平距离为()A．4.0 m B．4.5 mC．5.0 m D．5.5 m3．质量为m的小球从距离水平地面高H处由静止开始自由落下，取水平地面为参考平面，重力加速度大小为g，不计空气阻力，当小球的动能等于重力势能的2倍时，经历的时间为()A.6H g B ．2H 3g C.2H 3gD.2H g4.(2023·武汉东湖区联考)如图所示，有一条长为L ＝1 m 的均匀金属链条，有一半在光滑的足够高的斜面上，斜面顶端是一个很小的圆弧，斜面倾角为30°，另一半竖直下垂在空中，当链条从静止开始释放后链条滑动，则链条刚好全部滑出斜面时的速度为(g 取10 m/s 2)( )A ．2.5 m/sB.522 m/sC. 5 m/sD.352m/s 5.(多选)如图，一个质量为0.9 kg 的小球以某一初速度从P 点水平抛出，恰好从光滑圆弧ABC 的A 点沿切线方向进入圆弧(不计空气阻力，进入圆弧时无机械能损失)．已知圆弧的半径R ＝0.3 m ，θ＝60°，小球到达A 点时的速度v A ＝4 m/s.(取g ＝10 m/s 2)下列说法正确的是( )A ．小球做平抛运动的初速度v 0＝2 3 m/sB ．P 点和C 点等高C ．小球到达圆弧最高点C 点时对轨道的压力大小为12 ND ．P 点与A 点的竖直高度h ＝0.6 m6．如图所示，有一光滑轨道ABC ，AB 部分为半径为R 的14圆弧，BC 部分水平，质量均为m的小球a 、b 固定在竖直轻杆的两端，轻杆长为R ，小球可视为质点，开始时a 球处于圆弧上端A 点，由静止开始释放小球和轻杆，使其沿光滑弧面下滑，重力加速度为g ，下列说法正确的是( )A ．a 球下滑过程中机械能保持不变B ．b 球下滑过程中机械能保持不变C ．a 、b 球都滑到水平轨道上时速度大小均为2gRD ．从释放a 、b 球到a 、b 球都滑到水平轨道上，整个过程中轻杆对a 球做的功为12mgR7.(多选)如图所示，质量为M 的小球套在固定倾斜的光滑杆上，原长为l 0的轻质弹簧一端固定于O 点，另一端与小球相连，弹簧与杆在同一竖直平面内．图中AO 水平，BO 间连线长度恰好与弹簧原长相等，且与杆垂直，O ′在O 的正下方，C 是AO ′段的中点，θ＝30°.现让小球从A 处由静止释放，重力加速度为g ，下列说法正确的有( )A ．下滑过程中小球的机械能守恒B ．小球滑到B 点时的加速度大小为32g C ．小球下滑到B 点时速度最大D ．小球下滑到C 点时的速度大小为2gl 08.(2023·广东省深圳实验学校、湖南省长沙一中高三联考)如图所示，一根长为3L 的轻杆可绕水平转轴O 转动，两端固定质量均为m 的小球A 和B, A 到O 的距离为L ，现使杆在竖直平面内转动，B 运动到最高点时，恰好对杆无作用力，两球均视为质点，不计空气阻力和摩擦阻力，重力加速度为g .当B 由最高点第一次转至与O 点等高的过程中，下列说法正确的是( )A ．杆对B 球做正功 B ．B 球的机械能守恒C ．轻杆转至水平时，A 球速度大小为10gL5D ．轻杆转至水平时，B 球速度大小为310gL59.(2023·广东省佛山一中高三月考)如图所示，物块A 套在光滑水平杆上，连接物块A 的轻质细线与水平杆间所成夹角为θ＝53°，细线跨过同一高度上的两光滑定滑轮与质量相等的物块B 相连，定滑轮顶部离水平杆距离为h ＝0.2 m ，现将物块B 由静止释放，物块A 、B 均可视为质点，重力加速度g ＝10 m/s 2，sin 53°＝0.8，不计空气阻力，则( )A ．物块A 与物块B 速度大小始终相等 B ．物块B 下降过程中，重力始终大于细线拉力C ．当物块A 经过左侧定滑轮正下方时，物块B 的速度最大D ．物块A 能达到的最大速度为1 m/s10．(2023·四川省泸县第一中学模拟)如图所示，把质量为0.4 kg 的小球放在竖直放置的弹簧上，并将小球缓慢向下按至图甲所示的位置，松手后弹簧将小球弹起，小球上升至最高位置的过程中其速度的平方随位移的变化图像如图乙所示，其中0.1～0.3 m 的图像为直线，弹簧的质量和空气的阻力均忽略不计，重力加速度g ＝10 m/s 2，则下列说法正确的是( )A．小球与弹簧分离时对应的位移小于0.1 mB．小球的v2－x图像中最大的速度为v1＝2 m/sC．弹簧弹性势能的最大值为E p＝1.2 JD．压缩小球的过程中外力F对小球所做的功为W F＝0.6 J11.(2020·江苏卷·15)如图所示，鼓形轮的半径为R，可绕固定的光滑水平轴O转动．在轮上沿相互垂直的直径方向固定四根直杆，杆上分别固定有质量为m的小球，球与O的距离均为2R.在轮上绕有长绳，绳上悬挂着质量为M的重物．重物由静止下落，带动鼓形轮转动．重物落地后鼓形轮匀速转动，转动的角速度为ω.绳与轮之间无相对滑动，忽略鼓形轮、直杆和长绳的质量，不计空气阻力，重力加速度为g.求：(1)重物落地后，小球线速度的大小v；(2)重物落地后一小球转到水平位置A，此时该球受到杆的作用力的大小F；(3)重物下落的高度h.12.如图所示，在倾角为θ＝30°的光滑斜面上，一劲度系数为k＝200 N/m的轻质弹簧一端固定在挡板C上，另一端连接一质量为m＝4 kg的物体A，一轻细绳通过定滑轮，一端系在物体A上，另一端与质量也为m的物体B相连，细绳与斜面平行，斜面足够长，B距地面足够高．用手托住物体B使绳子刚好伸直且没有拉力，然后由静止释放．取重力加速度g＝10 m/s2.求：(1)弹簧恢复原长时细绳上的拉力大小；(2)物体A沿斜面向上运动多远时获得最大速度；(3)物体A的最大速度的大小．13.(多选)(2023·河北省模拟)如图所示，竖直平面内固定两根足够长的细杆M、N，两杆无限接近但不接触，两杆间的距离可忽略不计．两个小球a、b(可视为质点)的质量相等，a球套在竖直杆M上，b球套在水平杆N上，a、b通过铰链用长度为L＝0.5 m的刚性轻杆连接，将a球从图示位置由静止释放(轻杆与N杆的夹角为θ＝53°)，不计一切摩擦，已知重力加速度的大小为g＝10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6.在此后的运动过程中，下列说法正确的是()A．a球下落过程中，其加速度大小始终不大于gB．a球由静止下落0.15 m时，a球的速度大小为1.5 m/sC．b球的最大速度为3 2 m/sD．a球的最大速度为2 2 m/s答案及解析1．B 2.A 3.B 4.A 5.CD6．D [对于单个小球来说，杆的弹力做功，小球机械能不守恒，A 、B 错误；两个小球组成的系统只有重力做功，所以系统的机械能守恒，故有mgR ＋mg (2R )＝12·2m v 2，解得v ＝3gR ，C 错误；a 球在下滑过程中，杆对小球做功，重力对小球做功，故根据动能定理可得W ＋mgR ＝12m v 2，v ＝3gR ，联立解得W ＝12mgR ，D 正确．] 7．BD [下滑过程中小球的机械能会与弹簧的弹性势能相互转化，因此小球的机械能不守恒，故A 错误；因为在B 点，弹簧恢复原长，因此重力沿杆的分力提供加速度，根据牛顿第二定律可得mg cos 30°＝ma ，解得a ＝32g ，故B 正确；到达B 点时加速度与速度方向相同，因此小球还会加速，故C 错误；因为C 是AO ′段的中点，θ＝30°，由几何关系知当小球到C 点时，弹簧的长度与在A 点时相同，故在A 、C 两位置弹簧弹性势能相等，小球重力做的功全部转化为小球的动能，有mgl 0＝12m v C 2，解得v C ＝2gl 0，故D 正确．]8．D [由题知B 运动到最高点时，恰好对杆无作用力，有mg ＝m v 22L ，B 在最高点时速度大小为v ＝2gL ，因为A 、B 角速度相同，A 的转动半径只有B 的一半，所以A 的速度大小为v2，当B 由最高点转至与O 点等高时，取O 点所在水平面的重力势能为零，根据A 、B 机械能守恒，mg ·2L －mgL ＋12m ⎝⎛⎭⎫v 22＋12m v 2＝12m v A 2＋12m v B 2,2v A ＝v B ，解得v A ＝310gL 10，v B ＝310gL5，故C 错误，D 正确；设杆对B 做的功为W ，对B 由动能定理得mg ·2L ＋W ＝12m v B 2－12m v 2，解得W ＝－65mgL ，所以杆对B 做负功，B 机械能不守恒，故A 、B 错误．]9．D [根据关联速度得v A cos θ＝v B ，所以二者的速度大小不相等，A 错误；当物块A 经过左侧定滑轮正下方时细线与杆垂直，则根据选项A 可知，物块B 的速度为零，所以B 会经历减速过程，减速过程中重力会小于细线拉力，B 、C 错误；当物块A 经过左侧定滑轮正下方时，物块A 的速度最大，根据系统机械能守恒得mg (h sin θ－h )＝12m v 2，解得v ＝1 m/s ，D 正确．]10．C [由于不计空气阻力，则小球与弹簧分离后，小球加速度为g ，说明小球在x ＝0.1 m 时刚好回到弹簧原长位置，小球与弹簧分离，即分离时对应的位移为0.1 m ，A 错误；对直线段有v 22＝2g (0.3 m －0.1 m)，解得v 2＝2 m/s ，由题图可知最大速度v 1>v 2，B 错误；从释放到小球速度为0的过程，弹性势能全部转化为小球的机械能，以最低点为重力势能参考平面，小球的机械能为mgh 0＝0.4×10×0.3 J ＝1.2 J ，故弹簧弹性势能最大值为E p ＝1.2 J ，C 正确；向下按h ＝0.1 m 的过程，根据功能关系有W F ＋mgh ＝E p ，解得W F ＝0.8 J ，D 错误．] 11．(1)2ωR (2)(2mω2R )2＋(mg )2 (3)M ＋16m2Mg(ωR )2解析 (1)重物落地后，小球线速度大小v ＝ωr ＝2ωR (2)向心力F n ＝2mω2R 设F 与水平方向的夹角为α， 则F cos α＝F n F sin α＝mg解得F ＝(2mω2R )2＋(mg )2 (3)落地时，重物的速度v ′＝ωR 由机械能守恒得 12M v ′2＋4×12m v 2＝Mgh 解得h ＝M ＋16m 2Mg(ωR )2.12．(1)30 N (2)20 cm (3)1 m/s 解析 (1)弹簧恢复原长时， 对B ：mg －F T ＝ma 对A ：F T －mg sin 30°＝ma代入数据可求得：F T ＝30 N. (2)初态弹簧压缩量 x 1＝mg sin 30°k ＝10 cm当A 速度最大时有 F T ′＝mg ＝kx 2＋mg sin 30° 弹簧伸长量x 2＝mg －mg sin 30°k＝10 cm所以A 沿斜面向上运动x 1＋x 2＝20 cm 时获得最大速度． (3)因x 1＝x 2，故弹簧弹性势能的改变量ΔE p ＝0 由机械能守恒定律有 mg (x 1＋x 2)－mg (x 1＋x 2)sin 30° ＝12×2m v 2，解得v ＝1 m/s. 13．BC [a 球和b 球所组成的系统只有重力做功，则系统机械能守恒，以b 球为研究对象，b 球的初速度为零，当a 球运动到两杆的交点时，球在水平方向上的分速度为零，所以b 球此时的速度也为零，由此可知从a 球释放至a 球运动到两杆的交点过程中，b 球速度是先增大再减小，当b 球速度减小时，轻杆对a 、b 都表现为拉力，对a 分析，此时拉力在竖直方向上的分力与a 的重力方向相同，则此时其加速度大小大于g ，故A 错误；由机械能守恒得mg Δh ＝12m v a 2＋12m v b 2，当a 下落Δh ＝0.15 m 时，由几何关系可知轻杆与N 杆的夹角α＝30°，此时v a sin α＝v b cos α，联立解得v a ＝1.5 m/s ，故B 正确；当a 球运动到两杆的交点后再向下运动L 距离，此时b 达到两杆的交点处，a 的速度为零，b 的速度最大，设为v b m ，由机械能守恒得mg (L ＋L sin θ)＝12m v b m 2，解得v b m ＝3 2 m/s ，故C 正确； a 球运动到两杆的交点处，b的速度为零，设此时a 的速度为v a 0，由机械能守恒得mgL sin θ＝12m v a 02，解得v a 0＝2 2 m/s ，此时a球的加速度大小为g，且方向竖直向下，与速度方向相同，a球会继续向下加速运动，速度会大于2 2 m/s，故D错误．]。
全国高考理综物理专题复习辅导精品学案《机械能及其守恒定律》(最新整理含答案)
全国高考理综物理专题复习辅导精品学案《机械能及其守恒定律》p 2k k p k2k1kcos cos =12ΔW Fl W P Fv t E mgh E mv E E E W E E E θα=====+=-=⎧⎪⎪⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎧⎪⎪⎨⎨⎪⎪⎩⎪⎧⎧⎪⎨⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎩⎧⎨做功的两个要素公式：功正功和负功功的计算公式：基本概念功率额定功率和实际功率机重力势能：势能械弹性势能能机械能动能：及其机械能：守恒定律动能定理恒力做功、变力做功适用条件直线运动、曲线运动基本规律k1p1k2p2k ppΔΔΔΔΔΔΔΔA B G E E E E E E E E E E E E +=+=-=-=-→=-⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎧⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎩⎪⎪⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎩增减机械能守恒定律守恒条件：只有重力或系统内弹力做功能量守恒定律：重力做功与重力势能变化的关系考点1 动能定理及其应用一、动能1．定义：物体由于运动而具有的能。
2．表达式：E k=12mv2，v是瞬时速度，动能的单位是焦耳（J）。
3．特点：动能是标量，是状态量。
4．对动能的理解：（1）相对性：选取不同的参考系，物体的速度不同，动能也不同，一般以地面为参考系。
（2）状态量：动能是表征物体运动状态的物理量，与物体的运动状态（或某一时刻的速度）相对应。
（3）标量性：只有大小，没有方向；只有正值，没有负值。
（4）动能变化量：物体动能的变化是末动能与初动能之差，即，若ΔE k>0，表示物体的动能增加；若ΔE k<0，表示物体的动能减少。
（2）动能定理的表达式为标量式，不能在同一个方向上列多个动能定理方程。
二、动能定理1．推导过程：设某物体的质量为m，在与运动方向相同的恒力F作用下，发生一段位移l，速度由v1增大到v2，如图所示。
2．内容：力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化，这个结论叫做动能定理。
2020届全国高考物理一轮专题集训《机械能守恒定律》测试 含答案和详细解析
绝密★启用前2020届全国高考物理一轮专题集训《机械能守恒定律》测试本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分第Ⅰ卷一、选择题(共15小题,每小题4.0分,共60分)1.一质量为m的木块静止在光滑的水平面上，从t＝0开始，将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上，在t＝T时刻F的功率是()A．B．C．D．2.在下面列举的各例中，若不考虑阻力作用，则物体的机械能发生变化的是()A．用细杆拴着一个物体，以杆的另一端为固定轴，使物体在光滑水平面上做匀速圆周运动B．细杆拴着一个物体，以杆的另一端为固定轴，使物体在竖直平面内做匀速圆周运动C．物体沿光滑的曲面自由下滑D．用一沿固定斜面向上、大小等于物体所受摩擦力的拉力作用在物体上，使物体以一定的初速度沿斜面向上运动3.如图所示，固定在水平面上的光滑斜面倾角为θ＝30°，物体A、B通过细绳及轻弹簧连接于光滑轻滑轮两侧，P为固定在斜面上且与斜面垂直的光滑挡板，物体A、B的质量分别为m和4m，开始时用手托住物体A，滑轮两边的细绳恰好伸直，且左边的细绳与斜面平行，弹簧处于原长状态，A距离地面高度为h，放手后A从静止开始下降，在A下落至地面前的瞬间，物体B恰好对挡板无压力，空气阻力不计，下列关于物体A的说法正确的是()A．在下落至地面前的过程中机械能守恒B．在下落至地面前的瞬间速度不一定为零C．在下落至地面前的过程中对轻弹簧做的功为mghD．在下落至地面前的过程中可能一直在做加速运动4.(多选)关于力对物体做功的功率，下面几种说法中正确的是 ()．A．力对物体做功越多，这个力的功率就越大B．力对物体做功的时间越短，这个力的功率就越大C．力对物体做功少，其功率也可能很大；力对物体做功多，其功率也可能较小D．功率是表示做功快慢的物理量，而不是表示做功大小的物理量5.在水平冰面上，一辆质量为1×103kg的电动雪橇做匀速直线运动，关闭发动机后，雪橇滑行一段距离后停下来，其运动的v—t图象如图所示，那么关于雪橇运动情况以下判断正确的是(g取10 m/s2)()A．关闭发动机后，雪橇的加速度为－2 m/s2B．雪橇停止前30 s内通过的位移是150 mC．雪橇与水平冰面间的动摩擦因数约为0.03D．雪橇匀速运动过程中发动机的功率为5×103W6.材料相同的A、B两块滑块质量mA＞mB，在同一个粗糙的水平面上以相同的初速度运动，则它们的滑行距离xA和xB的关系为（）A．xA＞xBB．xA=xBC．xA＜xBD．无法确定7.如图所示，在加速运动的车厢中，一个人用力沿车前进的方向推车厢，已知人与车厢始终保持相对静止，那么人对车厢做功的情况是()A．做正功B．做负功C．不做功D．无法确定8.如图所示，质量相同的物体a和b，用不可伸长的轻绳跨接在光滑的轻质定滑轮两侧，a在水平桌面的上方，b在光滑的水平桌面上．初始时用力拉住b使a、b静止，撤去拉力后，a开始运动，在a下降的过程中，b始终未离开桌面．在此过程中()A．a物体的机械能守恒B．a、b两物体机械能的总和不变C．a物体的动能总等于b物体的动能D．绳的拉力对a所做的功与对b所做的功的代数和不为零9.关于能量耗散，下列说法中正确的是()A．能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了B．能量耗散表明能量守恒定律具有一定的局限性C．能量耗散表明在能源的利用过程中，能量在数量上越来越少D．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性10.物体1的重力势能E p1＝3 J，物体2的重力势能E p2＝－3 J，则() A．E p1＝E p2B．E p1＞E p2C．E p1＜E p2D．无法判断11.以下关于物体的动能的叙述中，正确的是()A．速度不变、运动物体的质量发生变化，它的动能不一定变化B．质量不变、运动物体的速度大小发生变化，它的动能不一定会变化C．速度减半，质量增大到原来的4倍，物体的动能是原来的2倍D．质量减半、速度增大到原来的2倍，物体的动能是原来的2倍12.下列各种能源属于“可再生能源”的是()A．水流能B．核能C．石油D．煤炭13.如图所示，小朋友在荡秋千．他从P点向右运动到Q点的过程中，重力势能的变化情况是()A．先增大，后减小B．先减小，后增大C．一直减小D．一直增大14.关于功率，下列说法正确的是()A．由P＝可知，只要知道W和t的值就可以计算出任意时刻的功率B．由P＝Fv可知，汽车的功率一定与它的速度成正比C．由P＝Fv可知，牵引力一定与速度成反比D．当P一定时，牵引力一定与速度成反比15.在探究弹簧的弹性势能的表达式时，下面的猜想有一定道理的是()A．重力势能与物体离地面的高度有关，弹性势能与弹簧的伸长量有关，重力势能与重力的大小有关，弹性势能可能与弹力的大小有关，而弹力的大小又与弹簧的劲度系数k有关，因此弹性势能可能与弹簧的劲度系数k和弹簧的伸长量的二次方x2有关B． A选项中的猜想有一定道理，但不应该与x2有关，而应该是与x3有关C． A选项中的猜想有一定道理，但应该是与弹簧伸长量的一次方，即x有关D．上面三个猜想都没有可能性第Ⅱ卷二、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)16.如图所示，摆球质量为m，悬线的长为l，把悬线拉到水平位置后放手．设在摆球运动过程中空气阻力F f的大小不变，求摆球从A运动到竖直位置B时，重力mg、绳的拉力F T、空气阻力F f各做了多少功？17.盘在地面上的一根不均匀的金属链重30 N，长1 m，从甲端缓慢提至乙端恰好离地时需做功10 J．如果改从乙端缓慢提至甲端恰好离地要做多少功？(取g＝10 m/s2)18.如图所示，让摆球从图中A位置由静止开始下摆，正好摆到最低点B位置时线被拉断．设摆线长l＝1.6 m，O点离地高H＝5.8 m，不计绳断时的机械能损失，不计空气阻力，g取10 m/s2，求：(1)摆球刚到达B点时的速度大小；(2)落地时摆球的速度大小．19.质量为M的木板放在光滑水平面上，如图所示．一个质量为m的滑块以某一速度沿木板表面从A点滑至B点，在木板上前进了l，同时木板前进了x，若滑块与木板间的动摩擦因数为μ，求摩擦力对滑块、对木板所做的功各为多少？滑动摩擦力对滑块、木板做的总功是多少？答案解析1.【答案】B【解析】木块的加速度a＝，t＝T时的速度v＝aT＝，瞬时功率P＝Fv＝.2.【答案】B【解析】物体若在水平面内做匀速圆周运动，动能、势能均不变，物体的机械能不变；物体在竖直平面内做匀速圆周运动，动能不变、势能改变，故物体的机械能发生变化；物体沿光滑的曲面自由下滑，只有重力做功，机械能守恒；用一沿固定斜面向上、大小等于物体所受摩擦力的拉力作用在物体上，使物体以一定的初速度沿斜面向上运动时，除重力以外的力做功之和为零，物体的机械能守恒，故选B.3.【答案】C【解析】A从静止到下落过程中，系统中只有重力和弹簧的弹力做功，所以在A下落至地面的过程中系统的机械能守恒，而A的机械能不守恒，故A错误；在A下落至地面前的瞬间，物体B恰好对挡板无压力，以B为研究对象，据平衡求得此时弹簧的弹力为F T＝4mg sin 30°＝2mg；再以A为研究对象，当A静止释放的瞬间，A受重力mg，其合力方向向下，大小为mg；当A落地瞬间，A 受重力mg和弹簧的弹力2mg，其合力向上，大小为mg，A做简谐运动，据对称性可知，落地瞬间其速度为零；据弹簧振子的运动情况可知，A向下运动时，先做加速度减小的加速运动，然后做加速度逐渐增大的减速运动，故B、D错误；据A做简谐运动和机械能守恒可知，A落地瞬间，A 的重力势能完全转化为弹簧的弹性势能，所以弹簧的弹力做功为mgh，故C正确．4.【答案】CD【解析】功率P＝，表示单位时间内所做的功，当t一定时，W越大，P越大；当W一定时，t 越小，P越大．单纯只强调两个因素中的一个，而不说另一个因素的说法是错误的，故A、B错误；如果W小，但当t很小时，P也可能很大；如果W较大，但t很大时，P也可能较小，所以C正确；由P＝可知P是表示做功快慢的物理量，P越大，反映的是单位时间内做功越多，也就是做功越快．5.【答案】D【解析】关闭发动机后，雪橇的加速度为a＝m/s2＝－0.5 m/s2，故A错误．雪橇停止前30 s内通过的位移是s＝×(30＋10)×10＝200 m，故B错误．关闭发动机后，a＝＝0.5 m/s2，得：μ＝0.05，故C错误；雪橇匀速运动过程中发动机的功率为P＝Fv＝μmgv＝5×103W，故D正确．6.【答案】B【解析】在A滑块滑行过程中，运用动能定理得：0﹣mAv02=﹣μmAgxA解得：xA=在B滑块滑行过程中，运用动能定理得：0﹣mBv02=﹣μmBxB得：xB=所以xA=xB7.【答案】B【解析】人随车一起向车前进的方向加速运动，表明车对人在水平方向上的合力向前，根据牛顿第三定律，人对车在水平方向的合力与车运动方向相反，由于人对车的压力对车不做功，故人对车做负功，B正确．8.【答案】B【解析】a物体下落过程中，有绳子的拉力做功，其机械能不守恒，故A错误；对于a、b两个物体组成的系统，只有重力做功，所以a、b两物体机械能守恒，故B正确；将b的实际速度进行分解，如图：由图可知v a＝v b cosθ，即a的速度小于b的速度，故a的动能小于b的动能，故C错误；在极短时间t内，绳子对a的拉力和对b的拉力大小相等，绳子对a做的功等于－F T v a t，绳子对b的功等于拉力与拉力方向上b的位移的乘积，即：F T v b cosθt，又v a＝v b cosθ，所以绳的拉力对a所做的功与对b所做的功的绝对值相等，二者代数和为零，故D错误．9.【答案】D【解析】能量耗散是不可避免的，但是能量耗散也遵守能量守恒定律，故选D.10.【答案】B【解析】E p1＞ 0，在零势能面以上；E p2＜0，在零势能面以下．11.【答案】D【解析】由动能的表达式可知，速度不变，而质量发生变化时，动能一定发生变化，故A错误；质量不变、运动物体的速度大小发生变化，它的动能一定会变化，故B错误；速度减半，质量增大的原来的4倍时，它的动能不变，故C错误；质量减半、速度增大到原来的2倍时，动能变为原来的2倍，故D正确．12.【答案】A【解析】核能、石油、天然气都属于不可再生能源，只有水流能是可再生能源，即选项A符合题意．13.【答案】B【解析】小朋友在荡秋千．他从P点向右运动到Q点的过程中，以最低点所在面为零势能面，高度先减小后增大，由E p＝mgh可知，重力势能先减小后增大，故B正确，A、C、D错误．14.【答案】D【解析】公式P＝求的是这段时间内的平均功率，不能求瞬时功率，故A错误；由P＝Fv知，当汽车牵引力一定时，汽车的功率与速度成正比，故B错误；功率等于牵引力与运动速度的乘积，当功率一定时，牵引力与速度成反比，当功率不一定时，牵引力不一定与速度成反比，故C错误；在功率一定时，牵引力与运动速度成反比，故D正确．15.【答案】A【解析】根据重力做功与重力势能变化的关系，类比弹力做功与弹性势能变化的关系，有理由猜想：重力势能E p＝Fl＝mgh；弹性势能E p也应与弹力F＝kx与伸长量x的乘积有关．即可得E p与x2有关．故本题猜想中A是有依据的，因此也是可能的．故本题应选A.16.【答案】W G＝mgl W T＝0W f＝－F fπl【解析】因为拉力F T在运动过程中始终与运动方向垂直，故不做功，即W T＝0.重力在整个运动过程中始终不变，小球在重力方向上的位移为AB在竖直方向上的投影OB，且OB ＝l，所以重力做功W G＝mgl.空气阻力虽然大小不变，但方向不断改变，且任何时刻都与运动方向相反，即沿圆弧的切线方向，因此属于变力做功问题．如果将分成许多小段弧，使每一小段弧小到可以看成直线，在每一小段弧上F f的大小、方向可以认为是不变的(即为恒力)，这样就把变力做功的问题转化为了恒力做功的问题，如图所示．因此F f所做的总功等于每一小段弧上F f所做功的代数和．即W f＝－(F fΔl1＋F fΔl2＋…)＝－F fπl，故重力mg做的功为mgl，绳子拉力F T做的功为零，空气阻力F f做的功为－F fπl.17.【答案】20 J【解析】设绳子的重心离乙端距离为x，则当乙端刚离开地面时有mgx＝10 J，可得：x＝m.则绳子的重心离甲端为m，可知从乙端缓慢提至甲端恰好离地要做功W＝mg(1－x)＝20 J.18.【答案】(1)4 m/s(2)10 m/s2020届全国高考物理一轮专题集训《机械能守恒定律》测试 含答案和详细解析11 / 11 【解析】(1)摆球由A 到B 的过程中只有重力做功，故机械能守恒．根据机械能守恒定律得mg (1－sin 30°)l ＝mv ， 得v B ＝＝＝m/s ＝4 m/s.(2)设摆球落地点为题图中的D 点，则摆球由B 到D 过程中只有重力做功，机械能守恒．根据机械能守恒定律得mv －mv ＝mg (H －l )得v D ＝＝m/s ＝10 m/s.19.【答案】－μmg (l ＋x ) μmgx －μmgl【解析】由题图可知，木板的位移为lM ＝x 时，滑块的位移为lm ＝l ＋x ，m 与M 之间的滑动摩擦力F f ＝μmg .由公式W ＝Fl cos α可得，摩擦力对滑块所做的功为Wm ＝μmglm cos 180°＝－μmg (l ＋x )，负号表示做负功．摩擦力对木板所做的功为WM ＝μmglM ＝μmgx .这对滑动摩擦力做的总功：W ＝Wm ＋WM ＝－μmg (l ＋x )＋μmgx ＝－μmgl。
2023届高考物理一轮基础巩固题：机械能及其守恒定律(Word版含答案)
2023届高考物理一轮基础巩固题：机械能及其守恒定律含答案一、选择题。
1、(多选)如图甲所示，静止在水平面上的物体在竖直向上的拉力F作用下开始向上加速运动，拉力的功率恒定为P，运动过程中所受空气阻力大小不变，物体最终做匀速运动，物体运动速度的倒数与加速度a的关系如图乙所示．若重力加速度大小为g，下列说法正确的是()A．物体的质量为Pv0a0B．空气阻力大小为P(a0－g) v0a0C．物体加速运动的时间为v0 a0D．物体匀速运动的速度大小为v02、(多选)如图所示，位于竖直平面内的光滑轨道由一段抛物线AB组成，A点为抛物线顶点，已知h=0.8 m，x=0.8 m，重力加速度g取10 m/s2，一小环套在轨道上的A点，下列说法正确的是()A.小环以初速度v0=2 m/s从A点水平抛出后，与轨道无相互作用力B.小环以初速度v0=1 m/s从A点水平抛出后，与轨道无相互作用力C.若小环从A点由静止因微小扰动而滑下，到达B点的速度为4 m/sD.若小环从A点由静止因微小扰动而滑下，到达B点的时间为0.4 s3、下列运动的物体中，机械能守恒的是()A．加速上升的运载火箭B．被匀速吊起的集装箱C．光滑曲面上自由运动的物体D．在粗糙水平面上运动的物体4、汽车发动机的额定功率是60 kW，汽车的质量为2×103 kg，在平直路面上行驶，受到的阻力是车重的0.1倍。
若汽车从静止出发，以0.5 m/s2的加速度做匀加速运动，则出发50 s时，汽车发动机的实际功率为(取g＝10 m/s2)() A．25 kW B．50 kW C．60 kW D．75 kW5、图1为沿斜坡向上行驶的汽车，当汽车以牵引力F向上运动时，汽车的机械能E与位移x的关系如图2所示(AB段为曲线)，汽车与斜面间的摩擦忽略不计．下列说法正确的是()A．0～x1过程中，汽车所受拉力逐渐增大B．x1～x2过程中，汽车速度可达到最大值C．0～x3过程中，汽车的动能一直增大D．x1～x2过程中，汽车以恒定的功率运动6、如图所示，倾角θ＝37°的斜面AB与水平面平滑连接于B点，A、B两点之间的距离x0＝3 m，质量m＝3 kg的小物块与斜面及水平面间的动摩擦因数均为μ＝0.4。
2025届高考物理一轮复习考点精讲精练(全国通用)第13讲 机械能守恒定律(解析版)
第13讲机械能守恒定律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．考点一机械能守恒的判断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，但机械能的总量保持不变．2．条件只有重力或弹力做功．3．判断方法(1)用定义判断：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(减少)，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。
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高考物理基础知识综合复习：优化集训13 机械能守恒定律基础巩固1.下列关于机械能守恒的说法正确的是()A.若只有重力做功,则物体机械能一定守恒B.若物体的机械能守恒,一定只受重力C.做匀变速运动的物体机械能一定守恒D.物体所受合外力不为零,机械能一定守恒2.下列物体在运动过程中,机械能守恒的是()A.被起重机拉着向上做匀速运动的货物B.一个做斜抛运动的铁球C.沿粗糙的斜面向下做匀速运动的木块D.在空中向上做加速运动的氢气球3.嫦娥五号是我国月球软着陆无人登月探测器,当它接近月球表面时,可打开反冲发动机使探测器减速下降。
探测器减速下降过程中,它在月球表面的重力势能、动能和机械能的变化情况是()A.动能增加、重力势能减小B.动能减小、重力势能增加C.机械能增加D.机械能减小4.某高中物理课本上有一个小实验,其截图如图所示。
实验时,某同学将小纸帽压到桌面上,然后放手,小纸帽被弹起(小纸帽与弹簧不连接,并假定小纸帽运动中只发生竖直方向移动),不计空气阻力。
关于小纸帽在离开弹簧之前被弹簧顶起的过程中,小纸帽的机械能()A.一直增加B.一直保持不变C.先增加后减小D.先增加后不变5.如图所示,在离地面高h处以初速度v0抛出一个质量为m的物体,不计空气阻力,取地面为零势能面,则物体着地时的机械能为()A.mghB.12mv02-mghC.12mv02+mgh D.12mv026.以20 m/s的速度将质量为m的物体从地面竖直上抛,若忽略空气阻力,取地面为零势能面,g取10 m/s2,则上升过程中,物体的重力势能和动能相等时,物体距地面的高度为()A.5 mB.10 mC.15 mD.20 m7.用长绳将一重球悬挂在天花板上,如图所示,一同学紧靠墙站立,双手拉球使其与鼻尖恰好接触,然后由静止释放重球。
若该同学保持图示姿势不变,忽略空气阻力,则重球摆动过程中()A.到最低点时重力势能最大B.到最低点时机械能最大C.一定不会撞击该同学D.可能会撞击该同学8.一毛同学用一根橡皮筋发射飞机模型,如图所示。
发射过程类似于弹弓弹射弹子一样,用橡皮筋将飞机弹射出去。
不计空气阻力,下列说法正确的是()A.当橡皮筋恢复原长时飞机的速度达到最大B.在橡皮筋恢复的整个过程中橡皮筋的弹性势能全部转化为飞机的动能C.在橡皮筋恢复过程中一毛的化学能转化为飞机的机械能D.在橡皮筋恢复原长过程中飞机的速度先增大后减小9.“反向蹦极”是将弹性绳拉长后固定在人身上,并通过外力作用使人停留在地面上,当撤去外力后,人被“发射”出去冲向高空。
如图所示,当人从地面弹射到高空过程中(指上升过程),人可视为质点。
下列说法正确的是()A.弹射绳对人做的功等于人动能的变化量B.重力与阻力对人做功之和等于人重力势能的增量C.弹射绳及阻力对人做功之和等于人机械能的增量D.弹射绳对人做的功等于人动能的增量与重力势能的增量之和能力提高10.在蹦床比赛中,不计空气阻力,下列说法正确的是()A.运动员离开蹦床后处于失重状态B.运动员上升到最高点时加速度为零C.运动员下落碰到蹦床后立即做减速运动D.运动员在整个比赛过程中机械能一直守恒11.如图所示是滑沙场地的一段,可视为倾角为30°的斜面,设人和滑车总质量为m,人从距底端高为h处的顶端沿滑道由静止开始匀加速下滑,加速度为0.4g,人和滑车可视为质点,则从顶端向下滑到底端的过程中,下列说法正确的是()A.人和滑车获得的动能为0.4mghB.人和滑车克服摩擦力做功为0.6mghC.人和滑车减少的重力势能全部转化为动能D.人和滑车减少的机械能为0.2mgh12.游乐园中的竖直摩天轮在匀速转动时,其每个载客轮舱能始终保持竖直直立状(如图),一质量为m的旅行包放置在该摩天轮轮舱水平底板上。
已知旅行包在最高点对地板的压力为0.8mg,下列说法正确的是()A.摩天轮转动过程中,旅行包所受合力不变B.旅行包随摩天轮的运动过程中始终受到轮舱水平底板的摩擦力作用C.旅行包随摩天轮运动到圆心等高处时受到的摩擦力为0.2mgD.旅行包随摩天轮运动的过程中机械能守恒13.如图,一物体从光滑斜面AB底端A点以初速度v0上滑,沿斜面上升的最大高度为h,下列说法中正确的是(设下列情境中物体从A点上滑的初速度仍为v0)()A.若把斜面CB部分截去,物体冲过C点后上升的最大高度仍为hB.若把斜面AB变成曲面AEB,物体沿此曲面上升仍能到达B点C.若把斜面弯成圆弧形D物体仍沿圆弧升高hD.以上说法都不对14.(2021年浙江1月学考)如图所示,竖直平面内由倾角α=60°的斜面轨道AB、半径均为R的半圆形细圆管轨道BCDE和1圆周细圆管轨道EFG构成一游戏装置固定于地面,B、E两处轨道平滑连接,6轨道所在平面与竖直墙面垂直。
轨道出口处G和圆心O2的连线,以及O2、E、O1和B四点连成的直线与水平线间的夹角均为θ=30°,G点与竖直墙面的距离d=√3R。
现将质量为m的小球从斜面的某高度h处静止释放,不计小球大小和所受阻力。
(1)若释放处高度h=h0,求小球运动到圆管最低点时速度大小v C;(2)求小球在圆管最低点C所受弹力F N与h的关系式;(3)小球离开G点之后恰好垂直撞击墙面,求释放处高度h。
15.如图所示为杂技演员进行摩托车表演的轨道,它由倾斜直线轨道AB、圆弧形轨道BCD、半圆形轨道DE、水平轨道EF组成,轨道BCD的半径R=4.8 m,轨道DE的半径r=2.4 m,轨道最低点C距水平地面的高度差h=0.2 m。
表演者从A点驾驶摩托车由静止开始沿轨道AB运动,接着沿轨道BCDEF 运动,然后从F点离开轨道,最后落到地面上的G点。
已知表演者与摩托车的总质量m=100 kg,表演者与摩托车可视为质点,阻力不计。
g取10 m/s2。
(1)某次表演中,通过C点时轨道对摩托车的支持力F=6 000 N,求表演者与摩托车经过C点的速度大小v C;(2)若表演者与摩托车恰好能经过最高点D且安全完成完整表演,求F点与G点的水平距离x。
16.(2021年浙江7月学考)如图所示是一种弹射游戏装置,由处在同一竖直平面内的弹射部分和接收部分组成。
弹射部分的光滑轨道由水平轨道AB和竖直圆弧轨道BC平滑连接而成,弹射器安装在AB上;接收部分是可在竖直平面内移动的水平轨道DE。
游戏时小滑块从弹射器弹出,经AB和BC从C点抛出,若恰好从D点沿水平方向滑上DE且不滑离则游戏成功;从滑块滑上DE到下一次游戏开始,DE位置锁定。
已知圆弧BC的半径R=0.4 m,对应的圆心角为120°。
DE长度L=1.0 m。
滑块质量m=0.1 kg,滑块与DE间动摩擦因数μ=0.25。
弹射时滑块由静止释放且弹射器弹性势能完全转化为滑块动能,不计空气阻力。
(1)某次游戏中弹射器弹性势能E p0=1.0 J,游戏成功。
当滑块经过B点时,求:①速度v B的大小;②圆弧轨道BC对滑块支持力F N的大小。
(2)若弹射器弹性势能E p从1.0 J开始连续增大,写出游戏成功时滑块最终位置到C点的水平距离x 与E p的关系式。
参考答案优化集训13机械能守恒定律1.A解析若只有重力做功,则物体的动能和重力势能之间发生转化,物体的机械能一定守恒,A正确;若物体的机械能守恒,物体不一定只受重力,也许还受其他力,但其他力做功的代数和为零,B错误;做匀变速运动的物体,如果除重力外的其他力做功的代数和为零,则机械能守恒,如做自由落体运动的物体,如果除重力外的其他力做功的代数和不为零,则机械能不守恒,C错误;物体所受合外力不为零,如果除重力外的其他力做功的代数和不为零,则机械能不守恒,D错误。
2.B 解析被起重机拉着向上做匀速运动的货物受到了向上的拉力,拉力做正功,故货物的机械能增大,选项A 错误;一个做斜抛运动的铁球只受到重力的作用,故它的机械能是守恒的,选项B 正确;沿粗糙的斜面向下做匀速运动的木块受到了摩擦力的作用,摩擦力做负功,使得木块的机械能减小,故选项C 错误;在空中向上做加速运动的氢气球受到浮力的作用,浮力做正功,故它的机械能也不守恒,选项D 错误。
3.D 解析根据题意,在下降过程中,速度减小,动能减小,高度下降,重力做正功,重力势能减小,所以机械能减小,D 正确。
4.A 解析小纸帽在离开弹簧之前被弹簧顶起的过程中,弹簧的弹力对小纸帽一直做正功,弹簧的弹性势能转化为小纸帽的机械能,所以纸帽的机械能一直增加,A 正确。
5.C 解析小球抛出时的机械能为E 1=mgh+12mv 02,由机械能守恒可得,其落地时的机械能为E 2=mgh+12mv 02,C 正确。
6.B 解析设距地面的高度为h 时物体的重力势能和动能相等,mgh=12mv 2,由机械能守恒mgh+12mv 2=12mv 02,解得h=10m,故B 正确。
7.C 解析重球下摆过程中重力做正功,重力势能减小,所以到最低点时重力势能最小,故A 错误;重球下摆过程中只有重力做功,所以重球的机械能守恒,故B 错误;重球摆动过程中只有重力做功,其机械能守恒,所以重球摆回原处时的速度为0,则重球一定不会撞击该同学,故C 正确,D 错误。
8.D 解析飞机斜向上发射,则当弹簧的弹力等于重力沿弹力方向的分量时,飞机的加速度为零,此时速度最大,则在橡皮筋恢复原长过程中飞机的速度先增大后减小,橡皮筋在原长时飞机的速度不是最大,选项A 错误,D 正确;由能量关系可知,在橡皮筋恢复的整个过程中橡皮筋的弹性势能一部分转化为飞机的动能,一部分转化为重力势能,即弹性势能转化为飞机的机械能,选项B 错误;在橡皮筋恢复原长过程中,弹簧的弹性势能转化为飞机的机械能,选项C 错误。
9.C 解析根据动能定理,人动能变化量,应该等于合外力对人做的功,即重力和弹力、阻力做功之和,选项A 错误;人重力势能的增量等于克服重力做的功,选项B 错误;人机械能的增量等于除重力之外的弹力、阻力做功之和,选项C 正确;弹性绳做的功即释放的弹性势能转化为人的重力势能,动能以及克服空气阻力做功产生的热能,所以选项D 错误。
10.A解析运动员离开蹦床后,仅受重力,加速度方向向下,处于失重状态,故A正确;运动员上升到最高点时,仅受重力,加速度为g,故B错误;运动员下落碰到蹦床后,开始重力大于弹力,加速度向下,先向下做加速运动,然后重力小于弹力,加速度向上,向下做减速运动,故C错误;运动员在整个运动过程中,由于蹦床弹力做功,则运动员的机械能不守恒,故D错误。
11.D解析设受到的摩擦力是f,加速度大小为0.4g,则沿斜面的方向:mg sin30°-f=ma,解得:f=0.1mg,人和滑车下滑的过程中重力和摩擦力做功,获得的动能为:(mg sin30°-f)ℎsin30°=E k,代入数据解得:E k=0.8mgh,故A错误;整个下滑过程中人和滑车减少的机械能为ΔE=mgh-E k=mgh-0.8mgh=0.2mgh,故D正确;整个下滑过程中人和滑车减少的机械能为0.2mgh,所以人和滑车克服摩擦力做功为0.2mgh,故B错误;由以上的分析可知,人下滑的过程中受到摩擦力的作用,人和滑车减少的重力势能转化为动能和内能,故C错误。