2020-2021学年高三物理一轮复习易错题06 机械能守恒定律

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高三物理一轮复习专题实验6 验证机械能守恒定律(含解析)

实验6:验证机械能守恒定律一、实验目的验证机械能守恒定律.二、实验原理在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能互相转化,但总的机械能守恒。

若物体从静止开始下落，下落高度为h 时的速度为v,恒有mgh＝错误!m v2。

故只需借助打点计时器，通过纸带测出重物某时刻的下落高度h和该时刻的瞬时速度v，即可验证机械能守恒定律。

测定第n点的瞬时速度的方法是：测出第n点相邻的前、后两段相等时间间隔T内下落的高度x n－1和x n＋1(或用h n－1和h n＋1）,然后由公式v n＝错误!或由v n＝错误!可得v n(如图所示)。

三、实验器材铁架台（带铁夹）、电磁打点计时器与低压交流电源（或电火花打点计时器)、重物(带纸带夹子)、纸带数条、复写纸片、导线、毫米刻度尺。

四、实验步骤1．安装器材：如图所示,将打点计时器固定在铁架台上,用导线将打点计时器与低压电源相连,此时电源开关应为断开状态。

2．打纸带：把纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带，使重物停靠在打点计时器下方附近，先接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打出一系列的点，取下纸带，换上新的纸带重打几条（3~5条)纸带。

3．选纸带:分两种情况说明（1)若选第1点O到下落到某一点的过程，即用mgh＝错误!m v2来验证,应选点迹清晰，且1、2两点间距离小于或接近2 mm的纸带,若1、2两点间的距离大于2 mm，这是由于打点计时器打第1个点时重物的初速度不为零造成的(如先释放纸带后接通电源等错误操作会造成此种结果)。

这样第1个点就不是运动的起始点了，这样的纸带不能选。

（2)用错误!m v错误!－错误!m v错误!＝mgΔh验证时，由于重力势能的相对性，处理纸带时选择适当的点为基准点，这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否为2 mm就无关紧要了，所以只要后面的点迹清晰就可以选用。

2020届湖北荆门市龙泉中学高三物理第一轮复习《机械能守恒定律》基础知识练习题(带解析)

龙泉中学高三年级2020年高三物理第一轮复习《机械能守恒定律》基础知识练习题一、单项选择题( )1．如图所示，轻弹簧一端与不可伸长的轻绳OC 、DC 连接于C (两绳另一端固定)，弹簧另一端拴接一质量为m 的小球，地面上竖直固定一内壁光滑的14开缝圆弧管道AB ，A 点位于O 点正下方且与C 点等高，管道圆心与C 点重合．现将小球置于管道内A 点由静止释放，已知轻绳DC 水平，当小球沿圆弧管道运动到B 点时恰好对管道壁无弹力，则小球从A 运动到B 的过程中A ．弹簧一直处于自然长度B ．小球的机械能逐渐减小C ．轻绳OC 的拉力先增大后减小D ．轻绳DC 的拉力先增大后减小( )2．如图为特种兵训练项目示意图，一根绳的两端分别固定在两座山的A 、B 处，A 、B 两点水平距离为20 m ，竖直距离为3 m ，A 、B 间绳长为25 m ．质量为60 kg 的士兵抓住套在绳子上的光滑圆环从高处A 滑到低处B .以A 点所在水平面为零重力势能参考平面，不计空气阻力，g ＝10 m/s 2.士兵在滑行过程中重力势能的最小值约为(绳子处于拉直状态且形变量很小可忽略)A ．－1 800 JB ．－3 600 JC ．－5 400 JD ．－6 300 J( )3．如图所示，在倾角θ＝30°的光滑固定斜面上，放有两个质量分别为1 kg 和2 kg 的可视为质点的小球A 和B ，两球之间用一根长L ＝0.2 m 的轻杆相连，小球B 距水平面的高度h ＝0.1 m ．两球由静止开始下滑到光滑地面上，不计球与地面碰撞时的机械能损失，g 取10 m/s 2.则下列说法中正确的是A ．整个下滑过程中A 球机械能守恒B ．整个下滑过程中B 球机械能守恒C ．整个下滑过程中A 球机械能的增加量为23J D ．整个下滑过程中B 球机械能的增加量为23J ( )4．如图所示，有一条长为L ＝2 m 的均匀金属链条，有一半长度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°，另一半长度竖直下垂在空中，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/s B.522 m/s C. 5 m/s D.352m/s ( )5．如图所示，不可伸长的轻绳跨过光滑小定滑轮，一端连接质量为2m 的小球(视为质点)，另一端连接质量为m 的物块，小球套在光滑的水平杆上．开始时轻绳与杆的夹角为θ，现将小球从图示位置由静止释放，小球到达竖直虚线位置时的速度大小为v ，此时物块尚未落地．重力加速度大小为g .下列说法正确的是A ．小球到达虚线位置之前，向右先做加速运动后做减速运动B ．小球到达虚线位置之前，轻绳的拉力始终小于mgC ．小球到达虚线位置时，其所受重力做功的功率为mgvD ．定滑轮与杆间的距离为v 2sin θg 1－sin θ( )6．如图所示，A 、B 两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连，A 放在固定的光滑斜面上，B 、C 两小球在竖直方向上通过劲度系数为k 的轻质弹簧相连，C 球放在水平地面上．现用手控制住A ，并使细线刚刚拉直但无拉力作用，并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行．已知A 的质量为4m ，B 、C 的质量均为m ，重力加速度为g ，细线与滑轮之间的摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态．释放A 后，A 沿斜面下滑至速度最大时C 恰好离开地面．下列说法正确的是A ．斜面倾角α＝60°B．A获得的最大速度为2g m 5kC．C刚离开地面时，B的加速度最大D．从释放A到C刚离开地面的过程中，A、B两小球组成的系统机械能守恒( )7．如图所示，在粗糙的水平面上，质量相等的两个物体A、B间用一轻质弹簧相连组成系统，且该系统在水平拉力F作用下以相同加速度保持间距不变一起做匀加速直线运动，当它们的总动能为2E k时撤去水平力F，最后系统停止运动．不计空气阻力，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，从撤去拉力F到系统停止运动的过程中A．外力对物体A所做总功的绝对值等于2E kB．物体A克服摩擦阻力做的功等于E kC．系统克服摩擦阻力做的功可能等于系统的总动能2E kD．系统克服摩擦阻力做的功一定等于系统机械能的减少量( )8．如图所示，一个质量为m的小球以初速度v0竖直向上抛出，运动中始终受到恒定的水平风力F＝2mg的作用，不计其他阻力．从抛出到在竖直方向到达最高点，小球在这一过程中机械能的增量为A.12mv02 B．mv02 C.32mv02 D．2mv02二、多项选择题( )9．如图所示，斜面体置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物体由静止沿斜面下滑，在物体下滑过程中，下列说法正确的是A．物体的重力势能减少，动能增加B．斜面体的机械能不变C．斜面体对物体的弹力垂直于接触面，不对物体做功D．物体和斜面体组成的系统机械能守恒( )10．如图甲所示，固定斜面的倾角为30°，一质量为m的小物块自斜面底端以初速度v0沿斜面向上做匀减速运动，经过一段时间后又沿斜面下滑回到底端，整个过程小物块的v －t图象如图乙所示．下列判断正确的是A ．物块与斜面间的动摩擦因数μ＝33B ．上滑过程的加速度大小是下滑过程的2倍C ．物块沿斜面上滑的过程中机械能减少316mv 02 D ．物块沿斜面下滑的过程中动能增加14mv 02 ( )11．如图所示，建筑工地上载人升降机用不计质量的细钢绳跨过定滑轮与一电动机相连，通电后电动机带动升降机沿竖直方向先匀加速上升后匀速上升．摩擦及空气阻力均不计．则A ．升降机匀加速上升过程中，升降机底板对人做的功等于人增加的动能B ．升降机匀加速上升过程中，升降机底板对人做的功等于人增加的机械能C ．升降机匀速上升过程中，升降机底板对人做的功等于人增加的机械能D ．升降机上升的全过程中，升降机拉力做的功大于升降机和人增加的机械能( )12．如图所示，竖直平面内有一半径为R 的固定14圆轨道与水平轨道相切于最低点B .一质量为m 的小物块P (可视为质点)从A 处由静止滑下，经过最低点B 后沿水平轨道运动，到C 处停下，B 、C 两点间的距离为R ，物块P 与圆轨道、水平轨道之间的动摩擦因数均为μ.现用力F 将物块P 沿下滑的路径从C 处缓慢拉回圆弧轨道的顶端A ，拉力F 的方向始终与物块P 的运动方向一致，物块P 从B 处经圆弧轨道到达A 处过程中，克服摩擦力做的功为μmgR ，下列说法正确的是A ．物块P 在下滑过程中，运动到B 处时速度最大B ．物块P 从A 滑到C 的过程中克服摩擦力做的功等于2μmgRC ．拉力F 做的功小于2mgRD ．拉力F 做的功为mgR (1＋2μ)( )13．某课外活动小组为探究能量转换关系，设计了如图所示的实验．质量为m 的物块B 静放在水平面上，劲度系数为k 的竖直轻质弹簧固定在B 上，弹簧上端装有特制锁扣，当物体与其接触，即被锁住．每次实验让物块A 从弹簧正上方的恰当位置由静止释放，都使物块B 刚好离开地面．整个过程无机械能损失．实验表明，物块A 质量M 不同，释放点距弹簧上端的高度H 就不同．当物块A 的质量为m 时，释放点高度H ＝h ，重力加速度为g .则下列说法中正确的是A ．物块A 下落过程中速度最大时，物块B 对地面的压力最大B ．物块A 下落到最低点时，物块B 对地面的压力最大C ．当A 的质量M ＝2m 时，释放点高度H ＝h 2D ．当A 的质量M ＝2m 时，释放点高度H ＝12(h ＋mg k) ( )14．一质量为m 的小球以初动能E k0从地面竖直向上拋出，已知上升过程中受到阻力F f 作用，如图所示，图中两条图线分别表示小球在上升过程中动能、重力势能中的某一个与其上升高度之间的关系(以地面为零势能面，h 0表示上升的最大高度，图上坐标数据中的k 为常数且满足0<k <1)，则由图可知，下列结论正确的是A ．①、②分别表示的是动能、重力势能随上升高度变化的图象B ．上升过程中阻力大小恒定且F f ＝kmg C ．上升高度h ＝k ＋1k ＋2h 0时，重力势能和动能相等 D ．上升高度h ＝h 02时，动能与重力势能之差为k 2mgh 0 ( )15．如图所示，滑块P 、Q 静止在粗糙水平面上(P 、Q 与水平面间的动摩擦因数相同)，一根水平轻弹簧一端与滑块Q 相连，另一端固定在墙上，弹簧处于原长．现使滑块P 以初速度v 0向右运动，与滑块Q 发生碰撞(碰撞时间极短)，碰后两滑块一起向右压缩弹簧至最短，然后在弹簧弹力作用下两滑块向左运动，两滑块分离后，最终都静止在水平面上．已知滑块P 、Q 的质量分别为2m 和m ，下列说法中正确的是A ．两滑块发生碰撞的过程中，其动量守恒，机械能不守恒B ．两滑块分离时，弹簧一定处于原长C ．滑块P 最终一定停在出发点右侧的某一位置D ．整个过程中，两滑块克服摩擦力做功的和小于mv 02( )16．如图，固定在地面的斜面倾角为30°，物块B 固定在木箱A 上，一起从a 点由静止开始下滑，到b 点接触轻弹簧，又压缩至最低点c ，此时将B 迅速拿走，然后木箱A 又恰好被轻弹簧弹回到a 点．已知A 质量为m ，B 质量为3m ，a 、c 间距为L ，重力加速度为g .下列说法正确的是A ．在A 上滑的过程中，与弹簧分离时A 的速度最大B ．弹簧被压缩至最低点c 时，其弹性势能为0.8mgLC ．在木箱A 从斜面顶端a 下滑至再次回到a 点的过程中，因摩擦产生的热量为1.5mgLD ．若物块B 没有被拿走，AB 能够上升的最高位置距离a 点为L 4( )17．如图所示，轻质弹簧一端固定在水平面上的光滑转轴O 上，另一端与套在粗糙固定直杆A 处质量为m 的小球(可视为质点)相连．A 点距水平面的高度为h ，直杆与水平面的夹角为30°，OA ＝OC ，B 为AC 的中点，OB 等于弹簧原长．小球从A 处由静止开始下滑，经过B 处的速度为v ，并恰能停在C 处．已知重力加速度为g ，则下列说法正确的是A ．小球通过B 点时的加速度为g 2B ．小球通过AB 段与BC 段摩擦力做功相等C ．弹簧具有的最大弹性势能为12mv 2 D ．小球从A 到C 过程中，产生的内能为mgh( )18．如图所示，楔形木块abc 固定在水平面上，粗糙斜面ab 和光滑斜面bc 与水平面的夹角相同，顶角b 处安装一定滑轮．质量分别为M 、m (M ＞m )的滑块，通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行．两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动．若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中A ．两滑块组成的系统机械能守恒B ．重力对M 做的功等于M 动能的增加量C ．轻绳对m 做的功等于m 机械能的增加量D ．两滑块组成的系统损失的机械能等于M 克服摩擦力做的功( )19．如图所示，质量M ＝1 kg 的重物B 和质量m ＝0.3 kg 的小圆环A 用细绳跨过一光滑滑轮轴连接，A 端绳与轮连接，B 端绳与轴相连接，不计轮轴的质量，轮与轴有相同的角速度且轮和轴的直径之比为2∶1.重物B 放置在倾角为30°固定在水平地面的斜面上，轻绳平行于斜面，B 与斜面间的动摩擦因数μ＝33，圆环A 套在竖直固定的光滑直杆上，滑轮轴中心与直杆的距离为L ＝4 m ．现将圆环A 从与滑轮轴上表面等高处a 静止释放，当下降H ＝3 m 到达b 位置时，圆环的速度达到最大值，已知直杆和斜面足够长，不计空气阻力，取g ＝10 m/s 2.下列判断正确的是A ．圆环A 到达b 位置时，A 、B 组成的系统机械能减少了2.5 JB ．圆环A 速度最大时，环A 与重物B 的速度之比为5∶3C ．圆环A 能下降的最大距离为H m ＝7.5 mD ．圆环A 下降过程，作用在重物B 上的拉力始终大于10 N( )20．如图所示，一弹性轻绳(绳的弹力与其伸长量成正比)左端固定在A 点，弹性绳自然长度等于AB ，跨过由轻杆OB 固定的定滑轮连接一个质量为m 的小球，小球穿过竖直固定的杆．初始时ABC 在一条水平线上，小球从C 点由静止释放滑到E 点时速度恰好为零．已知C 、E 两点间距离为h ，D 为CE 的中点，小球在C 点时弹性绳的拉力为mg 2，小球与杆之间的动摩擦因数为0.5，弹性绳始终处在弹性限度内．下列说法正确的是A ．小球在D 点时速度最大B ．若在E 点给小球一个向上的速度v ，小球恰好能回到C 点，则v ＝ghC ．小球在CD 阶段损失的机械能等于小球在DE 阶段损失的机械能D ．若仅把小球质量变为2m ，则小球到达E 点时的速度大小v ＝2gh参考答案1．D 【解析】当小球沿圆弧管道运动到B 点时恰好对管道壁无弹力，则小球在B 点由弹簧的拉力和重力的合力提供向心力，即弹簧处于伸长状态，从A 到B 的过程弹簧的形变量不变，故小球的机械能不变，故A 、B 错误；设OC 与OA 的夹角为θ，CA 与水平方向夹角为α，C 点受力平衡，则在竖直方向上有：F OC cos θ＝F AC sin α，水平方向上有：F CD ＝F AC cos α＋F OC sinθ，从A 到B 的过程中，θ和弹簧的弹力F 弹不变，α不断增大，故F OC ＝F 弹sin αcos θ不断增大，F CD ＝F 弹cos θ(cos αcos θ＋sin αsin θ)＝F 弹cos θcos(θ－α)，当θ＝α时DC 的拉力最大，故轻绳DC 的拉力先增大后减小，故D 正确．2．C 【解析】设平衡时绳子与竖直方向的夹角为θ，A 、B 两点水平距离为x ，竖直距离为h ，绳长为l ，此时特种兵受重力和两个拉力而平衡，故：l 左sin θ＋l 右sin θ＝x ，l ＝l 左＋l 右，sin θ＝x l ＝2025＝0.8，所以θ＝53°，A 、B 两点的竖直距离为h ＝3 m ，故l 右cos θ－l 左cos θ＝3 m ，而l 左＋l 右＝25 m ，联立解得：l 右cos θ＝9 m ．故以A 点所在水平面为参考平面，特种兵在滑行过程中重力势能最小值约为：E p ＝－mgl 右cos θ＝－60×10×9 J＝－5 400 J ．故本题选C.3．D 【解析】在下滑的整个过程中，只有重力对系统做功，系统的机械能守恒，但在B 球沿水平面滑行，而A 沿斜面滑行时，杆的弹力对A 、B 球做功，所以A 、B 球各自机械能不守恒，故A 、B 错误；根据系统机械能守恒得：m A g (h ＋L sin θ)＋m B gh ＝12(m A ＋m B )v 2，解得：v ＝23 6 m/s ，系统下滑的整个过程中B 球机械能的增加量为12m B v 2－m B gh ＝23J ，故D 正确；A 球的机械能减少量为23J ，C 错误．4．B 【解析】设链条的质量为2m ，以开始时链条的最高点为零势能面，链条的机械能为E ＝E p ＋E k ＝－12×2mg ×L 4sin θ－12×2mg ×L 4＋0＝－14mgL (1＋sin θ) 链条全部滑出后，动能为E k ′＝12×2mv 2 重力势能为E p ′＝－2mg L 2由机械能守恒可得E ＝E k ′＋E p ′即－14mgL (1＋sin θ)＝mv 2－mgL 解得v ＝12gL 3－sin θ＝12×10×2×3－0.5 m/s ＝522m/s 故B 正确，A 、C 、D 错误．5．D 【解析】小球到达虚线位置之前，只有轻绳对小球做功且一直做正功，根据动能定理可知，小球的速度一直增大，故选项A 错误；轻绳与杆的夹角为α时物块和小球的速度大小分别为v 1和v 2，则有v 1＝v 2cos α，当小球运动到虚线位置时α＝90°，故v 1＝0，可见在小球运动到虚线位置的过程中，物块向下先做加速运动后做减速运动，即先失重后超重，轻绳的拉力先小于mg 后大于mg ，故选项B 错误；小球到达虚线位置时，其所受重力的方向与速度方向垂直，重力做功的功率为零，故选项C 错误；设定滑轮与杆的距离为h ，则对小球和物块，由机械能守恒定律有：mg ⎝ ⎛⎭⎪⎫h sin θ－h ＝12×2mv 2，解得h ＝v 2sin θg 1－sin θ，故选项D 正确． 6．B 【解析】C 刚离开地面时，对C 有kx 2＝mg ，此时B 有最大速度，即a B ＝a C ＝0，则对B 有F T －kx 2－mg ＝0，对A 有4mg sin α－F T ＝0，联立解得sin α＝12，α＝30°，故A 错误；初始系统静止，且线上无拉力，对B 有kx 1＝mg ，可知x 1＝x 2＝mg k ，则从释放A 至C 刚离开地面时，弹性势能变化量为零，由机械能守恒定律得4mg (x 1＋x 2)sin α＝mg (x 1＋x 2)＋12(4m ＋m )v B m 2，联立解得v B m ＝2g m 5k ，所以A 获得的最大速度为2g m 5k，故B 正确；对B 球进行受力分析可知，刚释放A 时，B 所受合力最大，此时B 具有最大加速度，故C 错误；从释放A 到C 刚离开地面的过程中，A 、B 、C 及弹簧组成的系统机械能守恒，故D 错误．7．D 【解析】当它们的总动能为2E k 时，物体A 动能为E k ，撤去水平力F ，最后系统停止运动，外力对物体A 所做总功的绝对值等于E k ，选项A 、B 错误；由于二者之间有弹簧，弹簧具有弹性势能，根据功能关系，系统克服摩擦阻力做的功一定等于系统机械能的减少量，选项D 正确，C 错误．8．D 【解析】从抛出到在竖直方向到达最高点过程中有：t ＝v 0g ；在水平方向上有：a ＝F m＝2g ；s ＝12at 2＝v 02g ；根据能量转化可知：ΔE ＝W F ＝Fs ＝2mg ·v 02g＝2mv 02，由此可知，A 、B 、C 错误，D 正确．9．AD 【解析】物体下滑过程中重力势能减少，动能增加，A 正确；地面光滑，斜面体会向右运动，动能增加，机械能增加，B 错误；斜面体对物体的弹力垂直于接触面，与物体的位移并不垂直，弹力对物体做负功，C 错误；物体与斜面体组成的系统，只有重力做功，系统的机械能守恒，D 正确．10．BD 【解析】根据题意可知，上滑过程，根据牛顿第二定律：mg sin θ＋μmg cos θ＝m v 0t 0，同理，下滑过程：mg sin θ－μmg cos θ＝m 0.5v 0t 0，联立解得：μ＝39，A 错误；上滑加速度：a ＝v 0t 0，下滑加速度：a ′＝0.5v 0t 0，a ＝2a ′，B 正确；因mg sin θ＋μmg cos θ＝m v 0t 0，mg sin θ－μmg cos θ＝m 0.5v 0t 0，可得：F f ＝μmg cos θ＝mv 04t 0，上滑过程中，机械能减少量等于摩擦力做功：ΔE ＝W f ＝F f x ＝F f ·v 0t 02＝18mv 02，下滑过程中根据动能定理得：E k －0＝(mg sin θ－F f )x ，解得：E k ＝14mv 02，C 错误，D 正确．11．BC 【解析】根据动能定理可知，合外力对物体做的功等于物体动能的变化量，所以升降机匀加速上升过程中，升降机底板对人做的功和人的重力做功之和等于人增加的动能，A 错误；除重力外，其他力对人做的功等于人增加的机械能，B 正确；升降机匀速上升过程中，升降机底板对人做的功等于人克服重力做的功(此过程中动能不变)，即增加的机械能，C 正确；升降机上升的全过程中，升降机拉力做的功等于升降机和人增加的机械能，D 错误．12．CD 【解析】当重力沿圆轨道切线方向的分力等于滑动摩擦力时速度最大，此位置在A 、B 之间，故A 错误；将物块P 缓慢地从B 拉到A ，克服摩擦力做的功为μmgR ，而物块P 从A 滑到B 的过程中，物块P 做圆周运动，根据向心力知识可知物块P 所受的支持力比缓慢运动时要大，则滑动摩擦力增大，所以克服摩擦力做的功W f 大于μmgR ，因此物块P 从A 滑到C 的过程中克服摩擦力做的功大于2μmgR ，故B 错误；由动能定理得，从C 到A 的过程中有W F －mgR －μmgR －μmgR ＝0－0，则拉力F 做的功为W F ＝mgR (1＋2μ)，故D 正确；从A 到C 的过程中，根据动能定理得mgR －W f －μmgR ＝0，因为W f >μmgR ，则mgR >μmgR ＋μmgR ，因此W F <2mgR ，故C 正确．13．BD 【解析】物块A 下落过程中到达最低点时，弹簧的压缩量最大，此时物块B 对地面的压力最大，选项A 错误，B 正确；当物块B 刚好离开地面时k Δx ＝mg ；由功能关系可知：mgh ＝mg Δx ＋E p ；当A 的质量M ＝2m 时，2mgH ＝2mg Δx ＋E p ；解得H ＝12(h ＋mg k)，故选项C 错误，D 正确．14．BCD 【解析】根据动能定理可知上升高度越大，动能越小，重力势能越大，故①、②分别表示重力势能、动能随上升高度变化的图线，A 错；由题图可知，重力势能、动能随着高度的变化成线性关系，故合力恒定，受到的阻力大小恒定，由功能关系可知从抛出到最高点的过程中机械能的减少量等于阻力做功的大小，故F f h 0＝E k0－E k0k ＋1，根据动能定理可知E k0＝(mg ＋F f )h 0，解得F f ＝kmg ，B 对；设h 高度时重力势能和动能相等，图线①的函数方程为E k ＝E k0－(mg ＋F f )h ，图线②的函数方程为E p ＝E k0k ＋1h 0h ，令E k ＝E p ，及E k0＝(mg ＋F f )h 0和F f ＝kmg ，联立解得h ＝k ＋1k ＋2h 0，C 对；同理可得D 对． 15．ABD 【解析】两滑块碰撞过程系统内力远大于外力，系统动量守恒；两者碰撞后一起运动，发生的是非弹性碰撞，碰撞过程机械能有损失，则机械能不守恒，故A 正确；当P 、Q 间弹力为零时两滑块分离，分离前瞬间它们的加速度相等，由牛顿第二定律，对P ：a ＝2μmg2m＝μg ，对Q ：μmg －F 弹＝ma ，解得：F 弹＝0，故两滑块分离时，弹簧一定处于原长，故B 正确；两滑块碰撞后在运动过程中要克服摩擦力做功，机械能减小，当P 回到两球碰撞位置时的速度大小一定小于碰撞前P 的速度大小，但P 停止时的位置不一定在其出发点的右侧，也可能在出发点的左侧，因为P 有初速度，若初速度较大，则可能停在出发点的左侧，故C 错误；由于两滑块分离后Q 继续向左做减速运动，当Q 停止时弹簧处于伸长状态，在整个过程中，P 的机械能转化为弹簧的弹性势能与内能，由能量守恒定律可知：W f ＋E p ＝12·2mv 02＝mv 02，则W f ＝mv 02－E p ，则两滑块克服摩擦力做功之和小于mv 20，故D 正确．16．BC 【解析】在A 上滑的过程中，与弹簧分离是弹簧恢复原长的时候，之前A 已经开始减速，故分离时A 的速度不是最大，故A 错误；设弹簧上端在最低点c 时，其弹性势能为E p ，在A 、B 一起下滑的过程中，由功能关系有 4mgL sin θ＝μ·4mgL cos θ＋E p ，将物块B 拿走后木箱A 从c 点到a 点的过程，由功能关系可得 E p ＝mgL sin θ＋μmgL cos θ，联立解得 E p ＝0.8mgL ，故B 正确；由分析可得，木箱A 从斜面顶端a 下滑至再次回到a 点的过程中，摩擦生热Q ＝5μmgL cos θ＝5(E p －mgL sin θ)＝1.5mgL ；若AB 一起能返回的距离大于弹簧原长，则有E p ＝4mgL ′sin θ＋μ·4mgL ′cos θ，解得L ′＝L 4，但不知道L ′与弹簧原长的关系，故无法确定，故C 正确，D 错误．17．BCD 【解析】因在B 点时弹簧处于原长，则到达B 点时的加速度为a ＝g sin 30°－μg cos30°<12g ，选项A 错误；因AB 段与BC 段关于B 点对称，则在两段上弹力的平均值相等，则摩擦力平均值相等，摩擦力做功相等，选项B 正确；设小球从A 运动到B 的过程克服摩擦力做功为W f ，弹簧具有的最大弹性势能为E p ，根据能量守恒定律，对于小球从A 到B 的过程有：mg ·12h ＋E p ＝12mv 2＋W f ，从A 到C 的过程有：mgh ＝2W f ，联立解得：W f ＝12mgh ，E p ＝12mv 2.即弹簧具有的最大弹性势能为12mv 2，A 到C 过程中，产生的内能为2W f ＝mgh ，选项C 、D 正确．18．CD 【解析】由于斜面ab 粗糙，故两滑块组成的系统机械能不守恒，故A 错误；由动能定理可知，重力、拉力、摩擦力对M 做的总功等于M 动能的增加量，故B 错误；除重力、弹力以外的力做功，将导致机械能变化，则轻绳对m 做的功等于m 机械能的增加量，故C 正确；摩擦力做负功，故造成机械能损失，故D 正确．19．AC 【解析】由题可知圆环A 到达b 位置时，重物B 沿斜面的运动的位移为：x ＝H 2＋L 2－L2＝0.5 m ，A 、B 组成的系统的机械能减少了：ΔE ＝μMg cos 30°·x ＝2.5 J ，故选项A 正确；轮与轴有相同的角速度且轮和轴的直径之比为2∶1，圆环A 速度最大时，环A与重物B 的速度之比为：35v A ∶v B ＝R ∶r ＝2∶1，则v A ∶v B ＝10∶3，故选项B 错误；圆环A 能下降的最大距离为H m ，重物B 沿斜面运动的位移为：x B ＝H m 2＋L 2－L2，根据能量守恒可知：mgH m ＝Mgx B sin 30°＋μMg cos 30°·x B ，解得圆环A 能下降的最大距离为H m ＝7.5 m ，故选项C 正确；圆环A 先向下做加速运动，后做减速运动，所以重物B 也是先加速后减速，而重物B 受到的重力、支持力和摩擦力都保持不变，绳子对B 的拉力：F T －Mg sin 30°－μMg cos 30°＝Ma ，即：F T －10 N ＝Ma ，所以绳子对B 的拉力先大于10 N 后小于10 N ，故选项D 错误．20．AB 【解析】当小球运动到某点P 时，小球受到如图所示的四个力的作用，其中F T ＝kx BP ，把F T 正交分解，由力的三角形与几何三角形BCP 相似可知，F T 的水平分量F T x 恒定，F T 的竖直分量F T y 与CP 的距离x CP 成线性关系，均匀增加，即杆对小球的弹力F N 、滑动摩擦力F f 均保持恒定；小球在竖直固定的杆CE 段的中点D 点时速度最大，A 对；小球在DE 段所受弹力更大、力与位移之间的夹角更小，故小球损失的机械能更多，C 错；再由动能定理可知，B 对，D 错．。

【高考物理易错题查漏补缺】专题4 机械能守恒定律

20XX届高考物理易错题查漏补缺专题4 机械能守恒定律一、知识点综述：1. 在只有重力和弹簧的弹力做功的情况下，物体的动能和势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变.2. 对机械能守恒定律的理解：（1）系统在初状态的总机械能等于末状态的总机械能.即E1 = E2 或1/2mv12 + mgh1= 1/2mv22 + mgh2（2）物体（或系统）减少的势能等于物体(或系统)增加的动能，反之亦然。

即-ΔEP = ΔEK（3）若系统即-ΔEA = ΔEB二、例题导航：例1、如图示，长为l 的轻质硬棒的底端和中点各固定一个质量为m的小球，为使轻质硬棒能绕转轴O转到最高点，则底端小球在如图示位置应具有的最小速度v= 。

解：系统的机械能守恒，ΔEP +ΔEK=0因为小球转到最高点的最小速度可以为0 ，所以，11v mv2m mg l mg2l22224gl52 v4.8gl例2. 如图所示，一固定的楔形木块，其斜面的倾角θ=30°，另一边与地面垂直，顶上有一定滑轮。

一柔软的细线跨过定滑轮，两端分别与物块A和B连结，A 的质量为4m，B的质量为m，开始时将B按在地面上不动，然后放开手，让A 沿斜面下滑而B上升。

物块A与斜面间无摩擦。

设当A沿斜面下滑S 距离后，细线突然断了。

求物块B上升离地的最大高度H. 解：对系统由机械能守恒定律4mgSsinθ – mgS = 1/2× 5 mv2∴v2=2gS/5细线断后，B做竖直上抛运动，由机械能守恒定律mgH= mgS+1/2× mv2 ∴H = 1.2 S例3. 如图所示，半径为R、圆心为O的大圆环固定在竖直平面h2Mgh2mg h2RsinθRsinθ2物，使两个小圆2R（另解h=0舍去）(2)系统处于平衡状态时，两小环的可能位置为a．两小环同时位于大圆环的底端．b．两小环同时位于大圆环的顶端．c．两小环一个位于大圆环的顶端，另一个位于大圆环的底端．d．除上述三种情况外，根据对称性可知，系统如能平衡，则两小圆环的位置一定关于大圆环竖直对称轴对称．设平衡时，两小圆环在大圆环竖直对称轴两α角的位置上(如图所示)．对于重物，受绳子拉力与重力作用，有T=mg对于小圆环，受到三个力的作用，水平绳的拉力T、竖直绳子拉力T、大圆环的支持力N.两绳子的拉力沿大圆环切向的分力大小相等，方向相反的侧得α=α′, 而α+α′=90°，所以α=45 °例4. 如图质量为m1的物体A经一轻质弹簧与下方地面上的质量为m2的物体B相连，弹簧的劲度系数为k，A、B都处于静止状态。

新高考物理考试易错题易错点12机械能守恒定律及其应用附答案

易错点12 机械能守恒定律及其应用易错总结1.机械能守恒定律的成立条件不是合外力为零,而是除重力和系统内弹力外,其他力做功为零。

2.机械能守恒定律是对系统而言的,单个物体没有所谓的机械能守恒,正常所说的某物体的机械能守恒只是一种习惯说法,实际为该物体与地球间机械能守恒。

3.用机械能守恒定律列方程时始、末态的重力势能要选同一个零势能面。

4.虽然我们常用始、末态机械能相等列方程解题,但始、末态机械能相等与变化过程中机械能守恒含义不尽相同。

整个过程中机械能一直保持不变才叫机械能守恒,始、末态只是其中的两个时刻。

5.机械能守恒定律是能量转换与守恒定律的一个特例,当有除重力和系统内弹力以外的力对系统做功时,机械能不再守恒,但系统的总能量仍守恒。

6.能量守恒定律不需要限定条件,对所有过程都适用,但用来计算时须准确列出初态的总能量和末态的总能量。

7.若从守恒的角度到关系式,要选取恰当的参考面,确定初末状态的机械能。

8.若从转化的角度到关系式,要考虑动能和势能的变化量,与参考面无关。

9.用做功判断机械能守恒,只有重力做功或系统内弹力做功。

10.研究多个物体机械能守恒时,除能量关系外,请找速度关系,根据物体沿绳(杆)方向的分速度相等,建立两个连接体的速度关系式。

解题方法1.对机械能守恒条件的理解(1)只有重力做功，只发生动能和重力势能的相互转化.(2)只有弹力做功，只发生动能和弹性势能的相互转化.(3)只有重力和弹力做功，发生动能、弹性势能、重力势能的相互转化.(4)除受重力或弹力外，其他力也做功，但其他力做功的代数和为零.如物体在沿斜面的拉力F的作用下沿斜面运动，若已知拉力与摩擦力的大小相等，方向相反，在此运动过程中，其机械能守恒.2.判断机械能是否守恒的方法(1)利用机械能的定义直接判断：若动能和势能中，一种能变化，另一种能不变，则其机械能一定变化.(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，则物体系统机械能守恒.3.机械能守恒定律常用的三种表达式(1)从不同状态看：E k1＋E p1＝E k2＋E p2(或E1＝E2)此式表示系统两个状态的机械能总量相等.(2)从能的转化角度看：ΔE k＝－ΔE p此式表示系统动能的增加(减少)量等于势能的减少(增加)量.(3)从能的转移角度看：ΔE A增＝ΔE B减此式表示系统A部分机械能的增加量等于系统剩余部分，即B部分机械能的减少量.【易错跟踪训练】易错类型1：对物理概念理解不透彻1．（2019·云南省玉溪第一中学）如图所示，在粗糙斜面顶端固定一弹簧，其下端挂一物体，物体在A点处于平衡状态。

高考物理易错题系列机械能守恒定律

高考物理易错题系列机械能守恒定律1.如图所示，一质量为M 的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大环上质量为m 的小环(可视为质点)，从大环的最高处由静止滑下．重力加速度大小为g.当小环滑到大环的最低点时，大环对轻杆拉力的大小为( )A ．Mg －5mgB ．Mg ＋mgC ．Mg ＋5mgD ．Mg ＋10mg解析：选C.小圆环从大环的最高处到达大圆环底端时满足机械能守恒，则有mg·2R ＝12mv2，对小圆环在最低点，应用牛顿第二定律可得：FN －mg ＝m v2R ；对大圆环，由平衡条件可知：FT ＝Mg ＋FN′，由牛顿第三定律可得：FN′＝FN 解得FT ＝Mg ＋5mg ，选项C 正确．2.(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.(多选)如图所示，一质量为m的小球套在光滑竖直杆上，轻质弹簧一端与小球相连，另一端固定于O点．现将小球从A点由静止释放，沿竖直杆运动到B点，已知OA长度小于OB长度，弹簧处于OA、OB两位置时弹力大小相等，A、B两点间的距离为h.在小球由A到B的过程中，下列说法正确的是()A．小球在B点时的速度大小为2ghB．小球的加速度等于重力加速度g的位置只有一个C．在弹簧与杆垂直时，小球机械能最小D．在B点时，小球机械能最大4．(多选)图甲、图乙中两传送带与水平面的夹角相同，都以恒定速率v顺时针运动．现将一质量为m的小物体(视为质点)轻放在传送带底端A处，小物体在图甲中传送带上到达传送带顶端B处时恰好与传送带的速率相等；在图乙中传送带上到达离B处竖直高度为h的C处时达到传送带的速率v，已知B处离地面的高度均为H则在小物体从A到B的过程中()A．小物体与图甲中传送带间的动摩擦因数较小B．两传送带对小物体做的功相等C．两传送带消耗的电能相等D．两种情况下因摩擦产生的热量相等解析根据公式v2＝2ax，可知物体加速度关系a甲＜a乙，再由牛顿第二定律得μmgcos θ－mgsin θ＝ma，可知μ甲＜μ乙，故A项正确；传送带对小物体做的功等于小物体机械能的增加量，动能增加量相等，重力势能的增加量也相等，故两图中传送带对小物体做的功相等，故B项正确；因摩擦产生的热量Q＝Ffx相对，图甲中有Q甲＝Ff1x1＝Ff1Hsin θ，Ff1－mgsinθ＝ma1＝mv22·H sin θ，乙图中有Q 乙＝Ff2x2＝Ff2H －h sin θ，Ff2－mgsin θ＝ma2＝m v22·H －h sin θ，解得Q 甲＝mgH ＋12mv2，Q 乙＝mg(H －h)＋12mv2，Q 甲＞Q 乙，故D 项错误；根据能量守恒定律，电动机消耗的电能E 电等于因摩擦产生的热量Q 与物体增加的机械能之和，因物体两次从A到B 增加的机械能相同，Q 甲＞Q 乙，所以将小物体运至B 处，图甲中传送带消耗的电能更多，故C 项错误．答案 AB5．(多选)图甲、图乙中两传送带与水平面的夹角相同，都以恒定速率v 顺时针运动．现将一质量为m 的小物体(视为质点)轻放在传送带底端A 处，小物体在图甲中传送带上到达传送带顶端B 处时恰好与传送带的速率相等；在图乙中传送带上到达离B 处竖直高度为h 的C 处时达到传送带的速率v ，已知B 处离地面的高度均为H 则在小物体从A 到B 的过程中( )A ．小物体与图甲中传送带间的动摩擦因数较小B ．两传送带对小物体做的功相等C ．两传送带消耗的电能相等D ．两种情况下因摩擦产生的热量相等律，电动机消耗的电能E 电等于因摩擦产生的热量Q 与物体增加的机械能之和，因物体两次从A 到B 增加的机械能相同，Q 甲＞Q 乙，所以将小物体运至B 处，图甲中传送带消耗的电能更多，故C 项错误．答案 AB6．如图所示，水平传送带AB 逆时针匀速转动，一个质量为M ＝1.0 kg 的小物块以某一初速度由传送带左端滑上，通过速度传感器记录下物块速度随时间的变化关系如图所示(图中取向左为正方向，以物块滑上传送带时为计时零点)．已知传送带的速度保持不变，g 取10 m/s2.求：(1)物块与传送带间的动摩擦因数μ； (2)物块在传送带上的运动时间； (3)整个过程中系统生成的热量．后1 s 内的位移大小s2＝v′2t′＝1 m ，向左，3 s 内位移s ＝s1－s2＝3 m ，向右；物块再向左运动时间t2＝sv′＝1.5 s物块在传送带上运动时间t ＝t1＋t2＝4.5 s (3)物块在皮带上滑动的3 s 内，皮带的位移 s′＝v′t1＝6 m ，方向向左；物块位移为s ＝s1－s2＝3 m ，方向向右相对位移为Δs′＝s′＋s ＝9 m所以转化的热量EQ ＝Ff×Δs′＝18 J. 答案 (1)0.2 (2)4.5 s (3)18 J7．如图所示，长为L ＝10.5 m 的传送带与水平面成30°角，传送带向上做加速度为a0＝1 m/s2的匀加速运动，当其速度为v0＝3 m/s 时，在其底端轻放一质量为m ＝1 kg 的物块(可视为质点)，已知物块与传送带间的动摩擦因数为μ＝32，在物块由底端上升到顶端的过程中．求：(1)此过程所需时间；(2)传送带对物块所做的功； (3)此过程中产生的热量．解析：(1)由牛顿第二定律知物块上滑时有 μmgcos θ－mgsin θ＝ma1(1分)设经时间t1物块与传送带的速度相等，则有 a1t1＝v0＋a0t1(1分)联立并代入数值得a1＝2.5 m/s2，t1＝2 s(1分) 此时间内物块发生的位移为x1＝12a1t21＝5 m ＜L(1分)所以物块与传送带相对静止后，以加速度a0匀加速到达顶端，经历的时间为t2，则速度刚相等时有v1＝a1t1＝5 m/s(1分)(3)物块发生的相对位移为 x 相＝v0t1＋12a0t21－12a1t21(2分)产生的热量为Q ＝μmgcos θ·x 相(1分)联立并代入数值得Q ＝22.5 J ．(1分) 答案：(1)3 s (2)70.5 J (3)22.5 J8．某电视娱乐节目装置可简化为如图所示模型．倾角θ＝37°的斜面底端与水平传送带平滑接触，传送带BC 长L ＝6 m ，始终以v0＝6 m/s 的速度顺时针运动．将一个质量m ＝1 kg 的物块由距斜面底端高度h1＝5.4 m 的A 点静止滑下，物块通过B 点时速度的大小不变．物块与斜面、物块与传送带间动摩擦因数分别为μ1＝0.5、μ2＝0.2，传送带上表面距地面的高度H ＝5 m ，g 取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.(1)求物块由A 点运动到C 点的时间；(2)若把物块从距斜面底端高度h2＝2.4 m 处静止释放，求物块落地点到C 点的水平距离； (3)求物块距斜面底端高度满足什么条件时，将物块静止释放均落到地面上的同—点D. 解析：(1)A 到B 过程：根据牛顿第二定律t ＝t1＋t2＝3 s ＋1 s ＝4 s ．(1分) (2)在斜面上根据动能定理mgh2－μ1mgcos θh2sin θ＝12mv2(1分)解得v ＝4 m/s ＜6 m/s(1分)设物块在传送带先做匀加速运动达v0，运动位移为x ，则：a2＝μ2mgm ＝μ2g ＝2 m/s2(1分)v20－v2＝2ax ，x ＝5 m ＜6 m(1分)所以物块先做匀加速直线运动后和传送带一起匀速运动，离开C 点做平抛运动 s ＝v0t0，(1分) H ＝12gt20，(1分)解得s ＝6 m ．(1分)(3)因物块每次均抛到同一点D ，由平抛知识知：物块到达C 点时速度必须有vC ＝v0(1分) ①当离传送带高度为h3时物块进入传送带后一直匀加速运动，则： mgh3－μ1mgcos θh3sin θ＋μ2mgL ＝12mv20(1分)h3＝1.8 m(1分)②当离传送带高度为h4时物块进入传送带后一直匀减速运动，则： mgh4－μ1mgcos θh4sin θ－μ2mgL ＝12mv20(1分)h4＝9.0 m(1分)所以当离传送带高度在1.8～9.0 m 的范围内均能满足要求，即1.8 m≤h≤9.0 m ．(1分) 答案：(1)4 s (2)6 m (3)1.8 m≤h≤9.0 m9.(2016·全国丙卷T24)如图2所示，在竖直平面内有由14圆弧AB 和12圆弧BC 组成的光滑固定轨道，两者在最低点B 平滑连接．AB 弧的半径为R ，BC 弧的半径为R2.一小球在A 点正上方与A 相距R4处由静止开始自由下落，经A 点沿圆弧轨道运动．图2(1)求小球在B 、A 两点的动能之比；(2)通过计算判断小球能否沿轨道运动到C 点．由④⑤式得，vC 应满足mg≤m 2v2CR ⑥由机械能守恒定律得mg R 4＝12mv2C⑦由⑥⑦式可知，小球恰好可以沿轨道运动到C 点．【答案】 (1)5 (2)能沿轨道运动到C 点 10. 1.(2017·全国卷Ⅰ，24)一质量为8.00×104 kg 的太空飞船从其飞行轨道返回地面。

高中物理第八章机械能守恒定律易错知识点总结(带答案)

高中物理第八章机械能守恒定律易错知识点总结单选题1、如图所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环，圆环与一弹性橡皮绳相连，橡皮绳的另一端固定在地面上的A点，橡皮绳竖直时处于原长h。

让圆环沿杆滑下，滑到杆的底端时速度为零。

则在圆环下滑过程中（整个过程中橡皮绳始终处于弹性限度内）（）A．橡皮绳的弹性势能一直增大B．圆环的机械能先不变后增大C．橡皮绳的弹性势能增加了mghD．橡皮绳再次到达原长时圆环动能最大答案：CA．橡皮绳开始处于原长，弹性势能为零，圆环刚开始下滑到橡皮绳再次伸直达到原长过程中，弹性势能始终为零，A错误；B．圆环在下落的过程中，橡皮绳的弹性势能先不变后不断增大，根据机械能守恒定律可知，圆环的机械能先不变，后减小，B错误；C．从圆环开始下滑到滑至最低点过程中，圆环的重力势能转化为橡皮绳的弹性势能，C正确；D．橡皮绳达到原长时，圆环受合外力方向沿杆方向向下，对环做正功，动能仍增大，D错误。

故选C。

2、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。

下列分析正确的是（）A．小球过B点时，弹簧的弹力为mg−m v 2RB．小球过B点时，弹簧的弹力为mg+m v 22RC．从A到B的过程中，小球的机械能守恒D．从A到B的过程中，小球的机械能减少答案：DAB．由于小球运动到最低点时速率为v，对圆环恰好没有压力，根据牛顿第二定律F 弹－mg＝mv2R即F 弹=mg+mv2RAB错误；CD．从A到B的过程中，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，及ΔE球=ΔE弹簧又ΔE弹簧=ΔE p弹簧伸长，形变量变大，弹簧的弹性势能增大，小球的机械能减小，C错误，D正确。

故选D。

3、如图所示，在光滑水平桌面上有一个质量为m的质点，在沿平行于桌面方向的恒定外力F作用下，以初速度v0从A点开始做曲线运动，图中曲线是质点的运动轨迹。

高考物理一轮复习6.4机械能守恒定律--功能关系和能量守恒定律-(原卷版+解析)

【巧学妙记】
考向二功能关系与图像的结合
【典例3】(2021·湖北高考)如图(a)所示，一物块以一定初速度沿倾角为30°的固定斜面上滑，运动过程中摩擦力大小f恒定，物块动能Ek与运动路程s的关系如图(b)所示。重力加速度大小取10 m/s2，物块质量m和所受摩擦力大小f分别为()
A．m＝0.7 kg，f＝0.5 NB．m＝0.7 kg，f＝1.0 N
考点20机械能守恒定律--功能关系和能量守恒定律
新课程标准
1.理解能量守恒定律，体会守恒观念对认识物理规律的重要性。能用能量守恒定律分析生产生活中的有关问题。
命题趋势
考查的内容主要体现对能量观念的认识、模型建构和科学推理等物理学科的核心素养。往往与动力学、运动学以及电磁学等主干知识相结合，并密切联系实际，难度较大，突出体现高考的选择性特征．
(1)作用于系统的一对滑动摩擦力一定做负功，系统内能增加
(2)摩擦生热Q＝Ff·x相对
电能
安培力做功等于电能变化量
(1)安培力做正功，电能减少(2)安培力做负功，电能增加
W电能＝E2－E1＝ΔE
二、两种摩擦力做功特点的比较
类型
比较
静摩擦力做功
滑动摩擦力做功
不同点
能量ห้องสมุดไป่ตู้转化方面
只有机械能从一个物体转移到另一个物体，而没有机械能转化为其他形式的能
试题情境
生活实践类
各种体育比赛项目、各种生产工具、各种娱乐项目和传送带等．
功能关系的理解和应用、能量守恒及转化问题
学习探究类
含弹簧系统能量守恒问题，传送带、板块模型的功能关系的理解和应用、能量守恒及转化问题
考向一功能关系的理解和应用
考向二功能关系与图像的结合

2020年高考物理之纠错笔记系列专题6 机械能守恒定律(含答案解析)

专题六：机械能守恒定律易错综述一、对功的判断和计算易出现以下错误1．对功的概念理解不透，误认为有力，有位移就有功；2．判断功的正负可根据力和位移的夹角，也可根据力和速度的夹角，还可根据能量的变化，常错误地认为某一力做的功的大小与物体受到的其他力的大小有关，与物体的运动状态有关；3．易误认为摩擦力总是做负功，一对滑动摩擦力大小相等，方向相反，做的总功为零；4．功的计算公式中，s为力的作用点移动的位移，它是一个相对量，与参考系选取有关，通常都取地球为参考系，这一点也是学生常常忽视的，要引起注意。

二、求解变力功求解变力做功时，容易把变力当成恒力来计算。

直接求解变力做功通常都比较复杂，但若通过转换研究对象，有时可转化为恒力做功，然后用W=Fs cos α求解。

此法常常应用于轻绳通过定滑轮拉物体的问题中，采用本法解题的关键是根据题设情景，发现将变力转化为恒力的等效替代关系，然后再根据几何知识求出恒力的位移大小，从而求出变力所做的功。

三、对于机车启动过程的求解1．易误将机车的功率当成合力功率；2．易误将匀加速启动过程的末速度当成机车能达到的最大速度；3．机车启动分两种方式，而以恒定加速度启动过程又分为两个阶段，因为有时易将P=Fv中的常量和变量弄混。

四、对动能定理的理解和应用易出现以下错误1．易误将相对其他非惯性系的速度当作对地速度代入动能定理公式中；2．动能定理中的功是合力做的功，易误将某个力的功当作合力的功或者将研究对象对外做的功也算入总功之中；3．易错误地将动能定理当成矢量式，列分方向的动能定理；4．利用动能定理解决多过程问题时，常常使合力做功对应的过程和初末动能对应的过程不统一造成错误。

五、重力势能的相对性与其变化的绝对性理解1．重力势能是一个相对量，它的参数值与参考平面的选择有关。

在参考平面上，物体的重力势能为零；在参考平面上方的物体，重力势能为正值；在参考平面下方的物体，重力势能为负值。

2．重力势能变化的不变性（绝对性）尽管重力势能的大小与参考平面的选择有关，但重力势能的变化量却与参考平面的选择无关，这体现了它的不变性（绝对性）。

2024高考物理复习专题06 机械能守恒定律能量守恒定律(讲义)(解析版)

量转化等问题
知积建构
机械能· 机械能是否守恒的三种判断方法
机械能与图象结合的问题，应用机械能守恒定律解题的一般步骤
系统机械能守恒的三种表示方式· 多物体系统的机械能守恒问题
机械能及守恒的判断
机械能守恒定律
能量守恒定律
机械能守恒定律的应用
能量守恒定律
及其应用
涉及弹簧的能量问题摩擦力做功的能量问题
可知铅球速度变大，则动能越来越大，ＣＤ错误。故选Ｂ。
２．（２０２１·全国·高考真题）如图，光滑水平地面上有一小车，一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连，另一端与滑块相连，滑块与车厢的水平底板间有摩擦。用力向右推动车厢使弹簧压缩，撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动。在地面参考系（可视为惯性系）中，从撤去推力开始，小车、弹簧和滑块组成的系统（）
Ａ．弹性绳刚伸直时，运动员开始减速
Ｂ．整个下落过程中，运动员的机械能保持不变Ｃ．整个下落过程中，重力对运动员所做的功大于运动员克服弹性绳弹力所做的功
Ｄ．弹性绳从伸直到最低点的过程中，运动员的重力势能与弹性绳的弹性势能之和先减小后增大
【答案】Ｄ【详解】Ａ．弹性绳刚伸直时，此时运动员的重力大于弹性绳的弹力，加速度向下，运动员仍加速运动，故Ａ错误；Ｂ．整个下落过程中，运动员连同弹性绳的机械能总和不变，但是整个下落过程中随着弹性绳的弹性势能增大，运动员的机械能在减小，故Ｂ错误；Ｃ．整个下落过程中，初末状态运动员的速度均为零，重
３．板块问题……………………………………２０
４．传送带问题……………………………………２１题型特训·命题预测…２１考向一能量转化及守恒定律的综合应用………２１
考向二涉及弹簧的能量问题……………………２２
考向三涉及板块、传送带的能量问题…………２４

2021物理沪科版新课程高效演练·创新预测实验六验证机械能守恒定律含解析

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高效演练·创新预测1.某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，通过实验数据分析，发现本实验存在较大的误差，为此改用如图乙所示的实验装置：通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落，下落过程中经过光电门B时，通过与之相连的毫秒计时器(图中未画出）记录挡光时间t,用毫米刻度尺测出A、B之间的距离h，用游标卡尺测得小铁球的直径d（d≪h）,重力加速度为g。

则小铁球经过光电门时的瞬时速度v=_________。

如果d、t、h、g满足关系式t2=_________,就可验证机械能守恒定律.比较两个方案,改进后的方案相比原方案最主要的优点是_____________________。

【解析】用平均速度代替小铁球经过光电门时的瞬时速度，即v=，若小铁球机械能守恒,则有mv2=mgh，可得t2=。

比较两个方案，改进后的方案相比原方案最主要的优点是消除了纸带与打点计时器之间的摩擦力影响.答案:消除了纸带与打点计时器之间的摩擦力影响2.（2019·湘潭模拟)利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳和一质量为m的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直,导轨上B点有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t,用d表示A点到光电门B点的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A点由静止开始运动。

（1)某次实验测得倾角θ=30°,重力加速度用g表示，滑块从A点到达B点时m和M组成的系统动能增加量可表示为ΔE k=_________，系统的重力势能减少量可表示为ΔE p=_________，在误差允许的范围内，若ΔE k=ΔE p，则可认为系统的机械能守恒。

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易错点05 机械能守恒定律易错题【01】对机械能守恒定律分析有误一、重力做功与重力势能1．重力做功的特点：重力做功与路径无关，只与始、末位置的高度差有关。

2．重力势能(1)表达式：E p＝mgh。

[注1](2)重力势能的特点：重力势能的大小与参考平面的选取有关，但重力势能的变化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，重力势能减小；重力对物体做负功，重力势能增大。

(2)定量关系：重力对物体做的功等于物体重力势能的减小量。

即W G＝E p1－E p2＝－ΔE p。

二、弹性势能1．定义：发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能。

2．弹力做功与弹性势能变化的关系[注2]：弹力做正功，弹性势能减小；弹力做负功，弹性势能增大。

即W＝－ΔE p。

三、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，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。

[注3]2．表达式：E k1＋E p1＝E k2＋E p2。

易错题【02】对机械能守恒定律的判断方法有误1．对机械能守恒条件的理解第1页共17页(1)只受重力作用，例如做平抛运动的物体机械能守恒。

(2)除重力外，物体还受其他力，但其他力不做功或做功代数和为零。

(3)除重力外，只有系统内的弹力做功，并且弹力做的功等于弹性势能减少量，那么系统的机械能守恒。

注意：并非物体的机械能守恒，如与弹簧相连的小球下摆的过程，小球机械能减少。

2．机械能是否守恒的三种判断方法(1)利用做功及守恒条件判断。

(2)利用机械能的定义判断：若物体或系统的动能、势能之和保持不变，则机械能守恒。

(3)利用能量转化判断：若物体或系统与外界没有能量交换，内部也没有机械能与其他形式能的转化，则机械能守恒。

1．机械能守恒的三种表达式对比2．求解单个物体机械能守恒问题的基本思路第2页共17页(1)选取研究对象——物体。

(2)根据研究对象所经历的物理过程，进行受力、做功分析，判断机械能是否守恒。

(3)恰当地选取参考平面，确定研究对象在初、末状态时的机械能。

(4)选取方便的机械能守恒定律的方程形式(E k1＋E p1＝E k2＋E p2、ΔE k＝－ΔE p)进行求解。

易错题【03】对多物体机械能守恒判断有误多物体机械能守恒问题的分析方法(1)正确选取研究对象，合理选取物理过程。

(2)对多个物体组成的系统要注意判断物体运动过程中，系统的机械能是否守恒。

(3)注意寻找用轻绳、轻杆或轻弹簧相连接的物体间的速度关系和位移关系。

(4)列机械能守恒方程时，从三种表达式中选取方便求解问题的形式。

[题型技法]常见情景三大特点(1)平动时两物体线速度相等，转动时两物体角速度相等。

(2)杆对物体的作用力并不总是沿杆的方向，杆能对物体做功，单个物体机械能不守恒。

(3)对于杆和球组成的系统，忽略空气阻力和各种摩擦且没有其他力对系统做功，则系统机械能守恒。

第3页共17页第 4 页共 17 页01 对机械能守恒定律理解不到位1、关于机械能是否守恒，下列说法正确的是( )A ．做匀速直线运动的物体机械能一定守恒B ．做匀速圆周运动的物体机械能一定守恒C ．做变速运动的物体机械能可能守恒D ．合外力对物体做功不为零，机械能一定不守恒【警示】本题容易出错的主要原因是对机械能守恒定义理解有误。

【解析】做匀速直线运动的物体与做匀速圆周运动的物体，如果是在竖直平面内则机械能不守恒，A 、B 错误；做变速运动的物体机械能可能守恒，如平面内的匀速圆周运动，故C 正确；合外力做功不为零，机械能可能守恒，D 错误。

【答案】C【叮嘱】解题的关键要从机械能守恒定义出发1．如图所示，斜面体置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物体由静止沿斜面下滑，在物体下滑过程中，下列说法正确的是( )A ．物体的重力势能减少，动能不变B．斜面体的机械能不变C ．斜面对物体的作用力垂直于接触面，不对物体做功D ．物体和斜面体组成的系统机械能守恒【答案】的【解析】物体由静止开始下滑的过程其重力势能减少，动能增加，A 错误；物体在下滑过程中，斜面体做加速运动，其机械能增加，B错误；物体沿斜面下滑时，既沿斜面向下运动，又随斜面体向右运动，其合速度方向与弹力方向不垂直，弹力方向垂直于接触面，但与速度方向之间的夹角大于90°，所以斜面对物体的作用力对物体做负功，C错误；对物体与斜面体组成的系统，只有物体的重力做功，机械能守恒，D正确。

2．（多选）如图所示，一轻弹簧一端固定在O点，另一端系一小球，将小球从与悬点O在同一水平面且使弹簧保持原长的A点无初速度释放，让小球自由摆下。

不计空气阻力。

在小球由A点摆向最低点B的过程中，下列说法正确的是()A．小球的机械能守恒B．小球的机械能减少C．小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变D．小球和弹簧组成的系统机械能守恒【答案】BD【解析】小球由A点下摆到B点的过程中，弹簧被拉长，弹簧的弹力对小球做了负功，所以小球的机械能减少，故选项A错误，B正确；在此过程中，由于有重力和弹簧的弹力做功，所以小球与弹簧组成的系统机械能守恒，即小球减少的重力势能等于小球获得的动能与弹簧增加的弹性势能之和，故选项C错误，D正确。

02对机械能守恒定律方法判断有误1、如图，MN为半径R＝0.4 m、固定于竖直平面内的14光滑圆弧轨道，轨道上端切线水平，O为圆心，M、O、P三点在同一水平线上，M的下端与轨道相切处放置竖直向上的弹簧枪，可发射速度不同但质量均为m＝0.01 kg的小钢珠，小钢珠每次都在M点离开弹簧枪。

某次发射的小钢珠沿轨道经过N点时恰好与轨道间无作用力，水平飞出后落到OP上的Q点。

不计空气阻力，取g＝10 m/s2。

求：(1)小钢珠经过N点时速度的大小v N；第5页共17页第 6 页共 17 页(2)小钢珠离开弹簧枪时的动能E k ；(3)小钢珠的落点Q 与圆心O 的距离s 。

【错因】本题容易出错的主要原因是对机械能判断有误【解析】(1)小钢珠沿轨道经过N 点时恰好与轨道间无作用力，则有mg ＝m v N 2R解得v N ＝2 m/s 。

(2)小钢珠在光滑圆弧轨道上运动，由机械能守恒定律得12mv N 2－E k ＝－mgR 解得E k ＝0.06 J 。

(3)小钢珠从N 点水平飞出后，做平抛运动，R ＝12gt 2，s ＝v N t ，解得s ＝225m 。

1．如图，光滑圆轨道固定在竖直面内，一质量为m 的小球沿轨道做完整的圆周运动。

已知小球在最低点时对轨道的压力大小为N 1，在最高点时对轨道的压力大小为N 2。

重力加速度大小为g ，则N 1－N 2的值为( )A ．3mgB ．4mgC ．5mgD ．6mg第 7 页共 17 页【答案】D【解析】设小球在最低点时速度为v 1，在最高点时速度为v 2，根据牛顿第二定律有，在最低点：N 1－mg ＝m v 12R ，在最高点：N 2＋mg ＝m v 22R；从最高点到最低点，根据机械能守恒有mg ·2R ＝12m v 12－12m v 22，联立可得：N 1－N 2＝6 mg ，故选项D 正确。

2．如图所示，物体A 的质量为M ，圆环B 的质量为m ，由绳子通过定滑轮连接在一起，圆环套在光滑的竖直杆上。

开始时连接圆环的绳子处于水平，长度l ＝4 m 。

现从静止释放圆环，不计定滑轮和空气的阻力，g 取10 m/s 2。

若圆环下降h ＝3 m 时的速度v ＝5 m/s ，则A 和B 的质量关系为( )A.M m ＝3529B.M m ＝79C.M m ＝3925D.M m ＝1519 【答案】A【解析】圆环下降3 m 后的速度可以按如图所示分解，故可得v A ＝v cos θ＝vh h 2＋l 2，A 、B 和绳子看成一个整体，整体只有重力做功，机械能守恒，当圆环下降h ＝3 m 时，根据机械能守恒可得mgh ＝Mgh A ＋12mv 2＋12Mv A 2，其中h A ＝h 2＋l 2－l ，联立可得M m ＝3529，故A 正确。

03 对多物体机械能守恒判断有误1、(多选)如图所示在一个固定的十字架上(横竖两杆连结点为O 点)，小球A 套在竖直杆上，小球B 套在水平杆上，A 、B 两球通过转轴用长度为L 的刚性轻杆连接，并竖直静止。

由于微小扰动，B 球从O 点开始由静止沿水平杆向右运动。

A 、B 两球的质量均为m ，不计一切摩擦，小球A 、B 视为质点。

在A 球下滑到O 点的过程中，下列说法中正确的是( )A ．在A 球下滑到O 点之前轻杆对B 球一直做正功第 8 页共 17 页B ．小球A 的机械能先减小后增大C ．A 球运动到O 点时的速度为2gLD ．B 球的速度最大时，B 球对水平杆的压力大小为2mg【错因】本题容易出错的主要原因是对连接杆分析不到位【解析】当A 球到达O 点时，B 球的速度为零，故B 球的速度先增大后减小，动能先增大后减小，由动能定理可知，轻杆对B 球先做正功，后做负功，故选项A 错误；A 、B 两球组成的系统只有重力做功，系统机械能守恒，而B 球的机械能先增大后减小，所以小球A 的机械能先减小后增大，所以选项B 正确；因A 球到达O 点时，B 球的速度为零，由系统机械能守恒可得：mgL ＝12mv A 2，计算得出v A ＝2gL ，所以选项C 正确；当A 球的机械能最小时，B 球的机械能最大，则B 球的动能最大，速度最大，此时B 球的加速度为零，轻杆对B 球水平方向无作用力，故B 球对水平杆的压力大小为mg ，选项D 错误。

[答案] BC1．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。

用手托住物体B 使绳子刚好没有拉力，然后由静止释放。

取重力加速度g ＝10 m/s 2。

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。

【解析】 (1)弹簧恢复原长时，对B ：mg －T ＝ma第 9 页共 17 页对A ：T －mg sin 30°＝ma代入数据可求得：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。