2017版高考物理二轮复习高分突破专题三功和能第11课时机械能守恒定律及其应用

第11课时 机械能守恒定律及其应用

一、选择题Ⅰ(在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)

1．(2016·9月绍兴适应性考试)在2016年里约奥运会男子蹦床决赛中，我国选手董栋、高磊分摘银、铜牌。如图1所示为运动员正在比赛时的照片，不计空气阻力，下列说法正确的是( )

图1

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

解析 运动员离开蹦床后，只受重力作用，处于完全失重状态，A 正确；最高点加速度为g ，B 错误；运动员下落碰到蹦床后，F N ＝mg 前加速运动，但加速度减小，a ＝0时，速度最大，F N ＝mg 后减速运动，C 错误；整个比赛过程中，运动员、蹦床、地球组成的系统机械能守恒，而运动员在整个比赛过程中机械能并不一直守恒，D 错误。

答案 A

2．从h 高处以初速度v 0竖直向上抛出一个质量为m 的小球，如图2所示，若取抛出处物体的重力势能为0，不计空气阻力，则物体着地时的机械能为( )

图2

A ．mgh

B ．mgh ＋12

mv 20

C.12mv 20

D.12

mv 20－mgh 解析 不计空气阻力，所以小球整个过程机械能守恒，故落地时机械能为E ＝12

mv 20，C 正确。

答案 C

3．如图3所示，下列关于机械能是否守恒的判断，不正确的是( )

图3

A ．甲图中，物体A 将弹簧压缩的过程中，A 机械能守恒

B ．乙图中，在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑时，物体B 机械能守恒

C ．丙图中，不计任何阻力时，A 加速下落，B 加速上升过程中，A 、B 系统的机械能守恒

D ．丁图中，小球沿水平面做匀速圆周运动时，小球的机械能守恒

解析 甲图中重力和弹力做功，物体A 和弹簧组成的系统机械能守恒，但物体A 机械能不守恒，A 错；乙图中物体B 除受重力外，还受弹力、拉力，摩擦力，但除重力之外的三个力做功代数和为零，机械能守恒，B 对；丙图中绳子张力对A 做负功，对B 做正功，代数和为零，A 、B 系统的机械能守恒，C 对；丁图中小球的动能不变，势能不变，机械能守恒，D 对。

答案 A

4．(2016·浙江名校协作体模拟)弹弓是孩子们喜爱的弹射类玩具，其构造原理如图4所示，橡皮筋两端点A 、B 固定在把手上，橡皮筋处于ACB 时恰好为原长状态，在C 处(AB 连线的中垂线上)放一固体弹丸，一手执把，另一手将弹丸拉至D 点放手，弹丸就会在橡皮筋的作用下发射出去，打击目标。现将弹丸竖直向上发射，已知E 是CD 中点，则( )

图4

A ．从D 到C 过程中，弹丸的机械能守恒

B ．从D 到

C 过程中，弹丸的动能一直在增大

C ．从

D 到C 过程中，橡皮筋的弹性势能先增大后减小

D ．从D 到

E 过程橡皮筋对弹丸做功大于从E 到C 过程

解析 A 项，从D 到C 重力外还有弹簧弹力做功，弹丸的机械能不守恒，A 错；B 项，D 到C 的过程，先弹力大于重力，弹丸加速，后重力大于弹力，弹丸减速，所以弹丸的动能先增大后减小，B 错；从D 到C ，橡皮筋的形变量一直减小，所以其弹性势能一直减小，C 错误；D 到E 的弹簧弹力大于E 到C 的弹簧弹力，弹丸位移相等，所以从D 到E 过程橡皮筋对弹丸做的功大于从E 到C 过程橡皮筋对弹丸做的功，D 正确。

答案 D

5．如图5是为了检验某种防护罩承受冲击能力的装置的一部分，M 为半径为R ＝1.0 m 、固定于竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道，轨道上端切线水平，M 的下端相切处放置竖直向上的弹簧枪，可发射速度不同的质量m ＝0.01 kg 的小钢珠。假设某次发射的钢珠沿轨道内侧恰好能经过M 的上端点水平飞出，取g ＝10 m/s 2

，弹簧枪的长度不计，则发射该钢珠前，弹簧的弹性势能为( )

图5

A ．0.10 J

B ．0.15 J

C ．0.20 J

D ．0.25 J

解析 小钢珠恰好经过M 的上端点有mg ＝m v 2R

，所以v ＝gR ＝10 m/s 。根据机械能守恒定律得E p ＝mgR ＋12

mv 2＝0.15 J 。 答案 B

6.如图6所示，在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m 的小球A ，若将小球A 从弹簧原长位置由静止释放，小球A 能够下降的最大高度为h 。若将小球A 换成质量为2m 的小球B ，仍从弹簧原长位置由静止释放，已知重力加速度为g ，不计空气阻力，则小球B 下降h 时的速度为( )

图6

A.2gh

B.gh

C.gh

2 D ．0

解析 设小球A 下降高度h 时，弹簧的弹性势能为E p ，由机械能守恒可知E p ＝mgh 。当小球A 换为质量为2m 的小球B 时，设小球B 下降h 时速度为v ，根据机械能守恒有2mgh ＝12

·2mv 2＋E p ，解得v ＝gh ，B 正确。 答案 B

7．如图7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、第二个圆管轨道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，经过第一个圆管轨道A 内部最高位置时，对管壁恰好无压力。则这名挑战者( )

图7

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 最低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 A 管最高点恰好无压力，可得出mg ＝m v 2

A R

。根据机械能守恒定律，A 、B 选项中机械能和动能都是相等的，选项C 中由于管B 低，到达B 最高点的速度v B ＞v A 。由F N ＋mg ＝