(1)機(jī)械能守恒的條件的理解及判斷方法;(2)機(jī)械能守恒定律的三種表達(dá)形式;(3)多個(gè)物體機(jī)械能守恒。 1(2019?全國(guó)II?18)從地面豎直向上拋出一物體,其機(jī)械能E等于動(dòng)能Ek與重力勢(shì)能Ep之和。取地面為重力勢(shì)能零點(diǎn),該物體的EEp隨它離開地面的高度h的變化如圖所示。重力加速度取10 m/s2。由圖中數(shù)據(jù)可得(  )A.物體的質(zhì)量為2 kgBh0時(shí),物體的速率為20 m/sCh2 m時(shí),物體的動(dòng)能Ek40 JD.從地面至h4 m,物體的動(dòng)能減少100 J【解析】Eph圖像知其斜率為G,故G20 N,解得m2 kg,A正確h0時(shí),Ep0EkE機(jī)Ep100 J0100 J,故mv2100 J,解得v10 m/s,B錯(cuò)誤;h2 m時(shí),Ep40 J,EkE機(jī)Ep85 J40 J45 JC錯(cuò)誤;h0時(shí),EkE機(jī)Ep100 J0100 J,h4 m時(shí),Ek?E機(jī)Ep80 J80 J0,故EkEk?100 JD正確。【答案】AD【點(diǎn)睛】本題考查動(dòng)能、重力勢(shì)能、機(jī)械能的概念和動(dòng)能定理的應(yīng)用,以及利用數(shù)形結(jié)合處理物理問題的能力,體現(xiàn)了能量觀念和科學(xué)推理的核心素養(yǎng),同時(shí)還體現(xiàn)了圖像展示物理關(guān)系的形式美。  1.不計(jì)空氣阻力,下列運(yùn)動(dòng)的物體中機(jī)械能不守恒的是(  )A.起重機(jī)吊起物體勻速上升B.物體做平拋運(yùn)動(dòng)C.圓錐擺球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)D.一個(gè)輕質(zhì)彈簧上端固定,下端系一個(gè)重物,重物在豎直方向上上下振動(dòng)(以物體和彈簧整體為研究對(duì)象)2(多選)一物體靜止在水平地面上,在豎直向上的拉力F作用下開始向上運(yùn)動(dòng),如圖甲所示。在物體向上運(yùn)動(dòng)過程中,其機(jī)械能E與位移x的關(guān)系圖像如圖乙所示(空氣阻力不計(jì)),已知曲線上點(diǎn)A處的切線斜率最大,則(  )A.在x1處物體所受拉力最大B.在x1x2過程中,物體的動(dòng)能先增大后減小C.在x2處物體的速度最大D.在x1x2過程中,物體的加速度先增大后減小3(多選)如圖所示,有一光滑軌道ABC,AB部分為半徑為R圓弧,BC部分水平,質(zhì)量均為m的小球a、b固定在豎直輕桿的兩端,輕桿長(zhǎng)為R,不計(jì)小球大小。開始時(shí)a球處在圓弧上端A點(diǎn),由靜止釋放小球和輕桿,使其沿光滑軌道下滑,下列說法正確的是(  )Aa球下滑過程中機(jī)械能保持不變Ba、b兩球和輕桿組成的系統(tǒng)在下滑過程中機(jī)械能保持不變Ca、b滑到水平軌道上時(shí)速度為D.從釋放到ab滑到水平軌道上,整個(gè)過程中輕桿對(duì)a球做的功為mgR4如圖所示是某公園設(shè)計(jì)的一種驚險(xiǎn)刺激的娛樂設(shè)施。管道除D點(diǎn)右側(cè)水平部分粗糙外,其余部分均光滑。若挑戰(zhàn)者自斜管上足夠高的位置滑下,將無能量損失的連續(xù)滑入第一個(gè)、第二個(gè)圓管軌道A、B內(nèi)部(圓管A比圓管B)。某次一挑戰(zhàn)者自斜管上某處滑下,經(jīng)過第一個(gè)圓管軌道A內(nèi)部最高位置時(shí),對(duì)管壁恰好無壓力。則這名挑戰(zhàn)者(  )A.經(jīng)過管道A最高點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能大于經(jīng)過管道B最低點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能B.經(jīng)過管道A最低點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能大于經(jīng)過管道B最低點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能C.經(jīng)過管道B最高點(diǎn)時(shí)對(duì)管外側(cè)壁有壓力D.不能經(jīng)過管道B的最高點(diǎn)5(多選)在豎直平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系內(nèi),一個(gè)質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn),在恒力F和重力的作用下,從坐標(biāo)原點(diǎn)O由靜止開始沿直線OA斜向下運(yùn)動(dòng),直線OAy軸負(fù)方向成θ(θ90°)。不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g,則以下說法正確的是(  )A.當(dāng)Fmgtan θ時(shí),質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能守恒B.當(dāng)Fmgsin θ時(shí),質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能守恒C.當(dāng)Fmgtan θ時(shí),質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能可能減小也可能增大D.當(dāng)Fmgsin θ時(shí),質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能可能減小也可能增大6.一根質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L的均勻鏈條一半放在光滑的水平桌面上,另一半懸在桌邊,桌面足夠高,如圖甲所示。若將一個(gè)質(zhì)量為m的小球分別拴在鏈條右端和左端,如圖乙、圖丙所示。約束鏈條的擋板光滑,三種情況均由靜止釋放,當(dāng)整根鏈條剛離開桌面時(shí),關(guān)于它們的速度關(guān)系,下列判斷正確的是(  ) Avvv   BvvvCvvv   Dvvv7(多選)如圖所示,長(zhǎng)為3L的輕桿可繞水平軸O自由轉(zhuǎn)動(dòng),Oa2Ob,桿的上端固定一質(zhì)量為m的小球(可視為質(zhì)點(diǎn)),質(zhì)量為M的正方形靜止在水平面上,不計(jì)一切摩擦阻力。開始時(shí),豎直輕細(xì)桿右側(cè)緊靠著正方體物塊,由于輕微的擾動(dòng),桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)物塊向右運(yùn)動(dòng),當(dāng)桿轉(zhuǎn)過60°時(shí)桿與物塊恰好分離。重力加速度為g,當(dāng)桿與物塊分離時(shí),下列說法正確的是(  )A小球的速度大小為B.小球的速度大小為C.物塊的速度大小為D.物塊的速度大小為8(多選)如圖所示,水平光滑長(zhǎng)桿上套有一個(gè)質(zhì)量為mA的小物塊A,細(xì)線跨過O點(diǎn)的輕小光滑定滑輪一端連接A,另一端懸掛質(zhì)量為mB的小物塊B,CO點(diǎn)正下方桿上一點(diǎn),滑輪到桿的距離OCh。開始時(shí)A位于P點(diǎn),PO與水平方向的夾角為30°。現(xiàn)將A、B同時(shí)由靜止釋放,則下列分析正確的是(  )A物塊B從釋放到最低點(diǎn)的過程中,物塊A的動(dòng)能不斷增大B.物塊AP點(diǎn)出發(fā)第一次到達(dá)C點(diǎn)的過程中,物塊B的機(jī)械能先增大后減小CPO與水平方向的夾角為45°時(shí),物塊AB速度大小關(guān)系是vAvBD.物塊A在運(yùn)動(dòng)過程中最大速度為 9(多選)如圖所示,A、B兩小球由繞過輕質(zhì)定滑輪的細(xì)線相連,A放在固定的光滑斜面上,BC兩小球在豎直方向上通過勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連,C球放在水平地面上,現(xiàn)用手控制住A,并使細(xì)線剛剛拉直但無拉力作用,并保證滑輪左側(cè)細(xì)線豎直,右側(cè)細(xì)線與斜面平行,已知A的質(zhì)量為4m,BC的質(zhì)量均為m,重力加速度為g,細(xì)線與滑輪之間的摩擦不計(jì),開始時(shí)整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),釋放A后,A沿斜面下滑至速度最大時(shí),C恰好離開地面,下列說法正確的是(  )A.斜面傾角α30°BA獲得最大速度為2gCC剛離開地面時(shí),B的加速度最大D.從釋放AC剛離開地面的過程中,AB兩小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒10.豎直平面內(nèi)半徑為R的光滑圓弧軌道CDM與左側(cè)光滑斜面體ABC相切于C點(diǎn),傾角分別如圖所示。O為圓弧圓心,D為圓弧最低點(diǎn),CM在同一水平高度。斜面體ABC固定在地面上,頂端B安裝一個(gè)光滑的定滑輪,一輕質(zhì)細(xì)繩跨過定滑輪分別連接小物塊P、Q(兩邊細(xì)繩分別與對(duì)應(yīng)斜面平行),此時(shí)P、Q兩物塊在斜面上保持靜止。若PC間距L10.25 m,物塊P質(zhì)量m13 kg。g10 m/s2sin37°0.6,cos37°0.8。求:(1)小物塊Q的質(zhì)量m2。(2)若燒斷細(xì)繩后,物塊P第一次過D點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為78 N,則圓弧面的半徑R是多少?     11.如圖所示,長(zhǎng)為3L的輕桿左端套在固定的水平轉(zhuǎn)軸O上,右端連接有質(zhì)量為M的小球A,繞過兩個(gè)光滑定滑輪CD的細(xì)線一端連接A球,另一端連接B球,開始時(shí)輕桿水平,C、A間的細(xì)線豎直且長(zhǎng)度為L,由靜止釋放A球,當(dāng)A球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),速度剛好為零,重力加速度為g,BD段細(xì)線足夠長(zhǎng)。輕桿與水平轉(zhuǎn)軸間無摩擦,求:(1) B球的質(zhì)量;(2)釋放A球的瞬間,A球的加速度大小;(3)若改變B球的質(zhì)量,使A球由靜止釋放時(shí)的加速度大小為g,則A球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)速度多大?            12.如圖所示為某款彈射游戲示意圖,光滑水平臺(tái)面上固定發(fā)射器、豎直光滑圓軌道、粗糙斜面AB、豎直面BC和豎直靶板MN。通過輕質(zhì)拉桿將發(fā)射器的彈簧壓縮一定距離后釋放,滑塊從O點(diǎn)彈出并從E點(diǎn)進(jìn)入圓軌道,繞轉(zhuǎn)一周后繼續(xù)在平直軌道上前進(jìn),從A點(diǎn)沿斜面AB向上運(yùn)動(dòng),滑塊從B點(diǎn)射向靶板目標(biāo)(滑塊從水平面滑上斜面時(shí)不計(jì)能量損失)。已知滑塊質(zhì)量m0.05 kg,斜面傾角θ37°,斜面長(zhǎng)L2.5 m,滑塊與斜面AB之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ0.5,豎直面BC與靶板MN間距離為d,B點(diǎn)離靶板上10環(huán)中心點(diǎn)P的豎直距離h0.45 m,忽略空氣阻力,滑塊可視為質(zhì)點(diǎn)。已知sin 37°0.6,cos 37°0.8,取g10 m/s2。(1)若要使滑塊恰好能夠到達(dá)B點(diǎn),則圓軌道允許的最大半徑為多大?(2)在另一次彈射中發(fā)現(xiàn)滑塊恰能水平擊中靶板上的P點(diǎn),則此次滑塊被彈射前彈簧被壓縮到最短時(shí)的彈性勢(shì)能為多大? (3)MN板可沿水平方向左右移動(dòng)靠近或遠(yuǎn)離斜面,以保證滑塊從B點(diǎn)出射后均能水平擊中靶板。以B點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),建立水平豎直坐標(biāo)系(如圖),則滑塊水平擊中靶板位置坐標(biāo)(x,y)應(yīng)滿足什么條件?                      1【答案】A【解析】起重機(jī)吊起物體勻速上升,物體的動(dòng)能不變而勢(shì)能增加,故機(jī)械能不守恒,A項(xiàng)正確;物體做平拋運(yùn)動(dòng),只有重力做功,機(jī)械能守恒,B項(xiàng)錯(cuò)誤;圓錐擺球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),沒有力做功,機(jī)械能守恒,C項(xiàng)錯(cuò)誤;一個(gè)輕質(zhì)彈簧上端固定,下端系一個(gè)重物,重物在豎直方向上上下振動(dòng),只有重力和彈力做功,機(jī)械能守恒,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2【答案】AB【解析】由題圖可知,x1處物體圖像的斜率最大,說明此時(shí)機(jī)械能變化最快,由EFx可知此時(shí)所受的拉力最大,故A正確;x1x2過程中,圖像的斜率越來越小,則說明拉力越來越小,x2時(shí)刻圖像的斜率為零,說明此時(shí)拉力為零,在這一過程中物體應(yīng)先加速后減速,說明最大速度一定不在x2處,故B正確,C錯(cuò)誤;由圖像可知,在x1x2過程中,拉力逐漸減小,直到變?yōu)榱悖瑒t物體受到的合力應(yīng)先減小到零,后反向增大,故加速度應(yīng)先減小,后反向增大,故D錯(cuò)誤。3【答案】BD【解析】由機(jī)械能守恒的條件得,a球機(jī)械能不守恒,a、b系統(tǒng)機(jī)械能守恒,所以A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;對(duì)ab系統(tǒng)由機(jī)械能守恒定律得mgR2mgRmv2,解得vC項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)a由動(dòng)能定理得mgRWmv2,解得WmgR,D項(xiàng)正確。4【答案】C【解析】A管最高點(diǎn)恰好無壓力,可得出mgm。根據(jù)機(jī)械能守恒定律,AB項(xiàng)中機(jī)械能和動(dòng)能都是相等的,C項(xiàng)中由于管B低,到達(dá)B最高點(diǎn)的速度vBvA。由Nmgmmmg,即N0,即經(jīng)過管道B最高點(diǎn)時(shí)對(duì)管外側(cè)壁有壓力,故選C項(xiàng)。5【答案】BC【解析】質(zhì)點(diǎn)只受重力G和拉力F,質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng),合力方向與OA共線,如圖,當(dāng)拉力與OA垂直時(shí),拉力最小,根據(jù)幾何關(guān)系,有FGsin θmgsin θF的方向與OA垂直,拉力F做功為零,所以質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能守恒,故B正確,D錯(cuò)誤;若Fmgtan θ,由于mgtan θmgsin θ,故F的方向與OA不再垂直,有兩種可能的方向,F與物體的運(yùn)動(dòng)方向的夾角可能大于90°,也可能小于90°,即拉力F可能做負(fù)功,也可能做正功,重力做功不影響機(jī)械能的變化,故根據(jù)動(dòng)能定理,物體機(jī)械能變化量等于力F做的功,即機(jī)械能可能增加,也可能減小,故A錯(cuò)誤,C正確。6【答案】D【解析】三種情況下,系統(tǒng)機(jī)械能守恒,由-ΔEpΔEk得,對(duì)于甲:mg×mg×mv,v;對(duì)于乙:mg×mg×mg××2mvv;對(duì)于丙:mg×mg××2mv,v,故vvv,D項(xiàng)對(duì)。7【答案】BD【解析】設(shè)小球、b端、物塊的速度分別為va、vbvM,根據(jù)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒得mg·2L(1cos60°)mvMva球與b端的角速度相等,由v,得va2vbb端的線速度沿水平方向的分速度等于物塊的速度,即有vbcos 60°vM,得vb2vM,所以va4vM,聯(lián)立解得va,vM ,故B、D項(xiàng)正確。8【答案】AD【解析】物塊AP點(diǎn)出發(fā)第一次到達(dá)C點(diǎn)過程中,物塊B從釋放到了最低點(diǎn),此過程中,對(duì)A受力分析,可知繩子對(duì)A的拉力一直做正功,其動(dòng)能一直增大,故A項(xiàng)正確;物塊AP點(diǎn)出發(fā)第一次到達(dá)C點(diǎn)的過程中,繩子對(duì)B一直做負(fù)功,其機(jī)械能一直減小,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)兩個(gè)物體沿繩子方向的分速度大小相等,則知vAcos 45°vB,得vAvB,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;B的機(jī)械能最小時(shí),即為A到達(dá)C點(diǎn),此時(shí)A的速度最大(設(shè)為vA)B的速度為0,根據(jù)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒得mBgmAv,解得vA,故D項(xiàng)正確。9【答案】ABD【解析】A沿斜面下滑至速度最大時(shí),即A重力沿斜面向下的分力等于繩子的拉力,即4mgsinαT0;C恰好離開地面,彈簧的彈力等于C的重力,故有FmgB此時(shí)和A的狀態(tài)一致,加速度為零,即合力為零,所以有TFmg0,聯(lián)立可得sinα0.5,即斜面傾角α30°A項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤;在ABC小球和彈簧組成的系統(tǒng)中,開始時(shí),彈簧處于壓縮狀態(tài),由于繩子沒有拉力,所以彈簧的彈力等于B球的重力,即kx1mg,到A速度最大時(shí),彈簧處于拉伸狀態(tài),彈簧的彈力等于C球的重力,而B球的重力等于C球的重力,即kx2mg,所以兩次情況下彈簧的彈性勢(shì)能相同,A下落的高度為h(x1x2)sinα,根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒得4mghmg(x1x2)(5m)v,解得vm2g,故B項(xiàng)正確;釋放AC剛離開地面的過程中,由于受彈力作用,AB兩小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒,D項(xiàng)正確。10【解析】(1)P、Q兩物塊在斜面上保持靜止,根據(jù)平衡條件得對(duì)P受力分析:m1gsin53°T 對(duì)Q受力分析:Tm2gsin37° ①②式代入數(shù)據(jù)解得m24 kg。(2)物塊P運(yùn)動(dòng)到D過程由機(jī)械能守恒定律得m1ghm1v 由幾何關(guān)系得hL1sin53°R(1cos53°) 物塊P運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí),根據(jù)牛頓第二定律有FDm1gm1 ③④⑤代入數(shù)據(jù)得R0.5 m11【解析】(1)當(dāng)A球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),由幾何關(guān)系可知,B球上升的高度:設(shè)小球B的質(zhì)量為m,根據(jù)機(jī)械能守恒定律有:Mg?3Lmgh解得:mM。(2)設(shè)剛釋放A球時(shí)的加速度a,對(duì)A研究:MgTMa對(duì)B研究:Tmgma解得:(3)設(shè)改變后B球的質(zhì)量為m′,根據(jù)題意有:(Mm′)g(Mm′)a′解得:m′M 設(shè)A球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)細(xì)線與水平方向的夾角為θ,根據(jù)幾何關(guān)系,cos設(shè)A球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為v1,B球的速度大小為v2,則v1cos θv2根據(jù)機(jī)械能守恒:3MgLm′ghMv12m′v22解得:。 12【解析】(1)設(shè)圓軌道允許的半徑最大值為R,在圓軌道最高點(diǎn)有:mgm要使滑塊恰好能到達(dá)B點(diǎn),即:vB0從圓軌道最高點(diǎn)至B點(diǎn)的過程,由動(dòng)能定理得:mgLsin θ2mgR2μmgLcos θ0mv2代入數(shù)據(jù)可得:R1 m。(2)滑塊恰能水平擊中靶板上的P點(diǎn),BP運(yùn)動(dòng)的逆過程為平拋運(yùn)動(dòng)。從BPtvygt,vBsin θvy代入數(shù)據(jù)可得:vB5 m/s從彈射至點(diǎn)B的過程,由機(jī)械能守恒得:EpmgLsin θμmgLcos θmvB2代入數(shù)據(jù)可得:Ep1.875 J(3)根據(jù)平拋規(guī)律的推論可知:,或,或          

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