2021屆高考物理二輪復(fù)習(xí)專題強化雙擊訓(xùn)練 專題七 機械能守恒定律 B1.如圖所示,質(zhì)量為m的圓環(huán)套在與水平面成角的固定的光滑細桿上,圓環(huán)用一輕繩通過一光滑定滑輪掛一質(zhì)量也為m的木塊,初始時圓環(huán)與滑輪在同一水平高度上,這時定滑輪與圓環(huán)相距0.5 m.現(xiàn)由靜止釋放圓環(huán),圓環(huán)及滑輪均可視為質(zhì)點,輕繩足夠長.已知重力加速度.則下列說法正確的是(   )A.圓環(huán)下滑0.6 m時速度為零 B.圓環(huán)與木塊的動能始終相等C.圓環(huán)的機械能守恒  D.圓環(huán)下滑0.3 m時速度為2.“跳一跳小游戲需要操作者控制棋子離開平臺時的速度,使其能跳到旁邊等高的平臺上.如圖所示的拋物線為棋子在某次跳躍過程中的運動軌跡,其最高點離平臺的高度為h,在最高點時的速度為v,若質(zhì)量為m、可視為質(zhì)點的棋子在運動過程中,只受重力作用,重力加速度為g,以平臺所在平面為零勢能面,則(   )A.棋子從最高點落到平臺上所需時間B.棋子在兩平臺上落點間的距離C.棋子落到后一個平臺上時的機械能D.棋子落到后一個平臺上時的動能3.如圖所示,一鋼繩的兩端分別固定在兩座山的處,P點高于Q點,某人抓住套在繩子上的光滑圓環(huán)從P處滑到Q.滑行過程中繩子始終處于繃緊狀態(tài),不計一切阻力.關(guān)于人從P處滑到Q處的過程說法正確的是(   )A.機械能先減小后增大B.P處滑到最低位置的過程重力做功的功率一直增大C.滑到最低位置時人受到水平方向的合力為零D.動能最大位置與P處的水平距離小于與Q處的水平距離4.如圖所示,在光滑水平面上放置一個質(zhì)量為M的滑塊,滑塊的一側(cè)是一個弧形凹槽,凹槽的半徑為點切線水平。另有一個質(zhì)量為m的小球以速度A點沖上凹槽,重力加速度為g,不計摩擦。下列說法正確的是(   )A.時,小球能到達BB.如果小球的速度足夠大,球?qū)幕瑝K的左側(cè)離開滑塊后落到水平面上C.時,小球在弧形凹槽上運動的過程中,滑塊的動能一直增大D.如果滑塊固定,小球返回A點時對滑塊的壓力為5.如圖甲所示,用豎直向上的力F拉靜止在水平地面上的一物體,物體在向上運動的過程中,其機械能E與位移x的關(guān)系如圖乙所示,其中為曲線,其余部分為直線,下列說法不正確的是(   )A.0~的過程中,物體所受拉力不變B.~的過程中,物體的加速度先減小后增大C.0~的過程中,物體的動能先增大后減小D.0~的過程中,物體克服重力做功的功率一直增大6.如圖所示,質(zhì)量為m的物塊從A點由靜止開始下落,加速度是,下落HB點后與一輕彈簧接觸,又下落h后到達最低點C,在由A運動到C的過程中,空氣阻力恒定,則(   )A.物塊機械能守恒B.物塊和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒C.物塊機械能減少D.物塊和彈簧組成的系統(tǒng)機械能減少7.如圖所示,一小物塊被夾子夾緊,夾子通過輕繩懸掛在小環(huán)上,小環(huán)套在水平光滑細桿上,物塊質(zhì)量為,到小環(huán)的距離為,其兩側(cè)面與夾子間的最大靜摩擦力均為。小環(huán)和物塊以速度v向右勻速運動,小環(huán)碰到桿上的釘子后立刻停止,物塊向上擺動。整個過程中,物塊在夾子中沒有滑動。小環(huán)和夾子的質(zhì)量均不計,重力加速度為g。下列說法正確的是(   )
A.物塊向右勻速運動時,繩中的張力等于
B.小環(huán)碰到釘子時,繩中的張力大于
C.物塊上升的最大高度為
D.速度v不能超過8.如圖所示為著名的阿特伍德機裝置示意圖.跨過輕質(zhì)定滑輪的輕繩兩端懸掛兩個質(zhì)量均為M的物塊,當左側(cè)物塊附上質(zhì)量為m的小物塊時,該物塊由靜止開始加速下落,下落h后小物塊撞擊擋板自動脫離,系統(tǒng)以v勻速運動.忽略系統(tǒng)一切阻力,重力加速度為g.若測出v,則可完成多個力學(xué)實驗.下列關(guān)于此次實驗的說法,正確的是(   )A.系統(tǒng)放上小物塊后,輕繩的張力增加了B.可測得當?shù)刂亓铀俣?/span>C.要驗證機械能守恒,需驗證等式,是否成立D..要探究合外力與加速度的關(guān)系,需探究是否成立9.如圖所示,在地面上以速度拋出質(zhì)量為的物體,拋出后物體落到比地面低的海平面上。若以地面為零勢能面且不計空氣阻力,則下列說法中正確的是(   )A.物體到海平面時的重力勢能為B.重力對物體做的功為C.物體在海平面上的動能為D.物體在海平面上的機械能為10.某同學(xué)為了研究物體下落過程的特點,設(shè)計了如圖甲所示的實驗,將兩本書從高樓樓頂放手讓其落下,兩本書下落過程中沒有翻轉(zhuǎn)和分離,由于受到空氣阻力的影響,圖像如圖乙所示,傾斜的虛線在P點與圖線相切,已知,(   )A.A處于超重狀態(tài) B.的加速度大小為C.下落過程中系統(tǒng)的機械能守恒 D.0~2 s內(nèi)系統(tǒng)的機械能減少量大于99 J11.如圖所示,傾角為的光滑斜面固定在水平面上,頂端有一輕質(zhì)小滑輪,勁度系數(shù)為的輕質(zhì)彈簧一端固定在斜面底端擋板上,另一端與質(zhì)量為的滑塊相連,滑塊通過細線與另一質(zhì)量也為的物塊相連,初始時刻用手托著物塊,使系統(tǒng)處于靜止狀態(tài),此時細線上的張力恰好為零?,F(xiàn)突然釋放物塊,在滑塊沿斜面向上滑動的過程中,彈簧形變始終處于彈性限度內(nèi),不計一切阻力,始終未與滑輪相碰,物塊始終未落地,重力加速度為,則下列說法正確的是(   )A.剛釋放物塊的瞬間,的加速度大小為B.組成的系統(tǒng)速度最大時,滑塊的位移為C.在滑塊向上滑動到最高點的過程中,滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)的機楲能一直增大D.在滑塊向上滑動到最高點的過程中,滑塊的機械能一直增大12.如圖所示,固定在豎直面內(nèi)的光滑圓環(huán)半徑為R,圓環(huán)上套有質(zhì)量分別為m的小球(均可看作質(zhì)點),且小球用一長為的輕質(zhì)細桿相連,在小球B從最高點由靜止開始沿圓環(huán)下滑至最低點的過程中(重力加速度為g),下列說法正確的是(   )A.A球增加的機械能等于B球減少的機械能 B.A球增加的重力勢能等于B球減少的重力勢能C.A球的最大速度為 D.細桿對A做的功為13.一物塊在高3.0 m、長5.0 m的斜面頂端從靜止開始沿斜面下滑,其重力勢能和動能隨下滑距離s的變化如圖中直線、所示,重力加速度取。則(   A.物塊下滑過程中機械能不守恒 B.物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.5C.物塊下滑時加速度的大小為 D.當物塊下滑2.0 m時機械能損失了12 J14.如圖所示,一定質(zhì)量的小球(可視為質(zhì)點)套在固定的豎直光滑橢圓形軌道上,橢圓的左焦點為P,長軸水平且長為,短軸豎直且長為.原長為的輕彈簧一端套在過P點的垂直紙面的光滑水平軸上,另一端與位于A點的小球連接.若小球逆時針沿橢圓軌道運動,在A點時的速度大小為,彈簧始終處于彈性限度內(nèi),則下列說法正確的是(   )A.小球在C點的速度大小為B.小球在D點時的動能最大C.小球在兩點的機械能不相等D.小球在從A點經(jīng)過D點到達C點的過程中機械能先變小后變大15.如圖所示,水平面右端放一質(zhì)量的小物塊,給小物塊一的初速度使其水平向左運動,運動位移時將彈簧壓至最短(在彈簧的彈性限度內(nèi)),反彈回到出發(fā)點時物塊的速度大小,若水平面右端與一長的水平傳送帶平滑連接,傳送帶以的速度順時針勻速轉(zhuǎn)動,傳送帶右端又與一豎直平面內(nèi)的光滑圓形軌道的底端平滑連接,圓軌道半徑,當小物塊進入圓軌道時會觸發(fā)閉合裝置將圓軌道封閉,忽略空氣阻力.,),求:1)小物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)2)彈簧具有的最大彈性勢能;3)要使小物塊進入豎直圓軌道后不脫離圓軌道,傳送帶與物塊間的動摩擦因數(shù)應(yīng)滿足的條件.

                         
答案以及解析1.答案:D解析:當圓環(huán)下降0.6 m時,由幾何關(guān)系知,木塊高度不變,圓環(huán)高度下降了,由運動的合成與分解得,由系統(tǒng)機械能守恒有,由此可知,A錯誤;圓環(huán)與木塊組成的系統(tǒng)機械能守恒,C錯誤;設(shè)輕繩與細桿的夾角為θ,由運動的合成與分解得,當圓環(huán)下滑0.3 m時,根據(jù)幾何關(guān)系,,木塊速度為零,圓環(huán)高度下降了,木塊高度下降了,由機械能守恒定律得,解得B錯誤,D正確.2.答案:C解析:棋子從最高點落到平臺上,豎直方向上做自由落體運動,下落時間,A錯誤;根據(jù)運動的對稱性,上升和下落的總時間,棋子在水平方向上做勻速直線運動,所以棋子在兩平臺上落點間的距離,B錯誤;棋子運動過程中機械能守恒,以平臺所在平面為零勢能面,棋子在最高點的機械能,與落到后一個平臺上時的機械能相等,故C正確,D錯誤.3.答案:C解析:人在滑動過程中,只有動能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化,機械能守恒,選項A錯誤;在P點時速度為零,則重力做功的功率為零,滑到最低位置時速度與重力垂直,可知重力做功的功率也為零,故人從P滑到最低位置的過程重力做功的功率先增大后減小,選項B錯誤;依題意分析可知動能最大的位置在平衡位置,設(shè)在此位置時兩段繩子與豎直方向的夾角均為θ,可知L為總繩長,d間的水平距離),即θ角一定,因Q點的位置較低,由幾何關(guān)系可知,此平衡位置距離Q點的水平距離較小,即動能最大位置處與P處的水平距離大于其與Q處的水平距離,選項D錯誤;滑到最低位置時,人處于平衡狀態(tài),此時人受到水平方向的合力為零,選項C正確.4.答案:C解析:水平面光滑,滑塊不固定,當時,設(shè)小球沿槽上升的高度為h,系統(tǒng)水平方向動量守恒,同時機械能守恒,則有,可解得,A錯誤;因小球?qū)⌒尾鄣膲毫κ冀K對滑塊做正功,故滑塊的動能一直增大,C正確;當小球速度足夠大,從B點離開滑塊時,相對滑塊做豎直上拋運動,離開B點后將再次從B點落回,不會從滑塊的左側(cè)離開滑塊后落到水平面上,B錯誤;如果滑塊固定,小球返回A點時對滑塊的壓力為,D錯誤。5.答案:D解析:根據(jù)功能關(guān)系可得,得,則圖線的斜率表示F,則在0~的過程中物體所受拉力不變,故A正確;在~的過程中,拉力逐漸減小,合力先減小后增大,則加速度先減小后反向增大,故B正確;由題圖分析知,在0~的過程中,物體先向上做勻加速運動,然后做加速度逐漸減小的加速運動,再做加速度反向逐漸增大的減速運動,最后做勻減速直線運動,可知物體的速度先增大后減小,即動能先增大后減小,故C正確;在0~的過程中,物體的速度先增大后減小,則物體克服重力做功的功率先增大后減小,故D錯誤.6.答案:D解析:對于物塊,從AC要克服空氣阻力做功,從BC又將一部分機械能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能,因此機械能減少,故A錯誤;對于物塊和彈簧組成的系統(tǒng)來說,物塊減少的機械能(克服空氣阻力所做的功+彈簧彈性勢能,而彈簧則增加了彈性勢能),因此整個系統(tǒng)機械能減少量即為克服空氣阻力所做的功,故B錯誤;由A運動到C的過程中,物塊的動能變化為零,重力勢能減小量等于機械能的減小量,所以物塊機械能減少,故C錯誤;物塊從A點由靜止開始下落,加速度是,根據(jù)牛頓第二定律得:,所以空氣阻力所做的功為,整個系統(tǒng)機械能減少量即為克服空氣阻力所做的功,所以物塊、彈簧組成的系統(tǒng)機械能減少,故D正確.7.答案:D解析:A. 物塊向右勻速運動時,則夾子與物體M,處于平衡狀態(tài),那么繩中的張力等于Mg,而物塊擺動時和夾子間沒有滑動,說明勻速時沒有達到最大靜摩擦力,繩中的張力一定小于2F,故A正確;B. 小環(huán)碰到釘子P時,物體M做圓周運動,依據(jù)最低點由拉力與重力的合力提供向心力,因此繩中的張力大于Mg,而與2F大小關(guān)系不確定,故B錯誤;C. 依據(jù)機械能守恒定律,減小的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能,則有:那么物塊上升的最大高度為g,故C正確;D. 因夾子對物體M的最大靜摩擦力為2F,依據(jù)牛頓第二定律,結(jié)合向心力表達式對物體M,則有:,解得:,故D正確;故選:ACD。8.答案:B解析:對系統(tǒng),由牛頓第二定律得,加速度:,對M,由牛頓第二定律得:,解得:,故A錯誤;對系統(tǒng),由動能定理得:,解得:,故B正確;如果機械能守恒,則:,整理得:,故C錯誤;物體做初速度為零的勻加速直線運動,加速度:,由牛頓第二定律得:,整理得:,要探究合外力與加速度的關(guān)系,需探究是否成立,故D錯誤.9.答案:BCD解析:A.以地面為零勢能面,海平面低于地面,所以物體在海平面上時的重力勢能為,故A錯誤。B.重力做功與路徑無關(guān),只與始末位置的高度差有關(guān),拋出點與海平面的高度差為,并且重力做正功,所以整個過程重力對物體做功為,故B正確。C.由動能定理,則得,物體在海平面上的動能,故C正確。D.整個過程機械能守恒,即初末狀態(tài)的機械能相等,以地面為零勢能面,拋出時的機械能為,所以物體在海平面時的機械能也為,故D正確。故選:BCD10.答案:BD解析:根據(jù)圖線切線的斜率表示加速度,A的加速度為正,方向豎直向下,A處于失重狀態(tài),A錯誤.的加速度大小為,B正確.由于空氣阻力對做負功,則下落過程中系統(tǒng)的機械能不守恒,C錯誤.0~2 s內(nèi)下落的高度,系統(tǒng)的重力勢能減少量,動能增加量,系統(tǒng)的機械能減少量,D正確.11.答案:BCD解析:初始時,A、B組成的系統(tǒng)處于靜止狀態(tài),且細線的張力為零,則此時彈簧處于壓縮狀態(tài),對滑塊A;釋放物塊B的瞬間,彈簧彈力不突變,設(shè)此時細線的張力為,對物塊B,滑塊A,解得,A錯誤;當AB組成的系統(tǒng)速度最大時,系統(tǒng)的加速度為零,此時彈簧處于伸長狀態(tài),有,則滑塊的位移B正確;在滑塊A向上滑動到最高點的過程中,滑塊A先向上做加速運動后向上做減速運動直到速度為零,對滑塊A和彈簧組成的系統(tǒng),細線的拉力對系統(tǒng)做正功,則系統(tǒng)的機械能一直增大,C正確;滑塊A在最低點時加速度大小為,方向沿斜面向上,由運動的對稱性可知滑塊A在最高點時加速度方向沿斜面向下,大小也為,此時滑塊A受到的細線拉力和彈簧彈力的合力為零,故滑塊A向上運動過程中,受到的細線拉力和彈簧彈力的合力沿斜面向上,且一直減小,A到最高點時恰好為零,滑塊A受到的細線拉力和彈簧彈力的合力一直做正功故滑塊A的機械能一直增大,D正確。12.答案:AD解析:由題意知,兩球組成的系統(tǒng)機械能守恒,故A球增加的機械能等于B球減少的機械能,A正確;A球重力勢能增加B球重力勢能減少,故B錯誤;兩球組成的系統(tǒng)機械能守恒,當B球運動到最低點時速度最大,有,解得,故C錯誤;除重力外其余力做的功等于機械能的增加量,故細桿對A球做的功等于A球動能及重力勢能的增加量,有,D正確.13.答案:AB解析:由重力勢能和動能隨下滑距離s變化的圖像可知,重力勢能和動能之和隨下滑距離s的增大而減小,可知物塊下滑過程中機械能不守恒,A項正確;在斜面頂端,重力勢能,解得物塊質(zhì)量,由重力勢能隨下滑距離s變化圖像可知,重力勢能可以表示為,由動能隨下滑距離s變化圖像可知,動能可以表示為,設(shè)斜面傾角為θ,則有,由功能關(guān)系有,可得,B項正確;由可得,,對比勻變速直線運動公式,可得,即物塊下滑時加速度的大小為C項錯誤;由重力勢能和動能隨下滑距離s變化圖像可知,當物塊下滑2.0 m時機械能為,機械能損失了,D項錯誤。14.答案:AB解析:小球運動過程中小球與彈簧組成的系統(tǒng)的重力勢能、彈性勢能和動能相互轉(zhuǎn)化,但三者之和保持不變.因為彈簧原長為,半長軸的長為,故在A點彈簧處于壓縮狀態(tài),壓縮量等于的長度,即(由橢圓公式知長為.小球在C點時彈簧長度等于,故伸長量也等于的長度,即,所以在兩點彈簧的形變量相等,彈簧的彈性勢能相等,故在高度相同的兩點小球的動能相等,小球在C點的速度大小也為,A正確.由幾何關(guān)系可知,小球在D點時系統(tǒng)的重力勢能、彈性勢能都最小,所以此時小球動能最大,B正確.兩點時,小球到P點的距離都等于,即等于彈簧原長,彈簧的彈性勢能相同(一般視為零),小球的機械能也是相等的,C錯誤.小球在從A點經(jīng)過D點到達C點的過程中彈簧的彈性勢能先變小后變大,故小球的機械能先變大后變小,D錯誤.15.答案:(1)小物塊在水平面上向左運動再返回到出發(fā)點的過程中,根據(jù)能量守恒定律可得代入數(shù)據(jù)解得.2)小物塊運動到將彈簧壓縮至最短時,彈簧具有最大的彈性勢能,對于小物塊從出發(fā)到將彈簧壓縮至最短的過程,由能量守恒定律可得代入數(shù)據(jù)解得.3)該問題分兩種情況討論:設(shè)物塊在圓軌道最低點時速度為,恰好到達圓心右側(cè)等高點時速度為0根據(jù)機械能守恒定律可得,解得說明物塊在傳送帶上一直做勻加速運動,由動能定理可得,解得,即要使物塊不脫離圓軌道,進入軌道時物塊速度應(yīng)為,故設(shè)物塊在圓軌道最低點速度為時,恰好能到達圓軌道最高點,在圓軌道最高點有物塊從圓軌道最低點到最高點的過程,由機械能守恒定律可得代入數(shù)據(jù)解得,說明物塊在傳送帶上一直做勻加速運動由動能定理可得,解得,即要使物塊不脫離圓軌道,進入軌道時物塊速度應(yīng)為,故綜上所述傳送帶與物塊間的動摩擦因數(shù)應(yīng)滿足的條件是.




 

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