（浙江選考）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第五章 3 第3節(jié) 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用練習(xí)（含解析）

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1、機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用 【隨堂檢測(cè)】 1．(2018·11月浙江選考)奧運(yùn)會(huì)比賽項(xiàng)目撐竿跳高如圖所示．下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．加速助跑過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能增加 B．起跳上升過(guò)程中，竿的彈性勢(shì)能一直增加 C．起跳上升過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能增加 D．越過(guò)橫桿后下落過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加 答案：B 2.(2016·10月浙江選考)如圖所示，無(wú)人機(jī)在空中勻速上升時(shí)，不斷增加的能量是(　　) A．動(dòng)能 B．動(dòng)能、重力勢(shì)能 C．重力勢(shì)能、機(jī)械能 D．動(dòng)能、重力勢(shì)能、機(jī)械能 答案：C 3.(2017·4月浙江選考)火箭發(fā)射回收是航天技術(shù)的一大進(jìn)步．如圖所

2、示，火箭在返回地面前的某段運(yùn)動(dòng)，可看成先勻速后減速的直線運(yùn)動(dòng)，最后撞落在地面上．不計(jì)火箭質(zhì)量的變化，則(　　) A．火箭在勻速下降過(guò)程中，機(jī)械能守恒 B．火箭在減速下降過(guò)程中，攜帶的檢測(cè)儀器處于失重狀態(tài) C．火箭在減速下降過(guò)程中合力做功等于火箭機(jī)械能的變化量 D．火箭著地時(shí)，火箭對(duì)地的作用力大于自身的重力 答案：D 4．如圖所示，質(zhì)量為M、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的小車靜止在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的小物塊，放在小車的最左端，現(xiàn)用一水平力F作用在小物塊上，小物塊與小車間的摩擦力為Ff，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間小車運(yùn)動(dòng)的位移為x，小物塊剛好滑到小車的右端，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．此時(shí)物塊的動(dòng)能為

3、F(x＋L) B．此時(shí)小車的動(dòng)能為Ff(x＋L) C．這一過(guò)程中，物塊和小車增加的機(jī)械能為Fx－FfL D．這一過(guò)程中，因摩擦而產(chǎn)生的熱量為FfL 解析：選D.對(duì)小車由動(dòng)能定理知W＝Ff·x＝Ek，故Ek＝Ffx，B錯(cuò)誤；對(duì)小物塊由動(dòng)能定理得F(L＋x)－Ff(L＋x)＝ΔEk，A錯(cuò)誤；物塊和小車增加的機(jī)械能ΔE＝ΔEk＋Ek＝F(L＋x)－FfL，C錯(cuò)誤；摩擦產(chǎn)生的熱量Q＝FfL，D正確． 5．短跑比賽時(shí)，運(yùn)動(dòng)員采用蹲踞式起跑，在發(fā)令槍響后，左腳迅速蹬離起跑器，在向前加速的同時(shí)提升身體重心，示意圖如圖所示．假設(shè)質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)員，在起跑時(shí)前進(jìn)距離s內(nèi)，重心升高h(yuǎn)，獲得的速度為v，阻力

4、做功為W阻，則在此過(guò)程中(　　) A．運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能增加了mv2 B．運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能增加了mgh C．運(yùn)動(dòng)員的重力做功為W重＝mgh D．運(yùn)動(dòng)員自身做功W人＝mv2＋mgh－W阻 解析：選D.機(jī)械能包括動(dòng)能和勢(shì)能，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；重心升高h(yuǎn)，運(yùn)動(dòng)員的重力做功為W重＝－mgh，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由功能關(guān)系可得，運(yùn)動(dòng)員自身做功W人＝mv2＋mgh－W阻．D正確． 【課后達(dá)標(biāo)檢測(cè)】 一、選擇題 1．(2019·臺(tái)州質(zhì)檢)下列說(shuō)法正確的是(　　) A．隨著科技的發(fā)展，第一類永動(dòng)機(jī)是可以制成的 B．太陽(yáng)照射到地球上的光能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空間的能量都消失了 C．“

5、既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量守恒定律，因而是不可能的 D．有種“全自動(dòng)”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻能一直走動(dòng)，說(shuō)明能量可以憑空產(chǎn)生 答案：C 2．(2019·溫州檢測(cè))PM2.5主要來(lái)自化石燃料、生物質(zhì)燃料、垃圾的焚燒，為了控制污染，要求我們節(jié)約及高效利用能源，關(guān)于能源和能量，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．自然界中的石油、煤炭等能源是取之不盡用之不竭的 B．人類應(yīng)多開(kāi)發(fā)和利用太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源 C．能量被使用后就消滅了，所以要節(jié)約能源 D．能源開(kāi)發(fā)的高級(jí)階段是指能源不斷地產(chǎn)出能量 答案：B 3．(2019·溫州樂(lè)清檢測(cè))如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為M的物

6、體放在水平地面上，物體上方安裝一個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)、勁度系數(shù)為k的輕彈簧，現(xiàn)用手拉著彈簧上端的P點(diǎn)緩慢向上移動(dòng)，直到物體離開(kāi)地面一段距離．在這一過(guò)程中，P點(diǎn)的位移(開(kāi)始時(shí)彈簧為原長(zhǎng))是H，則物體重力勢(shì)能增加了(　　) A．MgH　　　　　　　　　　 B．MgH＋ C．MgH－ D．MgH－ 答案：C 4．(2018·4月浙江選考)如圖所示，一根繩的兩端分別固定在兩座猴山的A、B處，A、B兩點(diǎn)水平距離為16 m，豎直距離為2 m，A、B間繩長(zhǎng)為20 m．質(zhì)量為10 kg的猴子抓住套在繩上的滑環(huán)從A處滑到B處．以A點(diǎn)所在水平面為參考平面，猴子在滑行過(guò)程中重力勢(shì)能最小值約為(繩處于拉直狀態(tài))(　

7、　) A．－1.2×103 J B．－7.5×102 J C．－6.0×102 J D．－2.0×102J 解析：選B.由圖可知猴子到C點(diǎn)時(shí)重力勢(shì)能最小，∠BCF＝∠ECF＝θ，所以LBC·sin θ＋LAC·sin θ＝BD，所以sin θ＝＝，即θ＝53°.AD＝2 m，則ED＝AD·tan 53°＝ m，所以FE＝ m．FC∶AD＝FE∶ED，得FC＝5 m，所以AC高度差為7 m，再加上猴子自身高度，重心距套環(huán)約為0.5 m，故猴子重力勢(shì)能最小約為Ep＝－mgh＝－750 J，B正確． 5.如圖所示，在高1.5 m的光滑平臺(tái)上有一個(gè)質(zhì)量為2 kg的小球被一細(xì)線拴

8、在墻上，球與墻之間有一根被壓縮的輕質(zhì)彈簧．當(dāng)燒斷細(xì)線時(shí)，小球被彈出，小球落地時(shí)的速度方向與水平方向成60°角，則彈簧被壓縮時(shí)具有的彈性勢(shì)能為(g＝10 m/s2)(　　) A．10 J B．15 J C．20 J D．25 J 解析：選A.由h＝gt2，tan 60°＝，可得v0＝ m/s.由小球被彈射過(guò)程中，小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒得，Ep＝mv＝10 J，故A正確． 6．(2019·嘉興質(zhì)檢)打開(kāi)水龍頭，水順流而下，仔細(xì)觀察將會(huì)發(fā)現(xiàn)連續(xù)的水流柱的直徑在流下的過(guò)程中，是逐漸減小的(即上粗下細(xì))，設(shè)水龍頭出口處半徑為1 cm，安裝在離接水盆75 cm高處，如果測(cè)得水在出口

9、處的速度大小為1 m/s，g＝10 m/s2，不考慮空氣阻力，則水流柱落到盆中時(shí)的半徑為(　　) A．1 cm B．0.75 cm C．0.5 cm D．0.25 cm 解析：選C.由于不考慮空氣阻力，故整個(gè)水柱的機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律得mv2＝mv＋mgh，解得v＝＝4 m/s，水柱的體積不變，πr2vt＝πrv0t，＝＝，r＝0.5 cm. 7．(2019·東陽(yáng)質(zhì)檢)物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，Ek代表動(dòng)能，Ep代表勢(shì)能，h代表下落的距離，以水平地面為零勢(shì)能面．下列所示圖象中，能正確反映各物理量之間關(guān)系的是(　　) 解析：選B.由機(jī)械能守恒定律：Ep＝E－Ek，故勢(shì)能與

10、動(dòng)能的圖象為傾斜的直線，C錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理：Ek＝mgh＝mv2＝mg2t2，則Ep＝E－mgh，故勢(shì)能與h的圖象也為傾斜的直線，D錯(cuò)誤；且Ep＝E－mv2，故勢(shì)能與速度的圖象為開(kāi)口向下的拋物線，B正確；同理Ep＝E－mg2t2，勢(shì)能與時(shí)間的圖象也為開(kāi)口向下的拋物線，A錯(cuò)誤． 8.(2019·舟山質(zhì)檢)如圖所示，某段滑雪雪道傾角為30°，總質(zhì)量為m(包括雪具在內(nèi))的滑雪運(yùn)動(dòng)員從距底端高為h處的雪道上由靜止開(kāi)始勻加速下滑，加速度為g.在他從上向下滑到底端的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．運(yùn)動(dòng)員減少的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 B．運(yùn)動(dòng)員獲得的動(dòng)能為mgh C．運(yùn)動(dòng)員克服摩擦力做功為mg

11、h D．下滑過(guò)程中系統(tǒng)減少的機(jī)械能為mgh 解析：選D.運(yùn)動(dòng)員的加速度為g，沿斜面：mg－Ff＝m·g，F(xiàn)f＝mg，WFf＝mg·2h＝mgh，所以A、C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；Ek＝mgh－mgh＝mgh，B項(xiàng)錯(cuò)誤． 9.如圖所示，重10 N的滑塊在傾角為30°的斜面上，從a點(diǎn)由靜止下滑，到b點(diǎn)接觸到一個(gè)輕彈簧．滑塊壓縮彈簧到c點(diǎn)開(kāi)始彈回，返回b點(diǎn)離開(kāi)彈簧，最后又回到a點(diǎn)，已知ab＝0.8 m，bc＝0.4 m，那么在整個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．滑塊動(dòng)能的最大值是6 J B．彈簧彈性勢(shì)能的最大值是6 J C．從c到b彈簧的彈力對(duì)滑塊做的功是6 J D．滑塊和彈簧組成的系

12、統(tǒng)整個(gè)過(guò)程機(jī)械能守恒 解析：選A.滑塊能回到原出發(fā)點(diǎn)，所以機(jī)械能守恒，D正確；以c點(diǎn)為參考點(diǎn)，則a點(diǎn)的機(jī)械能為6 J，c點(diǎn)時(shí)的速度為0，重力勢(shì)能也為0，所以彈性勢(shì)能的最大值為6 J，從c到b彈簧的彈力對(duì)滑塊做的功等于彈性勢(shì)能的減小量，故為6 J，所以B、C正確；由a→c時(shí)，因重力勢(shì)能不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，故A錯(cuò)誤． 10.(2019·舟山質(zhì)檢)如圖所示，一根原長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕彈簧，下端固定在水平地面上，一個(gè)質(zhì)量為m的小球，在彈簧的正上方從距地面為H處自由下落壓縮彈簧．若彈簧的最大壓縮量為x，小球下落過(guò)程受到的空氣阻力恒為Ff，則小球下落過(guò)程中(　　) A．小球動(dòng)能的增量為mgH B．小球重力勢(shì)

13、能的增量為mg(H＋x－L) C．彈簧彈性勢(shì)能的增量為(mg－Ff)(H＋x－L) D．系統(tǒng)機(jī)械能減小量為FfH 解析：選C.根據(jù)動(dòng)能定理可知，小球動(dòng)能的增量為零，A錯(cuò)誤；小球重力勢(shì)能的增量為－mg(H＋x－L)，B錯(cuò)誤；由能量守恒，可知彈簧彈性勢(shì)能的增量為(mg－Ff)(H＋x－L)，C正確；系統(tǒng)除重力與彈力做功外，還有空氣阻力做負(fù)功，故系統(tǒng)機(jī)械能減小量為Ff(H＋x－L)，D錯(cuò)誤． 二、非選擇題 11.(2019·杭州聯(lián)考)如圖所示，在同一豎直平面內(nèi)，一輕質(zhì)彈簧一端固定，另一自由端恰好與水平線AB平齊，靜止放于傾角為53°的光滑斜面上．一長(zhǎng)為L(zhǎng)＝9 cm的輕質(zhì)細(xì)繩一端固定在O點(diǎn)，

14、另一端系一質(zhì)量為m＝1 kg的小球，將細(xì)繩拉至水平，使小球從位置C由靜止釋放，小球到達(dá)最低點(diǎn)D時(shí)，細(xì)繩剛好被拉斷．之后小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中恰好沿斜面方向?qū)椈蓧嚎s，最大壓縮量為x＝5 cm.(取g＝10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)求： (1)細(xì)繩受到的拉力的最大值； (2)D點(diǎn)到水平線AB的高度h； (3)彈簧所獲得的最大彈性勢(shì)能Ep. 解析：(1)小球由C到D，由機(jī)械能守恒定律得： mgL＝mv，解得v1＝ ① 在D點(diǎn)，由牛頓第二定律得F－mg＝m ② 由①②解得F＝30 N 由牛頓第三定律知細(xì)繩所能承受的最大拉力為30 N. (2)由D到A，小

15、球做平拋運(yùn)動(dòng)v＝2gh ③ tan 53°＝ ④ 聯(lián)立解得h＝16 cm. (3)小球從C點(diǎn)到將彈簧壓縮至最短的過(guò)程中，小球與彈簧系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，即Ep＝mg(L＋h＋xsin 53°)，代入數(shù)據(jù)解得：Ep＝2.9 J. 答案：(1)30 N　(2)16 cm　(3)2.9 J 12．如圖所示，水平地面與一半徑為l的豎直光滑圓弧軌道相接于B點(diǎn)，軌道上的C點(diǎn)位置處于圓心O的正下方．在距地面高度為l的水平平臺(tái)邊緣上的A點(diǎn)，質(zhì)量為m的小球以v0＝的速度水平飛出，小球在空中運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)，恰好沿圓弧軌道在該點(diǎn)的切線方向滑入軌道．小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中空氣阻力不計(jì)，重力加速度為g，試求： (1)

16、B點(diǎn)與拋出點(diǎn)A正下方的水平距離x； (2)圓弧BC段所對(duì)的圓心角θ； (3)小球滑到C點(diǎn)時(shí)，對(duì)圓軌道的壓力． 解析：(1)設(shè)小球做平拋運(yùn)動(dòng)到達(dá)B點(diǎn)的時(shí)間為t，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，l＝gt2，x＝v0t，聯(lián)立解得x＝2l. (2)由小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)豎直分速度v＝2gl，tan θ＝，解得θ＝45°. (3)小球從A運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能守恒，設(shè)到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度大小為vC，有機(jī)械能守恒定律得 mgl＝mv－mv， 設(shè)軌道對(duì)小球的支持力為F，有：F－mg＝m， 解得：F＝(7－)mg， 由牛頓第三定律可知，小球?qū)A軌道的壓力大小為F′＝(7－)mg，方向豎直向下． 答案：(1)2l　(2)45°　(3)(7－)mg　方向豎直向下 - 7 -