（講練測）高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題20 機(jī)械能守恒定律（練）（含解析）-人教版高三全冊物理試題

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1、專題20 機(jī)械能守恒定律（練） 1．（多選）如圖所示，水平光滑長桿上套有小物塊A，細(xì)線跨過位于O點(diǎn)的輕質(zhì)光滑定滑輪，一端連接A，另一端懸掛小物塊B，物塊A、B質(zhì)量相等。C為O點(diǎn)正下方桿上的點(diǎn)，滑輪到桿的距離OC=h。開始時(shí)A位于P點(diǎn)，PO與水平方向的夾角為30°?，F(xiàn)將A、B靜止釋放。則下列說法正確的是： （ ） A．物塊A由P點(diǎn)出發(fā)第一次到達(dá)C點(diǎn)過程中，速度不斷增大 B．在物塊A由P點(diǎn)出發(fā)第一次到達(dá)C點(diǎn)過程中，物塊B克服細(xì)線拉力做的功小于B重力勢能的減少量 C．物塊A的速度始終大于物塊B的速度 D．物塊A經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)的速度大小為 【答案】ACD 【名師點(diǎn)

2、睛】本題是系統(tǒng)的機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用以及速度的分解問題，解題的關(guān)鍵有兩點(diǎn)：一是抓住兩個(gè)物體的速度關(guān)系，知道兩個(gè)物體沿繩子方向的分速度大小相等．二是知道當(dāng)A的速度最大時(shí)，B的速度為零。 2．（多選）如圖所示，豎直光滑管形圓軌道半徑為R（管徑遠(yuǎn)小于R）固定，小球a、b大小相同，質(zhì)量相同，均為m，其直徑略小于管徑，能在管中無摩擦運(yùn)動(dòng)，兩球先后以相同的速度v通過軌道最低點(diǎn)，且當(dāng)小球a在最低點(diǎn)時(shí)，小球b在最高點(diǎn)，以下說法正確的是： （ ） A、速度v至少為時(shí)，才能使兩球在關(guān)內(nèi)偶完整圓周運(yùn)動(dòng) B、速度v至少為時(shí)，才能使兩球在關(guān)內(nèi)做完整圓周運(yùn)動(dòng) C、當(dāng)小球b在最高點(diǎn)對軌道無壓

3、力時(shí)，小球a比小球b所需向心力大5mg D、只要，小球a對軌道最低點(diǎn)壓力比小球b對軌道最高點(diǎn)壓力都大6mg 【答案】AD 【名師點(diǎn)睛】小球在豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，要區(qū)分繩子類型與輕桿類型，本題相當(dāng)于輕桿模型．若是用繩拴著只有重力小于等于向心力時(shí)，小球才能通過；而用桿或在管內(nèi)運(yùn)動(dòng)的小球，只要速度大于零，小球即可通過最高點(diǎn)。 3．一輕繩系住一質(zhì)量為m的小球懸掛在O點(diǎn)，在最低點(diǎn)給小球一水平初速度，小球恰能在豎直平面內(nèi)繞O點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，若在水平半徑OP的中點(diǎn)A處釘一枚光滑的釘子，仍在最低點(diǎn)給小球同樣的初速度，則小球向上通過P點(diǎn)后將繞A點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，則到達(dá)最高點(diǎn)N時(shí)，繩子的拉力大小為：

4、（ ） A．mg B．2mg C．3mg D．4mg 【答案】C 【名師點(diǎn)睛】此題是牛頓第二定律及機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用題；關(guān)鍵是知道物體恰能到達(dá)最高點(diǎn)的條件是滿足；解題時(shí)能夠恰當(dāng)?shù)倪x擇研究過程，并根據(jù)機(jī)械能守恒定律列出相應(yīng)的方程即可聯(lián)立解答；此題是中等題，意在考查學(xué)生基本規(guī)律的應(yīng)用能力． 4．如圖所示，物體A的質(zhì)量為M，圓環(huán)B的質(zhì)量為m，通過繩子連結(jié)在一起，圓環(huán)套在光滑的豎直桿上，開始時(shí)連接圓環(huán)的繩子處于水平，長度l＝4 m，現(xiàn)從靜止釋放圓環(huán)。不計(jì)定滑輪和空氣的阻力，取g＝10 m/s2，若圓環(huán)下降h＝3m時(shí)的速度v＝5m/s，則A和B的質(zhì)量關(guān)系

5、： （ ） A．＝B．＝C．＝D．＝ 【答案】A 【解析】當(dāng)下降3m后圓環(huán)的速度可以按如圖分解， 故可得，將AB和繩子看做一個(gè)整體，整體只有重力做功，所以機(jī)械能守恒，所以當(dāng)下降時(shí)，根據(jù)機(jī)械能守恒可得，聯(lián)立可得，故A正確； 【名師點(diǎn)睛】做本題的關(guān)鍵是知道B的速度可以分解為垂直繩子方向的速度和沿繩子方向的速度，然后列式求解A的速度，即繩子的速度，將AB看做一個(gè)整體，對整體應(yīng)用機(jī)械能守恒列式，然后兩式聯(lián)立求解即可。 5．如圖所示，長L=0.4m不可伸長的輕繩一端固定于O點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量m=0.05kg的小球，拉起小球至繩恰好伸直并處于水平后，在A點(diǎn)以豎直向下

6、的初速度v0=2m/s釋放，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)至O點(diǎn)的正下方B點(diǎn)時(shí)，繩恰好斷裂，小球繼續(xù)運(yùn)動(dòng)并垂直打在同一豎直平面內(nèi)且與水平面成θ=30°、無限大的擋板MN上的C點(diǎn)．g=10m/s2。試求：小球從A點(diǎn)到C點(diǎn)重力做的功及在C點(diǎn)時(shí)重力的瞬時(shí)功率（用根號表示） 【答案】1.4J；2W 【名師點(diǎn)睛】本題考查了機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用以及功和功率的計(jì)算問題；解題時(shí)要能熟練運(yùn)用速度的分解法研究平拋運(yùn)動(dòng)，知道動(dòng)能定理是求功常用的方法，要注意求重力的瞬時(shí)功率時(shí)，P=mgvy中vy是豎直分速度，不是物體的合速度。 1．（多選）如圖所示，斜面體置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物體由靜止沿斜面下滑，在物體下滑

7、過程中，下列說法正確的是： （ ） A．物體的重力勢能減少，動(dòng)能增加 B．斜面體的機(jī)械能不變 C．斜面對物體的彈力垂直于接觸面，不對物體做功 D．物體和斜面組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 【答案】AD 【名師點(diǎn)睛】此題是對功能原理的考查；首先要知道系統(tǒng)的受力及運(yùn)動(dòng)情況，因各處摩擦不計(jì)，故當(dāng)物體下滑時(shí)，斜面體后退；因系統(tǒng)無摩擦力做功，故系統(tǒng)的機(jī)械能是守恒的，但是對于其中的兩個(gè)物體來說機(jī)械能是不守恒的． 2．（多選）如圖所示，質(zhì)量分別為mA和mB的兩個(gè)小球A和B，中間用輕質(zhì)桿相連，在桿的中點(diǎn)O處有一禿頂轉(zhuǎn)動(dòng)軸，把桿置于豎直位置而處于靜止，現(xiàn)給A球一水平初速度，使它

8、們開始繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，在以后的運(yùn)動(dòng)過程中（不計(jì)一切摩擦及空氣阻力），下列說法正確的是： （ ） A．若桿對A球做正功，則對B球做負(fù)功 B．若A、B兩球質(zhì)量相等，則桿做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，兩球機(jī)械能各自守恒 C．無論怎樣，桿總能再次回到豎直位置 D．轉(zhuǎn)動(dòng)中桿對小球的作用力始終沿桿的方向 【答案】AC 【解析】A、對兩球組成的系統(tǒng)而言，在桿轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，只發(fā)生動(dòng)能和重力勢能的轉(zhuǎn)化，所以系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，則桿對兩球做功的代數(shù)和為零，因此若桿對A球做正功，則對B球做負(fù)功，故A正確．B、若A、B兩球質(zhì)量相等，則桿做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，兩球的動(dòng)能不變，重力勢能變化，因此各自的機(jī)械

9、能是變化的，故B錯(cuò)誤．C、無論mA與mB的質(zhì)量關(guān)系如何，根據(jù)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒可知，系統(tǒng)無機(jī)械能損失，則桿一定能再次回到豎直位置，故C正確．D、只有在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí)，桿對小球的作用力沿桿的方向，故D錯(cuò)誤．故選AC. 【名師點(diǎn)睛】本題是輕桿連接的問題，要抓住單個(gè)物體機(jī)械能不守恒，而系統(tǒng)的機(jī)械能守恒是關(guān)鍵． 3．（多選）如圖（a）所示，小球的初速度為v0，沿光滑斜面上滑，能上滑的最大高度為h，在圖（b）中，四個(gè)物體的初速度均為v0。在A圖中，小球沿一光滑內(nèi)軌向上運(yùn)動(dòng)，內(nèi)軌半徑大于h；在B圖中，小球沿一光滑內(nèi)軌向上運(yùn)動(dòng)，內(nèi)軌半徑小于h；在圖C中，小球沿一光滑內(nèi)軌向上運(yùn)動(dòng)，內(nèi)軌直徑等于h；在D圖

10、中，小球固定在輕桿的下端，輕桿的長度為h的一半，小球隨輕桿繞O點(diǎn)無摩擦向上轉(zhuǎn)動(dòng)．則小球上升的高度能達(dá)到h的有： （ ） 【答案】AD 【名師點(diǎn)睛】本題主要運(yùn)用的規(guī)律是機(jī)械能守恒定律，關(guān)鍵是判斷在h高度速度是否為零，從而判斷是否能到達(dá)h高度；同時(shí)要知道繩連物體經(jīng)過最高點(diǎn)的最小速度是，桿連物體經(jīng)過最高點(diǎn)的最小速度為零，這些都應(yīng)熟練掌握. 4．如圖，一半圓形碗的邊緣兩邊通過一不可伸長的輕質(zhì)細(xì)線掛著兩個(gè)小物體，質(zhì)量分別為m1、m2，m1＞m2?，F(xiàn)讓m1從靠近邊緣處由靜止開始沿碗內(nèi)壁下滑。設(shè)碗固定不動(dòng)，其內(nèi)壁和邊緣均光滑、半徑為R。則m1滑到碗最低點(diǎn)時(shí)的速度為：

11、（ ） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】設(shè)到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，的速度為v，則的速度，根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒有：，聯(lián)立解得：．所以，故A正確. 【名師點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵知道機(jī)械能守恒的條件，抓住系統(tǒng)重力勢能的減小等于動(dòng)能的增加進(jìn)行求解，注意和的速度不等。 5．如圖所示，用長為L的細(xì)繩懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的小球，懸點(diǎn)為O點(diǎn)，把小球拉至A點(diǎn)，使懸線與水平方向成30o角，然后松手，問： （1）小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)的速度為多大？ （2）小球運(yùn)動(dòng)到懸點(diǎn)的正下方B點(diǎn)時(shí)，懸線中的張力為多大？ 【答案】（1）（2） 【名師點(diǎn)睛】難度中等。從A點(diǎn)到B點(diǎn)的過程中在經(jīng)過

12、C點(diǎn)時(shí)有機(jī)械能損失，機(jī)械能不守恒。當(dāng)小球從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，機(jī)械能守恒。本題應(yīng)先求出小球在C點(diǎn)時(shí)的切向速度v1，再對CB段運(yùn)用機(jī)械能守恒定律求出v，最后求繩中張力T。 1．【2016·江蘇卷】（16分）如圖所示，傾角為α的斜面A被固定在水平面上，細(xì)線的一端固定于墻面，另一端跨過斜面頂端的小滑輪與物塊B相連，B靜止在斜面上．滑輪左側(cè)的細(xì)線水平，右側(cè)的細(xì)線與斜面平行．A、B的質(zhì)量均為m．撤去固定A的裝置后，A、B均做直線運(yùn)動(dòng)．不計(jì)一切摩擦，重力加速度為g．求： （1）A固定不動(dòng)時(shí)，A對B支持力的大小N； （2）A滑動(dòng)的位移為x時(shí)，B的位移大小s； （3）A滑動(dòng)的位移為x時(shí)

13、的速度大小vA． 【答案】（1）mgcosα （2）（3） 解得 【方法技巧】第一問為基礎(chǔ)題，送分的。第二問有點(diǎn)難度，難在對幾何關(guān)系的尋找上，B的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡不是沿斜面，也不是在豎直或水平方向，這樣的習(xí)慣把B的運(yùn)動(dòng)正交分解，有的時(shí)候分解為水平、豎直方向，也可能要分解到沿斜面和垂直斜面方向，按實(shí)際情況選擇，第三問難度較大，難在連接體的關(guān)聯(lián)速度的尋找，這類關(guān)系的尋找抓?。貉貜椓Φ姆较蚍炙俣认嗤?。 2．【2015·全國新課標(biāo)Ⅱ·21】（多選）如圖，滑塊a、b的質(zhì)量均為m，a套在固定直桿上，與光滑水平地面相距h，b放在地面上，a、b通過鉸鏈用剛性輕桿連接。不計(jì)摩擦，a、b可視為質(zhì)點(diǎn)，重

14、力加速度大小為g。則： （ ） A．a(chǎn)落地前，輕桿對b一直做正功 B．a(chǎn)落地時(shí)速度大小為 C．a(chǎn)下落過程中，其加速度大小始終不大于g D．a(chǎn)落地前，當(dāng)a的機(jī)械能最小時(shí)，b對地面的壓力大小為mg 【答案】BD 【方法技巧】本題主要是理解a、b兩物體沿桿的分速度相等：；b的速度最大，此時(shí)桿對b作用力為0，也是本題的一大考點(diǎn)的。 3．【2014·安徽·15】如圖所示，有一內(nèi)壁光滑的閉合橢圓形管道，置于豎直平面內(nèi)，MN是通過橢圓中心O點(diǎn)的水平線。已知一小球從M點(diǎn)出發(fā)，初速率為v0，沿管道MPN運(yùn)動(dòng)，到N點(diǎn)的速率為v1，所需時(shí)間為t1；若該小球仍由M點(diǎn)以出速率v0出發(fā)，而沿管道MQN運(yùn)動(dòng)，到N點(diǎn)的速率為v2，所需時(shí)間為t2。則： （ ） A．v1=v2，t1＞t2B．v1＜v2，t1＞t2C．v1=v2，t1＜t2D．v1＜v2，t1＜t2 【答案】A 【方法技巧】在分析物體的運(yùn)動(dòng)學(xué)情況時(shí)，熟練運(yùn)用各種運(yùn)動(dòng)圖象尤其是速度—時(shí)間圖象，可大大簡化思維過程，要重點(diǎn)關(guān)注圖線的斜率及圖線與坐標(biāo)軸所圍面積的物理意義。