高中物理高考一輪復習一輪復習 2023屆高考物理一輪復習學案機械能守恒定律的應用

機械能守恒應用題型1：機械能守恒分析【例1】如圖所示，質(zhì)量m＝kg的小球，從距桌面h1＝m高處的A點下落到地面上的B點，桌面高h2＝m．以桌面為重力勢能的參考平面，重力加速度g取10m/s2.下列說法正確的是()A．小球在A點時的重力勢能為10JB．小球在B點時的重力勢能為0JC．小球在B點時的動能為10JD．小球在B點時的機械能為10J【針對訓練1-1】(多選)下列選項中物體m機械能守恒的是(均不計空氣阻力)()eq\o(\a\al(物塊沿固定斜面勻速下滑,A))eq\o(\a\al(物塊在F作用下沿,斜面勻速下滑,B))eq\o(\a\al(小球由靜止沿光滑半,圓形固定軌道下滑,C))eq\o(\a\al(細線拴住小球繞O,點來回擺動,D))【針對訓練1-2】下列四個選項的圖中，木塊均在固定的斜面上運動，其中圖A、B、C中的斜面是光滑的，圖D中的斜面是粗糙的．圖A、B中的F為木塊所受的外力，方向如圖中箭頭所示，圖A、B、D中的木塊向下運動，圖C中的木塊向上運動．在四個圖所示的運動過程中機械能守恒的是()ABCD【針對訓練1-3】(多選)豎直放置的輕彈簧下連接一個小球，用手托起小球，使彈簧處于壓縮狀態(tài)，如圖所示．則迅速放手后(不計空氣阻力)()A．放手瞬間小球的加速度等于重力加速度B．小球與彈簧與地球組成的系統(tǒng)機械能守恒C．小球的機械能守恒D．小球向下運動過程中，小球動能與彈簧彈性勢能之和不斷增大【針對訓練1-4】一根輕彈簧下端固定，豎立在水平面上，其正上方A位置有一只小球．小球從靜止開始下落，在B位置接觸彈簧的上端，在C位置小球所受彈力大小等于重力，在D位置小球速度減小到零．小球下落階段下列說法中正確的是()A．在B位置小球動能最大B．從A→D位置的過程中小球機械能守恒C．從A→D位置小球重力勢能的減少大于彈簧彈性勢能的增加D．從A→C位置小球重力勢能的減少大于彈簧彈性勢能的增加題型2：機械能守恒基礎應用【例2】如圖所示，一固定在豎直平面內(nèi)的光滑的半圓形軌道ABC，其半徑R＝m，軌道在C處與水平地面相切，在C處放一小物塊(未畫出)，給它一水平向左的初速度v0＝5m/s，它沿CBA運動，通過A處，最后落在水平地面上的D處，求C、D間的距離x(取重力加速度g＝10m/s2)．【針對訓練2-1】如圖所示，質(zhì)量分別為3kg和5kg的物體A、B，用輕繩連接跨在一個定滑輪兩側，輕繩正好拉直，且A物體底面與地接觸，B物體距地面m，求：(1)放開B物體，當B物體著地時A物體的速度；(2)B物體著地后A物體還能上升多高？(g取10m/s2)【針對訓練2-2】(多選)如圖所示，半徑為R的豎直光滑圓軌道內(nèi)側底部靜止著一個光滑的小球，現(xiàn)給小球一個沖擊使其在瞬間得到一個水平初速度v0，若v0大小不同，則小球能夠上升到的最大高度(距離底部)也不同，下列說法正確的是()A．如果v0＝eq\r(gR)，則小球能夠上升的最大高度為eq\f(R,2)B．如果v0＝eq\r(2gR)，則小球能夠上升的最大高度為RC．如果v0＝eq\r(3gR)，則小球能夠上升的最大高度為eq\f(3R,2)D．如果v0＝eq\r(5gR)，則小球能夠上升的最大高度為2R【針對訓練2-3】(2023學年·遼寧省莊河市高級中學高一下學期檢測)如圖所示，小物體A沿高為h，傾角為θ的光滑斜面以初速度v0從頂端滑到底端，而相同的物體B以同樣大小的初速度從同等高度處豎直上拋，則()A．兩物體落地時速度相同B．從開始至落地，重力對它們做功相同C．兩物體落地時重力的瞬時功率一定相同D．從開始運動至落地過程中，重力對它們做功的平均功率一定相同【針對訓練2-4】如圖所示，AB為光滑的水平面，BC是傾角為α的足夠長的光滑斜面，斜面體固定不動，AB、BC間用一小段光滑圓弧軌道相連，一條長為L的均勻柔軟鏈條開始是靜止地放在ABC面上，其一端D至B的距離為L－a，其中a未知，現(xiàn)自由釋放鏈條，當鏈條的D端滑到B點時鏈條的速率為v，求a.題型3：機械能守恒中的圖像問題【例3】某同學擲出的鉛球在空中運動軌跡如圖所示，如果把鉛球視為質(zhì)點，同時忽略空氣阻力作用，則鉛球在空中的運動過程中，鉛球的速率v、機械能E、動能Ek和重力的瞬時功率P隨時間t變化的圖像中可能正確的是()【針對訓練3-1】(多選)如圖3所示，在離地面高為H處以水平速度v0拋出一質(zhì)量為m的小球，經(jīng)時間t，小球離水平地面的高度變?yōu)閔，此時小球的動能為Ek，重力勢能為Ep(選水平地面為零勢能參考面，不計空氣阻力)．下列圖像中大致能反映小球動能Ek、重力勢能Ep變化規(guī)律的是()【針對訓練3-2】如圖甲所示，在傾角為θ的粗糙斜面上，有一個質(zhì)量為m的物體在沿斜面方向的力F的作用下由靜止開始向下運動，物體與斜面之間的動摩擦因數(shù)為μ，物體的機械能E隨位移x的變化關系如圖乙所示．其中0～x1過程的圖線是曲線，x1～x2過程的圖線為平行于x軸的直線，重力加速度為g，則下列說法中正確的是()A．在0～x2過程中，物體先加速后勻速B．在0～x1過程中，物體的加速度一直減小C．在x1～x2過程中，物體的加速度為gsinθD．在0～x2過程中，拉力F做的功為WF＝E1－E2＋μmgx2題型4：彈簧問題分析【例4】(多選)(2023·湖南衡陽市第二次模擬)如圖所示，一根輕彈簧一端固定在O點，另一端固定一個帶有孔的小球，小球套在固定的豎直光滑桿上，小球位于圖中的A點時，彈簧處于原長，現(xiàn)將小球從A點由靜止釋放，小球向下運動，經(jīng)過與A點關于B點對稱的C點后，小球能運動到最低點D點，OB垂直于桿，則下列結論正確的是()A．小球從A點運動到D點的過程中，其最大加速度一定大于重力加速度gB．小球從B點運動到C點的過程，小球的重力勢能和彈簧的彈性勢能之和可能增大C．小球運動到C點時，重力對其做功的功率最大D．小球在D點時彈簧的彈性勢能一定最大【針對訓練4-1】(2023·廣東揭陽市下學期第二次模擬)如圖所示，一光滑細桿固定在水平面上的C點，細桿與水平面的夾角為30°，一原長為L的輕質(zhì)彈性繩，下端固定在水平面上的B點，上端與質(zhì)量為m的小環(huán)相連，當把小環(huán)拉到A點時，AB與地面垂直，彈性繩長為2L，將小環(huán)從A點由靜止釋放，當小環(huán)運動到AC的中點D時，速度達到最大．重力加速度為g，下列說法正確的是()A．在下滑過程中小環(huán)的機械能先減小后增大B．小環(huán)剛釋放時的加速度大小為gC．小環(huán)到達AD的中點時，彈性繩的彈性勢能為零D．小環(huán)的最大速度為eq\r(gL)【針對訓練4-2】(2023·安徽巢湖市質(zhì)檢)如圖所示，光滑水平軌道AB與光滑半圓形軌道BC在B點相切連接，半圓軌道半徑為R，軌道AB、BC在同一豎直平面內(nèi)．一質(zhì)量為m的物塊在A處壓縮彈簧，并由靜止釋放，物塊恰好能通過半圓軌道的最高點C.已知物塊在到達B點之前已經(jīng)與彈簧分離，重力加速度為g.求：(1)物塊由C點平拋出去后在水平軌道上的落點到B點的距離；(2)物塊在B點時對半圓軌道的壓力大小；(3)物塊在A點時彈簧的彈性勢能．勤練不輟1.關于物體機械能是否守恒的敘述，正確的是()A．做勻速直線運動的物體，機械能一定守恒B．做勻變速直線運動的物體，機械能一定守恒C．外力對物體所做的功等于零，機械能一定守恒D．物體若只有重力做功，機械能一定守恒2.如圖所示，光滑的曲面與光滑的水平面平滑相連，一輕彈簧右端固定，質(zhì)量為m的小球從高度h處由靜止下滑，則()A．小球與彈簧剛接觸時，速度大小為eq\r(2gh)B．小球與彈簧接觸的過程中，小球機械能守恒C．小球壓縮彈簧至最短時，彈簧的彈性勢能為eq\f(1,2)mghD．小球在壓縮彈簧的過程中，小球的加速度保持不變3.(多選)如圖所示，在地面上以速度v0拋出質(zhì)量為m的物體，拋出后物體落到比地面低h的海平面上．若以地面為參考平面，且不計空氣阻力，則下列選項正確的是()A．物體落到海平面時的勢能為mghB．重力對物體做的功為mghC．物體在海平面上的動能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mghD．物體在海平面上的機械能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)4.如圖所示，兩個3/4圓弧軌道固定在水平地面上，半徑R相同，A軌道由金屬凹槽制成，B軌道由金屬圓管制成，均可視為光滑軌道。在兩軌道右側的正上方分別將金屬小球A和B由靜止釋放，小球距離地面的高度分別用hA和hB表示，對于下述說法中錯誤的是()A．若hA＝hB≥2R，則兩小球都能沿軌道運動到最高點B．若hA＝hB＝3R/2，由于機械能守恒，兩小球在軌道上上升的最大高度均為3R/2C．適當調(diào)整hA和hB，均可使兩小球從軌道最高點飛出后再次進入圓形軌道運動D．若使小球沿軌道運動并從最高點飛出，A小球在hA≥5R/2，B小球在hB>2R的任意高度均可5.如圖所示，將一個內(nèi)外側均光滑的半圓形槽置于光滑的水平面上，槽的左側有一豎直墻壁．現(xiàn)讓一小球自左端槽口A點的正上方由靜止開始下落，小球從A點與半圓形槽相切進入槽內(nèi)，則下列說法正確的是()A．小球在半圓形槽內(nèi)運動的全過程中，只有重力對它做功B．小球從A點向半圓形槽的最低點運動的過程中，小球處于失重狀態(tài)C．小球從A點經(jīng)最低點向右側最高點運動的過程中，小球與槽組成的系統(tǒng)機械能守恒D．小球從下落到從右側離開槽的過程中機械能守恒6．如圖所示，在下列不同情形中將光滑小球以相同速率v射出，忽略空氣阻力，結果只有一種情形小球不能到達天花板，則該情形是()A．甲B．乙C．丙D．丁7．如圖所示，可視為質(zhì)點的小球A、B用不可伸長的細軟輕線連接，跨過固定在地面上、半徑為R的光滑圓柱，A的質(zhì)量為B的兩倍．當B位于地面上時，A恰與圓柱軸心等高．將A由靜止釋放，B上升的最大高度是()A．2R\f(5R,3)\f(4R,3)\f(2R,3)8．(2023·江西景德鎮(zhèn)市模擬)如圖所示，將一質(zhì)量為m的小球從A點以初速度v斜向上拋出，小球先后經(jīng)過B、C兩點．已知B、C之間的豎直高度和C、A之間的豎直高度都為h，重力加速度為g，取A點所在的水平面為參考平面，不考慮空氣阻力，則()A．小球在B點的機械能是C點機械能的兩倍B．小球在B點的動能是C點動能的兩倍C．小球在B點的動能為eq\f(1,2)mv2＋2mghD．小球在C點的動能為eq\f(1,2)mv2－mgh9.(多選)(山東臨沂市2月檢測)如圖所示，半徑為R的光滑圓弧軌道AO對接半徑為2R的光滑圓弧軌道OB于O點．可視為質(zhì)點的物體從上面圓弧的某點C由靜止下滑(C點未標出)，物體恰能從O點平拋出去．則()A．∠CO1O＝60°B．∠CO1O＝90°C．落地點距O2的距離為2eq\r(2)RD．落地點距O2的距離為2R10.(多選)(安徽安慶市二模)如圖所示，光滑細桿MN傾斜固定，與水平方向夾角為θ，一輕質(zhì)彈簧一端固定在O點，另一端連接一小球，小球套在細桿上，O與桿MN在同一豎直平面內(nèi)，P為MN的中點，且OP垂直于MN，已知小球位于桿上M、P兩點時，彈簧的彈力大小相等且在彈性限度內(nèi)．現(xiàn)將小球從細桿頂端M點由靜止釋放，則在小球沿細桿從M點運動到N點的過程中(重力加速度為g)，以下判斷正確的是()A．彈簧彈力對小球先做正功再做負功B．小球加速度大小等于gsinθ的位置有三個C．小球運動到P點時的速度最大D．小球運動到N點時的動能是運動到P點時動能的兩倍11．(多選)(2023·遼寧遼南協(xié)作體二模)如圖所示，三個小球A、B、C的質(zhì)量均為m，A與B、C間通過鉸鏈用輕桿連接，桿長為、C置于水平地面上，用一輕質(zhì)彈簧連接，彈簧處于原長．現(xiàn)A由靜止釋放下降到最低點，然后再上升，兩輕桿間夾角α在60°到120°之間變化．A、B、C在同一豎直平面內(nèi)運動，彈簧在彈性限度內(nèi)，忽略一切摩擦，重力加速度為g.下列說法正確的是()A．A的動能最大時，B受到地面的支持力大小等于eq\f(3,2)mgB．小球A從靜止釋放到再次回到出發(fā)點的過程中機械能守恒C．小球A在上升過程中兩個輕桿對小球A做功最大值為eq\f(\r(3)－1,2)mgLD．彈簧的彈性勢能最大值為mgL12．如圖所示，豎直平面內(nèi)固定著由兩個半徑均為R的四分之一圓弧構成的細管道ABC，圓心連線O1O2水平．輕彈簧左端固定在豎直擋板上，右端靠著質(zhì)量為m的小球(小球的直徑略小于管道內(nèi)徑)，長為R的薄板DE置于水平面上，薄板的左端D到管道右端C的水平距離為R.開始時彈簧處于鎖定狀態(tài)，具有一定的彈性勢能．解除鎖定，小球離開彈簧后進入管道，最后從C點拋出(不計一切摩擦，重力加速度為g)，小球經(jīng)C點時對軌道外側的彈力大小為mg.求：(1)彈簧鎖定時具有的彈性勢能Ep；(2)試通過計算判斷小球能否落在薄板DE上．13.如圖所示，半徑為R的光滑圓弧軌道AB固定在豎直平面內(nèi)，O為圓心，OA與水平方向的夾角為30°，OB在豎直方向．一個可視為質(zhì)點的小球從O點正上方某處以某一水平初速度向右拋出，小球恰好能無碰撞地從A點進入圓軌道內(nèi)側，此后沿圓軌道運動到達B點．已知重力加速度為g，求：(不計空氣阻力)(1)小球初速度的大?。?2)小球