易錯點13-機械能守恒定律及其應(yīng)用(原卷版)-備戰(zhàn)2023年高考物理易錯題VIP

易錯點13機械能守恒定律及其應(yīng)用例題1.（多選）（2022·湖北·恩施市第一中學(xué)模擬預(yù)測）小明同學(xué)想借助一支可伸縮的圓珠筆來看看“圓珠筆的上跳”，筆內(nèi)有一根彈簧，尾部有一個小帽，壓一下小帽，筆尖就伸出。如圖所示，手握筆桿，使筆尖向上，小帽抵在桌面上，在壓下后突然放手，筆桿將豎直向上跳起一定的高度。在某次實驗中，小明用刻度尺測得圓珠筆跳起的高度為12cm，若重力加速度，在圓珠筆由靜止起跳至上升到最大高度的過程中，以下分析正確的是（）A．小明對圓珠筆不做功B．圓珠筆的機械能不守恒C．圓珠筆在彈起過程中對桌面做正功D．圓珠筆起跳的初速度約為1.55m/s例題2.（多選）（2023·廣東廣州·一模）我國風(fēng)洞技術(shù)世界領(lǐng)先。如圖所示，在模擬風(fēng)洞管中的光滑斜面上，一個小物塊受到沿斜面方向的恒定風(fēng)力作用，沿斜面加速向上運動，則從物塊接觸彈簧至到達最高點的過程中（）A．物塊的動能先增大后減小B．物塊加速度一直減小到零C．彈簧彈性勢能一直增大D．物塊和彈簧組成的系統(tǒng)機械能先增大后減小1.對機械能守恒條件的理解(1)只有重力做功，只發(fā)生動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化.(2)只有彈力做功，只發(fā)生動能和彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化.(3)只有重力和彈力做功，發(fā)生動能、彈性勢能、重力勢能的相互轉(zhuǎn)化.(4)除受重力或彈力外，其他力也做功，但其他力做功的代數(shù)和為零.如物體在沿斜面的拉力F的作用下沿斜面運動，若已知拉力與摩擦力的大小相等，方向相反，在此運動過程中，其機械能守恒.2.判斷機械能是否守恒的方法(1)利用機械能的定義直接判斷：若動能和勢能中，一種能變化，另一種能不變，則其機械能一定變化.(2)用做功判斷：若物體或系統(tǒng)只有重力(或彈力)做功，雖受其他力，但其他力不做功，機械能守恒.(3)用能量轉(zhuǎn)化來判斷：若物體系統(tǒng)中只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化而無機械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，則物體系統(tǒng)機械能守恒.3.機械能守恒定律常用的三種表達式(1)從不同狀態(tài)看：Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2(或E1＝E2)此式表示系統(tǒng)兩個狀態(tài)的機械能總量相等.(2)從能的轉(zhuǎn)化角度看：ΔEk＝－ΔEp此式表示系統(tǒng)動能的增加(減少)量等于勢能的減少(增加)量.(3)從能的轉(zhuǎn)移角度看：ΔEA增＝ΔEB減此式表示系統(tǒng)A部分機械能的增加量等于系統(tǒng)剩余部分，即B部分機械能的減少量.易混點：1.機械能守恒定律的成立條件不是合外力為零,而是除重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力外,其他力做功為零。2.機械能守恒定律是對系統(tǒng)而言的,單個物體沒有所謂的機械能守恒,正常所說的某物體的機械能守恒只是一種習(xí)慣說法,實際為該物體與地球間機械能守恒。3.用機械能守恒定律列方程時始、末態(tài)的重力勢能要選同一個零勢能面。4.雖然我們常用始、末態(tài)機械能相等列方程解題,但始、末態(tài)機械能相等與變化過程中機械能守恒含義不盡相同。整個過程中機械能一直保持不變才叫機械能守恒,始、末態(tài)只是其中的兩個時刻。5.機械能守恒定律是能量轉(zhuǎn)換與守恒定律的一個特例,當有除重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力以外的力對系統(tǒng)做功時,機械能不再守恒,但系統(tǒng)的總能量仍守恒。6.若從守恒的角度到關(guān)系式,要選取恰當?shù)膮⒖济?確定初末狀態(tài)的機械能。7.若從轉(zhuǎn)化的角度到關(guān)系式,要考慮動能和勢能的變化量,與參考面無關(guān)。8.用做功判斷機械能守恒,只有重力做功或系統(tǒng)內(nèi)彈力做功。9.研究多個物體機械能守恒時,除能量關(guān)系外,請找速度關(guān)系,根據(jù)物體沿繩(桿)方向的分速度相等,建立兩個連接體的速度關(guān)系式。1.（2022·貴州貴陽·模擬預(yù)測）如圖所示，一條不可伸長的輕質(zhì)軟繩跨過定滑輪，繩的兩端各系一個質(zhì)量分別為、的小球a和b、用手按住a球靜止于地面時，b球離地面的高度為h。兩物體均可視為質(zhì)點，定滑輪的質(zhì)量及一切阻力均不計，重力加速度為g。釋放a球，b球剛落地時的速度大小為。則的值是（）A． B． C． D．2.（2022·廣東·模擬預(yù)測）如圖所示。固定在豎直平面內(nèi)的光滑的圓周軌道MN，圓心O與M點等高。并處在最低點N的正上方。在O，M兩點各有一質(zhì)量為m的小物塊a和b（均可視為質(zhì)點）。a，b同時由靜止開始運動，a自由下落，小沿圓弧下滑。空氣阻力不計，下列說法正確的是（）A．a(chǎn)比b先到達N點，它們到達N點的動能相同B．a(chǎn)比b先到達N點，它們到達N點的動能不同C．a(chǎn)與b同時到達N點，它們到達N點的動能相同D．a(chǎn)與b同時到達N點，它們到達N點的動能不同3.（多選）（2022·黑龍江哈爾濱·模擬預(yù)測）2022年北京冬奧會跳臺滑雪比賽在張家口賽區(qū)的國家跳臺滑雪中心進行。國家跳臺滑雪中心是中國首座跳臺滑雪場館，主體建筑靈感來自于中國傳統(tǒng)飾物“如意”，因此被形象地稱作“雪如意”。跳臺由助滑道、起跳區(qū)、著陸坡、停止區(qū)組成，如圖所示。運動員從起跳區(qū)水平起跳后在空中運動的速度變化量、重力的瞬時功率、動能、機械能分別用、P、Ek、E表示，用t表示運動員在空中的運動時間，不計空氣阻力的影響，下列圖像中可能正確的是（）A． B．C． D．1．（2021·全國）如圖所示，水平光滑長桿上套有物塊，跨過懸掛于點的輕小光滑圓環(huán)的細線一端連接，另一端懸掛物塊，設(shè)細線的左邊部分與水平方向的夾角為，初始時很小?，F(xiàn)將由靜止同時釋放，角逐漸增大，則下列說法錯誤的是（）A．時，的速度大小之比是B．角增大到時，的速度最大、加速度最小C．角逐漸增大到的過程中，的動能增加，的動能減小D．角逐漸增大到的過程中，的機械能增加，的機械能減小2．（2022·北京東城·三模）如圖所示，細繩的一端固定于點，另一端系一個小球，在點的正下方釘一個釘子A，小球從一定高度自由擺下，當細繩與釘子相碰后繼續(xù)向右做擺長更小的擺動。不計空氣阻力，假設(shè)小球碰釘子前后無機械能損失，有關(guān)擺球在整個擺動過程中，下列說法正確的是（）A．小球碰釘子之后，繩上拉力減小 B．碰后小球向心加速度大小不變C．碰后小球仍能擺到碰前釋放擺球時高度 D．碰后小球最大擺角小于碰前釋放擺球的擺角3．（2022·廣東·模擬預(yù)測）如圖所示，半徑為R光滑的圓弧軌道PA固定安裝在豎直平面內(nèi)，A點的切線水平，與水平地面的高度差為R，讓質(zhì)量為m=0.2kg的小球甲（視為質(zhì)點）從P點由靜止沿圓弧軌道滑下，從A點飛出，落在地面的B點，飛出后落到地面的水平位移為x=0.9m；把質(zhì)量為M=0.4kg的小球乙（與甲的半徑相同）靜止放置在A點，讓小球甲重新從P點由靜止沿圓弧軌道滑下，與乙發(fā)生彈性碰撞，空氣的阻力忽略不計、重力加速度，下列說法正確的是（）A．圓弧軌道的半徑R=0.9mB．乙從A點飛出至落至地面過程中重力的沖量大小為C．甲、乙碰撞后乙的速度2.0m/sD．乙對甲的沖量大小為4．（2022·河南商丘·模擬預(yù)測）如圖所示，在某一水平地面上的同一直線上，固定一個半徑為R的四分之一圓形軌道AB，軌道右側(cè)固定一個傾角為30°的斜面，斜面頂端固定一大小可忽略的輕滑輪，輕滑輪與OB在同一水平高度。一輕繩跨過定滑輪，左端與圓形軌道上質(zhì)量為m的小圓環(huán)相連，右端與斜面上質(zhì)量為M的物塊相連。在圓形軌道底端A點靜止釋放小圓環(huán)，小圓環(huán)運動到圖中P點時，輕繩與軌道相切，OP與OB夾角為60°；小圓環(huán)運動到B點時速度恰好為零。忽略一切摩擦力阻力，小圓環(huán)和物塊均可視為質(zhì)點，物塊離斜面底端足夠遠，重力加速度為g，則下列說法正確的是（

）A．小圓環(huán)到達B點時的加速度為B．小圓環(huán)到達B點后還能再次回到A點C．小圓環(huán)到達P點時，小圓環(huán)和物塊的速度之比為D．小圓環(huán)和物塊的質(zhì)量之比滿足5．（2023·廣東茂名·模擬預(yù)測）如圖所示，固定于水平面上的豎直光滑圓軌道的半徑為R，B、D分別為圓軌道的最高點和最低點，A與C為平行于地面的直徑的兩端點，小球（視為質(zhì)點）從軌道上的A點以某一速度沿軌道豎直向下運動。下列判斷正確的是（）A．只有時，小球才能到達B點B．若小球能過B點，則小球在D點和B點對軌道的壓力大小之差為C．小球從A點到D點的過程中克服重力做功，且重力做功的功率一直增大D．若軌道存在摩擦，則小球從A點至D點與從D點至C點過程中克服摩擦力做的功相等6．（2022·江蘇省昆山中學(xué)模擬預(yù)測）如圖所示，長為L的水平固定長木板AB，C為AB的中點，AC段光滑，CB段粗糙，一原長為的輕彈簧一端連在長木板左端的擋板上，另一端連一物塊，開始時將物塊拉至長木板的右端點，由靜止釋放物塊，物塊在彈簧彈力的作用下向左滑動，已知物塊與長木板CB段間的動摩擦因數(shù)為，物塊的質(zhì)量為m，彈簧的勁度系數(shù)為k，且，物塊第一次到達C點時，物塊的速度大小為v0，這時彈簧的彈性勢能為E0，不計物塊的大小，重力加速度為g，則下列說法錯誤的是（）A．物塊不可能會停在CB段上某處B．物塊最終會做往復(fù)運動C．彈簧開始具有的最大彈性勢能為D．整個過程中物塊克服摩擦做的功為7．（2022·安徽淮北·二模）如圖所示，質(zhì)量為m的小球甲穿過一豎直固定的光滑桿拴在輕彈簧上，質(zhì)量為4m的物體乙用輕繩跨過光滑的定滑輪與甲連接，開始用手托住乙，輕繩剛好伸直，滑輪左側(cè)繩豎直，右側(cè)繩與水平方向夾角α=53°，某時刻由靜止釋放乙（足夠高），經(jīng)過一段時間小球運動到Q點，OQ兩點的連線水平，OQ=d，且小球在P、Q兩點處時彈簧彈力的大小相等。已知重力加速度為g，sin53°=0.8，cos53°=0.6。則（）A．彈簧的勁度系數(shù)為B．物體乙釋放瞬間加速度等于gC．小球甲到達Q點時的速度大小為D．小球甲和物體乙的機械能之和保持不變8．（2022·河北·模擬預(yù)測）如圖甲所示，傾角為30°足夠長的斜面固定在水平地面上，時刻質(zhì)量為m的光滑物塊由斜面底端以一定的初速度v沖上斜面。以水平地面為零勢能面，物塊的重力勢能Ep隨位移x變化的關(guān)系如圖乙所示。已知物塊位移為x=2.5m時速度為0，取，則（）A．物塊的質(zhì)量為0.3kgB．當x=1.5m時，物塊的速度大小為C．物塊的重力勢能與動能相等時，物塊的位移大小為0.75mD．當x=2m時，物塊的動能為3J9．（多選）（2023屆河北省高三上學(xué)期學(xué)生全過程縱向評價物理試題（一））如圖所示，A、B兩物塊由繞過輕質(zhì)定滑輪的細線相連，物塊B和物塊C在豎直方向上通過勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連，C放在水平地面上。現(xiàn)用手控制住A，并使細線剛剛拉直但無拉力作用，并保證滑輪兩側(cè)細線豎直。已知A的質(zhì)量為，B的質(zhì)量為m，重力加速度為g，細線與滑輪之間的摩擦不計，開始時整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。0時刻釋放A后，時刻A下落至速度最大，此時C對地面壓力為。則（）A．C的質(zhì)量為B．時間內(nèi)，A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒C．彈簧恢復(fù)原長瞬間，細線中的拉力大小為D．A的最大速度為10．（多選）（2020·全國·高考真題）一物塊在高3.0m、長5.0m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Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10m/s2。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6.0m/s2D．當物塊下滑2.0m時機械能損失了12J11．（多選）（2022·江西省高安市第二中學(xué)模擬預(yù)測）如圖，一個滑雪運動員從左側(cè)斜坡（傾角為α）距離坡底8m高處由靜止自由滑下，以坡底為零勢能參考面，當?shù)狡碌議1高處時運動員的動能和勢能恰好相等，到坡底后運動員靠慣性沖上右側(cè)斜坡（傾角為θ<α）。上到距離坡底h2時，運動員的動能和勢能再次相等，最后上滑的最大高度為4m，全程運動員通過的水平離為20m，不計經(jīng)過坡底時的機械能損失，且全程摩擦因數(shù)相同。下列說法正確的是（）A．滑雪板與雪面間的動摩擦因數(shù)為0.2B．運動員在左側(cè)比右側(cè)斜坡上機械能隨位移變化快C．滑雪運動員到達右側(cè)最高處后可能不再返回D．h1<4m，h2>2m12．（多選）（2022·甘肅·永昌縣第一高級中學(xué)模擬預(yù)測）如圖甲所示，水平地面上固定一豎直光滑桿，輕彈簧套在桿上且下端與桿下端固定，上端與一套在桿上的小物塊接觸但不拴接。將小物塊向下壓縮彈簧至離地高度處，由靜止釋放小物塊，其上升過程中的機械能E和位移x之間的關(guān)系如圖乙所示，圖像后一部分為直線。以地面為零勢能面，不計空氣阻力，重力加速度，則（）A．輕彈簧原長為 B．小物塊的質(zhì)量為C．彈簧最大彈性勢能為 D．滑塊上升后，距地面的最大高度為13．（多選）（2022·山西·懷仁市第一中學(xué)校模擬預(yù)測）為了開發(fā)一款仿真益智電子游戲，研發(fā)小組先對現(xiàn)實模型進行研究，如圖所示就是他們研究的現(xiàn)實模型之一。質(zhì)量M＝1.2kg的大滑塊靜止放在光滑水平面上，大滑塊上側(cè)有軌道abcd，ab段和cd段為光滑的四分之一圓弧，圓弧最低點切線水平，圓弧半徑R＝0.2m；水平直線軌道bc長L＝0.4m；小物塊質(zhì)量m＝0.3kg，小物塊可視為質(zhì)點?，F(xiàn)將小物塊從軌道左側(cè)a點由靜止釋放，小物塊在軌道內(nèi)往復(fù)運動，最后停在直線bc的中點。g取10m/s2。下列說法正確的是（）A．小物塊向右運動到其能到達的最高點時大滑塊速度為零B．當小物塊停在bc中點時大滑塊的速度不為零C．如果小物塊第二次到達bc中點時停下，可求得小物塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為0.4D．小物塊第一次到達b點時的動能為0.48J14．（多選）（2022·黑龍江·哈爾濱三中模擬預(yù)測）如圖所示，長為L的輕桿上端連著一質(zhì)量為m的小球，桿的下端用鉸鏈固接于水平面上的O點，輕桿處于豎直方向時置于同一水平面上質(zhì)量為M的立方體恰與小球接觸。對小球施加微小的擾動，使桿向右傾倒，從小球開始運動到落地前瞬間，忽略一切摩擦，下列說法正確的是（）A．m重力勢能的減少量等于m動能的增加量 B．M、m組成的系統(tǒng)機械能守恒C．M、m組成的系統(tǒng)動量守恒 D．M先加速后勻速運動15．（2022·江蘇南通·三模）如圖所示，光滑水平地面上放置質(zhì)量均為的兩個正三棱柱A、B，其中A固定在地面上，B在外力作用下緊靠著A，A、B中間夾有一個半徑為、質(zhì)量為的光滑圓柱C，整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。重力加速度為。（1）求B對C的彈力大?。唬?）撤去作用在B上的外力，求C落地時B的速度大?。唬?）若A不固定且地面粗糙，A、B與地面間的動摩擦因數(shù)均為，整個系統(tǒng)仍處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)C在經(jīng)過其軸線豎直向下的外力作用下從圖示位置緩慢下降至地面，求該過程中A克服摩擦力所做的功。16．（2022·浙江·模擬預(yù)測）如圖所示，一游戲軌道由傾角，動摩擦因數(shù)的足夠長絕緣傾斜軌道與光滑的絕緣水平軌道及半徑的光滑絕緣圓軌道（在最低點B分別與水平軌道AB和BD相連）三部分組成，軌道各部分平滑連接。所有軌道處在同一豎直面內(nèi)，傾斜軌道處于水平向左場強的勻強電場中。一質(zhì)量為，帶電量為滑塊（可視為質(zhì)點），從傾斜軌道上靜止釋放，忽略空氣阻力。求：（1）滑塊恰好能過圓軌道最高點C時的速度大??；（2）在水平軌道D點右側(cè)，有一長為的水平框，框的左端點離水平軌道D點的水平距離為，豎直高度差為。為使滑塊（一直在軌道上運動）滑離水平軌道D點后能落入框內(nèi)（忽略框兩側(cè)邊沿的高度），則從D點飛出的物體速度范圍；（3）在上一問題中，滑塊在傾斜軌道上靜止釋放位置離水平軌道的高度的大小范圍。17．（2022·河南安陽·模擬預(yù)測）如圖所示，水平直軌道與光滑圓弧軌道相切于B點，處于自然狀態(tài)的輕彈簧左端與墻壁相連，A是彈簧末端。質(zhì)量為m的小滑塊靜止放在B點，A、B之間的距離為5L。某時刻給小滑塊施加一個大小等于mg的恒定推力F，F(xiàn)與豎直方向夾角。小滑塊在推力F的作用下由靜止向左運動并壓縮彈簧最短至О點，然后從О點向右反彈，小滑塊運動到A點右側(cè)且與A相距2L的位置時速度為零。已知小滑塊與水平面間的動摩擦因數(shù)，重力加速度大小為g。（1）求小滑塊第一次向左運動到達A點時速度的大小；（2）求О點與A點的距離以及彈簧的最大彈性勢能；（3）若去掉推力F，將滑塊推至О點由靜止釋放，小滑塊運動到圓弧軌道最高點C后做平拋運動，經(jīng)過與圓心等高的D點（圖中未畫出），D與圓心水平距離為圓弧半徑2倍，求圓弧半徑以及滑塊經(jīng)過B點時的速度大小。18．（2022·江西景德鎮(zhèn)·二模）如圖所示，一輕質(zhì)彈簧的一端固定在球B上，另一端與球C接觸但未拴接，球B和球C靜止在光滑水平地面上。球A從光滑斜面上距水平地面高為H=3.2m處由靜止滑下（不計小球A在斜面與水平面銜接處的能量損失），與球B發(fā)生正碰后粘在一起，碰撞時間極短，稍后球C脫離彈簧，在水平地面上勻速運動后，進入固定放置在水平地面上的豎直四分之一光滑圓弧軌道內(nèi)。已知球A和球B的質(zhì)量均為1kg