2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí)第五章機(jī)械能及其守恒定律第17講功能關(guān)系能量守恒定律實(shí)戰(zhàn)演練

1、第17講 功能關(guān)系能量守恒定律1(多選)如圖，一固定容器的內(nèi)壁是半徑為R的半球面，在半球面水平直徑的一端有一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)P，它在容器內(nèi)壁由靜止下滑到最低點(diǎn)的過(guò)程中，克服摩擦力做的功為W，重力加速度大小為g.設(shè)質(zhì)點(diǎn)P在最低點(diǎn)時(shí)，向心加速度的大小為a，容器對(duì)它的支持力大小為N，則(AC)AaBaCNDN解析質(zhì)點(diǎn)由半球面最高點(diǎn)到最低點(diǎn)的過(guò)程中，由動(dòng)能定理有，mgRWmv2，又在最低點(diǎn)時(shí)，向心加速度大小a，兩式聯(lián)立可得a，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；在最低點(diǎn)時(shí)有Nmgm，解得N，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤2(2017河北石家莊二中模擬)(多選)研究表明，彈簧的彈性勢(shì)能Ep的表達(dá)式為Epkx2，其中k為勁度系數(shù)，x為

2、彈簧的形變量如圖所示，質(zhì)量均為m的兩物體A、B用輕繩相連，將A用一輕彈簧懸掛在天花板上，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)彈簧一直在彈性限度內(nèi)，重力加速度為g，現(xiàn)將A、B間的輕繩剪斷，則下列說(shuō)法正確的是(CD)A輕繩剪斷瞬間A的加速度為gB輕繩剪斷后物體A最大動(dòng)能出現(xiàn)在彈簧原長(zhǎng)時(shí)C輕繩剪斷后A的動(dòng)能最大時(shí)，彈簧彈力做的功為D輕繩剪斷后A能上升的最大高度為解析未剪斷輕繩時(shí)，把A、B看做整體進(jìn)行受力分析，由平衡條件可得輕彈簧中彈力為2mg，隔離B受力分析，由平衡條件可得輕繩中拉力為mg.輕繩剪斷瞬間，A受到輕彈簧豎直向上的彈力2mg和豎直向下的重力mg，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律，有mg2mgma，解得A的加速度為ag，選項(xiàng)A

3、錯(cuò)誤；輕繩剪斷后物體A向上做加速運(yùn)動(dòng)，最大動(dòng)能出現(xiàn)在彈簧彈力等于A的重力時(shí)，此時(shí)輕彈簧伸長(zhǎng)量x，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；未剪斷輕繩時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)量為，彈簧彈性勢(shì)能為Ep1k2，輕繩剪斷后A的動(dòng)能最大時(shí)，彈簧彈性勢(shì)能為Ep2k2，根據(jù)功能關(guān)系，彈簧彈力做的功為WEp1Ep2，選項(xiàng)C正確；設(shè)輕繩剪斷后A能上升的最大高度為h，由機(jī)械能守恒定律，有Ep1mgh，解得h，選項(xiàng)D正確3(2018天津模擬)(多選)如圖所示，質(zhì)量為m的物體以初速度v0由A點(diǎn)開始沿水平面向左運(yùn)動(dòng)，A點(diǎn)與輕彈簧O端的距離為s，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，物體與彈簧相撞后，將彈簧壓縮至最短，然后被彈簧推出，最終離開彈簧已知彈簧的最大壓縮量為x

4、，重力加速度為g，下列說(shuō)法正確的是(CD)A彈簧被壓縮到最短時(shí)，彈簧對(duì)物體做的功Wmvmg(sx)B物體與彈簧接觸后才開始減速運(yùn)動(dòng)C彈簧壓縮量最大時(shí)具有的彈性勢(shì)能Epmvmg(sx)D反彈過(guò)程中物體離開彈簧后的運(yùn)動(dòng)距離l2xs解析從物體開始運(yùn)動(dòng)到彈簧被壓至最短過(guò)程中，由動(dòng)能定理有mg(sx)W0mv，又WEp，解得Wmg(sx)mv、Epmvmg(xs)，選項(xiàng)C正確，A錯(cuò)誤；從彈簧開始反彈至物體運(yùn)動(dòng)到靜止過(guò)程中，由能量守恒定律有Epmg(xl)，解得l2xs，選項(xiàng)D正確；由于物體受摩擦力作用，故物體向左一直做減速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤4(2017全國(guó)卷)一質(zhì)量為8.00104 kg的太空飛船從其飛行

5、軌道返回地面飛船在離地面高度1.60105 m處以7.50103 m/s的速度進(jìn)入大氣層，逐漸減慢至速度為100 m/s時(shí)下落到地面取地面為重力勢(shì)能零點(diǎn)，在飛船下落過(guò)程中，重力加速度可視為常量，大小取為9.8 m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)分別求出該飛船著地前瞬間的機(jī)械能和它進(jìn)入大氣層時(shí)的機(jī)械能；(2)求飛船從離地面高度600 m處至著地前瞬間的過(guò)程中克服阻力所做的功，已知飛船在該處的速度大小是其進(jìn)入大氣層時(shí)速度大小的2.0%.解析(1)飛船著地前瞬間的機(jī)械能為Ek0mv，式中，m和v0分別是飛船的質(zhì)量和著地前瞬間的速率由式和題給數(shù)據(jù)得Ek04.0108 J，設(shè)地面附近的重力加速度大

6、小為g.飛船進(jìn)入大氣層時(shí)的機(jī)械能為Ehmvmgh，式中，vh是飛船在高度1.60105 m處的速度大小由式和題給數(shù)據(jù)得Eh2.41012 J(2)飛船在高度h600 m處的機(jī)械能為Ehm2mgh，由功能原理得WEhEk0，式中，W是飛船從高度600 m處至著地前瞬間的過(guò)程中克服阻力所做的功由式和題給數(shù)據(jù)得W9.7108 J.答案(1)4.0108 J2.41012 J(2)9.7108 J5(2018重慶模擬)如圖所示，一小球(視為質(zhì)點(diǎn))從A點(diǎn)以某一初速度v0沿水平直線軌道運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)后，進(jìn)入半徑R10 cm的光滑豎直圓形軌道，圓形軌道間不相互重疊，即小球離開圓形軌道后可繼續(xù)向C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，C點(diǎn)右側(cè)

7、有一壕溝，C、D兩點(diǎn)的豎直高度h0.8 m，水平距離s1.2 m，水平軌道AB長(zhǎng)為L(zhǎng)11 m，BC長(zhǎng)為L(zhǎng)23 m，小球與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，重力加速度g10 m/s2.(1)若小球恰能通過(guò)圓形軌道的最高點(diǎn)，求小球在A點(diǎn)的初速度v0；(2)若小球既能通過(guò)圓形軌道的最高點(diǎn)，又不掉進(jìn)壕溝，求小球在A點(diǎn)初速度的范圍是多少解析(1)小球恰能通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，設(shè)小球在最高點(diǎn)的速度為v，由牛頓第二定律有mgm，小球從A運(yùn)動(dòng)到圓形軌道最高點(diǎn)的過(guò)程中，由動(dòng)能定理有mgL1mg2Rmv2mv，解得v03 m/s.(2)設(shè)小球有A點(diǎn)的初速度v1，小球恰好停在C處，小球從A運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)過(guò)程中，由動(dòng)能定理有mg(L

8、1L2)0mv，解得v14 m/s，若小球停在BC段，則小球在A點(diǎn)初速度的范圍為3 m/svA4 m/s，設(shè)小球在A點(diǎn)的初速度v2，小球恰好越過(guò)壕溝，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有hgt2，svCt，小球從A運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中，同理有mg(L1L2)mvmv，解得v25 m/s.若小球能過(guò)D點(diǎn)，則小球在A點(diǎn)初速度的范圍為vA5 m/s，故小球在A點(diǎn)初速度范圍是3 m/svA4 m/s或vA5 m/s.答案(1)3 m/s(2)3 m/svA4 m/s或vA5 m/s6(2017江蘇卷)如圖所示，兩個(gè)半圓柱A、B緊靠著靜置于水平地面上，其上有一光滑圓柱C，三者半徑均為R.C的質(zhì)量為m，A、B的質(zhì)量都為，與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為.現(xiàn)用水平向右的力拉A，使A緩慢移動(dòng)，直至C恰好降到地面整個(gè)過(guò)程中B保持靜止設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g.求：(1)未拉A時(shí)，C受到B作用力的大小F；(2)動(dòng)摩擦因數(shù)的最小值min；(3)A移動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中，拉力做的功W.解析(1)對(duì)C受力分析，如圖甲所示C受力平衡有2Fcos 30mg，解得Fmg.(2)C恰好降到地面時(shí)，B受C壓力的水平分力最大，如圖乙所示Fxmaxmg，B受地面的最大靜摩擦力Ffmg，根據(jù)題意Ff