高考物理一轮复习高效作业30分钟练22机械能守恒定律的理解解析版.docx
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高考物理一轮复习高效作业30分钟练22机械能守恒定律的理解解析版
22、机械能守恒定律的理解
一、选择题
1.以下对机械能守恒的理解正确的是( )
A.如果机械能只在系统内部物体间转移,则该系统机械能一定守恒
B.如果系统内部只有动能与势能的相互转化,则该系统机械能一定守恒
C.如果物体受力平衡,则物体与地球组成的系统机械能一定守恒
D.如果外力对一个系统所做的功为0,则该系统机械能一定守恒
【答案】B
【详解】
AB.如果系统内部只有动能与势能的相互转化,不发生机械能与其他形式能的转化,则该系统机械能一定守恒,A错误B正确;
C.如果物体受力平衡,匀速上升,动能不变,但是重力势能增大,机械能不守恒,C错误;
D.如果外力对一个系统所做的功为0,说明是动能不变,但是机械能可能变化,比如物体匀速上升,动能不变,但是重力势能增大,机械能不守恒,D错误。
故选B。
2.如图所示,下列关于机械能是否守恒的判断正确的是( )
A.甲图中,物体A将弹簧压缩的过程中,物体A机械能守恒
B.乙图中,物体A固定,物体B沿斜面匀速下滑,物体B的机械能守恒
C.丙图中,不计任何阻力和定滑轮质量时,A加速下落,B加速上升过程中,A、B组成的系统机械能守恒
D.丁图中,小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时,合外力不为零所以小球的机械能不守恒
【答案】C
【详解】
A.甲图中,物体A将弹簧压缩的过程中,物体A和弹簧组成的系统机械能守恒,故A错误;
B.B匀速下滑,有摩擦力做负功,故及机械能不守恒,故B错误;
C.丙图中,不计任何阻力和定滑轮质量时,A加速下落,B加速上升过程中,A、B组成的系统机械能守恒,故C正确;
D.丁图中,小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时,合外力不为零,但绳子拉力不做功,所以小球的机械能守恒,故D错误。
故选C。
3.如图所示为某游乐园中激流勇进项目设施。
游船可沿直道①缓慢上升至一定高度,然后沿弧形滑道②从高处滑下。
则( )
A.游船沿直道①缓慢上升时,游船对游客做正功
B.游船沿直道①缓慢上升时,游客的机械能守恒
C.游船沿滑道②下滑的过程中,游船对游客不做功
D.游船沿滑道②下滑的过程中,游客的机械能守恒
【答案】A
【详解】
A.游船沿直道①缓慢上升时,动能不变,根据动能定理可知,合外力做功为0,重力做负功,所以游船对游客做正功,A正确;
B.游船沿直道①缓慢上升时,游船对游客做正功,则游客的机械能增加,B错误;
C.游船沿滑道②下滑的过程中,游船对游客的摩擦力做了负功,C错误;
D.游船沿滑道②下滑的过程中,游船对游客的摩擦力做了负功,则游客的机械能减小,D错误。
故选A。
4.如图所示,一个轻质弹簧固定在水平地面上,O为弹簧原长时上端的位置,一个质量为m的物体从O点正上方的A点由静止释放落到弹簧上,物体压缩弹簧到最低点B后向上运动,则下列说法中正确的是( )
A.物体落到O点后,立即做减速运动
B.物体从O点运动到B点,动能一直减小
C.物体在B点时加速度为零
D.若不计空气阻力,在整个过程中,物体与弹簧组成的系统机械能守恒
【答案】D
【详解】
AB.物体开始接触弹簧时,弹簧的弹力小于重力,其合力向下,向下做加速度逐渐减小的加速运动,运动到某个位置时,合力为零,加速度为零,速度最大,后来弹簧的弹力大于重力,合力方向向上,向下做加速度逐渐增大的减速运动,AB错误;
C.物体在B点所受合力向上,不为零,C错误;
D.在整个过程中,只有重力和弹簧弹力做功,物体与弹簧组成的系统机械能守恒,D正确。
故选D。
5.奥运会比赛项目撑杆跳高如图所示,则( )
A.加速助跑过程中,运动员的机械能守恒B.起跳上升过程中,运动员的重力势能减少
C.起跳上升过程中,杆的弹性势能一直增加D.越过横杆后在下落过程中,运动员的动能增加
【答案】D
【详解】
A.加速助跑过程中,运动员的动能增大,机械能增大,故A错误;
B.起跳上升过程中,运动员的重力势能增大,故B错误;
C.起跳上升过程中,杆的弹性势能在减小,故C错误;
D.越过横杆后在下落过程中,运动员的重力势能减小,动能增加,故D正确。
故选D。
6.如图所示,具有一定初速度v的物块,在沿倾角为37°的粗糙斜面向上运动的过程中,受一个恒定的沿斜面向上的拉力F作用,这时物块的加速度大小为6m/s2,方向沿斜面向下,g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,在物块向上运动的过程中,下列说法正确的是( )
A.物块的机械能不变
B.物块的机械能一定减少
C.物块的机械能一定增加
D.物块的机械能可能增加,也可能减少
【答案】A
【详解】
物体的加速度为6m/s2方向沿斜面向下,根据牛顿第二定律得
代入数据可知,F等于f,F与f的合力不做功,支持力不做功,此过程中只有重力做功,机械能守恒。
故A正确BCD错误。
故选A。
7.如图所示,物块B套在倾斜杆上,并用轻绳与物块A相连,今使物块B沿杆由点匀速下滑到点,运动中连接的轻绳始终保持绷紧状态,在B下滑过程中,下列说法正确的是( )
A.物块A的速度先增大后减小B.物块A始终向上运动
C.运动过程中物块B机械能守恒D.物块A始终处于超重状态
【答案】D
【详解】
ABD.将B的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向,如图
根据平行四边形定则,沿绳子方向的速度为
可知θ在增大到90°的过程中,A的速度方向向下,且逐渐减小;由图可知,当B到达P点时,B与滑轮之间的距离最短,θ=90°,A的速度等于0,随后A向上运动,且速度增大,所以在B沿杆由点M匀速下滑到N点的过程中,A的速度先向下减小,然后向上增大,A的加速度始终向上,处于超重状态,AB错误D正确;
C.运动过程中物块B受到绳子拉了做功,机械能不守恒,C错误。
故选D。
8.如图所示,在水平桌面的右边缘处以速度v0斜向上抛出质量为m的物体(可视为质点),抛出后物体落在水平地面上。
已知桌面比地面高H,取水平桌面所在平面为零势能面,Ek、Ep、E分别表示运动过程中的动能、重力势能和机械能,h表示物体距离水平地面的高度,物体运动过程中不计空气阻力,则在物体下落过程中,下列图像关系可能正确的是( )
A.B.
C.D.
【答案】D
【详解】
AB.由于物体做斜抛运动,物体先向上运动,克服重力做功,动能减小,到达最高点仍具有一个水平方向的速度,即此时物体动能不为零,且此时动能最小。
从最高点下落到地面过程中,重力势能转化为动能,动能增加,则在物体下落过程中,动能Ek先减小后增加,故AB错误;
C.物体先向上运动过程中,克服重力做功,重力势能增加,从最高点下落到地面过程中,重力对物体做正功,重力势能减小,则在物体下落过程中,重力势能Ep先增大后减小,故C错误;
D.由于物体运动过程中不计空气阻力,只有重力对物体做功,所以物体机械能守恒,故D正确。
故选D。
9.(多选)如图所示,质量为m的滑块在水平面上以速度v撞上劲度系数为k的轻质弹簧,当滑块将弹簧压缩了x0时速度减小到零,然后弹簧又将滑块向右推开。
已知滑块与水平面间的动摩擦因数为,整个过程弹簧未超过弹性限度且二者未栓接,下列说法正确的是( )
A.滑块与弹簧接触的过程中,滑块与弹簧组成的系统机械能守恒
B.滑块向左运动的过程中,滑块的机械能一直减小
C.滑块向右运动的过程中,弹簧弹力对物块做的功等于物块动能的增量
D.滑块最终停在距离弹簧右端的右边处
【答案】BD
【详解】
A.滑块与弹簧接触的过程中,由于一直有摩擦力做功,则滑块与弹簧组成的系统机械能减小,选项A错误;
B.滑块向左运动与弹簧接触过程中,弹簧弹力和摩擦力对滑块做负功,滑块的机械能减小,故B正确;
C.滑块向右运动的过程中,弹簧弹力与摩擦力对物块做的功之和等于物块动能的增量,选项C错误;
D.根据动能定理,滑块运动过程中只有摩擦力对滑块做功,根据动能定理有
解得
故D正确.故选BD。
10.(多选)如图所示,发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道1,然后点火将卫星送入椭圆轨道2,然后再次点火,将卫星送入同步轨道3,轨道1、2相切于Q点,轨道2、3相切于P点,忽略变轨过程卫星的质量变化,下列说法中正确的是( )
A.卫星在轨道1上运动的周期小于其在轨道2上运动的周期
B.卫星在轨道1上的动能大于它在轨道2上P点的动能
C.卫星在轨道2运行时,由于万有引力会做功,卫星机械能不守恒
D.在变轨过程中,卫星点火向后喷气获得的推力对卫星做正功,卫星机械能增加
【答案】ABD
【详解】
A.根据万有引力提供向心力
解得
轨道半径越小,周期越小,卫星在轨道1上运动的周期小于其在轨道2上运动的周期,故A正确;
B.根据万有引力提供向心力
解得
轨道3半径比轨道1半径大,卫星在轨道3上线速度比在轨道1上的小,又轨道2上运动到P点后加速进入轨道3,故卫星在轨道2上P点线速度小于卫星在轨道3上线速度,所以卫星在轨道1上的线速度大于它在轨道2上P点的线速度,由
知,卫星在轨道1上的动能大于它在轨道2上P点的动能,故B正确;
C.卫星在轨道2运行时,由于只有万有引力做功,故其机械能守恒,故C错误;
D.在变轨过程中,卫星点火向后喷气获得的推力对卫星做正功,卫星机械能增加,故D正确。
故选ABD。
二·、解答题(写出必要的文字说明和解答过程)
11.如图所示,质量m=0.5kg的小球(可视为质点)从光滑曲面上的A点由静止释放,小球沿着光滑曲面到达底端B点,速度大小v=10m/s.不计阻力,取重力加速度g=10m/s2.问:
(1)小球从A点运动到B点的过程中,机械能是否守恒?
(2)A、B两点的高度差h等于多少?
(3)小球从A点运动到B点的过程中,重力对小球所做的功W等于多少?
【答案】
(1)机械能守恒
(2)5m(3)25J
【详解】
⑴因为物体在运动过程中只有重力做功,所以机械能守恒.
⑵从A到B,由动能定理
得
⑶从A到B,重力对小球所做的功
12.如图为高山滑雪赛道,赛道分为倾斜赛道与水平赛道两部分,其中倾斜赛道顶端处与水平赛道间的高度差。
某滑雪者连同滑雪板总质量(可视为质点),从赛道顶端处由静止开始沿直线下滑,通过倾斜赛道底端处测速仪测得其速度大小。
滑雪者通过倾斜赛道与水平赛道连接处速度大小不变,在水平赛道上沿直线继续前进后停下来(滑雪者整个运动过程中未使用雪杖)。
重力加速度。
(1)求滑雪者在倾斜赛道段运动过程中,重力势能的减少量和动能的增加量,并判断机械能是否守恒;
(2)求滑雪者在水平面赛道上受到的平均阻力大小。
【答案】
(1);;机械能不守恒;
(2)
【详解】
(1)滑雪者在倾斜赛道段运动过程中,重力势能的减少量
动能的增加量
重力势能减少量大于动能增加量,机械能不守恒;
(2)由动能定理得
可求滑雪者在水平面赛道上受到的平均阻力大小
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