2022年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 5.3機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用限時(shí)規(guī)范特訓(xùn)

2022年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 5.3機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用限時(shí)規(guī)范特訓(xùn)一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分)1. xx·南寧模擬以下說(shuō)法中哪些是正確的()A. 物體做勻速運(yùn)動(dòng)，它的機(jī)械能一定守恒B. 物體所受合力的功為零，它的機(jī)械能一定守恒C. 物體所受合力不等于零，它的機(jī)械能可能守恒D. 物體所受合力等于零，它的機(jī)械能一定守恒解析：物體做勻速運(yùn)動(dòng)動(dòng)能不變，但是高度可以改變，即重力勢(shì)能改變，A、D錯(cuò)誤；合力的功為零，只是動(dòng)能不變，B錯(cuò)誤；物體所受合力不等于零，例如只在重力作用下的運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能守恒，C正確。答案：C2. xx·廣東羅定高三聯(lián)考如圖所示，滑雪運(yùn)動(dòng)員沿傾角為30°的滑雪道勻速下滑()A. 運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能逐漸增加 B. 運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能逐漸增加C. 運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能保持不變 D. 運(yùn)動(dòng)員受到的合力不做功解析：運(yùn)動(dòng)員勻速下滑時(shí)，其高度逐漸降低，重力勢(shì)能逐漸減小，動(dòng)能不變，機(jī)械能逐漸減小，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能不變，根據(jù)動(dòng)能定理，其合外力不做功，選項(xiàng)D正確。答案：D3. xx·無(wú)錫模擬 如圖所示，斜劈劈尖頂著豎直墻壁靜止于水平面上，現(xiàn)將一小球從圖示位置靜止釋放，不計(jì)一切摩擦，則在小球從釋放到落至地面的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A. 斜劈對(duì)小球的彈力不做功B. 斜劈與小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒C. 斜劈的機(jī)械能守恒D. 小球重力勢(shì)能減小量等于斜劈動(dòng)能的增加量解析：不計(jì)一切摩擦，小球下滑時(shí)，小球和斜劈組成的系統(tǒng)只有小球重力做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，小球重力勢(shì)能減小量等于斜劈和小球動(dòng)能的增量之和，A、C、D錯(cuò)。故選B。答案：B4. xx·安慶模擬如圖是被譽(yù)為“豪小子”的華裔球員林書(shū)豪在NBA賽場(chǎng)上投二分球時(shí)的照片?，F(xiàn)假設(shè)林書(shū)豪準(zhǔn)備投二分球前先曲腿下蹲再豎直向上躍起，已知林書(shū)豪的質(zhì)量為m，雙腳離開(kāi)地面時(shí)的速度為v，從開(kāi)始下蹲到躍起過(guò)程中重心上升的高度為h，則下列說(shuō)法正確的是()A. 從地面躍起過(guò)程中，地面對(duì)他所做的功為0B. 從地面躍起過(guò)程中，地面對(duì)他所做的功為mv2mghC. 從下蹲到離開(kāi)地面上升過(guò)程中，他的機(jī)械能守恒D. 離開(kāi)地面后，他在上升過(guò)程中處于超重狀態(tài)，在下落過(guò)程中處于失重狀態(tài)解析：從地面躍起過(guò)程中，地面對(duì)他有支持力但沒(méi)有位移，所以地面對(duì)他不做功，故A對(duì)，B錯(cuò)。從下蹲到離開(kāi)地面上升時(shí)，消耗體內(nèi)化學(xué)能從而使他具有一定的動(dòng)能，機(jī)械能增加，故C錯(cuò)。離開(kāi)地面后無(wú)論上升還是下落都處于失重狀態(tài)，D錯(cuò)。答案：A5. 如圖所示，一很長(zhǎng)的、不可伸長(zhǎng)的柔軟輕繩跨過(guò)光滑定滑輪，繩兩端各系一小球a和b，a球質(zhì)量為m，靜置于地面；b球質(zhì)量為3m，用手托住，高度為h，此時(shí)輕繩剛好拉緊。不計(jì)空氣阻力，從靜止開(kāi)始釋放b后，a可能達(dá)到的最大高度為()A. hB. 1.5hC. 2h D. 2.5h解析：在b球落地前，a、b球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，且a、b兩球速度大小相等，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知：3mghmgh(m3m)v2，v，b球落地時(shí)，a球高度為h，之后a球向上做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，在這個(gè)過(guò)程中機(jī)械能守恒，mv2mgh，h，所以a球可能達(dá)到的最大高度為1.5h，B正確。答案：B6. xx·邯鄲模擬(多選)如圖所示，A、B兩球質(zhì)量相等，A球用不能伸長(zhǎng)的輕繩系于O點(diǎn)，B球用輕彈簧系于O點(diǎn)，O與O點(diǎn)在同一水平面上，分別將A、B球拉到與懸點(diǎn)等高處，使繩和輕彈簧均處于水平，彈簧處于自然狀態(tài)，將兩球分別由靜止開(kāi)始釋放，當(dāng)兩球達(dá)到各自懸點(diǎn)的正下方時(shí)，兩球仍處在同一水平面上，則()A. 兩球到達(dá)各自懸點(diǎn)的正下方時(shí)，兩球動(dòng)能相等B. 兩球到達(dá)各自懸點(diǎn)的正下方時(shí)，A球動(dòng)能較大C. 兩球到達(dá)各自懸點(diǎn)的正下方時(shí)，B球動(dòng)能較大D. 兩球到達(dá)各自懸點(diǎn)的正下方時(shí)，A球受到向上的拉力較大解析：整個(gè)過(guò)程中兩球減少的重力勢(shì)能相等，A球減少的重力勢(shì)能完全轉(zhuǎn)化為A球的動(dòng)能，B球減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為B球的動(dòng)能和彈簧的彈性勢(shì)能，所以A球的動(dòng)能大于B球的動(dòng)能，所以B正確；在懸點(diǎn)正下方位置根據(jù)牛頓第二定律，小球所受拉力與重力的合力提供向心力，則A球受到的拉力較大，所以D正確。答案：BD7. xx·杭州名校質(zhì)檢(多選)如圖所示，物體A、B通過(guò)細(xì)繩及輕質(zhì)彈簧連接在輕滑輪兩側(cè)，物體A、B的質(zhì)量分別為m、2m，開(kāi)始時(shí)細(xì)繩伸直，用手托著物體A使彈簧處于原長(zhǎng)且A與地面的距離為h，物體B靜止在地面上，放手后物體A下落，與地面即將接觸時(shí)速度恰為零，此時(shí)物體B對(duì)地面恰好無(wú)壓力，則下列說(shuō)法中正確的是()A. 此時(shí)物體A的加速度大小為g，方向豎直向上B. 此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能等于mghC. 此時(shí)物體B將向上運(yùn)動(dòng)D. 此過(guò)程中物體A的機(jī)械能減少量為mgh解析：物體B對(duì)地面恰好無(wú)壓力說(shuō)明彈簧中拉力為2mg，對(duì)A，由牛頓第二定律，2mgmgma，解得此時(shí)物體A的加速度大小為g，方向豎直向上，選項(xiàng)A正確；對(duì)A、B和彈簧組成的系統(tǒng)，由機(jī)械能守恒定律，此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能等于mgh，選項(xiàng)B正確；此時(shí)物體B處于靜止?fàn)顟B(tài)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由能量守恒定律，此過(guò)程中物體A的機(jī)械能減少量為mgh，選項(xiàng)D正確。答案：ABD8. xx·柳州聯(lián)考 (多選)如圖所示，一根不可伸長(zhǎng)的輕繩兩端分別系著小球A和物塊B，跨過(guò)固定于斜面體頂端的小滑輪O，傾角為30°的斜面體置于水平地面上。A的質(zhì)量為m，B的質(zhì)量為4m。開(kāi)始時(shí)，用手托住A，使OA段繩恰處于水平伸直狀態(tài)(繩中無(wú)拉力)，OB繩平行于斜面，此時(shí)B靜止不動(dòng)。將A由靜止釋放，在其下擺過(guò)程中，斜面體始終保持靜止，下列判斷中正確的是()A. 物塊B受到的摩擦力先減小后增大B. 地面對(duì)斜面體的摩擦力方向一直向右C. 小球A的機(jī)械能守恒D. 小球A的機(jī)械能不守恒，A、B系統(tǒng)的機(jī)械能守恒解析： 當(dāng)A球未釋放時(shí)B物塊靜止，則此時(shí)B受沿斜面向上的摩擦力Ff4mgsin2mg，為靜摩擦力。假設(shè)在A球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中B未動(dòng)，則A球下落的過(guò)程中機(jī)械能守恒，mgRmv2，v，對(duì)A球進(jìn)行受力分析可得，在最低點(diǎn)時(shí)FTmgm，F(xiàn)T3mg，A球運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)時(shí)繩子拉力最大，此時(shí)FT3mg<Ff4mgsin4 mg，說(shuō)明A球在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中不能拉動(dòng)B物塊，故小球A的機(jī)械能守恒，C正確，D錯(cuò)誤；斜面體對(duì)B物塊的靜摩擦力方向先沿斜面向上，后沿斜面向下，故先減小后增大，A正確；小球下降時(shí)有沿著繩子方向的加速度，根據(jù)整體法可判斷出地面對(duì)斜面體的摩擦力方向一直向右，B正確。答案：ABC9. xx·濟(jì)南模擬 (多選)如圖所示，將質(zhì)量為2m的重物懸掛在輕繩的一端，輕繩的另一端系一質(zhì)量為m的環(huán)，環(huán)套在豎直固定的光滑直桿上，光滑的輕小定滑輪與直桿的距離為d，桿上的A點(diǎn)與定滑輪等高，桿上的B點(diǎn)在A點(diǎn)下方距離為d處。現(xiàn)將環(huán)從A處由靜止釋放，不計(jì)一切摩擦阻力，下列說(shuō)法正確的是()A. 環(huán)到達(dá)B處時(shí)，重物上升的高度hB. 環(huán)到達(dá)B處時(shí)，環(huán)與重物的速度大小相等C. 環(huán)從A到B，環(huán)減少的機(jī)械能等于重物增加的機(jī)械能D. 環(huán)能下降的最大高度為d解析：環(huán)到達(dá)B處時(shí)，重物上升的高度為dd(1)d，A錯(cuò)誤；環(huán)到達(dá)B處時(shí)，環(huán)沿繩方向的分速度與重物速度大小相等，B錯(cuò)誤；因環(huán)與重物組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，故C正確；由mgH2mg(d)0可解得：Hd，D正確。答案：CD10. xx·武漢摸底(多選)如圖所示，放置在豎直平面內(nèi)的光滑桿AB，是按照從高度為h處以初速度v0平拋的運(yùn)動(dòng)軌跡制成的，A端為拋出點(diǎn)，B端為落地點(diǎn)?，F(xiàn)將一小球套于其上，由靜止開(kāi)始從軌道A端滑下。已知重力加速度為g，當(dāng)小球到達(dá)軌道B端時(shí)()A. 小球的速率為B. 小球的速率為C. 小球在水平方向的速度大小為v0D. 小球在水平方向的速度大小為解析：由機(jī)械能守恒定律，mghmv2，解得小球到達(dá)軌道B端時(shí)速率為v，選項(xiàng)A錯(cuò)誤B正確。設(shè)軌道在B點(diǎn)切線方向與水平方向的夾角為，則有cos，cos。小球在水平方向的速度大小為v1cos，選項(xiàng)D正確C錯(cuò)誤。答案：BD二、非選擇題(本題共2小題，共40分)11. (18分) 如圖所示是一個(gè)橫截面為半圓、半徑為R的光滑柱面，一根不可伸長(zhǎng)的細(xì)線兩端分別系物體A、B，且mA2mB，從圖示位置由靜止開(kāi)始釋放A物體，當(dāng)物體B到達(dá)半圓頂點(diǎn)時(shí)，求繩的張力對(duì)物體B所做的功。解析：物體B到達(dá)半圓頂點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量為EpmAgmBgR，系統(tǒng)動(dòng)能的增加量為Ek(mAmB)v2，由EpEk得v2(1)gR。對(duì)B由動(dòng)能定理得：WmBgRmBv2繩的張力對(duì)物體B做的功WmBv2mBgRmBgR。答案：mBgR12. (22分)xx·泰安模擬 如圖所示，半徑分別為R和r的甲、乙兩個(gè)光滑的圓形軌道安置在同一豎直平面上，軌道之間有一條水平軌道CD相通，一小球以一定的速度先滑上甲軌道，通過(guò)動(dòng)摩擦因數(shù)為的CD段，又滑上乙軌道，最后離開(kāi)兩圓軌道。若小球在兩圓軌道的最高點(diǎn)對(duì)軌道的壓力都恰好為零，試求CD段的長(zhǎng)度。解析：設(shè)小球通過(guò)C點(diǎn)時(shí)的速度為vC，通過(guò)甲軌道最高點(diǎn)的速度為v1，根據(jù)小球?qū)壍缐毫榱悖衜gm取軌道最低點(diǎn)所在水平面為參考平面，由機(jī)械能守恒定律有mvmg·2Rmv聯(lián)立式，可得vC設(shè)小球通過(guò)D點(diǎn)的速度為vD，通過(guò)乙軌道最高點(diǎn)的速度為v2，則有：mgm取軌道最低點(diǎn)所在水平面為參考平面，由機(jī)械能守恒定律有：mvmg·2rmv聯(lián)立式，可得vD設(shè)CD段長(zhǎng)度為l，對(duì)小球通過(guò)CD段的過(guò)程，由動(dòng)能定理有：mglmvmv聯(lián)立解得：l。答案：