2019年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第五章 機械能及其守恒定律 第16講 機械能守恒定律及其應(yīng)用實戰(zhàn)演練.doc
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2019年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第五章 機械能及其守恒定律 第16講 機械能守恒定律及其應(yīng)用實戰(zhàn)演練 1.如圖所示,固定的豎直光滑長桿上套有質(zhì)量為m的小圓環(huán),圓環(huán)與水平狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧一端連接,彈簧的另一端連接在墻上,且處于原長狀態(tài).現(xiàn)讓圓環(huán)由靜止開始下滑,已知彈簧原長為L,圓環(huán)下滑到最大距離時彈簧的長度變?yōu)?L(未超過彈性限度),則在圓環(huán)下滑到最大距離的過程中( B ) A.圓環(huán)的機械能守恒 B.彈簧彈性勢能變化了mgL C圓環(huán)下滑到最大距離時,所受合力為零 D.圓環(huán)重力勢能與彈簧彈性勢能之和保持不變 解析 圓環(huán)沿桿下滑的過程中,圓環(huán)與彈簧組成的系統(tǒng)動能、彈性勢能、重力勢能之和守恒,選項A、D錯誤;彈簧長度為2L時,圓環(huán)下落的高度h=L,根據(jù)機械能守恒定律,彈簧的彈性勢能增加了ΔEp=mgh=mgL,選項B正確;圓環(huán)釋放后,圓環(huán)向下先做加速運動,后做減速運動,當(dāng)速度最大時,合力為零,下滑到最大距離時,具有向上的加速度,合力不為零,選項C錯誤. 2.(多選)如圖,滑塊a、b的質(zhì)量均為m,a套在固定豎直桿上,與光滑水平地面相距h,b放在地面上.a(chǎn)、b通過鉸鏈用剛性輕桿連接,由靜止開始運動.不計摩擦,a、b可視為質(zhì)點,重力加速度大小為g.則( BD ) A.a(chǎn)落地前,輕桿對b一直做正功 B.a(chǎn)落地時速度大小為 C.a(chǎn)下落過程中,其加速度大小始終不大于g D.a(chǎn)落地前,當(dāng)a的機械能最小時,b對地面的壓力大小為mg 解析 設(shè)某一時刻a、b速度分別為va、vb,則vacos θ=vbsin θ.當(dāng)a落到地面時,θ=90,cos θ=0,故vb為0,可知a下落過程中b先加速后減速,輕桿對b先做正功后做負(fù)功,選項A錯誤.輕桿對a的力先為支持力后為拉力,故a的加速度先小于g后大于g,選項C錯誤.由于a、b系統(tǒng)只有重力和系統(tǒng)內(nèi)桿的彈力做功,故a、b機械能守恒,a落地時b速度為零,由機械能守恒定律得mgh=mv,得va=.選項B正確.當(dāng)a機械能最小時,b的機械能最大,即動能最大,此時F桿=0,故FN=mg,選項D正確. 3.如圖,在豎直平面內(nèi)有由圓弧AB和圓弧BC組成的光滑固定軌道,兩者在最低點B平滑連接.AB弧的半徑為R,BC弧的半徑為.一小球在A點正上方與A相距處由靜止開始自由下落,經(jīng)A點沿圓弧軌道運動. (1)求小球在B、A兩點的動能的比值; (2)通過計算判斷小球能否沿軌道運動到C點. 解析 (1)設(shè)小球的質(zhì)量為m,小球在A點的動能為EkA,由機械能守恒得EkA=mg,① 設(shè)小球在B點的動能為EkB,同理有EkB=mg,② 由①②式得=5.③ (2)若小球能沿軌道運動到C點,小球在C點所受軌道的正壓力N應(yīng)滿足N≥0,④ N+mg=m,⑤ 由④⑤式得,vC應(yīng)滿足mg≤m,⑥ 由機械能守恒有mg=mv,⑦ 由⑥⑦式可知,小球恰好可以沿軌道運動到C點. 答案 (1)5 (2)能 4.如圖所示,傾角θ=37光滑斜面的底端的固定擋板上連接一輕彈簧,斜面頂端與半徑為R的豎直平面內(nèi)的光滑圓弧軌道相切于B點.質(zhì)量m的物塊甲將彈簧壓縮至A點,A、B間距為3R,由靜止釋放物塊甲,物塊甲運動到圓弧軌道最高點C時,對軌道的壓力大小等于物塊甲重力的1.4倍,不計空氣阻力,重力加速度為g,sin 37=0.6,cos 37=0.8. (1)求釋放物塊甲時彈簧具有的彈性勢能Ep; (2)若將物塊甲換成物塊乙,仍將彈簧壓縮至A點后由靜止釋放,為使物塊乙恰能經(jīng)過圓弧軌道最高點C,求物塊乙的質(zhì)量m0. 解析 (1)根據(jù)牛頓第三定律可得,物塊甲經(jīng)過圓弧軌道C點,軌道對物塊甲的彈力為1.4mg,設(shè)物塊甲經(jīng)過圓弧軌道C點的速度為v1,由牛頓第二定律有1.4mg+mg=m, 對物塊甲從A點運動到C點的過程中,由機械能守恒定律有 Ep=mg(3Rsin θ+Rcos θ+R)+mv, 解得Ep=4.8 mgR. (2)設(shè)物塊乙經(jīng)過圓弧軌道C點的速度為v2,由牛頓第二定律有 m0g=m0, 對物塊乙從A點運動到C點的過程中,由機械能守恒定律有 Ep=m0g(3Rsin θ+Rcos θ+R)+m0v, 解得m0=m. 答案 (1)4.8mgR (2)m- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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