高考物理备考之百所名校组合卷系列专题 机械能守恒及其应用.docx

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高考物理备考之百所名校组合卷系列专题机械能守恒及其应用

高考物理备考之百所名校组合卷系列

专题17机械能守恒及其应用

【试题1】质量为m的物体由静止开始以2g的加速度竖直向下运动h高度.下列说法中正确的是（　　）

A.物体的势能减少2mgh　　B.物体的机械能保持不变

C.物体的动能增加2mghD.物体的机械能增加mgh

【试题出处】2011·山东济南模拟

【试题2】如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上.若以地面为零势能面且不计空气阻力，则下列说法中不正确的是（　　）

A.物体到海平面时的重力势能为mgh

B.重力对物体做的功为mgh

C.物体在海平面上的动能为mv＋mgh

D.物体在海平面上的机械能为mv

【解析】以地面为参考平面，物体在海平面时的重力势能为－mgh，故A错误；抛出后的过程中机械能守恒，所以C、D正确；重力做功与路径无关，所以B正确.

【答案】A

【试题出处】2011·长春一中模拟

【试题3】如图所示，长为L的轻杆一段固定一质量为m的小球，另一端安装有固定转动轴O，杆可在竖直平面内绕O无摩擦转动.若在最低点P处给小球一沿切线方向的初速度v0＝2，不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　）

A.小球不可能到达圆周轨道的最高点Q

B.小球能达到圆周轨道的最高点Q，且在Q点受到轻杆向上的支持力

C.小球能到达圆周轨道的最高点Q，且在Q点受到轻杆向下的拉力

D.小球能达到圆周轨道的最高点Q，且在Q点恰好不受轻杆的弹力

【解析】设小球能到达Q点，且到达Q点时具有速度v，由机械能守恒得：

mv＝mg·2L＋mv2

可解得：

v＝0

在最高点，小球所需的向心力为零，故受轻杆向上的大小为mg的支持力.

【答案】B

【试题出处】2011·黄冈中学模拟

【试题4】用平行于斜面向下的拉力F将一个物体沿斜面往下拉动后，拉力的大小等于摩擦力，则

A.物体做匀速运动

B.合外力对物体做功等于零

C.物体的机械能减少

D.物体的机械能不变

【解析】物体所受的力中，重力、拉力、摩擦力对物体做功，拉力与摩擦力做的功相互抵消，重力做功不影响机械能，故物体的机械能不变.

【答案】D

【试题出处】2011·衡水中学模拟

【试题5】如图所示，一根轻杆长为2L，中点A和右端点B各固定一个小球，mB＝2mA左端O为光滑水平转轴.开始时杆静止在水平位置，释放后将向下摆动至竖直，在此过程中以下说法正确的是（　　）

A.A、B两球的机械能都守恒

B.A、B两球的机械能不守恒，但它们组成的系统机械能守恒

C.这一过程O、A间轻杆对A球做正功

D.这一过程A、B间轻杆对A球做正功

【解析】两小球及轻杆组成的系统的机械能守恒，设摆到竖直时角速度为ω，有：

【试题出处】2011·启东中学模拟

【试题6】下列说法正确的是（　　）

A.如果物体所受到的合外力为零，则其机械能一定守恒

B.如果物体的合外力做的功为零，则其机械能一定守恒

C.物体沿光滑曲面自由下滑的过程中，其机械能一定守恒

D.做匀加速运动的物体，其机械能可能守恒

【解析】如果物体受到的合外力为零，机械能不一定守恒.如在竖直方向上物体做匀速直线运动，其机械能不守恒.所以选项A、B错误.物体沿光滑曲面自由下滑的过程中，只有重力做功，所以机械能守恒.选项C正确.做匀加速运动的物体，其机械能可能守恒，如自由落体运动；但有时也不守恒，如在水平面上拉着一个物体加速运动，此时就不守恒.选项D正确.

【答案】CD

【试题出处】2011·北京101中学模拟

【试题7】第29届奥林匹克运动会于2008年8月8日至8月24日在中华人民共和国首都北京举行.奥运会中的投掷的链球、铅球、铁饼和标枪等体育比赛项目都是把物体斜向上抛出的运动，如图所示，这些物体从被抛出到落地的过程中（　　）

A.物体的机械能先减小后增大

B.物体的机械能先增大后减小

C.物体的动能先增大后减小，重力势能先减小后增大

D.物体的动能先减小后增大，重力势能先增大后减小

【解析】若不考虑空气阻力的作用，这些物体被抛出后机械能守恒；若考虑空气阻力的作用，这些物体被抛出后机械能一直减小，而动能在上升的过程减小，下降的过程增加.选项D正确.

【答案】D

【试题出处】2011·曲靖一中模拟

【试题8】如图所示，甲球由轻绳系住，乙球由橡皮条系住，都从水平位置由静止开始释放，当两球到达悬点正下方K点时，橡皮条长度恰好与绳长相等，则在K点时两球速度大小的关系是（　　）

A.v甲＝v乙　　　　B.v甲

C.v乙

【解析】甲球下摆的过程中机械能守恒，则有：

mv＝mgL

解得：

v甲＝

乙球下摆的过程橡皮条对其做负功、机械能不守恒，由动能定理得：

mv＝mgL－W

可得：

v乙

【答案】C

【试题出处】2011·学军中学模拟

【试题9】如图所示，细绳跨过定滑轮悬挂两质量分别为M、m的物体A和B，且M>m.不计摩擦，则系统由静止开始运动的过程中（　　）

A.A、B各自的机械能分别守恒

B.A减少的机械能等于B增加的机械能

C.A减少的重力势能等于B增加的重力势能

D.A和B组成的系统机械能守恒

【解析】释放后A加速下降，B加速上升，两物体的机械能都不守恒，但A、B组成的系统机械能守恒，即ΔEA＝－ΔEB.

【答案】BD

【试题出处】2011·南宁一中模拟

【试题10】如图所示，一均质杆长为r，从图示位置由静止开始沿光滑面ABD滑动，AB是半径为r的圆弧，BD为水平面.则当杆滑到BD位置时的速度大小为（　　）

A.　　　B.　　　C.　　　D.2

【试题出处】2011·金陵中学模拟

【试题11】如图所示，长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架，在A处固定质量为2m的小球，B处固定质量为m的小球，支架悬挂在O点，可绕过O点并与支架所在平面相垂直的固定轴转动.开始时OB竖直，放手后开始运动，在不计任何阻力的情况下，下列说法正确的是（　　）

A.A球到达最低点时速度为零

B.A球机械能的减少量等于B球机械能的增加量

C.B球向左摆动所能达到的最高位置应高于A球开始运动的高度

D.当支架从左向右回摆时，A球一定能回到起始高度

【解析】A、B两球及支架组成的系统机械能守恒，故选项B、D正确；

设A球能摆至最低点，且此时A、B两球的速度为v，由机械能守恒定律得：

2mgLsinθ－mgLsinθ＝·3mv2

解得：

v＝

故选项A错误、C正确.

【答案】BCD

【试题出处】2011·北京师大附中模拟

【试题12】如图所示，将一个内外侧均光滑的半圆形槽置于光滑的水平面上，槽的左侧有一竖直墙壁.现让一小球自左端槽口A的正上方由静止开始下落，与半圆形槽相切从A点进入槽内，则下列说法正确的是（　　）

A.小球在半圆形槽内运动的全过程中，只有重力对它做功

B.小球从A点向半圆形槽的最低点运动的过程中，小球与槽组成的系统机械能守恒

C.小球从A点经最低点向右侧最高点运动的过程中，小球与槽组成的系统机械能守恒

D.小球从下落至从右侧离开槽的过程机械能守恒

【试题出处】2011·郑州一中模拟

【试题13】如图所示，质量分别是mA和mB的A、B两物体，用劲度系数为k的弹簧相连，处于静止状态.现对A施以竖直向上的力F，并将其缓慢提起，当B对地面恰无压力时撤去F，A由静止向下运动至最大速度时，重力做的功为（　　）

A.

B.

C.

D.

【解析】当A向下运动至平衡位置时速度最大，此时弹簧的压缩量x1＝；当B恰好对地无压力时弹簧的伸长量x2＝.故知A从撤去F至速度达到最大的过程中，重力做的功WG＝mAg（x1＋x2）＝.

【答案】C

【试题出处】2011·武汉一中模拟

【试题14】如图所示，半径为R的圆筒固定在小车上，小车以速度v向右匀速运动，有一光滑小球相对静止在圆筒的最低点.当小车遇到障碍物突然停止时，小球在圆筒中上升的高度可能（　　）

A.等于

B.大于

C.小于

D.等于2R

【解析】当v≥时，小球上升的高度hm＝2R＜；当v≤时，小球上升的高度hm＝；当＜v＜时，小球上升的高度hm＜.

【答案】ACD

【试题出处】2011·上海中学模拟

【试题15】如图所示，在一直立的光滑管内放置一轻质弹簧，上端O点与管口A的距离为2x0，一质量为m的小球从管口由静止下落，将弹簧压缩至最低点B，压缩量为x0.不计空气阻力，则（　　）

A.小球运动的最大速度等于2

B.小球运动的最大加速度为g

C.弹簧的劲度系数为

D.弹簧的最大弹性势能为3mgx0

【试题出处】2011·南开中学模拟

【试题16】在做“利用重物自由下落验证机械能守恒定律”的实验时，某同学按照正确的操作所选的纸带如图所示，其中O点是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点.该同学用毫米刻度尺测量O点到A、B、C各点的距离，并记录在图中.已知电源的频率是50Hz.

（1）这三个数据中，不符合有效数字读数要求的测量段是段，应记作cm.

（2）该同学用重物在OB段的运动来验证机械能守恒定律，已知当地的重力加速度g＝9.80m/s2，他用AC段的平均速度作为跟B点对应的物体的瞬时速度，则该段重物的重力势能的减少量为，而动能的增加量为（结果均保留三位有效数字，重物的质量用m表示）.这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量动能的增加量，原因是.

（3）另一位同学根据同一条纸带、同一组数据，也用重物在OB段的运动来验证机械能守恒.不过他从打点计时器打下的第一个点O数起，图中的B是打点计时器打下的第9个点.因此他用vB＝gt来计算与B点对应的重物的瞬时速度，得到动能的增加量为（结果保留三位有效数字，重物的质量用m表示），这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量动能的增加量，原因是.

这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量小于动能的增加量，是因为速度v是按照自由落体运动计算的，对应的下落高度比实际测得的高度要大.

【答案】

（1）OC　15.70　

（2）1.22m　1.20m　大于　速度v是实际速度，因为有摩擦，减少的重力势能一部分转化为内能

（3）1.23m　小于　速度v是按照自由落体运动计算的，对应的下落高度比实际测得的高度要大

【试题出处】2011·重庆一中模拟

【试题17】如图所示，质量m＝2kg的小球系在轻弹簧的一端，另一端固定在悬点O处，将弹簧拉至水平位置A处（弹簧处于原长）由静止释放，小球到达O点的正下方距O点h＝0.5m处的B点时速度v＝2m/s.求小球从A运动到B的过程中弹簧弹力做的功.（取g＝10m/s2）

【试题出处】2011·成都四中模拟

【试题18】如图甲所示，一粗细均匀的U形管内装有一定量水银竖直放置，右管口用盖板A密闭一部分气体，左管口开口，两液面高度差为h，U形管中水银柱总长为4h.现拿去盖板，水银柱开始流动，当两侧液面第一次相平时，右侧液面下降的速度大小为多少？

（水银柱与管壁之间的阻力不计）

【解析】如图乙所示，当右侧液面下降时，两侧液面达到同一水平，这一过程中水银柱的重力势能变化为：

ΔEp＝－ρS··g·

其中ρ、S分别水银的密度和水银柱的横截面积

由机械能守恒定律得：

－ΔEp＝ΔEk，即ρs··g·＝ρS·4h·v2

可解得：

v＝.

【答案】

【试题出处】2011·兰州一中模拟

【试题19】光滑的长轨道形状如图甲所示，底部为半圆形，其半径为R，固定在竖直平面内.A、B两质量相同的小环用长为R的轻杆连接在一起，套在轨道上.将A、B两环从图示位置静止释放，A环距离底端为2R.不考虑轻杆和轨道的接触，即忽略系统机械能的损失，求：

（1）A、B两环都未进