高中物理+机械能+组卷Word文档下载推荐.docx

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4．（2016•上海模拟）如图所示，物体A、B的质量相等，物体B刚好与地面接触．现剪断绳子OA，下列说法正确的是（　　）

A．剪断绳子的瞬间，物体A的加速度为g

B．弹簧恢复原长时，物体A的速度最大

C．剪断绳子后，弹簧、物体A、B和地球组成的系统机械能守恒

D．物体运动到最下端时，弹簧的弹性势能最大

5．（2016•上饶二模）如图所示，在固定倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环，杆与水平方向的夹角α=30°

，圆环与竖直放置的轻质弹簧上端相连，弹簧的另一端固定在地面上的A点，弹簧处于原长h．让圆环沿杆由静止滑下，滑到杆的底端时速度恰为零．则在圆环下滑过程中（　　）

A．圆环和地球组成的系统机械能守恒

B．当弹簧垂直于光滑杆时圆环的动能最大

C．弹簧的最大弹性势能为mgh

D．弹簧转过60°

角时，圆环的动能为

二．计算题（共2小题）

6．（2016春•邗江区校级期中）如图所示，把一个质量为m的小球用细线悬挂起来，就成为一个摆，摆长为L，如图所示．现将小球拉至A点由静止释放，在A点时细线与竖直方向的夹角为θ（θ＜10°

）．重力加速度为g．不计空气阻力．求：

（1）小球运动到最低点O位置时速度多大？

此时线受到的拉力多大？

（2）当小球回到A点时，如果沿切线方向给小球一个瞬时速度，其大小为υ0，则小球运动到最低点O位置时线恰好被拉断，则线能承受的最大拉力为多大？

7．如图所示，质量为m=5kg的摆球从图中A位置由静止开始摆下，当小球摆至竖直位置到达B点时绳子遇到B点上方电热丝而被烧断．已知摆线长为L=1.6m，OA与OB的夹角为60°

，悬点O与地面间的距离h=4.8m，若不计空气阻力及一切能量损耗，g=10m/s2，求：

（1）小球从A到B下落的高度差△h多大？

小球摆到B点时的速度v的大小；

（2）小球落地点D到C点之间的距离x；

（3）若选用不同长度的绳子进行实验，仍然保证OA与OB的夹角为θ=60°

，且绳子在处于竖直方向时被烧断，为了使小球的落点D与C之间的距离最远，请通过计算求绳子的长度和CD间最远距离xm．

三．解答题（共3小题）

8．（2016•南京校级模拟）如图所示，竖直平面内有一光滑圆弧轨道，其半径为R=0.5m，平台与轨道的最高点等高．一质量m=0.8kg的小球从平台边缘的A处水平射出，恰能沿圆弧轨道上P点的切线方向进入轨道内侧，轨道半径OP与竖直线的夹角为53°

，已知sin53°

=0.8，cos53°

=0.6，g取10/m2．试求：

（1）小球从平台上的A点射出时的速度大小v0；

（2）小球从平台上的射出点A到圆轨道入射点P之间的水平距离l；

（3）小球到达圆弧轨道最低点时的速度大小；

（4）小球沿轨道通过圆弧的最高点Q时对轨道的内壁还是外壁有弹力，并求出弹力的大小．

9．（2016•盐城模拟）如图所示，斜面倾角为θ，AB段长3L，BC和CD段长均为L，BC段粗糙，其余部分均光滑．质量为m的物体从斜面上A处由静止释放，恰好能通过C处．求：

（1）物体从A到B重力势能的变化量；

（2）物体从C运动到D所需要的时间；

（3）物体与斜面BC段之间的动摩擦因数．

10．（2016•扬州模拟）如图所示，水平面AB段粗糙，其余部分光滑，左侧固定一根轻质弹簧，右侧与竖直平面内的光滑圆形导轨在B点连接，导轨半径R=0.5m．现用一个质量m=2kg的小球压缩弹簧，弹簧与小球不拴接．用手挡住小球不动，此时弹簧弹性势能Ep=36J．放手后小球向右运动脱离弹簧后，先经过AB段，再沿圆形轨道向上运动．小球与AB段的动摩擦因数为μ=.5，取g=10m/s2．则：

（1）求小球脱离弹簧时的速度大小；

（2）若小球通过圆轨道最低点B时的速度大小为4m/s，求此时小球对轨道压力；

（3）欲使小球能通过最高点C，则AB段长度应满足什么条件？

参考答案与试题解析

【解答】解：

A、小球从开始下落到刚到达最低点的过程中只有重力做功，机械能守恒，故A正确；

B、以向下为正方向，竖直方向合力为F=mg﹣Tsinθ，开始时θ很小，mg＞Tsinθ，F＞0，竖直方向加速度向下，vy增大，到快要相碰时，Tsinθ＞mg，F＜0，竖直方向加速度向上，vy减小，根据PG=mgvy可知重力的瞬时功率先增大后减小，故B正确；

C、从最高点到小球刚到达最低点的过程中运用动能定理得：

，解得：

v=

，故C错误；

D、根据向心加速度公式有：

a=

=

，故D正确．

故选ABD．

A、开始时，a、b及传送带均静止且a不受传送带摩擦力作用，有magsinθ=mbg，则

．b上升h，则a下降hsinθ，则a重力势能的减小量为mag×

hsinθ=mgh．故A正确．

B、根据能量守恒得，系统机械能增加，摩擦力对a做的功等于a、b机械能的增量．所以摩擦力做功大于a的机械能增加．因为系统重力势能不变，所以摩擦力做功等于系统动能的增加．故B正确，C错误．

D、任意时刻a、b的速率相等，对b，克服重力的瞬时功率Pb=mgv，对a有：

Pa=magvsinθ=mgv，所以重力对a、b做功的瞬时功率大小相等．故D正确．

A、要使物体能通过最高点，则由mg=m

可得：

，从A到D根据机械能守恒定律得：

mgh=mg2R+

，解得h=2.5R，故A正确；

B、若h=2R，从A到C根据机械能守恒定律得：

mgh=mgR+

，在C点有：

N=m

N=2mg，故B错误；

C、若h=2R，小滑块不能通过D点，在CD中间某一位置即做斜上抛运动离开轨道，做斜抛运动，故C正确；

D、若要使滑块能返回到A点，则物块在圆弧中运动的高度不能超过C点，否则就不能回到A点，则则h≤R，故D正确．

故选ACD

A、剪断悬绳前，对B受力分析，B受到重力和弹簧的弹力，知弹力F=mg．剪断瞬间，对A分析，A的合力为F合=mg+F=2mg，根据牛顿第二定律，得a=2g．故A错误；

B、物体A在弹力和重力的作用下，向下做加速运动，当弹力的方向向上且与重力相等时，加速度为零，速度最大，此时弹簧不处于原长，故B错误；

C、剪断绳子后，若系统只有重力和弹簧弹力做功，系统机械能守恒，故C正确；

D、物体运动到最下端时，弹簧被压缩到最短，此时弹簧的弹性势能，故D正确．

故选CD．

A、圆环沿杆滑下，滑到杆的底端的过程中有两个力对圆环做功，即环的重力和弹簧的拉力；

所以圆环的机械能不守恒，如果把圆环和弹簧组成的系统作为研究对象，则系统的机械能守恒，故A选项错误；

B、当圆环沿杆的加速度为零时，其速度最大，动能最大，此时弹簧处于伸长状态，给圆环一个斜向上的拉力，故B错误；

C、根据功能关系可知，当圆环滑到最底端时其速度为零，重力势能全部转化为弹性势能，此时弹性势能最大，等于重力势能的减小量即为mgh，故C选项正确；

D、弹簧转过60°

角时，此时弹簧仍为原长，以圆环为研究对象，利用动能定理得：

故选：

CD．

（1）设小球运动到最低点O位置时的速度为v1，则根据机械能守恒定律，有：

解得：

在O点，根据牛顿第二定律得：

T﹣mg=m

T=3mg﹣2mgcosθ

（2）设小球运动到最低点O位置时的速度为v2，则根据机械能守恒定律，有：

T′﹣mg=m

T′=

答：

（1）小球运动到最低点O位置时速度为

，此时线受到的拉力为3mg﹣2mgcosθ；

（2）线能承受的最大拉力为

．

（1）小球从A到B下落的高度差△h=L（1﹣cosθ）=1.6×

（1﹣cos60°

）m=0.8m

设小球摆到B点的速度为v，由动能定理得

mg△h=

mv2；

得到v=4m/s

（2）小球从B点飞出后，做平抛运动，平抛的时间为t，则有

竖直方向有：

h﹣L=

gt2；

水平方向上小球做匀速直线运动，则有x=vt

故CD间的距离为x=vt=4×

0.8=3.2m

（3）设绳子长度为l，则由前两问可得CD间的距离

x=vt=

•

由数学均值定理可得，当l=h﹣l，即l=2.4m时，x有最大值

代入即可得xm=3.4m．

（1）小球从A到B下落的高度差△h为0.8m，小球摆到B点时的速度大小04m/s；

（2）小球落地点D到C点之间的距离x为3.2m；

（3）绳长为2.4m时，CD间距离最远，CD间最远距离xm为3.4m．

（1）小球从A到P的高度差为：

h=R（1+cos53°

）

从A到P是平抛运动，根据分运动公式，有：

vy=gt

联立并代入数据解得：

v0=3m/s

（2）从A到P是平抛运动，根据分位移公式，有：

l=v0t

l=1.2m

（3）从A到圆弧最低点，根据机械能守恒定律，有：

代入数据解得：

m/s

（4）小球从A到达Q时，根据机械能守恒定律可知：

vQ=v0=3m/s；

在Q点，根据牛顿第二定律，有：

=﹣0.8×

10+0.8×

=6.4N＞0

根据牛顿第三定律，小球对外管壁有压力，为6.4N；

（1）小球从平台上的A点射出时的速度大小为3m/s；

（2）小球从平台上的射出点A到圆轨道入射点P之间的水平距离l为1.2m；

（3）小球到达圆弧轨道最低点时的速度大小为

m/s；

（4）小球沿轨道通过圆弧的最高点Q时对轨道的外壁有弹力，弹力的大小为6.4N．

（1）取B处为零势能面．在A处重力势能为：

EPA=3mgLsinθ

B处重力势能为：

EPB=0

则物体从A到B重力势能的变化量为：

△EP=EPB﹣EPA=﹣3mgLsinθ

（2）恰好能通过C处，说明物体到C处时以初速度为零沿CD匀加速下滑．根据牛顿第二定律得：

mgsinθ=ma

得：

a=gsinθ

由

（3）对AB段，根据动能定理得：

4mgLsinθ﹣μmgLcosθ=0

则得：

μ=4tanθ

（1）物体从A到B重力势能的变化量是﹣3mgLsinθ；

（2）物体从C运动到D所需要的时间是

；

（3）物体与斜面BC段之间的动摩擦因数是4tanθ．

（1）设小球脱离弹簧时的速度大小为v0，根据机械能守恒定律得：

，

则

（2）在最低点B，根据牛顿第二定律有：

N﹣mg=m

N=mg+m

=84N

根据牛顿第三定律得球对轨道的压力大小为84N，方向竖直向下；

（3）小球恰能通过最高点C时，根据牛顿第二定律有：

mg=m

从B到C处的过程中，根据机械能守恒定律得：

欲使小球能通过最高点C，则其在最低点B时速度大小vB≥5m/s

从A到B过程中，根据动能定理得：

﹣μmgx=

则x≤1.1m

所以AB段长度应小于或等于1.1m

（1）小球脱离弹簧时的速度大小为6m/s；

（2）若小球通过圆轨道最低点B时的速度大小为4m/s，此时小球对轨道压力为84N，向下；

（3）欲使小球能通过最高点C，则AB段长度应满足x≤1.1m的条件．