高考物理必修知識(shí)點(diǎn)鞏固練習(xí) 機(jī)械能守恒定律提高

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1、 【鞏固練習(xí)】 一、選擇題： 1．長度為的均勻鏈條放在光滑水平桌面上，使其長度的垂在桌邊，如圖5-21所示，松手后鏈條從桌邊下滑，則鏈條滑至剛離開桌面時(shí)的速度大小為（桌面的高度大于鏈條的長度）（ ） A． B． C． D． 2．如圖，質(zhì)量分別為m和2m的兩個(gè)小球A和B，中間用輕質(zhì)桿相連，在桿的中點(diǎn)O處有一固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸，把桿置于水平位置后釋放，在B球順時(shí)針擺動(dòng)到最低位置的過程中（ ） A．B球的重力勢能減少，動(dòng)能增加，B球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 B．A球的重力勢能增加，動(dòng)能也增加，A球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒 C．A球、B球和

2、地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 D．A球、B球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械不守恒 3．對于做變速運(yùn)動(dòng)的物體而言，下列說法正確的是（ ） A．若改變物體速度的僅是重力，則物體的機(jī)械能保持不變 B．若改變物體速度的不是重力和彈力，則物體的機(jī)械能一定改變 C．改變物體速度的若是摩擦力，則物體的機(jī)械能一定改變 D．在物體速度增大的過程中，其機(jī)械能可能反而減小 4．質(zhì)量為m的物體，從靜止開始以2g的加速度豎直向下運(yùn)動(dòng)h高度，下列說法中正確的是（ ） A．物體的勢能減小2mgh B．物體的機(jī)械能保持不變 C．物體的動(dòng)能增加2mgh D．物體的機(jī)械能增加mgh 5. 如圖所示，傾角

3、θ＝30°的粗糙斜面固定在地面上，長為l、質(zhì)量為m、粗細(xì)均勻、質(zhì)量分布均勻的軟繩置于斜面上，其上端與斜面頂端齊平．用細(xì)線將物塊與軟繩連接，物塊由靜止釋放后向下運(yùn)動(dòng)，直到軟繩剛好全部離開斜面(此時(shí)物塊未到達(dá)地面)，在此過程中( ) A．物塊的機(jī)械能逐漸增加 B．軟繩重力勢能共減少了 C．物塊重力勢能的減少等于軟繩克服摩擦力所做的功 D．軟繩重力勢能的減少小于其動(dòng)能的增加與克服摩擦力所做功之和 6. 如圖所示，一根不可伸長的輕繩兩端各系一個(gè)小球a和b，跨在兩根固定在同一高度的光滑水平細(xì)桿上，質(zhì)量為3m的a球置于地面上，質(zhì)量為m的b球從水平位置靜止釋放．當(dāng)a球?qū)Φ?/p>

4、面壓力剛好為零時(shí)，b球擺過的角度為θ．下列結(jié)論正確的是( ) A．θ＝90° B．θ＝45° C．b球擺動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中，重力對小球做功的功率先增大后減小 D．b球擺動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中，重力對小球做功的功率一直增大 7. 物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，Ek代表動(dòng)能，Ep代表勢能，h代表下落的距離，以水平地面為零勢能面．如圖所示圖像中，能正確反映各物理量之間關(guān)系的是( ) 二、解答題： 1．如圖所示，質(zhì)量為m的物體，以某一初速度從A點(diǎn)向下沿光滑的軌道運(yùn)動(dòng)，不計(jì)空氣阻力，若物體通過最低點(diǎn)B點(diǎn)時(shí)的速度為，求物體在A點(diǎn)時(shí)的速度是多少？ 2．

5、如圖所示，物體A和B系在跨過定滑輪的細(xì)繩兩端，物體A 的質(zhì)量=1.5，物體B的質(zhì)量=1，開始時(shí)把A托起，使B剛好與地面接觸，此時(shí)物體A離地高度為1m。放手讓A從靜止開始下落，求： （1）當(dāng)A著地時(shí)，B的速率多大？ （2）物體A落地后， B還能升高多少？ 3．如圖所示，用一條細(xì)繩通過一個(gè)光滑的滑輪將一個(gè)0.20kg的砝碼和光滑桌面上的一個(gè)0.80kg的小車連接在一起。開始時(shí)用手握住小車使砝碼離開地面1.0m，然后放手使小車從靜止開始運(yùn)動(dòng)。試計(jì)算： （1）開始時(shí)砝碼的重力勢能（g取10m/s2）； （2）放手后在砝碼到達(dá)地面時(shí)小車的速度。 4、（2015 海南高考）如圖，位

6、于豎直平面內(nèi)的光滑軌道由四分之一同弧ab和拋物線bc組成，圓弧半徑Oa水平，b點(diǎn)為拋物線頂點(diǎn)。已知h=2 m，。取重力加速度大小g=10 m／s2。 (1)一小環(huán)套在軌道上從a點(diǎn)由靜止滑下，當(dāng)其在bc段軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，與軌道之間無相互作用力，求圓弧軌道的半徑： (2)若環(huán)從b點(diǎn)由靜止因微小擾動(dòng)而開始滑下，求環(huán)到達(dá)c點(diǎn)時(shí)速度的水平分量的大小。 5、（2015 江蘇高考）一轉(zhuǎn)動(dòng)裝置如圖所示，四根輕桿OA、OC、AB和CB與兩小球及一小環(huán)通過鉸鏈連接，輕桿長均為l，球和環(huán)的質(zhì)量均為m，O端固定在豎直的輕質(zhì)轉(zhuǎn)軸上。套在轉(zhuǎn)軸上的輕質(zhì)彈簧連接在O與小環(huán)之間，原長

7、為L。裝置靜止時(shí)，彈簧長為。轉(zhuǎn)動(dòng)該裝置并緩慢增大轉(zhuǎn)速，小環(huán)緩慢上升。彈簧始終在彈性限度內(nèi)，忽略一切摩擦和空氣阻力，重力加速度為g。求： (1)彈簧的勁度系數(shù)k； (2)AB桿中彈力為零時(shí)，裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω0； (3)彈簧長度從緩慢縮短為的過程中，外界對轉(zhuǎn)動(dòng)裝置所做的功W。 6、（2015 浙江高考）甲同學(xué)準(zhǔn)備“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)，乙同學(xué)準(zhǔn)備做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。 （1）圖1中A、B、C、D、E表示部分實(shí)驗(yàn)器材，甲同學(xué)需在圖中選用的器材________；乙同學(xué)需在圖中選用的器材________。（用字

8、母表示） （2）乙同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室選齊所需器材后，經(jīng)正確操作獲得如圖2所示的兩條紙帶①和②。紙帶________的加速度大（填“①”“②”），其加速度大小為________。 7. 如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量各為m1和m2的小物塊A和B，分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端，已知m1＞m2．現(xiàn)要利用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律． (1)若選定物塊A從靜止開始下落的過程進(jìn)行測量，則需要測量的物理量有________．(在橫線上填入選項(xiàng)前的編號(hào)) ①物塊的質(zhì)量m1、m2； ②物塊A下落的距離及下落這段距離所用的時(shí)間； ③物塊B上升的距離及上升這段距離所用的時(shí)間；

9、 ④繩子的長度． (2)為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度，某小組同學(xué)對此實(shí)驗(yàn)提出以下建議： ①繩的質(zhì)量要輕； ②在“輕質(zhì)繩”的前提下，繩子越長越好； ③盡量保證物塊只沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，不要搖晃； ④兩個(gè)物塊的質(zhì)量之差要盡可能?。? 以上建議中確定對提高準(zhǔn)確程度有用的是________(在橫線上填入選項(xiàng)前的編號(hào)) (3)寫出一條上面沒有提到的對提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確程度有益的建議：________________． 【答案與解析】 一、選擇題： 1．B 解析：由于鏈條在運(yùn)動(dòng)過程中，只有重力做功，故鏈條的機(jī)械能守恒。 設(shè)鏈

10、條的總質(zhì)量為，取桌面處的重力勢能為零，則 初狀態(tài)鏈條的機(jī)械能為：； 末狀態(tài)的機(jī)械能。 　　由得 　　所以 2．BC 解析：B球從水平位置下擺到最低點(diǎn)過程中，受重力和桿的作用力，桿的作用力方向待定。下擺過程中重力勢能減少動(dòng)能增加，但機(jī)械能是否守恒不確定。A球在B下擺過程中，重力勢能增加，動(dòng)能增加，機(jī)械能增加。由于A+B系統(tǒng)只有重力做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，A球機(jī)械能增加，B球機(jī)械能一定減少。所以B，C選項(xiàng)正確。 3．AD 解析：物體僅受重力機(jī)械能守恒，故A正確；對于D選項(xiàng)，比如，加速下降的物體受到空氣的阻力，但是阻力小于重力，該物體速度增加，但是機(jī)械能在減小。對于BC選項(xiàng)，例如：物體

11、放在水平轉(zhuǎn)動(dòng)的平臺(tái)上隨平臺(tái)一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng),是靜摩擦力改變速度方向,而速度大小不變,同時(shí)物體的高度也不變。此時(shí)機(jī)械能不變。 4．CD 解析：因重力做正功mgh，所以重力勢能減少mgh，除了重力做功以外，還有其他力做功，故機(jī)械能不守恒。以物體為研究對象，合力的功為2mgh，所以物體的動(dòng)能增加為2mgh，以物體和地球?yàn)橄到y(tǒng)，外力做正功為mgh，故物體的機(jī)械能增加mgh，故CD選項(xiàng)正確。 5. B、D 解析：對物體，克服繩的拉力做功，故其機(jī)械能減小，所以A錯(cuò)； 軟繩重力勢能減少量， 故B正確；由能量關(guān)系可知C錯(cuò)，D正確． 6. A、C 解析：如圖所示，設(shè)b球擺過的角度為θ時(shí)，a球?qū)?/p>

12、地面的壓力為零，設(shè)此時(shí)b球的速度為v，b球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為l，由題意可知此時(shí)繩上的拉力為3mg． 取b球研究有：． 在這一過程中由機(jī)械能守恒得：． 兩式聯(lián)立可解得：，故θ＝90°．A正確． 由功率的公式P＝mgvcosθ可知，b球擺動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中，重力對小球做功的功率先增大后減小，C正確． 7. B 解析：由機(jī)械能守恒定律，Ep＝E-Ek，故勢能與動(dòng)能的圖像為傾斜的直線，C錯(cuò)；由動(dòng)能定理，Ek＝mgh，則Ep＝E-mgh，故勢能與h的圖像也為傾斜的直線，D錯(cuò)；又，故勢能與速度的圖像為開口向下的拋物線，B對；同理，勢能與時(shí)間的圖像也為開口向下的拋物線，A錯(cuò)． 二、解答

13、題： 1． 解析：從A點(diǎn)到B點(diǎn)只有重力做功，機(jī)械能守恒，取B點(diǎn)為零勢能面，則根據(jù)機(jī)械能守恒可知： 又因 可解得： 2．2m/s；0.2m 解析：（1）系統(tǒng)機(jī)械能守恒可知： （2）對B利用機(jī)械能守恒：設(shè)還能升高，取離地面1m處為零勢能面 3．2J；2m/s 解析：（1）取地面為零勢能面，則砝碼的重力勢能為： （2）根據(jù)機(jī)械能守恒可知，砝碼減少的重力勢能等于砝碼和小車共同增加的動(dòng)能，即： 4、解析：（1）設(shè)環(huán)到b點(diǎn)時(shí)速度為vb，圓弧軌道半徑為r，小環(huán)從a到b由機(jī)械能守恒有 ① 環(huán)與bc段軌道間無相互作用力，從b到c環(huán)做平拋運(yùn)動(dòng)：

14、 ② s=vbt ③ 聯(lián)立可得 ④ 代入數(shù)據(jù)得 r=0.25 m （2）環(huán)從b點(diǎn)由靜止下滑至c點(diǎn)過程中機(jī)械能守恒，設(shè)到c點(diǎn)時(shí)速度為vc，則 ⑤ 在bc段兩次過程中環(huán)沿同一軌道運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過同一點(diǎn)時(shí)速度方向相同 設(shè)環(huán)在c點(diǎn)時(shí)速度與水平方向間的夾角為θ，則環(huán)做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí) ⑥ vy=gt ⑦ 聯(lián)立①②⑥⑦式可得 ⑧ 則環(huán)從b點(diǎn)由靜止開始滑到c點(diǎn)時(shí)速度的水平分量vcx為 vcx=vccosθ ⑨ 聯(lián)立⑤⑧⑨三式可得 5、解析：（1）裝置靜止時(shí)，設(shè)OA、AB桿中的彈力分別為F1、T1，OA桿與轉(zhuǎn)軸的夾角為θ1。 小

15、環(huán)受到彈簧的彈力 小環(huán)受力平衡 小球受力平衡 解得 （2）設(shè)OA、AB桿中的彈力分別為F2、T2，OA桿與轉(zhuǎn)軸的夾角為θ2，彈簧長度為x。 小環(huán)受到彈簧的彈力 F彈2=k(x－L) 小環(huán)受力平衡 F彈2=mg 得 對小球 F2cosθ2=mg；F2sinθ2=mω02lsinθ2 且 解得 （3）彈簧長度為時(shí)，設(shè)OA、AB桿中的彈力分別為F3、T3，OA桿與彈簧的夾角為θ3。 小環(huán)受到彈簧的彈力 小環(huán)受力平衡 3T3cosθ3=mg+F彈3 且 對小球 F3cosθ3=T3cosθ3+mg；F3sinθ3+T3sin

16、θ3mω32lsinθ3 解得 整個(gè)過程彈簧彈性勢能變化為零，則彈力做的功為零，由動(dòng)能定理 解得 6、解析：（1）AB；BDE （2）①，（2.5±0.2）m/s2 解析：根據(jù)紙帶求加速度利用公式Δx=at2，采用逐差法求解。 解析：小球沿光滑軌道滑至桌面時(shí)的速度為v，由機(jī)械能守恒得：，故有，小球從桌面飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)時(shí)間為t，則有；s＝vt綜合以上幾式可得，即有s2＝4Hh． 7. (1)①②或①③ (2)①③ (3)m1和m2的體積盡量小，質(zhì)量盡量大；選取光滑的滑輪；對同一高度進(jìn)行多次測量取平均值；選取受力后伸長相對盡量小的繩等

17、 解析：本題驗(yàn)證的是小物塊A和B組成的系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過程中減少的重力勢能與增加的動(dòng)能之間是否相等，由運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)我們可知：這一過程中A、B兩物塊都在豎直方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)A物塊下落h高度時(shí)(B物塊也上升h)，A、B的速度為，這一過程所用時(shí)間t，則，我們驗(yàn)證的是是否成立，將代入上式化簡整理可得：(m1-m2)gt2＝2(m1+m2)h，這一關(guān)系只要成立就說明系統(tǒng)的機(jī)械能是守恒的．由實(shí)驗(yàn)原理我們就能很簡便地得出本題的答案． 【點(diǎn)評】明確實(shí)驗(yàn)原理是解決本題的關(guān)鍵，由于兩物塊都做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，可由平均速度公式來計(jì)算其下落一定高度時(shí)的末速度，然后將公式化簡進(jìn)行驗(yàn)證；另外物體下落過程中不可避免地受到阻力的作用，兩物體的質(zhì)量之差不能太小，系統(tǒng)的加速度越小，阻力因素對實(shí)驗(yàn)誤差的影響越大．