2020高考物理單元卷 機(jī)械能守恒定律（通用）

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1、第二模塊 第5章 第3單元 一、選擇題 1．下列四個選項(xiàng)的圖中，木塊均在固定的斜面上運(yùn)動，其中圖A、B、C中斜面是光滑的，圖D中的斜面是粗糙的，圖A、B中的F為木塊所受的外力，方向如圖中箭頭所示，圖A、B、D中的木塊向下運(yùn)動，圖C中的木塊向上運(yùn)動．在這四個圖所示的運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒的是 (　　) 解析：依據(jù)機(jī)械能守恒條件：只有重力做功的情況下，物體的機(jī)械能才能保持守恒，由此可見A、B均有外力F參與做功，D中有摩擦力做功，故A、B、D均不符合機(jī)械能守恒的條件，故答案為C. 答案：C 2．(2020年山東名校聯(lián)考)一質(zhì)量為m的物體，以g的加速度減速上升h高度，不計(jì)空氣阻

2、力，則 (　　) A．物體的機(jī)械能不變 B．物體的動能減小mgh C．物體的機(jī)械能增加mgh D．物體的重力勢能增加mgh 解析：設(shè)物體受到的向上的拉力為F.由牛頓第二定律可得：F合＝F－mg＝－mg，所以F＝mg.動能的增加量等于合外力所做的功－mgh；機(jī)械能的增加量等于拉力所做的功mgh，重力勢能增加了mgh，故B、C、D正確，A錯誤． 答案：BCD 圖10 3．(2020年成都模擬)如圖10所示，質(zhì)量相等的A、B兩物體在同一水平線上，當(dāng)A物體被水平拋出的同時，B物體開始自由下落(空氣阻力忽略不計(jì))，曲線AC為A物體的運(yùn)動軌跡，直線BD為B物體的運(yùn)動軌跡，兩

3、軌跡相交于O點(diǎn)，則兩物體 (　　) A．經(jīng)O點(diǎn)時速率相等 B．在O點(diǎn)相遇 C．在O點(diǎn)具有的機(jī)械能一定相等 D．在O點(diǎn)時重力的功率一定相等 解析：由機(jī)械能守恒定律可知，A、B下落相同高度到達(dá)O點(diǎn)時速率不相等，故A錯．由于平拋運(yùn)動豎直方向的運(yùn)動是自由落體運(yùn)動，兩物體從同一水平線上開始運(yùn)動，將同時達(dá)到O點(diǎn)，故B正確．兩物體運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒，但A具有初動能，故它們從同一高度到達(dá)O點(diǎn)時機(jī)械能不相等，C錯誤．重力的功率P＝mgvy，由于兩物體質(zhì)量相等，到達(dá)O點(diǎn)的豎直分速度vy相等，故在O點(diǎn)時，重力功率一定相等，D項(xiàng)正確． 答案：BD 圖11 4．如圖11所示，一物體以初速度v0沖

4、向光滑斜面AB，并能沿斜面升高h(yuǎn)，下列說法中正確的是 (　　) A．若把斜面從C點(diǎn)鋸斷，由機(jī)械能守恒定律知，物體沖出C點(diǎn)后仍能升高h(yuǎn) B．若把斜面彎成圓弧形，物體仍能沿AB′升高h(yuǎn) C．若把斜面從C點(diǎn)鋸斷或彎成圓弧狀，物體都不能升高h(yuǎn)，因?yàn)闄C(jī)械能不守恒 D．若把斜面從C點(diǎn)鋸斷或彎成圓弧狀，物體都不能升高h(yuǎn)，但機(jī)械能仍守恒 解析：若把斜面從C點(diǎn)鋸斷，物體將從C點(diǎn)做斜上拋運(yùn)動，到最高點(diǎn)速度不為零，據(jù)機(jī)械能守恒定律，物體不能升高到h；若彎成弧狀升高h(yuǎn)，則升到圓弧的最高點(diǎn)必有大于或等于的速度，據(jù)機(jī)械能守恒，不能升高h(yuǎn). 答案：D 圖12 5．如圖12所示，細(xì)繩跨過定滑輪懸掛兩物體

5、M和m，且M>m，不計(jì)摩擦，系統(tǒng)由靜止開始運(yùn)動過程中 (　　) A．M、m各自的機(jī)械能分別守恒 B．M減少的機(jī)械能等于m增加的機(jī)械能 C．M減少的重力勢能等于m增加的重力勢能 D．M和m組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 解析：M下落過程，繩的拉力對M做負(fù)功，M的機(jī)械能不守恒，減少；m上升過程，繩的拉力對m做正功，m的機(jī)械能增加，A錯誤．對M、m組成的系統(tǒng)，機(jī)械能守恒，易得B、D正確；M減少的重力勢能并沒有全部用于m重力勢能的增加，還有一部分轉(zhuǎn)變成M、m的動能，所以C錯誤． 答案：BD 圖13 6．(2020年?duì)I口質(zhì)檢)如圖13所示，在地面上以速度v0拋出質(zhì)量為m的物體，拋出后物體落到

6、比地面低h的海平面上．若以地面為零勢能面而且不計(jì)空氣阻力， 則 ①物體到海平面時的勢能為mgh ②重力對物體做的功為mgh ③物體在海平面上的動能為mv＋mgh ④物體在海平面上的機(jī)械能為mv 其中正確的是 (　　) A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④ 解析：以地面為零勢能面，物體到海平面時的勢能為－mgh，①錯，重力對物體做功為mgh，②對；由機(jī)械能守恒，mv＝Ek－mgh，Ek＝mv＋mgh，③④對，故選B. 答案：B 圖14 7．如圖14所示，一輕質(zhì)彈簧豎立于地面上，質(zhì)量為m的小球，自彈簧正上方h高處由靜止釋放，則從小球接觸

7、彈簧到將彈簧壓縮至最短(彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi))的過程中，下列說法正確的是 (　　) A．小球的機(jī)械能守恒 B．重力對小球做正功，小球的重力勢能減小 C．由于彈簧的彈力對小球做負(fù)功，所以彈簧的彈性勢能一直減小 D．小球的加速度先減小后增大 解析：小球與彈簧作用過程，彈簧彈力對小球做負(fù)功，小球的機(jī)械能減小，轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能，使彈性勢能增加，因此A錯誤，C錯誤；小球下落過程中重力對小球做正功，小球的重力勢能減小，B正確；分析小球受力情況，由牛頓第二定律得：mg－kx＝ma，隨彈簧壓縮量的增大，小球的加速度a先減小后增大，故D正確． 答案：BD 圖15 8．如圖15所示

8、，固定在豎直平面內(nèi)的光滑圓軌道ABCD，其A點(diǎn)與圓心等高，D點(diǎn)為最高點(diǎn)，DB為豎直線，AE為水平面，今使小球自A點(diǎn)正上方某處由靜止釋放，且從A處進(jìn)入圓軌道運(yùn)動，只要適當(dāng)調(diào)節(jié)釋放點(diǎn)的高度，總能保證小球最終通過最高點(diǎn)D(不計(jì)空氣阻力的影響)．則小球通過D點(diǎn)后 (　　) A．一定會落到水平面AE上 B．一定不會落到水平面AE上 C．一定會再次落到圓軌道上 D．可能會再次落到圓軌道上 解析：小球在軌道內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，在通過最高點(diǎn)時的最小速度為，離開軌道后小球做的是平拋運(yùn)動，若豎直方向下落r時，則水平方向的位移最小是·＝r，所以小球只要能通過最高點(diǎn)D，就一定能落到水平面AE上． 答案：A

9、 9．利用傳感器和計(jì)算機(jī)可以測量快速變化的力，如圖16所示是用這種方法獲得的彈性繩中拉力F隨時間的變化圖象．實(shí)驗(yàn)時，把小球舉高到繩子的懸點(diǎn)O處，然后讓小球自由下落．從圖象所提供的信息，判斷以下說法中正確的是 (　　) 圖16 A．t1時刻小球速度最大 B．t2時刻小球動能最大 C．t2時刻小球勢能最大 D．t2時刻繩子最長 解析：小球自由下落的過程中，t1時刻繩子的拉力為零，此時速度不是最大，動能也不是最大，最大速度的時刻應(yīng)是繩子拉力和重力相等時，即在t1、t2之間某一時刻，t2時刻繩子的拉力最大，此時速度為零，動能也為零，繩子的彈性勢能最大，而小球的勢能不是最大，而是最小

10、，t2時刻繩子所受拉力最大，繩子最長． 答案：D 圖17 二、計(jì)算題 10．如圖17所示，跨過同一高度處的光滑滑輪的細(xì)線連接著質(zhì)量相同的物體A和B.A套在光滑水平桿上，細(xì)線與水平桿的夾角θ＝53°.定滑輪離水平桿的高度為h＝0.2 m．當(dāng)B由靜止釋放后，A所能獲得的最大速度為多少？(cos53°＝0.6，sin53°＝0.8) 解析：物體A在繩的拉力作用下向右做加速運(yùn)動，B向下加速運(yùn)動，vB＝vAcosθ，當(dāng)A運(yùn)動到滑輪的正下方時，速度達(dá)最大值，此時A沿繩方向速度為零，故B的速度為零．對A、B組成的系統(tǒng) ，由機(jī)械能守恒定律有： mg(－h(huán))＝mv，vA＝1 m/s. 答案：1

11、 m/s 圖18 11．(2020年山東省臨沂模擬)半徑為R的光滑半圓環(huán)形軌道固定在豎直平面內(nèi)，從與半圓環(huán)相吻合的光滑斜軌上高h(yuǎn)＝3R處，先后釋放A、B兩小球，A球的質(zhì)量為2m，B球的質(zhì)量為m，當(dāng)A球運(yùn)動到圓環(huán)最高點(diǎn)時，B球恰好運(yùn)動到圓環(huán)最低點(diǎn)，如圖18所示．求： (1)此時A、B球的速度大小vA、vB； (2)這時A、B兩球?qū)A環(huán)作用力的合力大小和方向． 解析：(1)對A分析：從斜軌最高點(diǎn)到半圓環(huán)形軌道最高點(diǎn)，機(jī)械能守恒，有2mg(3R－2R)＝×2mv. 解得vA＝. 對B分析：從斜軌最高點(diǎn)到半圓環(huán)形軌道最低點(diǎn)，機(jī)械能守恒，有3mgR＝mv，解得vB＝. (2)設(shè)半圓環(huán)

12、形軌道對A、B的作用力分別為FNA、FNB，F(xiàn)NA方向豎直向下，F(xiàn)NB方向豎直向上． 根據(jù)牛頓第二定律得FNA＋2mg＝，F(xiàn)NB－mg＝. 解得FNA＝2mg，F(xiàn)NB＝7mg. 根據(jù)牛頓第三定律， A、B對圓環(huán)的力分別為：FNA′＝2mg，F(xiàn)NB′＝7mg， FNA′方向豎直向上，F(xiàn)NB′方向豎直向下，所以合力F＝5mg，方向豎直向下． 答案：(1)　　(2)5mg，方向豎直向下 圖19 12．半徑R＝0.50 m的光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，輕質(zhì)彈簧的一端固定在環(huán)的最高點(diǎn)A處，另一端系一個質(zhì)量m＝0.20 kg的小球，小球套在圓環(huán)上，已知彈簧的原長為L0＝0.50 m，

13、勁度系數(shù)k＝4.8 N/m，將小球從如圖19所示的位置由靜止開始釋放，小球?qū)⒀貓A環(huán)滑動并通過最低點(diǎn)C，在C點(diǎn)時彈簧的彈性勢能EPC＝0.6 J，g取10 m/s2.求： (1)小球經(jīng)過C點(diǎn)時的速度vc的大?。? (2)小球經(jīng)過C點(diǎn)時對環(huán)的作用力的大小和方向． 解析：(1)設(shè)小球經(jīng)過C點(diǎn)的速度為vc，小球從B到C，據(jù)機(jī)械能守恒定律得mg(R＋Rcos60°)＝EPC＋mv，代入數(shù)據(jù)求出vc＝3 m/s. (2)小球經(jīng)過C點(diǎn)時受到三個力作用，即重力G、彈簧彈力F、環(huán)的作用力FN. 設(shè)環(huán)對小球的作用力方向向上，根據(jù)牛頓第二定律F＋FN－mg＝m，由于F＝kx＝2.4 N，F(xiàn)N＝m＋mg－F，解得FN＝3.2 N，方向向上． 根據(jù)牛頓第三定律得出小球?qū)Νh(huán)的作用力大小為3.2 N．方向豎直向下． 答案：(1)3 m/s　(2)3.2 N，方向豎直向下