（新課標(biāo)）河南省2015高考物理總復(fù)習(xí)講義 第5章 第3講 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用

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1、 第3講　機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用 知識(shí)一　重力勢(shì)能與彈性勢(shì)能 1．重力勢(shì)能 (1)重力做功的特點(diǎn) ①重力做功與路徑無(wú)關(guān)，只與始末位置的高度差有關(guān)． ②重力做功不引起物體機(jī)械能的變化． (2)重力勢(shì)能 ①公式：Ep＝mgh. ②矢標(biāo)性：重力勢(shì)能是標(biāo)量，但有正、負(fù)，其意義是表示物體的重力勢(shì)能比它在參考平面上大還是小，這與功的正、負(fù)的物理意義不同． ③系統(tǒng)性：重力勢(shì)能是物體和地球共有的． ④相對(duì)性：重力勢(shì)能的大小與參考平面的選取有關(guān)．重力勢(shì)能的變化是絕對(duì)的，與參考平面的選取無(wú)關(guān)． (3)重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系 ①定性關(guān)系：重力對(duì)物體做正功，重力勢(shì)能就減少；重力對(duì)物

2、體做負(fù)功，重力勢(shì)能就增加． ②定量關(guān)系：重力對(duì)物體做的功等于物體重力勢(shì)能的減少量．即WG＝－(Ep2－Ep1)＝－ΔEp. 2．彈性勢(shì)能 (1)大小：彈簧的彈性勢(shì)能的大小與彈簧的形變量及勁度系數(shù)有關(guān)． (2)彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系：彈力做正功，彈性勢(shì)能減小，彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加． 　對(duì)于彈性勢(shì)能，一般取物體的彈性形變?yōu)榱銜r(shí)的彈性勢(shì)能為零．當(dāng)彈簧的伸長(zhǎng)量與壓縮量相等時(shí)，其彈性勢(shì)能相等． 知識(shí)二　機(jī)械能守恒定律 1．內(nèi)容 在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能和勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變． 2．機(jī)械能守恒的條件 只有重力或彈力做功． 3．

3、守恒表達(dá)式 觀點(diǎn) 表達(dá)式 守恒觀點(diǎn) E1＝E2，Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2 轉(zhuǎn)化觀點(diǎn) ΔEk＝－ΔEp 轉(zhuǎn)移觀點(diǎn) ΔEA減＝ΔEB增 　(1)物體所受合外力為零時(shí)，機(jī)械能一定守恒．() (2)物體受到摩擦力作用時(shí)，機(jī)械能一定要變化．() (3)物體只發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化時(shí)，物體的機(jī)械能一定守恒．(√) 1．(多選)下列運(yùn)動(dòng)中能滿(mǎn)足機(jī)械能守恒的是(　　) A．手榴彈從手中拋出后的運(yùn)動(dòng)(不計(jì)空氣阻力) B．子彈射穿木塊 C．細(xì)繩一端固定，另一端拴著一個(gè)小球，使小球在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng) D．吊車(chē)將貨物勻速吊起 【解

4、析】　手榴彈從手中拋出后，在不計(jì)空氣阻力的情況下只有重力做功，沒(méi)有其他力做功，機(jī)械能守恒，A正確；子彈穿過(guò)木塊的過(guò)程中，子彈受到木塊施加的摩擦力的作用，摩擦力對(duì)子彈做負(fù)功，子彈的動(dòng)能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，機(jī)械能不守恒，B不正確；小球在光滑的水平面上運(yùn)動(dòng)，受到重力，水平面對(duì)小球的支持力，還有細(xì)繩對(duì)小球的拉力作用，這些力皆與小球的運(yùn)動(dòng)方向垂直，不做功，所以小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中無(wú)能量轉(zhuǎn)化，保持原有的動(dòng)能不變，即機(jī)械能守恒，C正確；吊車(chē)將貨物勻速吊起的過(guò)程中，貨物受到與其重力大小相等、方向相反的拉力作用，上升過(guò)程中除重力做功外還有拉力對(duì)物體做正功，貨物的機(jī)械能增加，故D所指的運(yùn)動(dòng)過(guò)程機(jī)械能不守恒，D不正確．

5、 【答案】　AC 2. 圖5－3－1 如圖5－3－1所示，小球從高處下落到豎直放置的輕彈簧上，在將彈簧壓縮到最短的整個(gè)過(guò)程中，下列關(guān)于能量的敘述中正確的是(　　) A．重力勢(shì)能和動(dòng)能之和總保持不變 B．重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能之和總保持不變 C．動(dòng)能和彈性勢(shì)能之和總保持不變 D．重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能和動(dòng)能之和總保持不變 【解析】　在小球與彈簧相互作用過(guò)程中，重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化，總和保持不變，D正確；重力勢(shì)能一直減小，故動(dòng)能和彈性勢(shì)能之和一直增大，C錯(cuò)誤；動(dòng)能先增大后減小，故重力勢(shì)能與彈性勢(shì)能之和先減小后增大，B錯(cuò)誤；因彈性勢(shì)能一直增大，故重力勢(shì)能與動(dòng)能之和一直減小，A

6、錯(cuò)誤． 【答案】　D 3. 圖5－3－2 (多選)“蹦極”是一項(xiàng)非常刺激的體育運(yùn)動(dòng)．如圖5－3－2所示，運(yùn)動(dòng)員身系彈性繩自高空中Q點(diǎn)自由下落，圖中a是彈性繩的原長(zhǎng)位置，c是運(yùn)動(dòng)員所到達(dá)的最低點(diǎn)，b是運(yùn)動(dòng)員靜止地懸吊著時(shí)的平衡位置．則(　　) A．由Q到c的整個(gè)過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能及重力勢(shì)能之和守恒 B．由a下降到c的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能一直減小 C．由a下降到c的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能先增大后減小 D．由a下降到c的過(guò)程中，彈性繩的彈性勢(shì)能一直增大 【解析】　由Q到c的整個(gè)過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性繩的彈性勢(shì)能之和守恒，A錯(cuò)誤；由a下降到c的過(guò)程中，運(yùn)

7、動(dòng)員的動(dòng)能先增大后減小，B錯(cuò)誤，C正確；由a下降到c的過(guò)程中，彈性繩的伸長(zhǎng)量不斷增加，故彈性勢(shì)能一直增大，D選項(xiàng)也正確． 【答案】　CD 4. 圖5－3－3 (2010安徽高考)伽利略曾設(shè)計(jì)如圖5－3－3所示的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，將擺球拉至M點(diǎn)放開(kāi)，擺球會(huì)達(dá)到同一水平高度上的N點(diǎn)．如果在E或F處釘上釘子，擺球?qū)⒀夭煌膱A弧達(dá)到同一高度的對(duì)應(yīng)點(diǎn)；反過(guò)來(lái)，如果讓擺球從這些點(diǎn)下落，它同樣會(huì)達(dá)到原水平高度上的M點(diǎn)．這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以說(shuō)明，物體由靜止開(kāi)始沿不同傾角的光滑斜面(或弧線)下滑時(shí)，其末速度的大小(　　) A．只與斜面的傾角有關(guān) B．只與斜面的長(zhǎng)度有關(guān) C．只與下滑的高度有關(guān) D．只與物

8、體的質(zhì)量有關(guān) 【答案】　C 5. 圖5－3－4 (2012上海高考)如圖5－3－4，可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A、B用不可伸長(zhǎng)的細(xì)軟輕線連接，跨過(guò)固定在地面上半徑為R的光滑圓柱，A的質(zhì)量為B的兩倍．當(dāng)B位于地面時(shí)，A恰與圓柱軸心等高．將A由靜止釋放，B上升的最大高度是(　　) A．2R　　　　　　　　　 B．5R/3 C．4R/3 D．2R/3 【解析】　 如圖所示，以A、B兩球?yàn)橄到y(tǒng)，以地面為零勢(shì)能面，設(shè)A質(zhì)量為2m，B質(zhì)量為m，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有：2mgR＝mgR＋3mv2，A落地后B將以v做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，即有mv2＝mgh，解得h＝R.則B上升的高度為R＋R＝

9、R，故選項(xiàng)C正確． 【答案】　C 考點(diǎn)一 [42]　機(jī)械能守恒的判斷 一、機(jī)械能守恒的條件 只有重力或彈力做功，可以從以下四個(gè)方面進(jìn)行理解： 1．物體只受重力或彈力作用． 2．存在其他力作用，但其他力不做功，只有重力或彈力做功． 3．其他力做功，但做功的代數(shù)和為零． 4．存在相互作用的物體組成的系統(tǒng)只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，無(wú)其他形式能量的轉(zhuǎn)化． 二、機(jī)械能守恒的判斷方法 1．利用機(jī)械能的定義判斷(直接判斷)：分析動(dòng)能和勢(shì)能的和是否變化． 2．用做功判斷：若物體或系統(tǒng)只有重力(或彈簧的彈力)做功，或有其他力做功，但其他力做功的代數(shù)和為零，則機(jī)械能守恒． 3．用能量轉(zhuǎn)

10、化來(lái)判斷：若物體系統(tǒng)中只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化而無(wú)機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，則物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒． 　在如圖5－3－5所示的物理過(guò)程示意圖中，甲圖為一端固定有小球的輕桿，從右偏上30角釋放后繞光滑支點(diǎn)擺動(dòng)；乙圖為末端固定有小球的輕質(zhì)直角架，釋放后繞通過(guò)直角頂點(diǎn)的固定軸O無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)；丙圖為置于光滑水平面上的A、B兩小車(chē)，B靜止，A獲得一向右的初速度后向右運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻連接兩車(chē)的細(xì)繩繃緊，然后帶動(dòng)B車(chē)運(yùn)動(dòng)；丁圖為置于光滑水平面上的帶有豎直支架的小車(chē)，把用細(xì)繩懸掛的小球從圖示位置釋放，小球開(kāi)始擺動(dòng)．則關(guān)于這幾個(gè)物理過(guò)程(空氣阻力忽略不計(jì))，下列判斷中正確的是(　　) 甲　　　　　　乙　　

11、　　　　丙　　　　　　丁 圖5－3－5 A．甲圖中小球機(jī)械能守恒 B．乙圖中小球A的機(jī)械能守恒 C．丙圖中兩車(chē)組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 D．丁圖中小球的機(jī)械能守恒 【解析】　甲圖過(guò)程中輕桿對(duì)小球不做功，小球的機(jī)械能守恒；乙圖過(guò)程中A、B兩球通過(guò)桿相互影響(例如開(kāi)始時(shí)A球帶動(dòng)B球轉(zhuǎn)動(dòng))，輕桿對(duì)A的彈力不沿桿的方向，會(huì)對(duì)小球做功，所以每個(gè)小球的機(jī)械能不守恒，但把兩個(gè)小球作為一個(gè)系統(tǒng)時(shí)機(jī)械能守恒；丙圖中繩子繃緊的過(guò)程雖然只有彈力作為內(nèi)力做功，但彈力突變有內(nèi)能轉(zhuǎn)化，機(jī)械能不守恒；丁圖過(guò)程中細(xì)繩也會(huì)拉動(dòng)小車(chē)運(yùn)動(dòng)，取地面為參考系，小球的軌跡不是圓弧，細(xì)繩會(huì)對(duì)小球做功，小球的機(jī)械能不守恒，把

12、小球和小車(chē)當(dāng)做一個(gè)系統(tǒng)，機(jī)械能才守恒． 【答案】　A 　(1)對(duì)一些繩子突然繃緊、物體間碰撞等，除非題目特別說(shuō)明，否則機(jī)械能必定不守恒． (2)對(duì)于系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒，可以根據(jù)能量的轉(zhuǎn)化進(jìn)行判斷． 考點(diǎn)二 [43]　機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式及應(yīng)用 一、三種守恒表達(dá)式的比較 表達(dá) 角度 表達(dá)公式 表達(dá)意義 注意事項(xiàng) 守恒 觀點(diǎn) Ek＋Ep＝Ek′＋Ep′ 系統(tǒng)初狀態(tài)的機(jī)械能的總和與末狀態(tài)機(jī)械能的總和相等 應(yīng)用時(shí)應(yīng)選好重力勢(shì)能的零勢(shì)能面，且初、末狀態(tài)必須用同一零勢(shì)能面計(jì)算勢(shì)能 轉(zhuǎn)化 觀點(diǎn) ΔEk＝－ΔEp 表示系統(tǒng)(或物體)機(jī)械能守恒時(shí)，系統(tǒng)減少

13、(或增加)的重力勢(shì)能等于系統(tǒng)增加(或減少)的動(dòng)能 應(yīng)用時(shí)關(guān)鍵在于分清重力勢(shì)能的增加量或減少量，可不選零勢(shì)能面而直接計(jì)算初、末狀態(tài)的勢(shì)能差 轉(zhuǎn)移 觀點(diǎn) ΔE增＝ΔE減 若系統(tǒng)由A、B兩部分組成，則A部分物體機(jī)械能的增加量與B部分物體機(jī)械能的減少量相等 常用于解決兩個(gè)或多個(gè)物體組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒問(wèn)題 二、應(yīng)用機(jī)械能守恒的一般步驟 1．選取研究對(duì)象 2．根據(jù)受力分析和各力做功情況分析，確定是否符合機(jī)械能守恒條件． 3．確定初末狀態(tài)的機(jī)械能或運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體機(jī)械能的轉(zhuǎn)化情況． 4．選擇合適的表達(dá)式列出方程，進(jìn)行求解． 5．對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行必要的討論和說(shuō)明． ——————[

14、1個(gè)示范例]—————— 　 圖5－3－6 如圖5－3－6所示，傾角為θ的直角斜面體固定在水平地面上，一根輕質(zhì)彈簧上端固定在斜面上，下端拴一質(zhì)量為m的物塊，物塊放在光滑斜面上的P點(diǎn)并保持靜止，彈簧與斜面平行，此時(shí)彈簧具有的彈性勢(shì)能為 Ep，已知彈簧的勁度系數(shù)為k，現(xiàn)將物塊緩慢沿斜面向上移動(dòng)，到彈簧剛恢復(fù)至原長(zhǎng)位置時(shí)，由靜止釋放物塊，求在以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物塊的最大速度． 【解析】　由題意可知，物塊將以P點(diǎn)為平衡位置往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物塊運(yùn)動(dòng)到位置P點(diǎn)時(shí)有最大速度，設(shè)為vm，從物塊在彈簧原長(zhǎng)位置由靜止釋放至物塊剛好到達(dá)P點(diǎn)的過(guò)程中，由系統(tǒng)機(jī)械能守恒得： mgx0sin θ＝Ep＋

15、mv 當(dāng)物塊自由靜止在P點(diǎn)時(shí)，物塊受力平衡，則有：mgsin θ＝kx0 聯(lián)立解得：vm＝ 【答案】　 ——————[1個(gè)預(yù)測(cè)例]—————— 　 圖5－3－7 如圖5－3－7所示，物塊A的質(zhì)量為M，物塊B、C的質(zhì)量都是m，并都可看作質(zhì)點(diǎn)，且m

16、地之后，物塊B在落地之前，A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒． 【解析】　(1)A上升L時(shí)速度達(dá)到最大，設(shè)為v，由機(jī)械能守恒定律有 2mgL－MgL＝(M＋2m)v2 得v＝. (2)C著地后，若B恰能著地，即B物塊再下降L時(shí)速度為零．對(duì)A、B組成的系統(tǒng)由動(dòng)能定理得 －MgL＋mgL＝0－(M＋m)v2 解得M＝m 若使B不著地，應(yīng)有M>m， 即>. 【答案】　(1) 　(2)> 輕桿模型中的機(jī)械能守恒 一、模型構(gòu)建 輕桿兩端各固定一個(gè)物體，整個(gè)系統(tǒng)一起沿斜面運(yùn)動(dòng)或繞某點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，該系統(tǒng)即為機(jī)械能守恒中的輕桿模型． 二、模型條件 1．忽略空氣阻力和各種摩擦． 2．

17、平動(dòng)時(shí)兩物體線速度相等，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)兩物體角速度相等． 三、模型特點(diǎn) 1．桿對(duì)物體的作用力并不總是指向桿的方向，桿能對(duì)物體做功，單個(gè)物體機(jī)械能不守恒． 2．對(duì)于桿和球組成的系統(tǒng)，沒(méi)有外力對(duì)系統(tǒng)做功，因此系統(tǒng)的總機(jī)械能守恒． ——————[1個(gè)示范例]—————— 　質(zhì)量分別為m和2m的兩個(gè)小球P和Q，中間用輕質(zhì)桿固定連接，桿長(zhǎng)為L(zhǎng)，在離P球處有一個(gè)光滑固定軸O，如圖5－3－8所示．現(xiàn)在把桿置于水平位置后自由釋放，在Q球順時(shí)針擺動(dòng)到最低點(diǎn)位置時(shí)，求： 圖5－3－8 (1)小球P的速度大??； (2)在此過(guò)程中小球P機(jī)械能的變化量． 【規(guī)范解答】　(1)兩球和桿組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，

18、設(shè)小球Q擺到最低位置時(shí)P球的速度為v，由于P、Q兩球的角速度相等，Q球運(yùn)動(dòng)半徑是P球運(yùn)動(dòng)半徑的兩倍，故Q球的速度為2v.由機(jī)械能守恒定律得2mgL－mgL＝mv2＋2m(2v)2， 解得v＝. (2)小球P機(jī)械能增加量為ΔE， ΔE＝mgL＋mv2＝mgL. 【答案】　(1)　(2)增加mgL ——————[1個(gè)模型練]—————— 圖5－3－9 如圖5－3－9所示，傾角為θ的光滑斜面上放有兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球A和B，兩球之間用一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕桿相連，下面的小球B離斜面底端的高度為h.兩球從靜止開(kāi)始下滑，不計(jì)球與地面碰撞時(shí)的機(jī)械能損失，且地面光滑，求： (1)兩球在光滑水平面

19、上運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大??； (2)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中桿對(duì)A球所做的功． 【解析】　(1)因?yàn)闆](méi)有摩擦，且不計(jì)球與地面碰撞時(shí)的機(jī)械能損失，兩球在光滑地面上運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小相等，設(shè)為v，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有： 2mg(h＋sin θ)＝2mv2 解得：v＝. (2)因兩球在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度v比B單獨(dú)從h處自由滑下的速度大，增加的機(jī)械能就是桿對(duì)B做正功的結(jié)果．B增加的機(jī)械能為 ΔEkB＝mv2－mgh＝mgLsin θ 因系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，所以桿對(duì)B球做的功與桿對(duì)A球做的功的數(shù)值應(yīng)該相等，桿對(duì)B球做正功，對(duì)A球做負(fù)功，所以桿對(duì)A球做的功W＝－mgLsin θ. 【答案】　(1)

20、　(2)－mgLsin θ 在利用輕桿模型求解問(wèn)題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1)本類(lèi)題目易誤認(rèn)為兩球的線速度相等，還易誤認(rèn)為單個(gè)小球的機(jī)械能守恒． (2)桿對(duì)球的作用力方向不再沿著桿，桿對(duì)小球P做正功從而使它的機(jī)械能增加，同時(shí)桿對(duì)小球Q做負(fù)功，使小球Q的機(jī)械能減少，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒. ⊙重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能與機(jī)械能守恒的判斷 1．(多選)(2011新課標(biāo)全國(guó)高考)一蹦極運(yùn)動(dòng)員身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺(tái)下落，到最低點(diǎn)時(shí)距水面還有數(shù)米距離．假定空氣阻力可忽略，運(yùn)動(dòng)員可視為質(zhì)點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)前重力勢(shì)能始終減小 B．蹦極繩張緊后的下落過(guò)程中

21、，彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加 C．蹦極過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 D．蹦極過(guò)程中，重力勢(shì)能的改變與重力勢(shì)能零點(diǎn)的選取有關(guān) 【解析】　到達(dá)最低點(diǎn)前高度始終在降低，所以重力勢(shì)能始終減小，故A正確．繩張緊后的下落過(guò)程，伸長(zhǎng)量逐漸增大，彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增大，故B正確．在蹦極過(guò)程中，只有重力與系統(tǒng)內(nèi)彈力做功，故系統(tǒng)機(jī)械能守恒，C正確．重力勢(shì)能的改變與重力做功有關(guān)，重力做功只與始末位置高度差有關(guān)，與零勢(shì)能面的選取無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤． 【答案】　ABC 2．(2014江蘇無(wú)錫模擬)如圖5－3－10所示，斜劈劈尖頂著豎直墻壁靜止于水平面上，現(xiàn)將一小球從圖示位置靜止釋放，不計(jì)一切

22、摩擦，則在小球從釋放到落至地面的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖5－3－10 A．斜劈對(duì)小球的彈力不做功 B．斜劈與小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 C．斜劈的機(jī)械能守恒 D．小球重力勢(shì)能減少量等于斜劈動(dòng)能的增加量 【解析】　不計(jì)一切摩擦，小球下滑時(shí)，小球和斜劈組成的系統(tǒng)只有小球重力做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，故B正確，C錯(cuò)誤；小球重力勢(shì)能的減少量應(yīng)等于小球和斜劈動(dòng)能的增加量之和，D錯(cuò)誤；斜劈對(duì)小球的彈力與小球位移間夾角大于90，故此彈力做負(fù)功，A錯(cuò)誤． 【答案】　B ⊙機(jī)械能守恒與功率的綜合 3．用長(zhǎng)度為l的細(xì)繩懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的小球，將小球移至和懸點(diǎn)等高的位置使繩自然伸

23、直．放手后小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，小球在最低點(diǎn)的勢(shì)能取作零，則小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中第一次動(dòng)能和勢(shì)能相等時(shí)重力的瞬時(shí)功率為(　　) A．mg　　　　　　　　 B.mg C.mg D.mg 【解析】　設(shè)第一次小球動(dòng)能與勢(shì)能相等時(shí)的速度大小為v，由機(jī)械能守恒定律得：mgl＝mv2＋Ep，Ep＝mv2，解得v＝，此時(shí)v與水平方向夾角為60，故P＝mgvsin 60＝mg，C正確． 【答案】　C ⊙系統(tǒng)的機(jī)械能守恒 4. 圖5－3－11 (多選)輕桿AB長(zhǎng)2L，A端連在固定軸上，B端固定一個(gè)質(zhì)量為2m的小球，中點(diǎn)C固定一個(gè)質(zhì)量為m的小球．AB桿可以繞A端在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)．現(xiàn)將桿

24、置于水平位置，如圖5－3－11所示，然后由靜止釋放，不計(jì)各處摩擦與空氣阻力，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．AB桿轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)，角速度為 B．AB桿轉(zhuǎn)到豎直位置的過(guò)程中，B端小球的機(jī)械能的增量為mgL C．AB桿轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中桿CB對(duì)B球做正功，對(duì)C球做負(fù)功，桿AC對(duì)C球做正功 D．AB桿轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，C球機(jī)械能守恒 【解析】　在AB桿由靜止釋放到轉(zhuǎn)到豎直位置的過(guò)程中，以B球的最低點(diǎn)為零勢(shì)能點(diǎn)，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有： mg2L＋2mg(2L)＝mgL＋2m(ω2L)2＋m(ωL)2，解得角速度ω＝，A項(xiàng)正確．在此過(guò)程中，B端小球機(jī)械能的增量為：ΔEB＝E末－E初＝2m(ω2L)2－2

25、mg(2L)＝mgL，B項(xiàng)正確．AB桿轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，桿AC對(duì)C球不做功，桿CB對(duì)C球做負(fù)功，對(duì)B球做正功，C項(xiàng)錯(cuò)．C球機(jī)械能不守恒，B、C球系統(tǒng)機(jī)械能守恒，D項(xiàng)錯(cuò)． 【答案】　AB ⊙機(jī)械能守恒定律在平拋運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用 5. 圖5－3－12 (2012大綱全國(guó)高考)一探險(xiǎn)隊(duì)員在探險(xiǎn)時(shí)遇到一山溝，山溝的一側(cè)豎直，另一側(cè)的坡面呈拋物線形狀．此隊(duì)員從山溝的豎直一側(cè)，以速度v0沿水平方向跳向另一側(cè)坡面．如圖5－3－12所示，以溝底的O點(diǎn)為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系xOy.已知，山溝豎直一側(cè)的高度為2h，坡面的拋物線方程為y＝x2，探險(xiǎn)隊(duì)員的質(zhì)量為m.人視為質(zhì)點(diǎn)，忽略空氣阻力，重力加速度為g.

26、(1)求此人落到坡面時(shí)的動(dòng)能； (2)此人水平跳出的速度為多大時(shí)，他落在坡面時(shí)的動(dòng)能最?。縿?dòng)能的最小值為多少？ 【解析】　(1)設(shè)該隊(duì)員在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，在坡面上落點(diǎn)的橫坐標(biāo)為x，縱坐標(biāo)為y.由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和已知條件得 x＝v0t① 2h－y＝gt2② 根據(jù)題意有y＝③ 由機(jī)械能守恒，落到坡面時(shí)的動(dòng)能為 mv2＝mv＋mg(2h－y)④ 聯(lián)立①②③④式得mv2＝m(v＋)．⑤ (2)⑤式可以改寫(xiě)為v2＝(－)2＋3gh⑥ v2取極小的條件為⑥式中的平方項(xiàng)等于0，由此得 v0＝⑦ 此時(shí)v2＝3gh，則最小動(dòng)能為 (mv2)min＝mgh.⑧ 【答案】　(1)m(v＋)　(2)v0＝時(shí)落坡動(dòng)能最小為mgh 希望對(duì)大家有所幫助，多謝您的瀏覽！