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1、
第二模塊 第5章 第3單元
一、選擇題
1.下列四個選項的圖中,木塊均在固定的斜面上運動,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中的木塊向下運動,圖C中的木塊向上運動.在這四個圖所示的運動過程中機械能守恒的是
( )
解析:依據(jù)機械能守恒條件:只有重力做功的情況下,物體的機械能才能保持守恒,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均不符合機械能守恒的條件,故答案為C.
答案:C
2.(2010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,不計空氣
2、阻力,則
( )
A.物體的機械能不變 B.物體的動能減小mgh
C.物體的機械能增加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.(2010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),曲線AC為A物體的運動軌跡,直線BD為B物體的運動軌跡,
3、兩軌跡相交于O點,則兩物體
( )
A.經(jīng)O點時速率相等
B.在O點相遇
C.在O點具有的機械能一定相等
D.在O點時重力的功率一定相等
解析:由機械能守恒定律可知,A、B下落相同高度到達O點時速率不相等,故A錯.由于平拋運動豎直方向的運動是自由落體運動,兩物體從同一水平線上開始運動,將同時達到O點,故B正確.兩物體運動過程中機械能守恒,但A具有初動能,故它們從同一高度到達O點時機械能不相等,C錯誤.重力的功率P=mgvy,由于兩物體質(zhì)量相等,到達O點的豎直分速度vy相等,故在O點時,重力功率一定相等,D項正確.
答案:BD
圖11
4.如圖11所示,一物體以初速度v0
4、沖向光滑斜面AB,并能沿斜面升高h,下列說法中正確的是
( )
A.若把斜面從C點鋸斷,由機械能守恒定律知,物體沖出C點后仍能升高h
B.若把斜面彎成圓弧形,物體仍能沿AB′升高h
C.若把斜面從C點鋸斷或彎成圓弧狀,物體都不能升高h,因為機械能不守恒
D.若把斜面從C點鋸斷或彎成圓弧狀,物體都不能升高h,但機械能仍守恒
解析:若把斜面從C點鋸斷,物體將從C點做斜上拋運動,到最高點速度不為零,據(jù)機械能守恒定律,物體不能升高到h;若彎成弧狀升高h,則升到圓弧的最高點必有大于或等于的速度,據(jù)機械能守恒,不能升高h.
答案:D
圖12
5.如圖12所示,細繩跨過定滑輪懸掛兩物
5、體M和m,且M>m,不計摩擦,系統(tǒng)由靜止開始運動過程中
( )
A.M、m各自的機械能分別守恒
B.M減少的機械能等于m增加的機械能
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)機械能守恒
解析:M下落過程,繩的拉力對M做負功,M的機械能不守恒,減少;m上升過程,繩的拉力對m做正功,m的機械能增加,A錯誤.對M、m組成的系統(tǒng),機械能守恒,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.(2009年營口質(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
6、體落到比地面低h的海平面上.若以地面為零勢能面而且不計空氣阻力, 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
7、球接觸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功,小球的機械能減小,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1
8、5所示,固定在豎直平面內(nèi)的光滑圓軌道ABCD,其A點與圓心等高,D點為最高點,DB為豎直線,AE為水平面,今使小球自A點正上方某處由靜止釋放,且從A處進入圓軌道運動,只要適當調(diào)節(jié)釋放點的高度,總能保證小球最終通過最高點D(不計空氣阻力的影響).則小球通過D點后
( )
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)做勻速圓周運動,在通過最高點時的最小速度為,離開軌道后小球做的是平拋運動,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D,就一定能落到水平面AE上.
答
9、案:A
9.利用傳感器和計算機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.實驗時,把小球舉高到繩子的懸點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
10、是最小,t2時刻繩子所受拉力最大,繩子最長.
答案:D
圖17
二、計算題
10.如圖17所示,跨過同一高度處的光滑滑輪的細線連接著質(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動,B向下加速運動,vB=vAcosθ,當A運動到滑輪的正下方時,速度達最大值,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) ,由機械能守恒定律有:
mg(-h(huán))=mv,vA=1 m/s.
答
11、案:1 m/s
圖18
11.(2010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=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A球運動到圓環(huán)最高點時,B球恰好運動到圓環(huán)最低點,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:從斜軌最高點到半圓環(huán)形軌道最高點,機械能守恒,有2mg(3R-2R)=×2mv.
解得vA=.
對B分析:從斜軌最高點到半圓環(huán)形軌道最低點,機械能守恒,有3mgR=mv,解得vB=.
(2)設(shè)
12、半圓環(huán)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
13、 m,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C,在C點時彈簧的彈性勢能EPC=0.6 J,g取10 m/s2.求:
(1)小球經(jīng)過C點時的速度vc的大小;
(2)小球經(jīng)過C點時對環(huán)的作用力的大小和方向.
解析:(1)設(shè)小球經(jīng)過C點的速度為vc,小球從B到C,據(jù)機械能守恒定律得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
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用心 愛心 專心