2011屆課件-高三物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 第3講 機(jī)械能守恒定律能的轉(zhuǎn)化和守恒定律課時(shí)作業(yè) 新人教版

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1、第五章 第3講 (本欄目內(nèi)容,在學(xué)生用書中以活頁形式分冊(cè)裝訂!) 1.如圖所示,一質(zhì)量為m的小球固定于輕質(zhì)彈簧的一端,彈簧的另一端固定于O點(diǎn)處,將小球拉至A處,彈簧恰好無形變,由靜止釋放小球,它運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)正下方B點(diǎn)的速度為v,與A點(diǎn)的豎直高度差為h,則 (  ) A.由A至B重力做功為mgh B.由A至B重力勢(shì)能減少mv2 C.由A至B小球克服彈力做功為mgh D.小球到達(dá)位置B時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為 【解析】 由A到B,高度減小h,重力做功mgh,重力勢(shì)能減少mgh,但因彈簧伸長,彈性勢(shì)能增加,由能量守恒得:mgh=mv2+Ep,可得:Ep=mgh-mv2,小球克服彈力

2、做功應(yīng)小于mgh,故B、C錯(cuò)誤,A、D正確. 【答案】 AD 2.一個(gè)質(zhì)量為m的小鐵塊沿半徑為R的固定半圓軌道上邊緣由靜止滑下,到半圓底部時(shí),軌道所受壓力為鐵塊重力的1.5倍,則此過程中鐵塊損失的機(jī)械能為 (  ) A.mgR          B.mgR C.mgR D.mgR 【解析】 設(shè)鐵塊在圓軌道底部的速度為v,則1.5mg-mg=m,由能量守恒有:mgR-ΔE=mv2,所以ΔE=mgR,正確答案為D. 【答案】 D 3.如圖所示,質(zhì)量相等的甲、乙兩小球從一光滑直角斜面的頂端同時(shí)由靜止釋放,甲小球沿斜面下滑經(jīng)過a點(diǎn),乙小球豎直下落經(jīng)過b點(diǎn),a、b兩點(diǎn)在同

3、一水平面上,不計(jì)空氣阻力,下列說法中正確的是 (  ) A.甲小球在a點(diǎn)的速率等于乙小球在b點(diǎn)的速率 B.甲小球到達(dá)a點(diǎn)的時(shí)間等于乙小球到達(dá)b點(diǎn)的時(shí)間 C.甲小球在a點(diǎn)的機(jī)械能等于乙小球在b點(diǎn)的機(jī)械能 D.甲小球在a點(diǎn)時(shí)重力的功率等于乙小球在b點(diǎn)時(shí)重力的功率 【解析】 由機(jī)械能守恒得到兩小球到達(dá)a、b兩處的速度大小相等,A、C正確;設(shè)斜面的傾角為α,甲小球在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度為a=gsin α,乙小球下落的加速度為a=g,由t=可知t甲>t乙,B錯(cuò)誤;甲小球在a點(diǎn)時(shí)重力的功率P甲=mgvsin α,乙小球在b點(diǎn)時(shí)重力的功率P乙=mgv,D錯(cuò)誤. 【答案】 AC 4.如圖所示

4、,一塊長木板B放在光滑的水平地面上,在B上放一個(gè)木塊A,現(xiàn)以恒定的力F拉B,由于A、B間摩擦力的作用,A將在B上滑動(dòng),以地面為參照物,A、B都向前移動(dòng)了一段距離,在此過程中 (  ) A.外力F做的功等于A和B所組成的系統(tǒng)的動(dòng)能增量 B.B對(duì)A的摩擦力所做的功大于A的動(dòng)能增量 C.A對(duì)B的摩擦力所做的功等于B對(duì)A的摩擦力所做的功 D.外力F對(duì)B所做的功等于B的動(dòng)能增量與B克服摩擦力所做的功之和 【解析】 A、B之間一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功,使系統(tǒng)的部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,所以外力F與一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功的代數(shù)和等于A和B組成的系統(tǒng)的動(dòng)能增量,因而A、C錯(cuò)誤;分別以A、B為對(duì)象利用動(dòng)能定理

5、,可判斷出B錯(cuò)誤,D正確. 【答案】 D 5.如圖所示,小球從A點(diǎn)以初速度v0沿粗糙斜面向上運(yùn)動(dòng),到達(dá)最高點(diǎn)B后返回A,C為AB的中點(diǎn).下列說法中正確的是 (  ) A.小球從A出發(fā)到返回A的過程中,位移為零,合外力做功為零 B.小球從A到C過程與從C到B過程,減少的動(dòng)能相等 C.小球從A到B過程與從B到A過程,損失的機(jī)械能相等 D.小球從A到C過程與從C到B過程,速度的變化量相等 【解析】 小球從A出發(fā)到返回A的過程中,位移為零,重力做功為零,支持力不做功,摩擦力做負(fù)功,所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤;從A到B的過程與從B到A的過程中,位移大小相等,方向相反,損失的機(jī)械能等于克服摩擦力做

6、的功,所以C選項(xiàng)正確;小球從A到C過程與從C到B過程,位移相等,合外力也相等,方向與運(yùn)動(dòng)方向相反,所以合外力做負(fù)功,大小相等,所以減少的動(dòng)能相等,因此,B選項(xiàng)正確;小球從A到C過程與從C到B過程中,減少的動(dòng)能相等,而動(dòng)能的大小與質(zhì)量成正比,與速度的平方成正比,所以D錯(cuò)誤. 【答案】 BC 6.如圖所示,斜面置于光滑水平地面上,其光滑斜面上有一物體由靜止下滑,在物體下滑過程中,下列說法正確的是 (  ) A.物體的重力勢(shì)能減少,動(dòng)能增加 B.斜面的機(jī)械能不變 C.斜面對(duì)物體的作用力垂直于接觸面,不對(duì)物體做功 D.物體和斜面組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 【解析】 物體下滑過程中,由于物

7、體與斜面相互間有垂直于斜面的作用力,使斜面加速運(yùn)動(dòng),斜面的動(dòng)能增加;物體沿斜面下滑時(shí),既沿斜面向下運(yùn)動(dòng),又隨斜面向右運(yùn)動(dòng),其合速度方向與彈力方向不垂直,且夾角大于90°,所以物體克服相互作用力做功,物體的機(jī)械能減少,但動(dòng)能增加,重力勢(shì)能減少,故A項(xiàng)正確,B、C項(xiàng)錯(cuò)誤.對(duì)物體與斜面組成的系統(tǒng)內(nèi),只有動(dòng)能和重力勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化,故系統(tǒng)機(jī)械能守恒,D項(xiàng)正確. 【答案】 AD 7.在2008年北京奧運(yùn)會(huì)上,俄羅斯著名撐桿跳運(yùn)動(dòng)員伊辛巴耶娃以5.05 m的成績第24次打破世界記錄.圖為她在比賽中的幾個(gè)畫面,下列說法中正確的是 (  ) A.運(yùn)動(dòng)員過最高點(diǎn)時(shí)的速度為零 B.撐桿恢復(fù)形變時(shí),彈性

8、勢(shì)能完全轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 C.運(yùn)動(dòng)員要成功躍過橫桿,其重心必須高于橫桿 D.運(yùn)動(dòng)員在上升過程中對(duì)桿先做正功后做負(fù)功 【解析】 撐桿跳運(yùn)動(dòng)員過最高點(diǎn)時(shí)豎直速度為零,水平速度不為零,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;當(dāng)運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最高點(diǎn)桿恢復(fù)形變時(shí),彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能和動(dòng)能,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;運(yùn)動(dòng)員可以背躍式躍過橫桿,其重心可能低于橫桿,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;運(yùn)動(dòng)員在上升過程中對(duì)桿先做正功轉(zhuǎn)化為桿的彈性勢(shì)能后做負(fù)功,桿的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能和動(dòng)能,選項(xiàng)D正確. 【答案】 D 8.如圖所示,一根跨越光滑定滑輪的輕繩,兩端各有一雜技演員(可視為質(zhì)點(diǎn)),演員a站于地面,演員b從圖示的位置由靜止開始向下擺,運(yùn)動(dòng)過程中繩

9、始終處于伸直狀態(tài),當(dāng)演員b擺至最低點(diǎn)時(shí),演員a剛好對(duì)地面無壓力,則演員a與演員b質(zhì)量之比為 (  ) A.1∶1        B.2∶1 C.3∶1 D.4∶1 【解析】 由機(jī)械能守恒定律求出演員b下落至最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為v.mv2=mgl(1-cos 60°),v2=2gl(1-cos 60°)=gl.此時(shí)繩的拉力為FT=mg+m=2mg,演員a剛好對(duì)地壓力為0.則mag=FT=2mg.故ma∶m=2∶1. 【答案】 B 9.來自福建省體操隊(duì)的運(yùn)動(dòng)員黃珊汕是第一位在奧運(yùn)會(huì)上獲得蹦床獎(jiǎng)牌的中國選手.蹦床是一項(xiàng)好看又驚險(xiǎn)的運(yùn)動(dòng),如圖所示為運(yùn)動(dòng)員在蹦床運(yùn)動(dòng)中完成某

10、個(gè)動(dòng)作的示意圖,圖中虛線PQ是彈性蹦床的原始位置,A為運(yùn)動(dòng)員抵達(dá)的最高點(diǎn),B為運(yùn)動(dòng)員剛抵達(dá)蹦床時(shí)的位置,C為運(yùn)動(dòng)員抵達(dá)的最低點(diǎn).不考慮空氣阻力和運(yùn)動(dòng)員與蹦床作用時(shí)的機(jī)械能損失,A、B、C三個(gè)位置運(yùn)動(dòng)員的速度分別是vA、vB、vC,機(jī)械能分別是EA、EB、EC,則它們的大小關(guān)系是 (  ) A.vAvC       B.vA>vB,vBEC D.EA>EB,EB=EC 【解析】 最高點(diǎn)A的速度為零,剛抵達(dá)B位置時(shí)的速度不為零,vAvC,以人為研究對(duì)象,B→A機(jī)械能守恒,EA=EB,B→C彈力對(duì)人做

11、負(fù)功,機(jī)械能減小,EB>EC. 【答案】 AC 10.飛機(jī)場上運(yùn)送行李的裝置為一水平放置的環(huán)形傳送帶,傳送帶的總質(zhì)量為M,其俯視圖如下圖所示.現(xiàn)開啟電動(dòng)機(jī),傳送帶達(dá)穩(wěn)定運(yùn)行的速度v后,將行李依次輕輕放到傳送帶上.若有n件質(zhì)量均為m的行李需通過傳送帶運(yùn)送給旅客.假設(shè)在轉(zhuǎn)彎處行李與傳送帶無相對(duì)滑動(dòng),忽略皮帶輪、電動(dòng)機(jī)損失的能量.求從電動(dòng)機(jī)開啟,到運(yùn)送完行李需要消耗的電能為多少? 【解析】 設(shè)行李與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,則傳送帶與行李間由于摩擦產(chǎn)生的總熱量Q=nμmgΔx 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得:Δx=x傳-x行=vt-= 又:v=μgt 聯(lián)立解得:Q=nmv2 由能量守恒得:E=Q+

12、Mv2+n×mv2 所以:E=Mv2+nmv2. 【答案】 Mv2+nmv2 11.質(zhì)量為m的木塊(可視為質(zhì)點(diǎn))左端與輕彈簧相連,彈簧的另一端與固定在足夠大的光滑水平桌面上的擋板相連,木塊的右端與一輕細(xì)線連接,細(xì)線繞過光滑的質(zhì)量不計(jì)的輕滑輪,木塊處于靜止?fàn)顟B(tài),在下列情況中彈簧均處于彈性限度內(nèi),不計(jì)空氣阻力及線的形變,重力加速度為g. (1)在甲圖中,在線的另一端施加一豎直向下的大小為F的恒力,木塊離開初始位置O由靜止開始向右運(yùn)動(dòng),彈簧開始發(fā)生伸長形變,已知木塊通過P點(diǎn)時(shí),速度大小為v,O、P兩點(diǎn)間的距離為x.求木塊拉至P點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能; (2)如果在線的另一端不是施加恒力,而是懸

13、掛一個(gè)質(zhì)量為M的鉤碼,如圖乙所示,木塊也從初始位置O由靜止開始向右運(yùn)動(dòng),求當(dāng)木塊通過P點(diǎn)時(shí)的速度大小. 【解析】 (1)用力F拉木塊至P點(diǎn)時(shí),設(shè)此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為E,根據(jù)功能關(guān)系得 Fx=E+mv2 所以彈簧的彈性勢(shì)能為E=Fx-mv2. (2)懸掛鉤碼M時(shí),當(dāng)木塊運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí),彈簧的彈性勢(shì)能仍為E,設(shè)木塊的速度為v′,由機(jī)械能守恒定律得 Mgx=E+(m+M)v′2 聯(lián)立解得:v′=. 【答案】 (1)Fx-mv2 (2) 12.(2010年成都市摸底測試)如圖所示為某同學(xué)設(shè)計(jì)的節(jié)能運(yùn)輸系統(tǒng).斜面軌道的傾角為37°,木箱與軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.25.設(shè)計(jì)要求:木

14、箱在軌道頂端時(shí),自動(dòng)裝貨裝置將質(zhì)量m=2 kg的貨物裝入木箱,木箱載著貨物沿軌道無初速滑下,當(dāng)輕彈簧被壓縮至最短時(shí),自動(dòng)裝貨裝置立刻將貨物卸下,然后木箱恰好被彈回到軌道頂端,接著再重復(fù)上述過程.若g取10 m/s2,sin 37°=0.6 ,cos 37°=0.8.求: (1)離開彈簧后,木箱沿軌道上滑的過程中的加速度大??; (2)滿足設(shè)計(jì)要求的木箱質(zhì)量. 【解析】 (1)設(shè)木箱質(zhì)量為m′,對(duì)木箱的上滑過程,由牛頓第二定律有: m′gsin 37°+μm′gcos 37°=m′a 代入數(shù)據(jù)解得:a=8 m/s2. (2)設(shè)木箱沿軌道下滑的最大距離為L,彈簧被壓縮至最短時(shí)的彈性勢(shì)能為Ep,根據(jù)能量守恒定律:貨物和木箱下滑過程中有:(m′+m)gsin 37°L=μ(m′+m)gcos 37°L+Ep 木箱上滑過程中有Ep=m′gsin 37°L+μm′gcos 37°L 聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得:m′=m=2 kg. 【答案】 (1)8 m/s (2)2 kg

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