2017高考物理最新模拟题精选训练(功能关系)专题04 机械能守恒定律(含解析)
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2017高考物理最新模拟题精选训练(功能关系)专题04 机械能守恒定律(含解析)
专题04 机械能守恒定律
1.(2017云贵川百校大联考)一物块正沿着固定斜面匀速下滑,空气阻力不计.在此过程中,下列说法正确的是( ) A.物快的机械能守恒 B.物快的机械能增大
C.物快与斜面间的接触面光滑 D.物快与斜面间的接触面粗糙 【参】D.
2.
(2017江苏七校期中联考)如图甲所示,轻弹簧竖直固定在水平面上,一质量为m=0。2kg的小球,从弹簧上端某高度处自由下落,从它接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中(弹簧始终在弹性限度内),其速度v和弹簧压缩量△x之间的函数图象如图乙所示,其中A为曲线的最高点,小球和弹簧接触瞬间机械能损失不计,取g=10m/s,则下列说法正确的是( )
2
A.小球刚接触弹簧时加速度最大 B.当△x=0。1m时,小球处于失重状态 C.该弹簧的劲度系数为20.0N/m
D.从接触弹簧到压缩至最短的过程中,小球的机械能一直减小
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【参】CD.
3.(2017福建霞浦一中期中)如图所示,表面光滑的固定斜面顶端安装一个定滑轮,小物块A、B用轻绳连接并跨过定滑轮(不计滑轮的质量和摩擦).初始时刻,手扶物块B使A、B处于静止状态.松手后A下落、B沿斜面上滑,则从松手到物块A着地前的瞬间( )
A.由于绳子的拉力做功,所以A、B为系统机械能不守恒 B.轻绳对物块B做的功等于物块B的机械能增量
C.物块A的重力势能的减少量等于物块A和B的动能增加量 D.物块A的机械能与物块B的重力势能之和减小 【参】BD. 【名师解析】
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机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功;物体机械能的增加量等于除重力外其余力做的功.正确选择研究对象进行分析,从而明确能量间的相互转化情况.
对AB系统来说,绳子拉力属于内力,故绳子拉力不考虑,由于整体只有重力做功,故机械能守恒,故A错误;
对B分析可知,重力之外的力只有绳子拉力做功,故绳子对B做功等于物块B的机械能增加量,故B正确;
A的重力势能的减小量等于AB动能的增加量以及B重力势能的增加量,故C错误;
由于总机械能守恒,则可知,A的机械能与物体B的机械能之和不变,由于B的动能增加,故物块A的机械能与物块B的重力势能之和减小,故D正确.
4.(2017河南十校阶段性测试)在竖直杆上安装一个光滑小导向槽,使竖直上抛的小球能改变
方向后做平抛运动,不计经导向槽时的能量损失,小球以速度v沿杆从地面竖直上抛,经导向槽后平抛,当小球有最大水平位移时,下列说法正确的是(重力加速度为g)
v2 A.导向槽位置应在高为的位置
4gv2 B.最大水平距离为
g C.上、下两过程在某相同高度上总有v下=2v上
D.当小球落地时,速度与水平方向成45° 【参】AD
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【名师解析】设小球有最大水平位移时导向槽位置应在高为h的位置,小球速度为v0,由
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匀变速直线运动规律,v- v0=2gh,小球经导向槽后平抛,由平抛运动规律,x= v0t,h=gt,
2v2v44g2x2三式联立化简得:gt— v t+ x=0。解得t=.根据根判别式v44g2x2≥0可22g24
2
2
2
2
v2v22
知小球的最大水平位移为x=,选项B错误。当小球有最大水平位移时,t=2,导向槽位
2g2g12v2122v222
置应在高为h=gt=的位置,选项A正确。由v— v0=2gh,h=gt,t=2,联立解得:
4g2g22v0=vv。当小球落地时,竖直方向的速度v∥=gt=,所以当小球落地时,速度与水平方向成2245°,选项D正确.根据机械能守恒定律,上、下两过程在某相同高度上总有v下=v上,选项C错误.
5.(2017云南模拟)如图所示,一质量为m的小球套在光滑竖直杆上,轻质弹簧一端与小球相
连,另一端固定于O点。现将小球从A点由静止释放,沿竖直杆运动到B点,已知OA长度小于OB长度,弹簧处于OA、OB两位置时弹力大小相等,A、B两点间的距离为h。在小球由A到B的过程中,下列说法正确的是
A.弹簧处于OA、OB两位置时的弹性势能不相等 B.小球在B点时的动能为mgh
C.小球的加速度等于重力加速度g的位置只有一个 D.在弹簧与杆垂直时,小球机械能最小
【参】BD.
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【名师解析】现将小球从A点由静止释放,沿竖直杆运动到B点,在小球由A到B的过程中,
由于弹簧处于OA、OB两位置时弹力大小相等,根据胡克定律可知弹簧形变量相等,根据同一轻弹簧的弹性势能只与形变量有关,所以弹簧处于OA、OB两位置时的弹性势能相等,选项A错误.在小球由A到B的过程中,由机械能守恒定律,小球在B点时的动能为Ek=mgh,选项B正确。在小球由A到B的过程中,在小球下落到与O点在同一水平位置时,即在弹簧与杆垂直时,在竖直方向只受重力作用,加速度为重力加速度g;在小球下落到轻弹簧恢复到原长时,在竖直方向只受重力作用,加速度为重力加速度g;所以在小球由A到B的过程中,小球的加速度等于重力加速度g的位置有两个,选项C错误。在小球由A点下落到与O点在同一水平位置的过程中,轻弹簧的弹力对小球做负功,小球的机械能减小;在小球由与O点在同一水平位置继续下落的过程中,轻弹簧的弹力对小球做正功,小球的机械能增大,所以在弹簧与杆垂直时,小球机械能最小,选项D正确.
【模型分析】 此题涉及三个模型:轻弹簧、小球和光滑杆。所谓轻弹簧是指不考虑弹簧的重
力,轻弹簧弹力遵循胡克定律,同一轻弹簧的弹性势能只与形变量有关。所谓小球是指可视为质点。所谓光滑杆,小球沿光滑杆运动不受摩擦力作用。
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