高考物理一轮复习 考点大通关 专题5-3 机械能守恒定律及其应用学案.doc
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1、1 / 21【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习精选高考物理一轮复习 考点大通关考点大通关 专题专题 5-35-3 机机械能守恒定律及其应用学案械能守恒定律及其应用学案考点精讲考点精讲一、重力势能1定义:物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积2公式:Epmgh3矢标性:重力势能是标量,正、负表示其大小4特点(1)系统性:重力势能是地球和物体共有的(2)相对性:重力势能的大小与参考平面的选取有关重力势能的变化是绝对的,与参考平面的选取无关5重力做功与重力势能变化的关系重力做正功时,重力势能减小; 重力做负功时,重力势能增大;重力做多少正(负)功,重力势能就减小(增大)多少,
2、即 WGEp1Ep2二、弹性势能1定义:物体由于发生弹性形变而具有的能2大小:弹性势能的大小与形变量及劲度系数有关,弹簧的形变量越大,劲度系数越大,弹簧的弹性势能越大3弹力做功与弹性势能变化的关系:弹力做正功,弹性势能减小;弹力做负功,弹性势能增大2 / 21三、机械能守恒定律1内容:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能保持不变2表达式(1)守恒观点:Ek1Ep1Ek2Ep2(要选零势能参考平面)(2)转化观点:EkEp(不用选零势能参考平面)(3)转移观点:EA 增EB 减(不用选零势能参考平面)3机械能守恒的条件:只有重力(或弹力)做功或虽有其他外力做功但
3、其他力做功的代数和为零考点精练考点精练题组 1 势能1物体沿不同的路径从 A 滑到 B,如图所示,则( )A沿路径 ACB 重力做的功大些B沿路径 ADB 重力做的功大些C沿路径 ACB 和 ADB 重力做功一样多D条件不足,无法判断【答案】C 【解析】重力做功与路径无关,只与初、末位置的高度差有关,C 正确。2将质量为 100 kg 的物体从地面提升到 10 m 高处,在这个过程中,下列说法中正确的是(取 g10 m/s2)( )A重力做正功,重力势能增加 1.0104 JB重力做正功,重力势能减少 1.0104 J3 / 21C重力做负功,重力势能增加 1.0104 JD重力做负功,重力势
4、能减少 1.0104 J【答案】C 3.如图所示,撑杆跳高是运动会上常见的比赛项目,撑杆跳高是运动会上常见的比赛项目,用于撑起运动员的杆要求具有很好的弹性,下列关于运动员撑杆跳起过程中的说法正确的是( ) A运动员撑杆刚刚触地时,杆弹性势能最大B运动员撑杆跳起到达最高点时,杆弹性势能最大C运动员撑杆触地后上升到达最高点之前某时刻,杆弹性势能最大D以上说法均有可能【答案】C【解析】杆的形变量最大时,弹性势能最大,杆的最大形变量位置应该在运动员上升阶段到达最高点之前的某一时刻,故只有选项 C 正确4下列说法中正确的是( )A在水平地面以上某高度的物体重力势能一定为正值B质量大的物体重力势能一定大C
5、不同的物体中离地面最高的物体其重力势能最大D离地面有一定高度的物体其重力势能可能为零【答案】D 4 / 215如图所示的几个运动过程中,物体弹性势能增加的是( )A图甲中撑杆跳运动员从压杆到杆伸直的过程中,杆的弹性势能B图乙中人拉长弹簧过程中弹簧的弹性势能C图丙中模型飞机用橡皮筋发射出去的过程中,橡皮筋的弹性势能D图丁中小球被弹簧向上弹起的过程中,弹簧的弹性势能【答案】B 【解析】甲中从压杆到伸直弹力先做负功,后做正功,弹性势能先增加后减小,A 错;乙中弹簧的弹力做负功弹性势能增加,丙中橡皮筋的弹性势能减小,丁中弹簧向上弹起的过程中,弹簧的弹性势能减小,故 B 正确,C、D 错误。题组 2 机
6、械能守恒定律1(多选)下列关于机械能是否守恒的论述正确的是( )A.做变速曲线运动的物体,机械能可能守恒B.沿水平面运动的物体,机械能一定守恒C.合外力对物体做功等于零时,物体的机械能一定守恒D.只有重力对物体做功时,机械能一定守恒【答案】 AD【解析】 判断机械能是否守恒,就要依据机械能守恒的条件来分析。要看是不是只有重力(或系统内弹簧的弹力)做功,而不是看物体如何运动。物体做变速曲线运动,机械能可能守恒,如平抛运动,选项 A 正确;沿水平面运动的物体,重力势能不变,如果不是匀速,动能发生变化,机械能就不守恒,选项 B5 / 21错误;合外力做功为零,只是动能不变,势能的变化情况不能确定,机
7、械能不一定守恒,如物体匀速下落,机械能减少,选项 C 错误;只有重力对物体做功时,机械能一定守恒,选项 D 正确。2一物体以速度 v 从地面竖直上抛,当物体运动到某高度时,它的动能恰为重力势能的一半(以地面为零势能面),不计空气阻力,则这个高度为( )A B C Dv2 4g【答案】C 3取水平地面为重力势能零点。一物块从某一高度水平抛出,在抛出点其动能与重力势能恰好相等。不计空气阻力。该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角为( )A B C D5 12【答案】B【解析】由题意可知,mghmv,又由动能定理得 mghmv2mv,根据平抛运动可知 v0 是 v 的水平分速度,那么 cos ,其中
8、 为物块落地时速度方向与水平方向的夹角,解得 450,B 正确。4.在同一位置以相同的速率把三个小球分别沿水平、斜向上、斜向下方向抛出,不计空气阻力,则落在同一水平地面时的速度大小( )A.一样大 B.水平抛的最大C.斜向上抛的最大 D.斜向下抛的最大【答案】 A6 / 21【解析】 不计空气阻力,小球在空中只受重力作用,机械能守恒。抛出时高度、速度大小相等,落地时速度大小一定相等。5如图所示,光滑斜面的顶端固定一弹簧,一质量为 m 的小球向右滑行,并冲上固定在地面上的斜面设物体在斜面最低点 A 的速度为 v,压缩弹簧至 C 点时弹簧最短,C 点距地面的高度为 h,不计小球与弹簧碰撞过程中的能
9、量损失,则小球在 C 点时弹簧的弹性势能为( )Amghmv2 Bmv2mghCmghmv2 Dmgh【答案】B【解析】由题意可知,在小球运动过程中,小球与弹簧整体的机械能守恒,由机械能守恒定律可得 mv2Epmgh,对比各选项可知,答案选 B。6将物体从地面竖直上抛,如果不计空气阻力,物体能够达到的最大高度为 H.当物体在上升过程中的某一位置,它的动能是重力势能的 3 倍,则这一位置的高度是( )A2H/3 BH/2 CH/3 DH/4【答案】D 方法突破方法突破方法 1 判定机械能守恒的方法诠释:机械能守恒的判断方法(1)利用机械能的定义判断(直接判断):分析动能和势能的和是否变化;(2)
10、用做功判断:若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功,或有其他力做功,但其他力做功的代数和为零,则机械能守恒;(3)用能量转化来判断:若物体系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能7 / 21与其他形式的能的转化,则物体系统机械能守恒。题组 3 判定机械能守恒的方法1下列说法正确的是( )A机械能守恒时,物体一定不受阻力B机械能守恒时,物体一定只受重力和弹力作用C物体处于平衡状态时,机械能必守恒D物体所受的外力不等于零,其机械能也可以守恒【答案】D 【解析】机械能守恒的条件是只有重力做功或系统内物体间的弹力做功机械能守恒时,物体或系统可能不只受重力和弹力作用,也可能受其他力,但其他力不做功或做
11、的总功一定为零,A、B 错物体沿斜面匀速下滑时,它处于平衡状态,但机械能不守恒,C 错物体做自由落体运动时,合力不为零,但机械能守恒,D 对。2.(多选)如图所示,下列关于机械能是否守恒的判断正确的是( )A.图甲中,物体 A 将弹簧压缩的过程中,物体 A 机械能守恒B.图乙中,物体 A 固定,物体 B 沿斜面匀速下滑,物体 B 的机械能守恒C.图丙中,不计任何阻力和定滑轮质量时,物体 A 加速下落,物体 B 加速上升过程中,物体 A、B 组成的系统机械能守恒D.图丁中,小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时,小球的机械能守恒【答案】 CD8 / 213将一小球从高处水平抛出,最初 2 s 内小球动能
12、 Ek 随时间 t 变化的图象如图所示,不计空气阻力,取 g10 m/s2。根据图象信息,不能确定的物理量是( )A小球的质量B小球的初速度C最初 2 s 内重力对小球做功的平均功率D小球抛出时的高度【答案】D 【解析】由 mv5 J 和机械能守恒:30 J5 Jmgh,结合 hgt2g2220 m,解得:m kg,v04 m/s。最初 2 s 内重力对小球做功的平均功率12.5 W。小球抛出时的高度无法确定,故应选 D。4. 如图所示,斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止于水平面上,现将一小球从图示位置静止释放,不计一切摩擦,则在小球从释放到落至地面的过程中,下列说法正确的是( )A斜劈对小球的弹力不做
13、功B斜劈与小球组成的系统机械能守恒C斜劈的机械能守恒D小球重力势能减少量等于斜劈动能的增加量【答案】B9 / 215如图所示,a、b 两物块质量分别为 m、2m,用不计质量的细绳相连接,悬挂在定滑轮的两侧,不计滑轮质量和一切摩擦。开始时,a、b 两物块距离地面高度相同,用手托住物块 b,然后突然由静止释放,直至 a、b 物块间高度差为h。在此过程中,下列说法正确的是( )A物块 a 的机械能守恒B物块 b 机械能减少了 mghC物块 b 重力势能的减少量等于细绳拉力对它所做的功D物块 a 重力势能的增加量小于其动能增加量【答案】B 6如图所示,一个物体以速度 v0 冲向竖直墙壁,墙壁和物体间的
14、弹簧被物体压缩,在此过程中下列说法中正确的是( )A物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比B物体向墙壁运动相同的位移,弹力做的功不相等C弹力做正功,弹簧的弹性势能减小D弹簧的弹力做负功,弹性势能增加【答案】BD 10 / 21【解析】物体对弹簧做功,物体的动能转化为弹簧的弹性势能,由 Wkx2,所以物体对弹簧做的功与弹簧压缩量的平方成正比,由于弹簧的弹力不断增大,物体向墙壁运动相同位移,弹力做功不相等。7.如图所示,可视为质点的小球 A、B 用不可伸长的细软轻线连接,跨过固定在地面上半径为 R 的光滑圆柱,A 的质量为 B 的两倍当 B 位于地面时,A 恰与圆柱轴心等高将 A 由静止释放,B 上
15、升的最大高度是( )A2R B C. D.2R 3【答案】C【解析】.设 A、B 的质量分别为 2m、m,当 A 落到地面上时,B 恰好运动到与圆柱轴心等高处,以 A、B 整体为研究对象,则 A、B 组成的系统机械能守恒,故有 2mgRmgR(2mm) v2,A 落到地面上以后,B 仍以速度 v 竖直上抛,上升的高度为 h,解得 hR,故 B 上升的总高度为 RhR,选项 C 正确方法 2 求解竖直平面内圆周运动与机械能守恒问题的方法诠释:竖直平面内圆周运动隶属两个模型的应用:(1)绳系小球类模型(2)杆系小球类模型题组 5 求解竖直平面内圆周运动与机械能守恒问题的方法1如图所示,轻绳的一端固
16、定在 O 点,另一端系一质量为 m 的小球(可视为质点) 。当小球在竖直平面内沿逆时针方向做圆周运动时,通过传感器测得轻绳拉力 T、轻绳与竖直线 OP 的夹角 满足关系式 T=a+bcos,式中 a、b 为常数。若不计空气阻力,则当地的重力加速度为( )A B 2b m2b m11 / 21C D3b m3b m【答案】D 【解析】当小球运动到最低点时,=0,拉力最大,T1=a+b,T1=mg+mv12/L;当小球运动到最高点时,=180,拉力最小,T2=a-b,T2=-mg+mv22/L;由mg2L=mv12-mv22,联立解得:g=,选项 D 正确。1 21 23b m2如图所示,在竖直平
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- 高考 物理 一轮 复习 考点 通关 专题 机械能 守恒定律 及其 应用
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