高考物理专题07机械能守恒备考强化训练15机械能守恒定律二新人教版.doc
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1、1 / 17【2019【2019 最新最新】精选高考物理专题精选高考物理专题 0707 机械能守恒备考强化训机械能守恒备考强化训练练 1515 机械能守恒定律二新人教版机械能守恒定律二新人教版本套强化训练搜集近年来各地高中物理高考真题、模拟题及其它极有备考价值的习题等筛选而成。其主要目的在于理解和掌握机械能变化的定律,能熟练地运用功能原理解决实际问题。.并且这种类型的题一般有多种解法,便于训练学生的发散思维能力。.一、解题依据一、解题依据保守力和耗散力(非保守力)保守力和耗散力(非保守力)1.1.外力和内力:外力和内力:外力:物体或系统外部所受的力内力:物体或系统内部所受的力2.2.保守力:如
2、重力、弹力、万有引力、静电场力、分子力、原保守力:如重力、弹力、万有引力、静电场力、分子力、原子力等。保守力做功决定于只与子力等。保守力做功决定于只与“物体物体”始末位置有关,与始末位置有关,与“物体物体”的运动路径无关。的运动路径无关。3.3. 耗散力(非保守力):包括滑动摩擦力、介质阻力、爆炸力耗散力(非保守力):包括滑动摩擦力、介质阻力、爆炸力和安培力等。耗散力做功虽与物体运动的始末位置有关,但更与物和安培力等。耗散力做功虽与物体运动的始末位置有关,但更与物体运动的路径有关。体运动的路径有关。机械能变化规律(或功能原理)机械能变化规律(或功能原理)应用条件:重力或弹力之外的力(如发动机驱
3、动力、刚性拉力、2 / 17爆炸力、安培力、滑动摩擦力、介质阻力或其他外力等等)做功, 变化方程:EWW内外仅对单物体则,即机械能的变化等于末、初机械能之差;若,则为机械能增加,如发动机驱动力、刚性拉力、爆炸力或其他外力等做正功;反之,则为减少,如其他外力、滑动摩擦力、介质阻力等做负功。)()(112212pkpkEEEEEEE0E外力做正(或负)功使系统的机械能增加(或减少),耗散内外力做正(或负)功使系统的机械能增加(或减少),耗散内力做功则使系统的机械能减少。力做功则使系统的机械能减少。特殊地,滑动摩擦力、介质阻力做的负功等于机械能的减少,或等于内能的增加,如一对相互作用的滑动摩擦力做的
4、功,等于系统产生的热量。机械能守恒和功能原理的另样描述机械能守恒和功能原理的另样描述1.系统在只有保守内力(仅指重力、弹力)做功的情况下,机械能保持不变。机械能守恒定律。2.系统的所有外力的功和耗散内力的功的总和等于系统机械能的增量。功能原理二、二、 精选习题精选习题选择题(每小题选择题(每小题 5 5 分,共分,共 4040 分)分)(1414 吉林九校联考)如图吉林九校联考)如图-1-1 所示,足够长传送带与水平方向所示,足够长传送带与水平方向的倾角为的倾角为 ,物块,物块 a a 通过平行于传送带的轻绳跨过光滑轻滑轮与物通过平行于传送带的轻绳跨过光滑轻滑轮与物块块 b b 相连,相连,b
5、 b 的质量为的质量为 m m,开始时,开始时 a a、b b 及传送带均静止,且及传送带均静止,且 a a 不受不受3 / 17传送带摩擦力作用,现让传送带逆时针匀速转动,则在传送带摩擦力作用,现让传送带逆时针匀速转动,则在 b b 上升上升 h h 高高度(未与滑轮相碰)过程中(度(未与滑轮相碰)过程中( )A物块 a 重力势能减少 mghB摩擦力对 a 做的功大于 a 机械能的增加C摩擦力对 a 做的功小于物块 a、b 动能增加之和D任意时刻,重力对 a、b 做功的瞬时功率大小相等(1414 广东)广东) 图图-2-2 是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器
6、结构图,图中图,图中和和为楔块,为楔块,和和为垫板,楔块与弹簧盒、垫板间均为垫板,楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦,在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中有摩擦,在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中( ( ) )A缓冲器的机械能守恒B摩擦力做功消耗机械能C垫板的动能全部转化为内能D弹簧的弹性势能全部转化为动能(1414 上海)静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上上海)静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升,在某一高度撤去恒力。不计空气阻力,在整个上升过程中,物升,在某一高度撤去恒力。不计空气阻力,在整个上升过程中,物体机械能随时间变化关系是体机械能随时间变化关系是( ( ) )(高考模拟)质量为
7、(高考模拟)质量为 10kg10kg 的物体的物体, ,在竖直向上的拉力在竖直向上的拉力 F F 作用作用下由静止开始向上运动下由静止开始向上运动, ,上升上升 1m1m 时速度增大为时速度增大为 2m/s,2m/s,若取若取 g=10m/s2,g=10m/s2,则下列说法正确的是(则下列说法正确的是( )A. 合外力对物体所做的功为 20JB. 物体克服重力所做的功为 100JC. 拉力 F 对物体所做的功为 20J4 / 17D. 拉力 F 对物体所做的功为 120J4.4.(1414 吉林一模)如图吉林一模)如图44 所示,有三个斜面所示,有三个斜面 a a、b b、c c,底边的,底边
8、的长分别为长分别为 L L、L L、2L2L,高度分别为,高度分别为 2h2h、h h、h.h.某物体与三个斜面间的某物体与三个斜面间的动摩擦因数都相同,这个物体分别沿三个斜面从顶端由静止下滑到动摩擦因数都相同,这个物体分别沿三个斜面从顶端由静止下滑到底端三种情况相比较,下列说法正确的是底端三种情况相比较,下列说法正确的是( ( ) )A物体损失的机械能 Ec2Eb4EaB因摩擦产生的热量 2Qa2QbQcC物体到达底端的动能 Eka2Ekb2EkcD因摩擦产生的热量 4Qa2QbQc(1313 新课标新课标 IIII)目前,在地球周围有许多人造地球卫星绕着)目前,在地球周围有许多人造地球卫星
9、绕着它运转,其中一些卫星的轨道可近似为圆,且轨道半径逐渐变小。它运转,其中一些卫星的轨道可近似为圆,且轨道半径逐渐变小。若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中,只受到地球引力和稀薄气体若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中,只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用,则下列说法正确的是阻力的作用,则下列说法正确的是( ( ) )A卫星的动能逐渐减小B由于地球引力做正功,引力势能一定减小C由于气体阻力做负功,地球引力做正功,机械能保持不变D卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小(1313 山东)如图山东)如图-5-5 所示,楔形木块所示,楔形木块 abcabc 固定在水平面上,粗固定在水平面上,粗糙斜面糙斜面 a
10、bab 和光滑斜面和光滑斜面 bcbc 与水平面的夹角相同,顶角与水平面的夹角相同,顶角 b b 处安装一定处安装一定滑轮。质量分别为滑轮。质量分别为 M M、m m(MmMm)的滑块)的滑块, ,通过不可伸长的轻绳跨过定通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接,轻绳与斜面平行。两滑块由静止释放后,沿斜面做匀加滑轮连接,轻绳与斜面平行。两滑块由静止释放后,沿斜面做匀加速运动。若不计滑轮的质量和摩擦,在两滑块沿斜面运动的过程中速运动。若不计滑轮的质量和摩擦,在两滑块沿斜面运动的过程中( ( ) )5 / 17A.两滑块组成系统的机械能守恒B重力对 M 做的功等于 M 动能的增加C轻绳对 m 做的功等于
11、m 机械能的增加D两滑块组成系统的机械能损失等于 M 克服摩擦力做的功(1414 石家庄模拟)足够长的水平传送带以恒定速度石家庄模拟)足够长的水平传送带以恒定速度 v v 匀速运匀速运动某时刻一个质量为动某时刻一个质量为 m m 的小物块以大小也是的小物块以大小也是 v v、方向与传送带的、方向与传送带的运动方向相反的初速度冲上传送带,最后小物块的速度与传送带的运动方向相反的初速度冲上传送带,最后小物块的速度与传送带的速度相同在小物块与传送带间有相对运动的过程中,滑动摩擦力速度相同在小物块与传送带间有相对运动的过程中,滑动摩擦力对小物块做的功为对小物块做的功为 W W,小物块与传送带因摩擦产生
12、的热量为,小物块与传送带因摩擦产生的热量为 Q Q,则下,则下列的判断中正确的是列的判断中正确的是( ( ) )AW0,Qmv2 BW0,Q2mv2CW,Qmv2 DWmv2,Q2mv2(15(15 济南一模济南一模) )如图如图-6-6 所示,绝缘粗糙斜面体固定在水平地面所示,绝缘粗糙斜面体固定在水平地面 上,斜面所在空间存在平行于斜面向上的匀强电场上,斜面所在空间存在平行于斜面向上的匀强电场 E E,轻弹簧一端,轻弹簧一端 固定在斜面顶端,另一端拴接一不计质量的绝缘薄板。一带正电的固定在斜面顶端,另一端拴接一不计质量的绝缘薄板。一带正电的 小滑块,从斜面上的小滑块,从斜面上的 P P 点处
13、由静止释放后,沿斜面向上运动,并能点处由静止释放后,沿斜面向上运动,并能 压缩弹簧至压缩弹簧至 R R 点点( (图中未标出图中未标出) ),然后返回。则,然后返回。则 A滑块从 P 点运动到 R 点的过程中,其机械能增量等于电场力 与弹簧弹力做功之和 B滑块从 P 点运动到 R 点的过程中,电势能的减小量大于重力 势能和弹簧弹性势能的增加量之和 C滑块返回能到达的最低位置在 P 点的上方 D滑块最终停下时,克服摩擦力所做的功等于电势能的减小量 与重力势能增加量之差计算题(共计算题(共 6060 分)分)6 / 179.9.(1717 全国全国)()(1212 分)一质量为分)一质量为 8.0
14、01048.00104 kgkg 的太空飞船的太空飞船从其飞行轨道返回地面飞船在离地面高度从其飞行轨道返回地面飞船在离地面高度 1.601051.60105 m m 处以处以7.51037.5103 m/sm/s 的速度进入大气层,逐渐减慢至速度为的速度进入大气层,逐渐减慢至速度为 100100 m/sm/s 时下时下落到地面取地面为重力势能零点,在飞船下落过程中,重力加速落到地面取地面为重力势能零点,在飞船下落过程中,重力加速度可视为常量,大小取为度可视为常量,大小取为 9.89.8 m/s2.(m/s2.(结果保留结果保留 2 2 位有效数字位有效数字) )(1)分别求出该飞船着地前瞬间的
15、机械能和它进入大气层时的机械能;(2)求飞船从离地面高度 600 m 处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功,已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的 2.0%.10.10.(1414 重庆)重庆)(15(15 分分) )题图题图-7-7 为为“嫦娥三号嫦娥三号”探测器在月球上探测器在月球上着陆最后阶段的示意图,首先在发动机作用下,探测器受到推力在着陆最后阶段的示意图,首先在发动机作用下,探测器受到推力在距月球表面高度为距月球表面高度为 h1h1 处悬停处悬停( (速度为速度为 0 0,h1h1 远小于月球半径远小于月球半径) );接着;接着推力改变,探测器开始竖直下降,到达距月面高
16、度为推力改变,探测器开始竖直下降,到达距月面高度为 h2h2 处的速度为处的速度为v v;此后发动机关闭,探测器仅受重力下落到月面,已知探测器总质;此后发动机关闭,探测器仅受重力下落到月面,已知探测器总质量为量为 m(m(不包括燃料不包括燃料) ),地球和月球的半径比为,地球和月球的半径比为 k1k1,质量比为,质量比为 k2k2,地,地球表面附近的重力加速度为球表面附近的重力加速度为 g g,求:,求:(1)月球表面附近的重力加速度大小及探测器刚接触月面时的速度大小;(2)从开始竖直下降到刚接触月面时,探测器机械能的变化11.11.(1414 杭州学军中学)(杭州学军中学)(1313 分)如
17、图分)如图-8-8 所示,所示,ABAB 为半径为为半径为R=0.45mR=0.45m 的光滑圆弧,它固定在水平平台上,轨道的的光滑圆弧,它固定在水平平台上,轨道的 B B 端与平台相端与平台相7 / 17切。有一小车停在光滑水平面上紧靠平台且与平台等高,小车的质切。有一小车停在光滑水平面上紧靠平台且与平台等高,小车的质量为量为 M=1.0kgM=1.0kg,长,长 L=1.0mL=1.0m。现有一质量为。现有一质量为 m=0.5kgm=0.5kg 的小物体从的小物体从 A A 点点静止释放,滑到静止释放,滑到 B B 点后顺利滑上小车,物体与小车间的动摩擦因数点后顺利滑上小车,物体与小车间的
18、动摩擦因数为为 =0.4=0.4,g=10m/s2g=10m/s2。 41(1)求小物体滑到轨道上的 B 点时对轨道的压力。(2)求小物体刚滑到小车上时,小物体的加速度 a1 和小车的加速度 a2 各为多大?(3)物体在小车上滑行过程中系统损失的机械能?12.12.(新课标(新课标 IIII)()(2020 分)轻质弹簧原长为分)轻质弹簧原长为 2l2l,将弹簧竖直放,将弹簧竖直放 置在地面上,在其顶端将一质量为置在地面上,在其顶端将一质量为 5m5m 的物体由静止释放,当弹簧被的物体由静止释放,当弹簧被 压缩到最短时,弹簧长度为压缩到最短时,弹簧长度为 l l,现将该弹簧水平放置,一端固定在
19、,现将该弹簧水平放置,一端固定在 A A 点,另一端与物块点,另一端与物块 P P 接触但不连接接触但不连接ABAB 是长度为是长度为 5l5l 的水平轨道,的水平轨道, B B 端与半径端与半径 l l 的光滑半圆轨道的光滑半圆轨道 BCDBCD 相切,半圆的直径相切,半圆的直径 RDRD 竖直,如图竖直,如图 -9-9 所示,物块所示,物块 P P 与与 ABAB 间的动摩擦因数用外力推动物块间的动摩擦因数用外力推动物块 P P,将弹簧,将弹簧 压缩至长度压缩至长度 l l,然后放开,然后放开,P P 开始沿轨道运动,重力加速度大小为开始沿轨道运动,重力加速度大小为 g g0.5若 P 的
20、质量为 m,求 P 到达 B 点时的速度的大小,以及它离 开圆轨道后落回到 AB 上的位置与 B 点之间的距离; 若 P 能滑上圆轨道,且仍能沿圆轨道滑下,求 P 的质量的取 值范围( (四四) )选做题选做题13.13.(1313 全国)如图全国)如图-10-10 所示,一固定斜面倾角为所示,一固定斜面倾角为 3030,一质,一质量为量为 m m 的小物块自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做匀减速运的小物块自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做匀减速运动,加速度大小等于重力加速度的大小动,加速度大小等于重力加速度的大小 g g。物块上升的最大高度为。物块上升的最大高度为H H,则此过程中,物块
21、的(,则此过程中,物块的( )A动能损失了 2mgHB动能损失了 mgH8 / 17C机械能损失了 mgHD机械能损失了1 2mgH14.(1514.(15 潍坊二模潍坊二模) )如图如图-11-11 甲所示,一轻弹簧的下端固定在倾角甲所示,一轻弹簧的下端固定在倾角 为为 3030 的足够长光滑斜面的底端,上端放一小滑块,滑块与弹簧不拴的足够长光滑斜面的底端,上端放一小滑块,滑块与弹簧不拴 接沿斜面向下压滑块至离斜面底端接沿斜面向下压滑块至离斜面底端=0.=0. 1m1m 处后由静止释放,滑块处后由静止释放,滑块 的动能与距斜面底端的距离的关系如图乙所示其中从的动能与距斜面底端的距离的关系如图
22、乙所示其中从 0.0. 2m2m 到到 0.35m0.35m 范围内图象为直线,其余部分为曲线,不计空气阻力,取范围内图象为直线,其余部分为曲线,不计空气阻力,取 g=10g=10,下列说法正确的是(,下列说法正确的是( )lkEl2/m s A小滑块的质量为 0. 4kg B弹簧的最大形变量为 0. 2m C弹簧最大弹性势能为 0. 5J D弹簧的劲度系数为 100Nm 15.15.(1515 烟台测试烟台测试).).一个质量为一个质量为 m m 的铁块以初速度的铁块以初速度 v1v1 沿粗糙斜沿粗糙斜 面上滑,经过一段时间又返回出发点,整个过程铁块速度随时间变面上滑,经过一段时间又返回出发
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