2020_2021学年新教材高中物理高频考点强化练三动能定理和机械能守恒定律的应用含解析新人教版必修2.doc

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1、动能定理和机械能守恒定律的应用(25分钟·60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.(2018·全国卷Ⅱ)如图,某同学用绳子拉动木箱,使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度。木箱获得的动能一定(  )A.小于拉力所做的功B.等于拉力所做的功C.等于克服摩擦力所做的功D.大于克服摩擦力所做的功【解析】选A。根据动能定理可得:WF+Wf=Ek,又知道摩擦力做负功,即Wf<0,所以木箱获得的动能一定小于拉力所做的功,选项A正确、B错误;根据WF+Wf=Ek,无法确定Ek与-Wf的大小关系,选项C

2、、D错误。2.(2020·济南高一检测)如图所示,在两个质量分别为m和2m的小球a和b之间,用一根长为L的轻杆连接(杆的质量不计),两小球可绕穿过杆中心O的水平轴无摩擦地转动。现让轻杆处于水平位置,然后无初速度释放,重球b向下,轻球a向上,产生转动,在轻杆转至竖直位置的过程中,以下说法错误的是(  )A.b球的重力势能减少,动能增加-10-B.a球的重力势能增加,动能增加C.a球和b球的总机械能守恒D.a球和b球的总机械能不守恒【解析】选D。由于不计一切摩擦和阻力,a和b两个球组成的系统中,只存在动能和重力势能的

3、相互转化,系统的机械能守恒。其中a球的动能和势能均增加,机械能增加,轻杆中力对a做正功;b球的重力势能减少,动能增加,机械能减少,轻杆中力对b球做负功,故A、B、C正确,D错误。【加固训练】  一个质量为1kg的弹性小球,在光滑水平面上以5m/s的速度垂直撞到墙上,碰撞后小球速度大小不变,向反方向运动。则碰撞前后小球速度变化量的大小Δv和碰撞过程中墙对小球做功的大小W分别为(  )A.Δv=10m/s,W=0B.Δv=10m/s,W=25JC.Δv=0,W=25JD.Δv=0,W=0【解析】选A。规定初速度方向为

4、正方向,初速度v1=5m/s,碰撞后速度v2=-5m/s,Δv=v2-v1=-10m/s,负号表示速度变化量的方向与初速度方向相反,所以碰撞前后小球速度变化量的大小为10m/s。运用动能定理研究碰撞过程,由于初、末动能相等,所以W=ΔEk=0,碰撞过程中墙对小球做功的大小W为0。故A正确,B、C、D错误。3.如图所示,固定在竖直平面内的光滑-10-圆轨道ABCD,其A点与圆心等高,D点为最高点,DB为竖直方向上的直径(DB=2r),AE为水平面。现使小球自A点正上方某处由静止释放,且从A处进入圆轨道运动,只要适当

5、调节释放点的高度,总能保证小球最终通过最高点D(不计空气阻力)。则小球通过D点后(  )A.一定会落到水平面AE上B.一定不会落到水平面AE上C.一定会再次落到圆轨道上D.可能会再次落到圆轨道上【解析】选A。小球在轨道内做圆周运动,通过最高点时的最小速度为,离开轨道后小球做平抛运动,若竖直方向下落r,则水平方向的最小位移s=×=r,所以小球只要能通过最高点D,就一定会落到水平面AE上。故选项A正确。4.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,物体机械能随时

6、间变化关系是(  )【解析】选C。物体受恒力加速上升时,恒力做正功,物体的机械能增大,又因为恒力做功为:W=F×at2,与时间成二次函数关系,A、B项错误;撤去恒力后,物体只受重力作用,所以机械能守恒,D项错误,C项正确。5.(2020·菏泽高一检测)如图所示,在倾角θ=30°的光滑固定斜面上,放有两个质量分别为mA=1kg和mB=2kg的可视为质点的小球A和B,两球之间用一根长L=0.2m的轻杆相连,小球B距水平地面的高度h=0.1-10-m。两球由静止开始下滑到光滑地面上,不计球与地面碰撞时的机械能损失,g取

7、10m/s2。则下列说法中正确的是(  )A.整个下滑过程中A球机械能守恒B.整个下滑过程中轻杆没有作用力C.整个下滑过程中A球机械能的减少量为JD.整个下滑过程中B球机械能的增加量为J【解析】选C。A、B两球均在斜面上滑动的过程中,设轻杆的作用力大小为F。根据牛顿第二定律,对整体有(mA+mB)gsin30°=(mA+mB)a,对B有F+mBgsin30°=mBa,联立解得F=0,即在斜面上滑动的过程中,只有重力对A球做功,所以A球在B球到地面之前,在斜面上运动时机械能守恒。在下滑的整个过程中,只有重力对系统做

8、功,系统的机械能守恒,得mAg(h+Lsin30°)+mBgh=(mA+mB)v2,解得v=m/s。在下滑的整个过程中B球机械能的增加量为ΔEB=mBv2-mBgh=J。根据系统的机械能守恒知,A球机械能的增加量为ΔEA=-ΔEB=-J,则由分析可知A在斜面上、B在水平面上运动过程中轻杆有作用力,故A、B、D错误,C正确。6.如图所示,劲度系数为k的轻质弹簧,一端系在竖直

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