高考物理总复习第16课机械能守恒定律练习

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1、第16课　机械能守恒定律1．判断机械能是否守恒a．通过分析各力做功情况判断单个物体的机械能是否守恒(1)(2015天津理综，6分)如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，且处于原长状态。现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L(未超过弹性限度)，则在圆环下滑到最大距离的过程中(　　)A．圆环的机械能守恒B．弹簧弹性势能变化了mgLC．圆环下滑到最大距离时，所受合力为零D．圆环重力势能与弹簧弹性势能

2、之和保持不变答案：B解析：圆环与弹簧组成的系统机械能守恒，即圆环的重力势能、动能与弹簧的弹性势能之和保持不变，故D项错误。在圆环下落过程中弹簧的弹性势能增加，则圆环的机械能减少，故A项错误。圆环下滑到最大距离时速度为零，但是加速度不为零，即合力不为零，故C项错误。根据几何关系可得此时圆环的重力势能减少了mgL，而圆环的动能变化量为0，根据机械能守恒定律知弹簧的弹性势能增加了mgL，故B项正确。(2)(多选)(2017宜昌模拟，6分)如图所示，一轻弹簧一端固定在O点，另一端系一小球，将小球从与悬点O在同一

3、水平面且使弹簧保持原长的A点无初速度地释放，让小球自由摆下，不计空气阻力，在小球由A点摆向最低点B的过程中，下列说法中正确的是(　　)A．小球的机械能守恒B．小球的机械能减少C．小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变D．小球与弹簧组成的系统机械能守恒答案：BD解析：小球由A点下摆到B点的过程中，弹簧被拉长，弹簧的弹力对小球做了负功，所以小球的机械能减少，故A项错误，B项正确。在此过程中，由于只有重力和弹簧的弹力做功，所以小球与弹簧组成的系统机械能守恒，即小球减少的重力势能等于小球获得的动能与弹簧增加的弹

4、性势能之和，故C项错误，D项正确。b．通过分析外力做功情况判断多个物体组成的系统机械能是否守恒(3)(多选)(2017天门模拟，6分)如图所示，轻质弹簧的一端与固定的竖直板P连接，另一端与物体A相连，物体A置于光滑水平桌面上，A右端连接一细线，细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连。开始时托住B，让A处于静止且细线恰好伸直，然后由静止释放B，直至B获得最大速度，下列有关该过程的分析正确的是(　　)A．B物体受到细线的拉力保持不变B．A物体与B物体组成的系统机械能不守恒C．B物体机械能的减少量小于弹簧弹性势能的

5、增加量D．当弹簧的拉力等于B物体的重力时，A物体的动能最大答案：BD解析：以A、B组成的系统为研究对象，有mBg－kx＝(mA＋mB)a，由于弹簧的伸长量x逐渐变大，从开始到B速度达到最大的过程中B加速度逐渐减小，又由mBg－FT＝mBa可知，此过程中细线的拉力逐渐增大，是变力，故A项错误。A物体、弹簧与B物体组成的系统机械能守恒，而A物体与B物体组成的系统机械能不守恒，故B项正确。B物体机械能的减少量等于A物体机械能的增加量与弹簧弹性势能的增加量之和，所以B物体机械能的减少量大于弹簧弹性势能的增加量，

6、故C项错误。当弹簧的拉力等于B物体的重力时，B物体的加速度为零，速度最大，A物体的动能最大，故D项正确。2．机械能守恒定律的应用a．单个物体机械能守恒的应用(4)(2016全国Ⅲ，12分)如图所示，在竖直平面内由圆弧AB和圆弧BC组成的光滑固定轨道，两者在最低点B平滑连接。AB弧的半径为R，BC弧的半径为。一小球在A点正上方与A相距处由静止开始自由下落，经A点沿圆弧轨道运动。①求小球在B、A两点的动能之比；②通过计算判断小球能否沿轨道运动到C点。答案：①＝5(5分)　②小球恰好可以沿轨道运动到C点(7分

7、)解析：①设小球质量为m，小球在A点的动能为EkA，由机械能守恒可得，对小球从静止释放到A点有EkA＝mg(2分)从静止释放到B点有EkB＝mg(2分)故＝5(1分)②若小球恰能沿轨道运动到C点，则小球将在C点不受轨道的弹力，且由重力提供做圆周运动的向心力，设此时小球在最高点的速度大小为vC，根据牛顿运动定律有mg＝m(2分)动能为EkC＝mv(2分)联立以上两式可得EkC＝mg(1分)故要想小球到达C点，则小球运动到C点的动能不能小于EkC＝mg又由机械能守恒知，小球经过A点时的动能等于小球在C点的动

8、能。(1分)本题中，由于①求出的小球在A点的动能恰好为mg，故小球运动到C点的动能也恰好为mg，刚好满足运动到C点的条件，所以小球恰好可以沿轨道运动到C点。(1分)(5)(2018新编，6分)如图所示，粗细均匀、两端开口的U形管内装有同种液体，开始时两边液面高度差为h，管中液柱总长度为4h，后来让液体自由流动，不计一切摩擦，当两液面高度相等时，右侧液面下降的速度为(　　)A.B.C.D.答案：A解析：当两液面高度相等时，减少的重力势能转化为