2019年高考物理大一轮复习 第五章 机械能及其守恒定律 第17讲 功能关系能量守恒定律实战演练

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1、2019年高考物理大一轮复习第五章机械能及其守恒定律第17讲功能关系能量守恒定律实战演练1.(多选)如图,一固定容器的内壁是半径为R的半球面,在半球面水平直径的一端有一质量为m的质点P,它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中,克服摩擦力做的功为W,重力加速度大小为g.设质点P在最低点时,向心加速度的大小为a,容器对它的支持力大小为N,则( AC )A.a=  B.a=C.N=  D.N=解析 质点由半球面最高点到最低点的过程中,由动能定理有,mgR-W=mv2,又在最低点时,向心加速度大小a=,两式联立可得a=,选项A正确,B错误;在最低点时有N-mg=m,解得N=,选项

2、C正确,D错误.2.(xx·河北石家庄二中模拟)(多选)研究表明,弹簧的弹性势能Ep的表达式为Ep=kx2,其中k为劲度系数,x为弹簧的形变量.如图所示,质量均为m的两物体A、B用轻绳相连,将A用一轻弹簧悬挂在天花板上,系统处于静止状态.弹簧一直在弹性限度内,重力加速度为g,现将A、B间的轻绳剪断,则下列说法正确的是( CD )A.轻绳剪断瞬间A的加速度为gB.轻绳剪断后物体A最大动能出现在弹簧原长时C.轻绳剪断后A的动能最大时,弹簧弹力做的功为D.轻绳剪断后A能上升的最大高度为解析 未剪断轻绳时,把A、B看做整体进行受力分析,由平衡条件可得轻弹簧中弹力为2mg,隔离B受

3、力分析,由平衡条件可得轻绳中拉力为mg.轻绳剪断瞬间,A受到轻弹簧竖直向上的弹力2mg和竖直向下的重力mg,由牛顿运动定律,有mg-2mg=ma,解得A的加速度为a=-g,选项A错误;轻绳剪断后物体A向上做加速运动,最大动能出现在弹簧弹力等于A的重力时,此时轻弹簧伸长量x=,选项B错误;未剪断轻绳时,弹簧伸长量为,弹簧弹性势能为Ep1=k2=,轻绳剪断后A的动能最大时,弹簧弹性势能为Ep2=k2=,根据功能关系,弹簧弹力做的功为W=Ep1-Ep2=,选项C正确;设轻绳剪断后A能上升的最大高度为h,由机械能守恒定律,有Ep1=mgh,解得h=,选项D正确.3.(xx·天津模

4、拟)(多选)如图所示,质量为m的物体以初速度v0由A点开始沿水平面向左运动,A点与轻弹簧O端的距离为s,物体与水平面间的动摩擦因数为μ,物体与弹簧相撞后,将弹簧压缩至最短,然后被弹簧推出,最终离开弹簧.已知弹簧的最大压缩量为x,重力加速度为g,下列说法正确的是( CD )A.弹簧被压缩到最短时,弹簧对物体做的功W=mv-μmg(s+x)B.物体与弹簧接触后才开始减速运动C.弹簧压缩量最大时具有的弹性势能Ep=mv-μmg(s+x)D.反弹过程中物体离开弹簧后的运动距离l=-2x-s解析 从物体开始运动到弹簧被压至最短过程中,由动能定理有-μmg(s+x)+W=0-mv,又

5、W=-ΔEp,解得W=μmg(s+x)-mv、Ep=mv-μmg(x+s),选项C正确,A错误;从弹簧开始反弹至物体运动到静止过程中,由能量守恒定律有Ep=μmg(x+l),解得l=-2x-s,选项D正确;由于物体受摩擦力作用,故物体向左一直做减速运动,选项B错误.4.(xx·全国卷Ⅰ)一质量为8.00×104kg的太空飞船从其飞行轨道返回地面.飞船在离地面高度1.60×105m处以7.50×103m/s的速度进入大气层,逐渐减慢至速度为100m/s时下落到地面.取地面为重力势能零点,在飞船下落过程中,重力加速度可视为常量,大小取为9.8m/s2.(结果保留两位有效数字)

6、(1)分别求出该飞船着地前瞬间的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600m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%.解析 (1)飞船着地前瞬间的机械能为Ek0=mv,①式中,m和v0分别是飞船的质量和着地前瞬间的速率.由①式和题给数据得Ek0=4.0×108J,②设地面附近的重力加速度大小为g.飞船进入大气层时的机械能为Eh=mv+mgh,③式中,vh是飞船在高度1.60×105m处的速度大小.由③式和题给数据得Eh=2.4×1012J.④(2)飞船在高度h′=600m处的机械能为Eh′=m2

7、+mgh′,⑤由功能原理得W=Eh′-Ek0,⑥式中,W是飞船从高度600m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功.由②⑤⑥式和题给数据得W=9.7×108J.答案 (1)4.0×108J 2.4×1012J (2)9.7×108J5.(xx·重庆模拟)如图所示,一小球(视为质点)从A点以某一初速度v0沿水平直线轨道运动到B点后,进入半径R=10cm的光滑竖直圆形轨道,圆形轨道间不相互重叠,即小球离开圆形轨道后可继续向C点运动,C点右侧有一壕沟,C、D两点的竖直高度h=0.8m,水平距离s=1.2m,水平轨道AB长为L1=1m

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