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高三物理一轮复习第5章机械能第3讲机械能守恒定律及其应用


机械能守恒定律及其应用 [随堂反馈] 1.运动会中的投掷链球、铅球、铁饼和标枪等体育比赛项目都是把物体斜向上抛出的运动, 如图所示,若不计空气阻力,这些物体从被抛出到落地的过程中( ) A.物体的机械能先减小后增大 B.物体的机械能先增大后减小 C.物体的动能先增大后减小,重力势能先减小后增大 D.物体的动能先减小后增大,重力势能先增大后减小 解析:不计空气阻力,这些物体被抛出后只有重力做功,故机械能均守恒,A、B 错误;因 物体均被斜向上抛出,在整个过程中重力先做负功再做正功,因此重力势能先增大后减小, 而动能先减小后增大,D 正确,C 错误. 答案:D 2.(2015·高考四川卷)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 C.斜向上抛的最大 落地时速度大小一定相等. 答案:A 3.(多选)(2015·高考全国卷Ⅱ)如图所示,滑块 a、b 的质量均为 m,a 套在固定竖直杆上, 与光滑水平地面相距 h, b 放在地面上. a、 b 通过铰链用刚性轻杆连接, 由静止开始运动. 不 计摩擦,a、b 可视为质点,重力加速度大小为 g.则( ) B.水平抛的最大 D.斜向下抛的最大 ) 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, A.a 落地前,轻杆对 b 一直做正功 B.a 落地时速度大小为 2gh C.a 下落过程中,其加速度大小始终不大于 g D.a 落地前,当 a 的机械能最小时,b 对地面的压力大小为 mg 解析:设某一时刻 a、b 速度分别为 va、vb,刚性轻杆与竖直杆的夹角为 θ ,则 vacos θ = vbsin θ .当 a 落到地面时,θ =90°,cos θ =0,故 vb 为 0,可知 a 下落过程中 b 先加速 后减速,轻杆对 b 先做正功后做负功,A 错误.轻杆对 a 的力先为支持力后为拉力,故 a 的 1 加速度先小于 g 后大于 g,C 错误.由于 a、b 系统只有重力和系统内杆的弹力做功,故 a、 b 机械能守恒,a 落地时 b 速度为零,由机械能守恒定律得 mgh= mv2 a,得 va= 2gh,B 正 确.当 a 机械能最小时,b 的机械能最大,即动能最大,此时 F 杆=0,故 FN=mg,D 正确. 1 2 答案:BD 4.(多选)(2016·杭州二中检测)如图所示,M 为固定在水平桌面上的有缺口的方形木块, 3 4 abcd 是半径为 R 的 光滑圆弧形轨道,a 为轨道的最高点,de 面水平且有一定长度.今将质 量为 m 的小球在 d 点的正上方高为 h 处由静止释放,让其自由下落到 d 处切入轨道内运动, 不计空气阻力,则( ) A.只要 h 大于 R,释放后小球就能通过 a 点 B.只要改变 h 的大小,就能使小球通过 a 点后,既可能落回轨道内,又可能落到 de 面上 C.无论怎样改变 h 的大小,都不可能使小球通过 a 点后落回轨道内 D.调节 h 的大小,可以使小球飞出 de 面之外(即 e 的右侧) 解析: 要使小球到达最高点 a, 则在最高点时有 mg=m , 得通过最高点的最小速度 v= gR, 1 2 3 3 由机械能守恒定律得 mg(h-R)= mv , 得 h= R, 即 h≥ R 时, 小球才能通过 a 点, A 错误. 若 2 2 2 1 2 小球能达到 a 点,并从 a 点以最小速度平抛,有 R= gt ,x=vt= 2

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