高考物理一轮总复习 5.3机械能守恒定律及其应用随堂集训

【金版教程】2016高考物理一轮总复习 5.3机械能守恒定律及其应

用随堂集训

【高考题组——明考向】

考向一 〈高考常见设题点 5年3考，以选择题为主〉机械能守恒的条件1.[2011·课标全国卷](多选)一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正确的是( )

A. 运动员到达最低点前重力势能始终减小

B. 蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加 C. 蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒 D. 蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关

解析：运动员在下落过程中，重力做正功，重力势能减小，故A正确。蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力向上，位移向下，弹性力做负功，弹性势能增加，故B正确。选取运动员、地球和蹦极绳为一系统，在蹦极过程中，只有重力和系统内弹力做功，这个系统的机械能守恒，故C正确。重力势能改变的表达式为ΔEp＝mgΔh，由于Δh是绝对的，与重力势能零点的选取无关，故D错。

答案：ABC

2. [2012·山东高考](多选)将地面上静止的货物竖直向上吊起，货物由地面运动至最高点的过程中，v－t图象如图所示。以下判断正确的是( )

A. 前3 s内货物处于超重状态 B. 最后2 s内货物只受重力作用

C. 前3 s内与最后2 s内货物的平均速度相同 D. 第3 s末至第5 s末的过程中，货物的机械能守恒

Δv2

解析：由v－t图象可知，前3 s内，a＝＝2 m/s，货物具有向上的加速度，故处

Δt

Δv2

于超重状态，A项正确；最后2 s内加速度a′＝＝－3 m/s，加速度方向向下，小于重

Δt力加速度，故吊绳拉力不为零，B项错误；根据v＝

v0＋v2

可知C项正确；3～5 s内货物匀

速上升，货物动能不变，重力势能增加，机械能增加，D项错误。

答案：AC 考向二 〈高考灵活设题点 5年5考，以选择题为主〉机械能守恒定律的应用

3. [2014·安徽高考]如图所示，有一内壁光滑的闭合椭圆形管道，置于竖直平面内，

MN是通过椭圆中心O点的水平线。已知一小球从M点出发，初速率为v0，沿管道MPN运动，

到N点的速率为v1，所需时间为t1；若该小球仍由M点以初速率v0出发，而沿管道MQN运动，到N点的速率为v2，所需时间为t2，则( )

A. v1＝v2，t1＞t2 C. v1＝v2，t1＜t2

B. v1＜v2，t1＞t2 D. v1＜v2，t1＜t2

解析：由机械能守恒可知，小球沿MPN或沿MQN到达N点时的动能与M点动能相等，因而速率也相等，即v1＝v2＝v0。沿MPN运动时，除M、N两点外，其他位置的重力势能均比M点大，动能均比M点小，即速率均比M点小。同理，沿MQN运动时，除M、N两点外，其他位置的速率均比M点大。所以沿MPN运动时平均速率较小，所需时间较长，即t1>t2，故选项A正确。

答案：A

4. [2012·上海高考]如图，可视为质点的小球A、B用不可伸长的细软轻线连接，跨过固定在地面上、半径为R的光滑圆柱，A的质量为B的两倍。当B位于地面时，A恰与圆柱轴心等高。将A由静止释放，B上升的最大高度是( )

5R4R2RA. 2R B. C. D.

333

1

解析：设A球刚落地时两球速度大小为v，根据机械能守恒定律得，2mgR－mgR＝(2m22vR4

＋m)v，解得v＝gR，B球继续上升的高度h＝＝，B球上升的最大高度为h＋R＝R。C

32g33

2

2

2

正确。

答案：C

【模拟题组——提考能】

[2015·云南昆明](多选)如图所示，质量为m的小球套在倾斜放置的固定光滑杆上，一根轻质弹簧的一端悬挂于O点，另一端与小球相连，弹簧与杆在同一竖直平面内，将小球沿杆拉到弹簧水平位置由静止释放，小球沿杆下滑，当弹簧位于竖直位置时，小球速度恰好为零，此时小球下降的竖直高度为h.若全过程中弹簧始终处于伸长状态且处于弹性限度范围内，则下列说法正确的是( )

A. 弹簧与杆垂直时，小球速度最大

B. 弹簧与杆垂直时，小球的动能与重力势能之和最大

C. 小球下滑至最低点的过程中，弹簧的弹性势能增加量小于mgh D. 小球下滑至最低点的过程中，弹簧的弹性势能增加量等于mgh

解析：小球、弹簧组成的系统满足机械能守恒，当弹簧与杆垂直时，弹簧的弹性势能最小，则小球的动能与重力势能之和最大，A项错误，B项正确；小球下滑至最低点的过程中，重力势能的减小量等于弹簧的弹性势能增加量，即等于mgh，C项错误，D项正确．

答案：BD