2021高考浙江(學考)物理一輪復習講義：第5章-第3節(jié)-機械能守恒定律

.PAGE下載后可自行編輯修改，頁腳下載后可刪除。第3節(jié)機械能守恒定律考點一|重力勢能、彈性勢能及機械能守恒的判斷1．重力做功與重力勢能(1)重力做功的特點重力做功與路徑無關，只與初、末位置的高度差有關．(2)重力做功與重力勢能變化的關系①定性關系：重力對物體做正功，重力勢能就減少；重力對物體做負功，重力勢能就增加．②定量關系：物體從位置A到位置B時，重力對物體做的功等于物體重力勢能的減少量，即WG＝－ΔEp.③重力勢能的變化量是絕對的，與參考面的選取無關．2．彈性勢能(1)定義發(fā)生彈性形變的物體的各局部之間，由于有彈力的相互作用而具有的勢能．(2)彈力做功與彈性勢能變化的關系①彈力做功與彈性勢能變化的關系類似于重力做功與重力勢能變化的關系．②對于彈性勢能，一般物體的彈性形變量越大，彈性勢能越大．3．機械能動能、重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為機械能．4．機械能守恒定律內容：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內，動能與勢能可以互相轉化，而總的機械能保持不變．5．機械能守恒的條件(1)系統(tǒng)只受重力或彈簧彈力的作用，不受其他外力．(2)系統(tǒng)除受重力或彈簧彈力作用外，還受其他內力和外力，但這些力對系統(tǒng)不做功．(3)系統(tǒng)內除重力或彈簧彈力做功外，還有其他內力和外力做功，但這些力做功的代數(shù)和為零．(4)系統(tǒng)跟外界沒有發(fā)生機械能的傳遞，系統(tǒng)內外也沒有機械能與其他形式的能發(fā)生轉化．(2021·浙江10月學考)如圖5-3-1所示，無人機在空中勻速上升時，不斷增加的能量是()圖5-3-1A．動能B．動能、重力勢能C．重力勢能、機械能D．動能、重力勢能、機械能C[動能與質量和速度有關，重力勢能與質量和高度有關，機械能為兩者之和，題目中無人機勻速上升，速度不變，高度增加，因此動能不變，重力勢能增加，機械能增加．應選C.]1．關于重力勢能的幾種理解，正確的選項是()A．重力勢能的值與參考平面的選擇有關B．放在地面上的物體，它的重力勢能一定等于零C．不同質量的物體，由于在同一地點，所以重力勢能相等D．因為重力勢能是標量，所以只能取正值A[重力勢能的值與參考平面有關，選定了參考平面后，物體處于比參考平面低處，其重力勢能為負值，A正確．]2．關于重力做功，以下說法不正確的選項是()【導學號：81370205】A．重力做正功，物體的重力勢能一定減小B．重力做負功，重力勢能一定增加C．重力做負功，可以說成物體克制重力做功D．重力做正功，物體的動能一定增加D[重力做正功，重力勢能減小，重力做負功，重力勢力增加，D符合題意．]3.如圖5-3-2所示為蹦床運發(fā)動在空中表演的情景．在運發(fā)動從最低點開場反彈至即將與蹦床別離的過程中，蹦床的彈性勢能和運發(fā)動的重力勢能變化情況分別是()圖5-3-2A．彈性勢能減小，重力勢能增大B．彈性勢能減小，重力勢能減小C．彈性勢能增大，重力勢能增大D．彈性勢能增大，重力勢能減小A[當蹦床恢復原狀時，運發(fā)動與蹦床別離，此過程中，蹦床的形變量減小，所以彈性勢能減?。贿\發(fā)動的高度一直在增大，所以重力勢能增大．A選項正確，B、C、D選項錯誤．]4.如圖5-3-3所示，一蹦極運發(fā)動身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺下落，到最低點時距水面還有數(shù)米距離．假定空氣阻力可忽略，運發(fā)動可視為質點，以下說法不正確的選項是()圖5-3-3A．運發(fā)動到達最低點前重力勢能始終減小B．蹦極繩張緊后的下落過程中，彈力做負功，彈性勢能增加C．蹦極過程中，運發(fā)動、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機械能守恒D．蹦極過程中，重力勢能的改變量與重力勢能零點的選取有關D[運發(fā)動到達最低點前重力勢能始終減小，選項A正確，不符合題意；蹦極繩張緊后的下落過程中，彈力做負功，由功能關系知，彈性勢能增加，選項B正確，不符合題意；蹦極過程中，運發(fā)動、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)只有動能和勢能的轉化，系統(tǒng)機械能守恒，選項C正確，不符合題意；蹦極過程中，重力勢能的改變量與重力勢能零點的選取無關，選項D錯誤，符合題意．]5.如圖5-3-4所示，小明玩蹦蹦桿，在小明將蹦蹦桿中的彈簧向下壓縮的過程中，小明的重力勢能、彈簧的彈性勢能的變化是()圖5-3-4A．重力勢能減少，彈性勢能增大B．重力勢能增大，彈性勢能減少C．重力勢能減少，彈性勢能減少D．重力勢能不變，彈性勢能增大A[彈簧向下壓縮的過程中，彈簧壓縮量增大，彈性勢能增大；重力做正功，重力勢能減少，故A正確．]考點二|機械能守恒定律的應用機械能守恒的三種表達式1．守恒觀點(1)表達式：Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或E1＝E2.(2)意義：系統(tǒng)初狀態(tài)的機械能等于末狀態(tài)的機械能．(3)注意：要先選取零勢能參考平面，并且在整個過程中必須選取同一個零勢能參考平面．2．轉化觀點(1)表達式：ΔEk＝－ΔEp.(2)意義：系統(tǒng)的機械能守恒時，系統(tǒng)增加(或減少)的動能等于系統(tǒng)減少(或增加)的勢能．3．轉移觀點(1)表達式：ΔEA增＝ΔEB減．(2)意義：假設系統(tǒng)由A、B兩局部組成，當系統(tǒng)的機械能守恒時，那么A局部機械能的增加量等于B局部機械能的減少量．“嫦娥三號〞探測器在距月面3m處關閉反推發(fā)動機，讓其以自由落體方式降落在月球外表.4條著陸腿觸月信號顯示，“嫦娥三號〞完美著陸月球虹灣地區(qū)．月球外表附近重力加速度約為1.6m/s2，4條著陸腿可視作完全一樣的四個輕彈簧，在軟著陸后，每個輕彈簧獲得的彈性勢能大約是()圖5-3-5A．28500J B．4560JC．18240J D．9120JB[設每個輕彈簧獲得的彈性勢能為Ep，由機械能守恒定律可得：mgh＝4Ep，故Ep＝eq\f(1,4)mgh＝4560J，故B正確．]2．在同一位置以一樣的速率把三個小球分別沿水平、斜向上、斜向下方向拋出，不計空氣阻力，那么落在同一水平地面時的速度大小()A．一樣大 B．水平拋的最大C．斜向上拋的最大 D．斜向下拋的最大A[由機械能守恒定律mgh＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)知，落地時速度v2的大小相等，故A正確．]3.如圖5-3-6所示，在輕彈簧的下端懸掛一個質量為m的小球A，假設將小球A從彈簧原長位置由靜止釋放，小球A能夠下降的最大高度為h.假設將小球A換為質量為2m的小球B，仍從彈簧原長位置由靜止釋放，重力加速度為g，不計空氣阻力，那么小球B下降h圖5-3-6A.eq\r(2gh) B.eq\r(gh)C.eq\r(\f(gh,2)) D．0B[對彈簧和小球A，根據(jù)機械能守恒定律得彈性勢能Ep＝mgh；對彈簧和小球B，根據(jù)機械能守恒定律有Ep＋eq\f(1,2)×2mv2＝2mgh，得小球B下降h時的速度v＝eq\r(gh)，只有選項B正確．]4.如圖5-3-7所示，在高1.5m的光滑平臺上有一個質量為2kg的小球被一細線拴在墻上，球與墻之間有一根被壓縮的輕質彈簧．當燒斷細線時，小球被彈出，小球落地時的速度方向與水平方向成60°角，那么彈簧被壓縮時具有的彈性勢能為(g取10m/s2)()圖5-3-7A．10J B．15JC．20J D．25JA[由h＝eq\f(1,2)gt2，tan60°＝eq\f(gt,v0)可得v0＝eq\r(10)m/s.由小球被彈射過程中，小球和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒得，Ep＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝10J，故A正確．]5.如圖5-3-8所示，豎直平面內的一半徑R＝0.50m的光滑圓弧槽BCD，B點與圓心O等高，一水平面與圓弧槽相接于D點，質量m＝0.10kg的小球從B點正上方H＝0.95m高處的A點自由下落，由B點進入圓弧軌道，從D點飛出后落在水平面上的Q點，DQ間的距離x＝2.4m，球從D點飛出后的運動過程中相對水平面上升的最大高度h＝0.80m，g取10m/s2，不計空氣阻力，圖5-3-8求：(1)小球經(jīng)過C點時軌道對它的支持力大小FN；(2)小球經(jīng)過最高點P的速度大小vP；(3)D點與圓心O的高度差hOD.【解析】(1)設經(jīng)過C點時速度為v1，由機械能守恒有mg(H＋R)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)由牛頓第二定律有FN－mg＝eq\f(mv\o\al(2,1