高考物理复习 第5章 第3课时 机械能守恒律训练题

拾躲市安息阳光实验学校第3课时机械能守恒定律

考纲解读1.掌握重力势能、弹性势能的概念，并能计算.2.掌握机械能守恒的条件，会判断物体的机械能是否守恒.3.掌握机械能守恒定律的三种表达形式，理解其物理意义，并能熟练应用．

1．[对重力做功和重力势能变化关系的理解]将质量为100 kg的物体从地面提升到10 m高处，在这个过程中，下列说法中正确的是(取g＝10 m/s2)

( )

A．重力做正功，重力势能增加1.0×104 J

B．重力做正功，重力势能减少1.0×104 J

C．重力做负功，重力势能增加1.0×104 J

D．重力做负功，重力势能减少1.0×104 J

答案C

解析W G＝－mgh＝－1.0×104 J，ΔE p＝－W G＝1.0×104 J，C项正确．2．[对弹力做功和弹性势能变化关系的理解]如图1所示，在光滑水平面上有一物体，它的左端接连着一轻弹簧，弹簧的另一端固定

在墙上，在力F作用下物体处于静止状态，当撤去力F后，物体图1将向右运动，在物体向右运动的过程中，下列说法正确的是( )

A．弹簧的弹性势能逐渐减少

B．物体的机械能不变

C．弹簧的弹性势能先增加后减少

D．弹簧的弹性势能先减少后增加

答案D

解析开始时弹簧处于压缩状态，撤去力F后，物体先向右加速运动后向右减速运动，所以物体的机械能先增大后减小，所以B错．弹簧先恢复原长后又逐渐伸长，所以弹簧的弹性势能先减少后增加，D对，A、C错．

3．[机械能守恒的判断]下列物体中，机械能守恒的是

( )

A．做平抛运动的物体

B．被匀速吊起的集装箱

C．光滑曲面上的物体

D．物体以

4

5

g的加速度竖直向上做匀减速运动

答案AC

解析物体做平抛运动或沿光滑曲面时，不受摩擦力，在曲面上弹力不做功，只有重力做功，机械能守恒；匀速吊起的集装箱，绳的拉力对它做功，不满足机械能守恒的条件，机械能不守恒；物体以

4

5

g的加速度向上做匀减速运动

时，由牛顿第二定律mg －F ＝m ×45g ，有F ＝1

5mg ，则物体受到竖直向上的大小

为1

5

mg 的外力作用，该力对物体做了正功，机械能不守恒． 4．[机械能守恒定律的应用]亚运会中的投掷链球、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2所示，这些物体从被抛出到落地的过程中 ( ) 图2

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 答案 D 考点梳理

一、重力做功与重力势能 1．重力做功的特点

(1)重力做功与路径无关，只与初末位置的高度差有关． (2)重力做功不引起物体机械能的变化． 2．重力势能

(1)概念：物体由于被举高而具有的能．

(2)表达式：E p ＝mgh .

(3)矢标性：重力势能是标量，正负表示其大小． 3．重力做功与重力势能变化的关系

(1)定性关系：重力对物体做正功，重力势能就减少；重力对物体做负功，重力势能就增加．

(2)定量关系：重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量．即W G ＝－(E p2－E p1)＝ －ΔE p . 二、弹性势能

1．概念：物体由于发生弹性形变而具有的能．

2．大小：弹簧的弹性势能的大小与形变量及劲度系数有关，弹簧的形变量越大，劲度系数越大，弹簧的弹性势能越大．

3．弹力做功与弹性势能变化的关系类似于重力做功与重力势能变化的关系，用公式表示：W ＝－ΔE p .

5．[机械能守恒定律的应用]山地滑雪是人们喜爱的一项体育运动．

一滑雪坡由AB 和BC 组成，AB 是倾角为37°的斜坡，BC 是 半径为R ＝5 m 的圆弧面，圆弧面和斜面相切于B 点，与水

平面相切于C 点，如图3所示，AB 竖直高度差h ＝8.8 m ， 图3 运动员连同滑雪装备总质量为80 kg ，从A 点由静止滑下通过C 点后飞落(不

计空气阻力和摩擦阻力，g 取10 m/s 2

，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)．求： (1)运动员到达C 点时的速度大小；

(2)运动员经过C 点时轨道受到的压力大小． 答案 (1)14 m/s (2)3 936 N

解析 (1)由A →C 过程，应用机械能守恒定律得：

mg (h ＋Δh )＝1

2

mv 2C

又Δh ＝R (1－cos 37°)

解得：v C ＝14 m/s

(2)在C 点，由牛顿第二定律得：

F C －mg ＝m v 2

C

R

解得：F C ＝3 936 N.

由牛顿第三定律知，运动员在C 点时对轨道的压力大小为3 936 N. 方法提炼 应用机械能守恒定律解题的一般步骤

1．选取研究对象⎩

⎪⎨

⎪⎧

单个物体

多个物体组成的系统

2．分析研究对象在运动过程中的受力情况，明确各力的做功情况，判断机械能是否守恒．

3．选取零势能面，确定研究对象在初、末状态的机械能．

4．根据机械能守恒定律列出方程． 5．解方程求出结果，并对结果进行必要的讨论和说明． 考点一 机械能守恒的判断 1．机械能守恒的条件

只有重力或弹力做功，可以从以下四个方面进行理解： (1)物体只受重力或弹力作用．

(2)存在其他力作用，但其他力不做功，只有重力或弹力做功．

(3)其他力做功，但做功的代数和为零．

(4)存在相互作用的物体组成的系统只有动能和势能的相互转化，无其他形式

能量的转化．

2．机械能守恒的判断方法

(1)利用机械能的定义判断(直接判断)：分析动能和势能的和是否变化． (2)用做功判断：若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功，或有其他力做功，但其他力做功的代数和为零，则机械能守恒．

(3)用能量转化来判断：若物体系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能

与其他形式的能的转化，则物体系统机械能守恒．

例1 如图4所示，质量为m 的钩码在弹簧秤的作用下竖直向上运动．

设弹簧秤的示数为F T ，不计空气阻力，重力加速度为g .则( ) A ．F T ＝mg 时，钩码的机械能不变