2022年江苏省高考物理总复习：机械能守恒定律

2022年江苏省高考物理总复习：机械能守恒定律
1．从离地面3.2m高的阳台上落下一个小石块，若不计空气阻力，则小石块落地时的速度大小为8m/s，在下落过程中重力势能减小。

（填“增大”、“不变”或“减小”）【分析】小石块做自由落体运动，根据运动学公式求解小石块落地时的速度大小；根据功能关系判断重力势能的变化。

【解答】解：小石块做自由落体运动，根据运动学公式得：v2＝2gh
代入数据解得小石块落地时的速度大小为：v＝2m/s
在下落过程中重力做正功，根据功能关系可知重力势能减小。

故答案为：8，减小。

【点评】本题关键明确小石块做自由落体运动，然后应用运动学公式和功能关系求解。

2．将一个质量为m＝2kg的小球以水平速度v0＝2m/s抛出，若不计空气阻力，重力加速度为g＝10m/s2，2秒内物体落地，重力做的功W＝400J，重力势能是减少（增加、减少）。

以地面为参考平面，物体具有的重力势能为E p＝400J，2秒内重力的对物体做功的平均功率为＝200W，在2秒末重力的瞬时功率为P＝400W。

【分析】重力对物体做的功为：W G＝mgH；重力做正功，重力势能减小；重力做功等于重力势能的减小量；平均功率为＝；瞬时功率为P＝mgv。

【解答】解：物体距地面的高度为：h＝＝m＝20m；
重力对物体做的功为：W G＝mgH＝2×10×20J＝400J；
重力做正功，重力势能减小，故物体具有的重力势能为：E p＝W G＝400J
8秒内重力的对物体做功的平均功率为：＝＝200W
设在2秒末小球的竖直速度为v，则v＝gt＝10×3m/s＝20m/s
在2秒末重力的瞬时功率为：P＝mgv＝2×10×20W＝400W
故答案为：400J减少200w
【点评】重力做正功，重力势能减小；重力做功等于重力势能的减小量，会计算平均功率和瞬时功率；
3．弹性势能是发生弹性形变的物体因它的内部各部分之间的相对位置发生变化而具有的能：在只有重力做功的情况下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能
的总量保持不变，这个结论叫做机械能守恒定律。

【分析】发生弹性形变的物体，在恢复原状时能够对外做功，因而具有能量，这种能叫做弹性势能；
机械能守恒定律：在只有重力做功的情况下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。

【解答】解：弹性势能是发生弹性形变的物体因它的内部各部分之间的相对位置发生变化而具有的能；
机械能守恒定律：在只有重力做功的情况下，物体的动能和重力势能发生相互转化。

故答案为：发生弹性形变；动能和重力势能。

【点评】本题考查了弹性势能的定义以及机械能守恒定律的内容，属于基础题，需要牢记。

4．某同学站在水平地面上，竖直向上抛出一个物体，通过研究得到物体的机械能E总和重力势能E p随它离开地面高度h的变化如图所示（取地面为零势能面，重力加速度g取10m/s2）。

由图中数据可得：物体的质量为2kg，物体回到地面时的机械能为60J。

【分析】根据公式E p＝mgh求出物体的质量，根据功能关系求物体克服阻力做功，根据功能关系求出物体回到地面时的机械能。

【解答】解：由图知，h＝4m时E p＝80J，由E p＝mgh
解得物体的质量为：m＝2kg
物体上升h＝5m的过程中机械能减少△E＝100J﹣80J＝20J
根据功能关系可知：全过程中物体克服阻力做功40J，故物体回到地面时的机械能为60J。

故答案为：2，60。

【点评】解决本题的关键要从图象读取有效信息，明确动能、重力势能和机械能的关系，根据功能关系进行解答。

5．在游泳比赛中，假设运动员的质量为m，从起跳到入水身体重心下降了h，克服水的阻
力做功为W
，重力加速度为g，空气阻力不计.。

则此过程中运动员自身做的功为（）阻
A．B．
C．D．
【分析】对运动员应用动能定理可以求出自身做的功。

【解答】解：设运动员自身做功为W，从起跳到入水过程，
由动能定理得：W+mgh﹣W
＝﹣0
阻
﹣mgh，故C正确。

解得：W＝+W
阻
故选：C。

【点评】分析清楚运动员运动过程，应用动量定理即可解题，本题是一道基础题。

6．下列过程，物体机械能守恒的是（）
A．拉着一个物体沿着光滑的斜面匀速上升
B．物体做竖直上抛运动
C．足球在草地上滚动
D．合外力对物体做功为零
【分析】机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功。

或者通过动能和势能之和是否保持不变，判断机械能是否守恒。

【解答】解：A、拉着一个物体沿着光滑的斜面匀速上升时，机械能增加；故A错误；
B、物体竖直上抛时只有重力做功，故B正确；
C、足球在草地上滚动时，机械能不守恒；
D、合外力对物体做功为零时，如物体在竖直方向上做匀速运动时，但由于有竖直向上的
拉力做功，故D错误。

故选：B。

【点评】解决本题的关键掌握判断机械能守恒的方法，一是根据机械能守恒的条件进行判断，二是通过动能和势能之和是否保持不变进行判断。

7．有一种地下铁道，车站的路轨建得高些，车辆进站时要上坡，如图所示。

坡高为h，车
辆的质量为m，车辆与路轨的摩擦力为F f，进站车辆到达坡下A处时的速度为v0，此时切断电动机的电源，车辆冲上坡顶到达站台B处的速度恰好为0。

车辆从A运动到B的过程中克服摩擦力做的功是（）
A．F f h B．mgh C．mgh﹣mv02D．mv02﹣mgh 【分析】分析车辆受力情况，对车辆从A到B的过程，运用动能定理列式求出车辆从A 运动到B的过程中克服摩擦力做的功。

【解答】解：车辆上坡过程重力和摩擦力均做负功，设车辆克服摩擦力做功为W
解得W＝mv02﹣mgh，故D正确。

故选：D。

【点评】本题考查了动能定理的基本运用，运用动能定理解题，关键确定研究的过程，分析过程中有哪些力做功，然后根据动能定理列式求解。

8．子弹以水平速度v射入一树干，射入深度为s，设子弹在树中运动阻力是恒定的。

那么的速度水平射入树干中，射入深度为（）
A．s B．C．D．
【分析】对子弹射入树干的过程运用动能定理，求出不同初速度射入深度的比值，从而得出子弹以的速度射入树干中，射入的深度。

【解答】解：根据动能定理，当速度为v时有
﹣F1s＝0﹣
当速度为时有
﹣F1s'＝0﹣
联立解得
s'＝，故ABC错误
故选：D。

【点评】解决本题的关键掌握动能定理的表达式。

运用动能定理解题时，关键选取合适的研究过程，根据动能定理列表达式求解。

9．某人用手将2kg物体由静止向上匀加速提起2m，此时速度为2m/s，g取10m/s2。

则下列
说法正确的是（）
A．手对物体做功40J B．合外力做功4J
C．合外力做功44J D．物体克服重力做功4J
【分析】根据物体的运动的情况可以求得物体的加速度的大小，再由牛顿第二定律就可以求得拉力的大小，再根据功的公式就可以求得力对物体做功的情况。

【解答】解：物体在拉力作用下向上做匀加速运动，物体的初速度的大小为0，末速度的大小为2m/s2﹣v02＝2ax可得加速度为：a＝1m/s2
由牛顿第二定律可得：F﹣mg＝ma，解得：F＝mg+ma＝2×10N+2×1N＝22N，
A、手对物体做功为：W＝FL＝22×7J＝44J；
BC、合力的大小为：F＝ma＝2×1N＝8N，所以合外力做功为4J，C错误；
D、重力做的功为：W G＝﹣mgh＝﹣20×2J＝﹣40J，所以物体克服重力做功40J；
故选：B。

【点评】本题考查的是学生对功的理解，根据功的定义可以分析做功的情况；同时注意功能关系，明确重力做功恒量重力势能的变化量；合外力做功恒定动能的改变量。