高三物理复习专题突破篇专题机械能守恒定律功能关系课件

BD [由题意知，系统机械能守恒．设某时刻 a、b 的速度分别为 va、vb.此 时刚性轻杆与竖直杆的夹角为 θ，分别将 va、vb 分解，如图．因为刚性杆不可伸 长，所以沿杆的分速度 v∥与 v′∥是相等的，即 vacos θ＝vbsin θ.当 a 滑至地面时 θ ＝90°，此时 vb＝0，由系统机械能守恒得 mgh＝21mv2a，解得 va＝ 2gh，选项 B 正确．同时由于 b 初、末速度均为零，运动过程中其动能先增大后减小，即杆 对 b 先做正功后做负功，选项 A 错误．
图4
A．小球到达
C
点时的速度大小
vC＝3
gR 2
B．小球能通过 E 点且抛出后恰好落至 B 点
C．无论小球的初速度 v0 为多少，小球到达 E 点时的速度都不能为零 D．若将 DE 轨道拆除，则小球能上升的最大高度与 D 点相距 2R
B [对小球从 A 点至 C 点过程，由机械能守恒有21mv20＋mgR＝21mv2C，解得 vC＝3 22gR，选项 A 错误；对小球从 A 点至 E 点的过程，由机械能守恒有21mv20＝ 12mv2E＋mgR，解得 vE＝ 22gR，小球从 E 点抛出后，由平抛运动规律有 x＝vEt，R ＝12gt2，解得 x＝R，则小球恰好落至 B 点，选项 B 正确；因为内管壁可提供支 持力，所以小球到达 E 点时的速度可以为零，选项 C 错误；
【导学号：37162038】
A.圆环的机械能守恒
B．弹簧弹性势能变化了 3mgL C．圆环下滑到最大距离时，所受合力为零 D．圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变
图3
B [圆环在下滑过程中，圆环的重力和弹簧的弹力对圆环做功，圆环的机 械能不守恒，圆环和弹簧组成的系统机械能守恒，系统的机械能等于圆环的动 能和重力势能以及弹簧的弹性势能之和，选项 A、D 错误；对圆环进行受力分析， 可知圆环从静止开始先向下加速运动且加速度逐渐减小，当弹簧对圆环的弹力 沿杆方向的分力与圆环所受重力大小相等时，加速度减为 0，速度达到最大，而 后加速度反向且逐渐增大，圆环开始做减速运动，当圆环下滑到最大距离时， 所受合力最大，选项 C 错误；由图中几何关系知圆环的下降高度为 3L，由系统 机械能守恒可得 mg· 3L＝ΔEp，解得 ΔEp＝ 3mgL，选项 B 正确．]
②
由①②式得EEkkBA＝5.
③
(2)若小球能沿轨道运动到 C 点，则小球在 C 点所受轨道的正压力 N 应满足 N≥0
④
设小球在 C 点的速度大小为 vC，由牛顿第二定律和向心加速度公式有 N＋mg
＝mvR2C
⑤
2
由④⑤式得，vC 应满足 mg≤m2Rv2C
⑥
由机械能守恒定律得 mgR4＝12mv2C
【解题关键】 关键语句 竖直平面
光滑固定轨道 静止开始 运动到 C 点
信息解读 运动过程重力做功，重力势能变化
运动过程机械能守恒 无初动能
在 C 点轨道对球压力 N≥0
【解析】 (1)设小球的质量为 m，小球在 A 点的动能为 EkA，由机械能守恒
定律得 EkA＝mgR4
①
设小球在 B 点的动能为 EkB，同理有 EkB＝mg54R
2．解题的常见误区及提醒 (1)对机械能守恒条件理解不准确，特别是系统机械能守恒时不能正Байду номын сангаас分析 各力的做功情况． (2)典型运动中不熟悉其运动规律，如圆周运动中的临界条件．
●考向 1 机械能守恒条件的应用 1．如图 3 所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为 m 的小圆环，圆环与 水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，且处于原长状态．现 让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为 L，圆环下滑到最大距离时弹簧的长 度变为 2L(未超过弹性限度)，则在圆环下滑到最大距离的过程中( )
杆对 b 的作用先是推力后是拉力，对 a 则先是阻力后是动力，即 a 的加速 度在受到杆的向下的拉力作用时大于 g，选项 C 错误．b 的动能最大时，杆对 a、 b 的作用力为零，此时 a 的机械能最小，b 只受重力和支持力，所以 b 对地面的 压力大小为 mg，选项 D 正确．正确选项为 B、D.]
●考向 2 单个物体机械能守恒 2．(2016·安徽第三次联考)如图 4 所示，光滑轨道由 AB、BCDE 两段细圆管 平滑连接组成，其中 AB 段水平，BCDE 段是半径为 R 的四分之三圆弧，圆心 O 及 D 点与 AB 等高，整个轨道固定在竖直平面内，现有一质量为 m，初速度 v0 ＝ 120gR的光滑小球水平进入圆管 AB，设小球经过轨道交接处无能量损失，圆 管孔径远小于 R，则(小球直径略小于管内径)( )
规
考
范
点
练
一
高
分
专题六 机械能守恒定律 功能关系
专
考
题
点
限
二
时
集
训
考点 1| 机械能守恒定律的应用难度：中档题 题型：选择题、计算题 五年 6 考
(多选)(2015·全国卷ⅡT21)如图 1 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( )
⑦
由⑥⑦式可知，小球恰好可以沿轨道运动到 C 点．
【答案】 (1)5 (2)能沿轨道运动到 C 点
1．高考考查特点 (1)本考点高考命题选择题集中在物体系统机械能守恒及物体间的做功特 点、力与运动的关系；计算题结合平抛、圆周运动等典型运动为背景综合考查． (2)熟悉掌握并灵活应用机械能的守恒条件、掌握常见典型运动形式的特点 及规律是突破该考点的关键．
(2016·全国丙卷 T24)如图 2 所示，在竖直平面内有由14圆弧 AB 和12圆 弧 BC 组成的光滑固定轨道，两者在最低点 B 平滑连接．AB 弧的半径为 R，BC 弧的半径为R2.一小球在 A 点正上方与 A 相距R4处由静止开始自由下落，经 A 点沿 圆弧轨道运动．
图2 (1)求小球在 B、A 两点的动能之比； (2)通过计算判断小球能否沿轨道运动到 C 点．
图1 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
【解题关键】 解此题的关键有两点： (1)刚性轻杆不伸缩，两滑块沿杆的分速度相同． (2)轻杆对滑块 a、b 都做功，系统机械能守恒．