五年高考三年联考绝对突破系列新课标必修 53页

五年高考三年联考绝对突破系列新课标：必修2‎ 第06单元 机械能守恒定律 纵观近几年高考，机械能考题要求考生深刻理解、准确掌握功、平均功率、瞬时功率、动能、重力势能等重要的概念及相关物理量的判断和计算。准确理解动能定理，机械能守恒定律的全部内容，熟练、掌握它们的运用方法，牢固树立功是能量转化的量度，能量守恒和能的转化观点。尤其是多次出现可用动量守恒和功能关系、能量守恒相结合的综合压轴题，且有的物理情境设置新颖，有的贴近于生活实际，这类问题对考生的综合分析能力﹑推理能力要求较高，应注意这部分内容在解决实际综合问题时的应用，能通过解决实际综合问题培养分析﹑综合﹑推理和判断的能力，并注意处理这些问题时常用的方法和技巧 第一部分 五年高考题荟萃 两年高考·精选（2008～2009）‎ 考点1 基本概念的理解 ‎1. (09·广东文科基础·58) 如图8所示，用一轻绳系一小球悬于O点。现将小球拉至水 平位置，然后释放，不计阻力。小球下落到最低点的过程中，下列表述正确的是 （ A ）‎ A．小球的机械能守恒 B．小球所受的合力不变 C．小球的动能不断减小 D．小球的重力势能增加 ‎2.(08·重庆理综·17)下列与能量有关的说法正确的是 （ ） ‎ A.卫星绕地球做圆周运动的半径越大,动能越大 B.从同种金属逸出的光电子的最大初动能随照射光波长的减小而增大 C.做平抛运动的物体在任意相等时间内动能的增量相同 D.在静电场中,电场线越密的地方正电荷的电势能一定越高 答案 B 解析 卫星绕地球做圆周运动的向心力由卫星与地球之间的万有引力提供,即,由此式可得,故r越大,卫星动能越小,故A错.光电子的 最大初动能,故随波长的减小而增大,B对.‎ 在平抛运动的过程中t时刻后任取一小段时间为Δt,故t时刻竖直方向的分速度为vt,t+Δt时刻竖直方向的分速度为vt+Δt,其动能增量为,化简可得:‎ ‎,‎ 由此可知,就算Δt相同,ΔEK仍随t的增大而增大,故C错.如正电荷处于负电荷产生的电场中,电场线越密的地方,正电荷的电势能越低,故D错.‎ ‎3.(08·四川理综·18)一物体沿固定斜面从静止开始向下运动,经过时间t0滑至斜面底端.已知在物体运动过程中物体所受的摩擦力恒定.若用F、v、s和E分别表示该物体所受的合力、物体的速度、位移和机械能,则下列图象中可能正确的是 ( ) ‎ 答案 AD 解析 合力是恒定的,速度随时间线性增加,位移增加但与时间是二次函数关系,根据机械能守恒知E=E0-‎ μmgs=E0-μgF合t2,可见机械能随时间增大而减小,且与时间是二次函数关系.‎ ‎4.(08·广东理科基础·11)一个25 kg的小孩从高度为3.0 m的滑梯顶端由静止开始滑下,滑到底端时的速度为2.0 m/s.取g=10 m/s2,关于力对小孩做的功,以下结果正确的是 ( ) ‎ A.合外力做功50 J B.阻力做功500 J ‎ C.重力做功500 J D.支持力做功50 J 答案 A 解析 由动能定理得,由能量守恒得,阻力做功 ‎,,支持力不做功. ‎5.(08·江苏·5)如图所示,粗糙的斜面与光滑的水平面相连接,滑块沿水平面以度v0运动,设滑块运动到A点的时刻为t=0,距B点的水平距离为x,水平速度为vx.由于v0不同,从A点到B点的几种可能的运动图象如下列选项所示,其中表示摩擦力做功最大的是 （ ）‎ 答案 D 解析 A、C图表示物体水平方向速度不变,说明从A点做平抛运动.B图说明先平抛一段落在斜面上,相碰后又脱离斜面运动.D图说明滑块沿斜面下滑.所以D表示摩擦力做功最大.‎ ‎6.（08·江苏·9）如图所示,一根不可伸长的轻绳两端各系一个小球a和b,跨在两根固定在同一高度的光滑水平细杆上,质量为3m的a球置于地面上,质量为m的b球从水平位置静止释放,当a球对地面压力刚好为零时,b球摆过的角度为θ.下列结论正确的是 ( )‎ ‎ A.θ=90° ‎ B.θ=45°‎ C.b球摆动到最低点的过程中,重力对小球做功的功率先增大后减小 D.b球摆动到最低点的过程中,重力对小球做功的功率一直增大 答案 AC 解析 b球下摆过程中,竖直方向速度先增大后减小,重力功率P=mgv⊥先增大后减小.a对地面的压力刚好为零,说明绳的拉力T=3mg,对b球设绕行半径为r,在最低点时,mgr=‎ mvT′-mg=得T′=T=3mg所以b在最低点时,a球恰好对地面压力为零.‎ ‎7.(08·广东·3)运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程,将人和伞看成一个系统,在这两个过程中,下列说法正确的是 ( ) ‎ A.阻力对系统始终做负功 ‎ B.系统受到的合外力始终向下 C.重力做功使系统的重力势能增加 ‎ D.任意相等的时间内重力做的功相等 答案 A 解析 运动员无论是加速下降还是减速下降,阻力始终阻碍系统的运动,所以阻力对系统始终做负功,故选项A正确;运动员加速下降时系统受到的合外力向下,减速下降时系统所受的合外力向上,故选项B错误;由WG=-ΔEp知,运动员下落过程中重力始终做正功,系统重力势能减少,故选项C错误;运动员在加速下降和减速下降的过程中,任意相等时间内所通过的位移不一定相等,所以任意相等时间内重力做功不一定相等,故选项D错误.‎ ‎8.(08·广东·17)为了响应国家的“节能减排”号召,某同学采用了一个家用汽车的节能方法.在符合安全行驶要求的情况下,通过减少汽车后备箱中放置的不常用物品和控制加油量等措施,使汽车负载减少.假设汽车以72 km/h的速度匀速行驶时,负载改变前、后汽车受到的阻力分别为2 000 N和1 950 N.请计算该方法使汽车发动机输出功率减少了多少？‎ 答案 1×103W 解析 （1）设汽车的牵引力大小为F,汽车所受阻力大小为f,汽车速度为v. 汽车做匀速运动,所以F=f ①‎ 发动机的输出功率P=Fv ②‎ 由①②得 ΔP=（f1-f2）v=(2000-1950)×W ‎=1×103W ‎ 考点2 动能定理的应用 ‎9.（09·全国卷Ⅱ·20）以初速度v0竖直向上抛出一质量为m的小物体。假定物块所受的空气阻力f大小不变。已知重力加速度为g，则物体上升的最大高度和返回到原抛出点的速率分别为 （ A ）‎ A．和 B．和 C．和 D．和 解析：本题考查动能定理.上升的过程中,重力做负功,阻力做负功,由动能定理得,,求返回抛出点的速度由全程使用动能定理重力做功为零,只有阻力做功为有,解得,A正确。‎ ‎10.（09·上海物理·5）小球由地面竖直上抛，上升的最大高度为H，设所受阻力大小恒定，地面为零势能面。在上升至离地高度h处，小球的动能是势能的两倍，在下落至离高度h处，小球的势能是动能的两倍，则h等于 （ D ） ‎ A．H/9 B．2H/9 C．3H/9 D．4H/9‎ 解析：小球上升至最高点过程：；小球上升至离地高度h处过程：，又；小球上升至最高点后又下降至离地高度h处过程：，又；以上各式联立解得，答案D正确。‎ ‎11.（09·广东理科基础·9）物体在合外力作用下做直线运动的v一t图象如图所示。下列表述正确的是（ A ）‎ A．在0—1s内，合外力做正功 B．在0—2s内，合外力总是做负功 C．在1—2s内，合外力不做功 D．在0—3s内，合外力总是做正功 解析：根据物体的速度图象可知，物体0-1s内做匀加速合外力做正功，A正确；1-3s内做匀减速合外力做负功。根据动能定理0到3s内，1—2s内合外力做功为零。‎ ‎12.(08·宁夏理综·18)一滑块在水平地面上沿直线滑行,t=0时其速度为1 m/s.从此刻开始滑块运动方向上再施加一水平面作用力F,力F和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图a和图b所示。设在第1秒内、第2秒内、第3秒内力F对滑块做的功分别为W1、W2、W3,则以下关系式正确的是 （ ）‎ ‎ ‎ ‎ A. W1=W2=W3 B.W11).断开轻绳,棒和环自由下落.假设棒足够长,与地面发生碰撞时,触地时间极短,无动能损失.棒在整个运动过程中始终保持竖直,空气阻力不计.求： ‎(1)棒第一次与地面碰撞弹起上升过程中,环的加速度. ‎(2)从断开轻绳到棒与地面第二次碰撞的瞬间,棒运动的路程s. ‎(3)从断开轻绳到棒和环都静止,摩擦力对环及棒做的总功W.‎ 答案 (1)(k-1)g,方向竖直向上 (2) (3)- ‎ 解析 (1)设棒第一次上升过程中,环的加速度为a环 环受合力F环=kmg-mg ①‎ 由牛顿第二定律F环=ma环 ②‎ 由①②得a环=(k-1)g,方向竖直向上 ‎(2)设以地面为零势能面,向上为正方向,棒第一次落地的速度大小为v1.‎ 由机械能守恒得：×2mv12=2mgH 解得v1=‎ 设棒弹起后的加速度a棒 由牛顿第二定律a棒=-(k+1)g 棒第一次弹起的最大高度H1=-‎ 解得H1=‎ 棒运动的路程s=H+2H=‎ ‎(3)解法一：棒第一次弹起经过t1时间,与环达到相同速度v1′ 环的速度v1′=-v1+a环t1 棒的速度v1′=v1+a棒t1 环的位移h环1=-v1t1+a环t12 棒的位移h棒1=v1t1+a棒t12 x1=h环1-h棒1 解得：x1=-‎ 棒环一起下落至地 v22-v1′2=2gh棒1 解得：v2=‎ 同理,环第二次相对棒的位移 x2=h环2-h棒2=-‎ ‎…… xn=-‎ 环相对棒的总位移 x=x1+x2+……+xn+…… W=kmgx 得W=-‎ 解法二：设环相对棒滑动距离为l 根据能量守恒mgH+mg(H+l)=kmgl 摩擦力对棒及环做的总功 W=-kmgl 解得W=-‎ ‎11.（07·全国卷Ⅱ·23）如图所示,位于竖直平面内的光滑轨道,由一段斜的直轨道和与之相切的圆形轨道连接而成,圆形轨道的半径为R.一质量为m的小物块从斜轨道上某处由静止开始下滑,然后沿圆形轨道运动.要求物块能通过圆形轨道最高点,且在该最高点与轨道间的压力不能超过5mg(g为重力加速度).求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h的取值范围。‎ ‎　　‎ 答案 R≤h≤5R 解析 设物块在圆形轨道最高点的速度为v,由机械能守恒定律得 mgh=2mgR+mv2 ① 物块在最高点受的力为重力mg、轨道的压力N.重力与压力的合力提供向心力,有 mg+N=m ② 物块能通过最高点的条件是 N≥0 ③ 由②③式得 v≥ ④ 由①④式得 h≥R ⑤ 按题目要求,N≤5 mg,由②式得 v≤ ⑥ 由①⑥式得 h≤5R ⑦ h的取值范围是 R≤h≤5R ⑧ ‎12.（07·天津理综·23）如图所示,水平光滑地面上停放着一辆小车,左侧靠在竖直墙壁上,小车的四分之一圆弧轨道AB是光滑的,在最低点B与水平轨道BC相切,BC的长度是圆弧半径的10倍,整个轨道处于同一竖直平面内.可视为质点的物块从A点正上方某处无初速下落,恰好落入小车圆弧轨道滑动.然后沿水平轨道滑行至轨道末端C处恰好没有滑出.已知物块到达圆弧轨道最低点B时对轨道的压力是物块重力的9倍,小车的质量是物块的3‎ 倍,不考虑空气阻力和物块落入圆弧轨道时的能量损失.求: ‎(1)物块开始下落的位置距水平轨道BC的竖直高度是圆弧半径的几倍. ‎(2)物块与水平轨道BC间的动摩擦因数μ.‎ 答案 (1)4倍 (2)0.3 解析 (1)设物块的质量为m,其开始下落处的位置距BC的竖直高度为h,到达B点时的速度为v,小车圆弧轨道半径为R.由机械能守恒定律,有 mgh=mv2 ① 根据牛顿第二定律,有 ‎9mg-mg=m ② 解得h=4R ③‎ 即物块开始下落的位置距水平轨道BC的竖直高度是圆弧半径的4倍. ‎(2)设物块与BC间的滑动摩擦力的大小为F,物块滑到C点时与小车的共同速度为v′,物块在小车上由B运动到C的过程中小车对地面的位移大小为s.依题意,小车的质量为3m,BC长度为10 R.由滑动摩擦定律,有 F=μmg ④ ‎ 由动量守恒定律,有mv=(m+3m)v′ ⑤ 对物块、小车分别应用动能定理,有 ‎-F(10R+s)=mv′2-mv2 ⑥ Fs=(3m)v′2-0 ⑦‎ 解得μ=0.3 ⑧‎ ‎13.(06·广东·15)一个质量为4 kg的物体静止在足够大的水平地面上,‎ 物体与地面间的动摩擦因数μ=0.1.从t=0开始,物体受到一个大小和方向呈周期性变化的水平力F作用,力F随时间的变化规律如图所示.求83秒内物体的位移大小和力F对物体所做的功(g取10 m/s2). ‎　‎ 答案 167 m 676 J 解析 第1个2s内,其加速度: a1== m/s2=2 m/s2 第1个2 s末的速度:‎ v1=a1t=2×2 m/s=4 m/s 第1个2 s内的位移:‎ s1= 第2个2 s内做减速运动,其加速度大小: a2= 第2个2 s末的速度:v2=v1-a2t=0 第2个2 s内的位移:s2= 故物体先匀加速2 s达最大速度4 m/s,后又匀减速运动2 s速度变为零,以后将重复这个运动. 前84 s内物体的位移s=21(s1+s2)=168 m 最后1 s内物体的位移s′= 故83秒内物体的位移为168 m-1 m=167 m 第83秒末的速度与第3秒末的速度相等,故v=v1 所以力F对物体所做的功W=mv2+fs83=8 J+668 J=676 J ‎14.(06·全国卷Ⅱ·23)如图所示,一固定在竖直平面内的光滑的半圆形轨道ABC,其半径R=0.5 m,轨道在C处与水平地面相切,在C处放一小物块,给它一水平向左的初速度v0=5 m/s,结果它沿CBA运动,通过A点,最后落在水平地面上的D点,求C、D间的距离s.取重力加速度g=10 m/s2. ‎　‎ 答案 1 m 解析 设小物块的质量为m,过A处时的速度为v,由A到D经历的时间为t,有 mv02=mv2+2mgR ① ‎2R=gt2 ② s=vt ③ 由①②③式并代入数据得s=1 m ‎15.(06·北京理综·22)右图是简化后的跳台滑雪的雪道示意图.整个雪道由倾斜的助滑雪道AB和着陆雪道DE,以及水平的起跳平台CD组成,AB与CD圆滑连接。动员从助滑雪道AB上由静止开始,在重力作用下,滑到D点水平飞出,不计飞行中的空气阻力,经2 s在水平方向飞行了60 m,落在着陆雪道DE上.已知从B点到D点运动员的速度大小不变.(g取10 m/s2)求： ‎（1）运动员在AB段下滑到B点的速度大小. ‎（2）若不计阻力,运动员在AB段下滑过程中下降的高度.‎ 答案 （1）30 m/s （2）45 m  解析 （1）运动员从D点飞出时的速度 v==30 m/s 依题意,下滑到助滑雪道末端B点的速度大小是30 m/s. ‎（2）在下滑过程中机械能守恒,有 mgh=mv2下降的高度h==45 m 题组二 一、选择题 ‎1.(06·江苏·3)一质量为m的物体放在光滑水平面上,今以恒力F沿水平方向推该物体,在相同的时间间隔内,下列说法正确的是 （ ） ‎ A.物体的位移相等 B.物体动能的变化量相等 C.F对物体做的功相等 D.物体动量的变化量相等 答案 D 解析 物体在恒力F作用下做匀变速直线运动,在相同时间间隔T内,其位移不相等,故力对物体做功不相等,由动能定理可知,外力做的功等于物体动能的变化,由此可知,A、B、C选项错误；物体动量的变化等于合外力的冲量,由于力F和时间t相等,故动量的变化量相等. ‎2.(06·江苏·9)如图所示,物体A置于物体B上,一轻质弹簧一端固定,另一端与B相连,在弹性限度范围内,A和B一起在光滑水平面上做往复运动（不计空气阻力）,并保持相对静止,则下列说法正确的是 （ ）‎ A.A和B均做简谐运动 B.作用在A上的静摩擦力大小与弹簧的形变量成正比 C.B对A的静摩擦力对A做功,而A对B的静摩擦力对B不做功 D.B对A的静摩擦力始终对A做正功,而A对B的静摩擦力始终对B做负功 ‎ 答案 AB 解析 A、B保持相对静止,其水平方向的运动等效于水平方向弹簧振子的运动,故A对;A物体做简谐运动的回复力是B对A的静摩擦力提供的,设B对A的静摩擦力为F时,弹簧伸长量为x,对A物体有：F=mAa,对A、B整体有：kx=(mA+mB)a,联立得：F=,由此可知B项正确；B对A的静摩擦力可以对A做正功,也可以对A做负功,故C、D错.‎ ‎3.(06·江苏·10)我省沙河抽水蓄能电站自2003年投入运行以来,在缓解用电高峰电力紧张方面,取得了良好的社会效益和经济效益.抽水蓄能电站的工作原理是,在用电低谷时（如深夜）,电站利用电网多余电能把水抽到高处蓄水池中,到用电高峰时,再利用蓄水池中的水发电,如图,蓄水池（上游水库）可视为长方体,有效总库容量（可用于发电）为V,蓄水后水位高出下游水面H,发电过程中上游水库水位最大落差为d.统计资料表明,该电站年抽水用电为2.4×108 kW·h,年发电量为1.8×108 kW·h.则下列计算结果正确的是（水的密度为ρ,重力加速度为g,涉及重力势能的计算均以下游水面为零势能面） ( ) ‎ A.能用于发电的水的最大重力势能Ep=ρVgH B.能用于发电的水的最大重力势能Ep=ρVg C.电站的总效率达75% D.该电站平均每天所发电能可供给一个大城市居民用电（电功率以105 kW计）约10 h ‎ 答案 BC 解析 以下游水面为零势能面,则用于发电的水的重心位置离下游水面高为（H-）,故其最大重力势能Ep=ρVg(H-),A错,B对；电站的总功率η=×100%=×100%=75%,故C对；设该电站平均每天 发电可供一个大城市居民用电t小时,则：Pt=.代入数据得t=5 h,故D错. ‎4.(06·全国卷Ⅱ·18)如图所示,位于光滑水平桌面上的小滑块P和Q都可视作质点,质量相等.Q与轻质弹簧相连.设Q静止,P以某一初速度向Q运动并与弹簧发生碰撞.在整个碰撞过程中,弹簧具有的最大弹性势能等于 ( )‎ A.P的初动能 ‎ B.P的初动能的 C.P的初动能的 ‎ D.P的初动能的 ‎ 答案 B 解析 当两物体有相同速度时,弹簧具有最大弹性势能,由动量守恒得 mv=2mv′∴v′= 由关系得：Epm=mv2-·2m（）2=mv2=Ek. ‎5.(05·江苏·10)如图所示, 固定的光滑竖直杆上套着一个滑块,用轻绳系着滑块绕过光滑的定滑轮,以大小恒定的拉力F拉绳,使滑块从A点起由静止开始上升.若从A点上升至B点和从B点上升至C点的过程中拉力F做的功分别为W1、W2,滑块经B、C两点时的动能分别为EkB、EkC,图中AB=BC,则一定 （ ）‎ A.W1>W2 B.W1< W 2 ‎ C.EkB>EkC D.EkBW2. 因F大小未知,则物体由A到C的过程是加速、减速情况难以确定.故A项正确. ‎6.（05·辽宁大综合·35）一物块由静止开始从粗糙斜面上的某点加速下滑到另一点，在此过程中重力对物块做的功等于 （ ） ‎ A.物块动能的增加量 B.物块重力势能的减少量与物块克服摩擦力做的功之和 C.物块重力势能的减少量和物块动能的增加量以及物块克服摩擦力做的功之和 D.物块动能的增加量与物块克服摩擦力做的功之和 答案 D 解析 重力对物块所做的功等于物块重力势能的减少量，所以A、B、C均错；物块下滑过程中，受重力、支持力和摩擦力作用，其中支持力不做功，只有重力和摩擦力做功，由动能定理知：WG-Wf=ΔEk，所以得WG=ΔEk+Wf,D正确.‎ 二、非选择题 ‎7.（05·北京理综·2）是竖直平面内的四分之一圆弧轨道，在下端B与水平直轨道相切，如图所示.一小球自A点起由静止开始沿轨道下滑.已知圆轨道半径为R，小球的质量为m ‎，不计各处摩擦.求： ‎（1）小球运动到B点时的动能； ‎（2）小球下滑到距水平轨道的高度为R时速度的大小和方向； ‎（3）小球经过圆弧轨道的B点和水平轨道的C点时，所受轨道支持力NB、NC各是多大？‎ 答案 （1）mgR (2)（]gR）方向与竖直方向成30° ‎ ‎(3)NB=3mg NC=mg 解析 （1）根据机械能守恒EK=mgR ‎(2)根据机械能守恒定律：ΔEK=ΔEP mv2=mgR 小球速度大小v= 速度方向沿圆弧的切线向下，与竖直方向成30°. ‎（3）根据牛顿运动定律及机械能守恒，在B点 NB-mg=m,mgR=mvB2 解得NB=3 mg 在C点：NC=mg ‎8.（05·上海·19）A.某滑板爱好者在离地h=1.8 m高的平台上滑行，水平离开A点后落在水平地面的B点，其水平位移s1=3 m.着地时由于存在能量损失，着地后速度变为v=4 m/s，并以此为初速沿水平地面滑s2=8 m后停止.已知人与滑板的总质量m=60 kg。求： ‎（1）人与滑板在水平地面滑行时受到的平均阻力大小； ‎（2）人与滑板离开平台时的水平初速度.（空气阻力忽略不计，g取10 m/s2） 答案 (1)60 N (2)5 m/s 解析 （1）设滑板在水平地面滑行时受到的平均阻力为f，‎ 根据动能定理有-fs2=0-mv2 ①‎ 由①式解得f==N=60N ②‎ ‎（2）人和滑板一起在空中做平抛运动，设初速为v0，飞行时间为t，根据平抛运动规律有 h=gt2 ③‎ v0= ④‎ 由③④两式解得 v0== m/s=5 m/s ‎ B.如图所示，某人乘雪橇从雪坡经A点滑至B点，接着沿水平路面滑至C点停止，人与雪橇的总质量为70 kg.表中记录了沿坡滑下过程中的有关数据，请根据图表中的数据解决下列问题： 位置 A B C 速度（m/s）‎ ‎2.0‎ ‎12.0‎ ‎0‎ 时刻（s）‎ ‎0‎ ‎4‎ ‎10‎ ‎（1）人与雪橇从A到B的过程中，损失的机械能为多少？ ‎（2）设人与雪橇在BC段所受阻力恒定，求阻力大小.（g取10 m/s2）‎ 答案 （1）9 100 J （2）140 N 解析 （1）从A到B的过程中，人与雪橇损失的机械能为  ΔE=mgh+mvA2-mvB2 ‎  =（70×10×20+×70×2.02-×70×12.02）J=9 100 J ‎ ‎（2）人与雪橇在BC段做匀减速运动的加速度 a== m/s2=-2 m/s2  根据牛顿第二定律 f=ma=70×(-2) N=-140 N  ‎9.(05·全国卷Ⅱ·23)如图所示,在水平桌面的边角处有一轻质光滑的定滑轮K,一条不可伸长的轻绳绕过K分别与物块A、B相连,A、B的质量分别为mA、mB.开始时系统处于静止状态.现用一水平恒力F拉物块A,使物块B上升.已知当B上升距离为h时,B的速度为v.求此过程中物块A克服摩擦力所做的功.（重力加速度为g.）‎ ‎　‎ 答案 Fh-(mA+mB)v2-mBgh 解析 在此过程中,B的重力势能增加mBgh,A、B动能的增量为(mA+mB)v2,恒力F做的功为Fh,用W表示物体A克服摩擦力所做的功,由功能原理得 Fh-W=(mA+mB)v2+mBgh 即W=Fh-(mA+mB)v2-mBgh ‎10.(05·广东·14)如图所示，半径R=0.40 m的光滑半圆环轨道处于竖直平面内，半圆环与粗糙的水平地面相切于圆环的端点A.一质量m=0.10 kg的小球，以初速度v0=7.0 m/s在水平地面上向左做加速度a=3.0 m/s2的匀减速直线运动，运动4.0 m后，冲上竖直半圆环，最后小球落在C点.求A、C间的距离（取重力加速度g=10 m/s2）.‎ ‎　　‎ 答案 1.2 m 解析 匀减速运动过程中，有： vA2-v02=-2ax ① 恰好做圆周运动时，物体在最高点B满足： mg=m，vB1=2 m/s ② 假设物体能到达圆环的最高点B，由机械能守恒： mvA2=2mgR+mvB2 ③ 联立①③可得vB=3 m/s 因为vB>vB1，所以小球能通过最高点B. 小球从B点做平抛运动：有 ‎2R=gt2 ④ sAC=vB·t ⑤ 由④⑤得：sAC=1.2 m ⑥ ‎11.(05·全国卷Ⅰ·24)如图，质量为m1的物体A经一轻质弹簧与下方地面上的质量为m2的物体B相连，弹簧的劲度系数为k，A、B都处于静止状态.一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮，一端连物体A，另一端连一轻挂钩.开始时各段绳都处于伸直状态，A上方的一段绳沿竖 直方向.现在挂钩上挂一质量为m3的物体C并从静止状态释放，已知它恰好能使B离开 地面但不继续上升.若将C换成另一个质量为（m1+m3）的物体D，仍从上述初始位置由静止状态释放，则这次B刚离地时D的速度的大小是多少？已知重力加速度为g。‎ 答案 g 解析 解法一 开始时，A、B静止，设弹簧压缩量为x1，有 kx1=m1g ① 挂C并释放后，C向下运动，A向上运动，设B刚要离地时弹簧伸长量为x2，有 kx2=m2g ② B不再上升表示此时A和C的速度为零，C已降到其最低点.由机械能守恒，与初始状态相比，弹簧弹性势能的增加量为ΔE=m3g(x1+x2)-m1g(x1+x2) ③ C换成D后，当B刚离地时弹簧弹性势能的增量与前一次相同，设此时A、D速度为v，由能量关系得 ‎（m3+m1）v2+m1v2=(m3+m1)g(x1+x2)-m1g(x1+x2)-ΔE ④‎ 由①~④式得 v=g  解法二 能量补偿法 据题设，弹簧的总形变量即物体A上升的距离为 h= ① 第二次释放D与第一次释放C相比较，根据能量守恒，可得 m1gh=(2m1+m3)v2 ② 由①②得 v=g  ‎12.(04·江苏春季·13)质量M=6.0的客机,从静止开始沿平直的跑道滑行,当滑行距离：s=7.2 m时,达到起飞的速度v=60 m/s.‎ ‎ ⑴起飞时飞机的动能多大？‎ ‎⑵若不计滑行过程中所受的阻力,则飞机受到的牵引力为多大？‎ ‎⑶若滑行过程中受到的平均阻力大小为F=3.0N,牵引力与第⑵问中求得的值相等,则要达到上述起飞速度,飞机的滑行距离应为多大？‎ 答案 ⑴1.08 J ⑵1.5 N ⑶ m 解析 ⑴飞机起飞的动能为Ek=Mv2,代入数值得Ek=1.08 J ‎ ‎⑵设牵引力为F1,由动能定理,得F1s=Ek-0,代入数值解得F1=1.5 N ‎ ‎⑶设滑行距离为,由动能定理,得（F1-F）=Ek-0,整理得=,代入数值得 m ‎13.（04·江苏·15）如图所示,半径为R、圆心为O的大圆环固定在竖直平面内,两个轻质小圆环套在大圆环上.一根轻质长绳穿过两个小圆环,它的两端都系上质量为m的重物,忽略小圆环的大小。‎ ‎ ⑴将两个小圆环固定在大圆环竖直对称轴的两侧的位置上（如图）.在两个小圆 环间绳子的中点C处,挂上一个质量M= m的重物,使两个小圆环间的绳子水平,然后无初速释放重物M.设绳子与大、小圆环间的摩擦均可忽略.求重物M下降的最大距离；‎ ‎ ⑵若不挂重物M,小圆环可以在大圆环上自由移动,且绳子与大、小圆环及大、小圆环之间的摩擦均可以忽略.问两个小圆环分别是在哪些位置时，系统可处于平衡状态？‎ ‎　 答案 h=R ‎ 解析 ⑴重物向下先做加速运动、后做减速运动,当重物速度为零时,下降的距离最大,‎ 设下降的最大距离为h,由机械能守恒定律得 Mgh=2mg[ ] 解得 h= ‎ ‎⑵系统处于平衡状态时,两个小环的位置为 a.两小环同时位于大圆环的底端 ‎ ‎ b.两小环同时位于大圆环的顶端 ‎ c.两小环一个位于大圆环的顶端,另一个位于大圆环的底端 ‎ d.除上述情况外,根据对称可知,系统如能平衡,则两小圆环的位置一定关于大圆环 竖直对称轴对称.设平衡时,两小圆环在大圆环竖直以对称两侧角的位置上（如图 所示）.对于重物m,受绳子拉力T与重力mg作用,有T=mg.对于小圆环,受到三个 力的作用,水平绳子的拉力T、竖直绳子的拉力T、大圆环的支持力N,两绳子的拉力沿大圆环切向分力大 小相等,方向相反T sin =T sin 得 ,而,所以.‎ ‎14.（04·安徽春季理综·34）如图所示，abc是光滑的轨道，其中ab是水平的，bc为与ab相切的位于竖直平面内的半圆，半径R=0.30 m，质量m=0.20 kg的小球A静止在轨道上，另一质量M=0.60 kg，速度v0＝5.5 m/s的小球B与小球A正碰.已知相碰后小球A经过半圆的最高点c落到轨道上距b点为l=4R处，重力加速度g=10 m/s，求： ‎（1）碰撞结束后，小球A和B的速度的大小；‎ ‎（2）试论证小球B是否能沿着半圆轨道到达c点.‎ 答案 (1)6.0 m/s 3.5 m/s (2)不能 解析 (1)以v1表示小球A碰后的速度,v2表示小球B碰后的速度,v1′表示小球A在半圆最高点的速度,t表示小球A从离开半圆最高点到落在轨道上经过的时间,则有:‎ v1′t=4R ①‎ gt2=2R ②‎ mg(2R)+mv1′2=mv12 ③‎ Mv0=mv1+Mv2 ④‎ 由①②③④求得 v1=2 v2=v0-2‎ 代入数值得 v1=6 m/s v2=3.5 m/s ‎(2)假定B球刚能沿着半圆的轨道上升到c点，则在c点时，轨道对它的作用力等于零，以vc表示它在c点的速度，vb表示它在b点相应的速度，由牛顿定律和机械能守恒定律，有 Mg＝M Mvc2+Mg(2R)= Mvb2 解得 vb= 代入数值得vb=3.9 m/s 由v2=3.5 m/s，可知v2＜vb，所以小球B不能达到半圆轨道的最高点. 第二部分 三年联考题汇编 ‎2009联考题 一、 选择题 ‎1.(2009广东肇庆高三一模) 质量为m的物体，从静止开始以的加速度竖直下落h的过程中，下列说法中正确的是（ BD ）‎ A.物体的机械能守恒 B.物体的机械能减少 ‎ C.物体的重力势能减少 D.物体克服阻力做功为 ‎2.(江苏省铁富中学月考) 如图所示，质量为m的物块从A点由静止开始下落，速度是g/2，下落H到B点后与一轻弹簧接触，又下落h后到达最低点C，在由A 运动到C的过程中，空气阻力恒定，则( D ) ‎ A．物块机械能守恒 ‎ B．物块和弹簧组成的系统机械能守恒 C．物块机械能减少 D．物块和弹簧组成的系统机械能减少 ‎3.(2009年山东潍坊一模) 一个质量为m的小铁块沿半径为R 的固定半圆轨道上边缘由静止滑下，到半圆底部时，轨道所受压力为铁块重力的1.5倍，则此过程中铁块损失的机械能为 （ .D ）‎ A． mgR B． mgR C． mgR D． mgR A B O ‎30°‎ ‎4.(江苏省启东中学月考) 如图所示，一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球A和物块B，跨过固定于斜面体顶端的小滑轮O，倾角为30°的斜面体置于水平地面上．A的质量为m，B的质量为4m．开始时，用手托住A，使OA段绳恰处于水平伸直状态（绳中无拉力），OB绳平行于斜面，此时B静止不动．将A由静止释放，在其下摆过程中，斜面体始终保持静止，下列判断中正确的是( ABC )‎ ‎ A．物块B受到的摩擦力先减小后增大 ‎ B．地面对斜面体的摩擦力方向一直向右 ‎ C．小球A的机械能守恒 ‎ D．小球A的机械能不守恒，A、B系统的机械能守恒 A F B ‎5. (2009年威海一中模拟) 如图所示，A为一放在竖直轻弹簧上的小球，在竖直向下恒力F的作用下，在弹簧弹性限度内，弹簧被压缩到B点，现突然撒去力F，小球将向上弹起直至速度为零，不计空气阻力，则小球在上升过程中（ D ）‎ A. 小球向上做匀变速直线运动 B. 当弹簧恢复到原长时，小球速度恰减为零 C. 小球机械能逐渐增大 D. 小球动能先增大后减小 ‎6.(山东淄博模拟) 如图所示，带正电的小球穿在绝缘粗糙倾 角为θ 的直杆上，整个空间存在着竖直向上的匀强电场和垂直于杆斜向上的匀强磁场，小球沿杆向下滑动，在a点时动能为100J，到C点时动能为零，则b点恰为a、c的中点，则在此运动过程中 （BD）‎ ‎ A．小球经b点时动能为50J ‎ B．小球电势能增加量可能大于其重力势能减少量 ‎ C．小球在ab段克服摩擦力所做的功与在bc段克服摩擦力所做的功相等 ‎ D．小球到C点后可能沿杆向上运动 ‎ 7.(2009年广东省乐从中学模拟) 在奥运比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项。质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动，设水对他的阻力大小恒为F，那么在他减速下降高度为h的过程中，下列说法正确的是：（g为当地的重力加速度）（ D ）‎ A.他的动能减少了Fh B.他的重力势能增加了mgh C.他的机械能减少了（F－mg）h D.他的机械能减少了Fh ‎8.(江苏省南阳中学月考)如图所示，在光滑的水平板的中央有一光滑的小孔，一根不可伸长的轻绳穿过小孔．绳的两端分别拴有一小球C和一质量为m的物体B，在物体B的下端还悬挂有一质量为3m的物体A．使小球C在水平板上以小孔为圆心做匀速圆周运动，稳定时，圆周运动的半径为R．现剪断连接A、B的绳子，稳定后，小球以2R的半径在水平面上做匀速圆周运动，则下列说法正确的（ D ）‎ A．剪断连接A、B的绳子后，B和C组成的系统机械能增加 B．剪断连接A、B的绳子后，小球C的机械能不变 C．剪断连接A、B的绳子后，物体B对小球做功为3mgR D．剪断连接A、B的绳子前，小球C的动能为2mgR ‎9.(山东日照模拟) 如图所示，倾角为30o的斜面体置于水平地面上，一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球A和物块B，跨过固定于斜面体顶端的光滑支点O。已知A的质量为m，B的质量为4m 现用手托住A，使OA段绳恰处于水平伸直状态(绳中无拉力)，OB绳平行于斜面，此时物块B静止不动。将 A由静止释放，在其下摆过程中，斜面体始终保持静止，下列判断中正确的是（ABC ）‎ A．物块B受到的摩擦力先减小后增大 B．地面对斜面体的摩擦力方向一直向右 C．小球A与地球组成的系统机械能守恒 D．小球A、物块B与地球组成的系统机械能不守恒 ‎10.(江苏省江安中学月考) 如图，一轻弹簧左端固定在长木块M的左端，右端与小木块m连接，且m、M及M与地面间接触光滑。开始时，m和M均静止，现同时对m、M施加等大反向的水平恒力F1和F2。从两物体开始运动以后的整个运动过程中，对m、M和弹簧组成的系统（整个过程中弹簧形变不超过其弹性限度）。正确的说法是 （ D ）‎ A、由于F1、F2等大反向，故系统机械能守恒 B、F1、F2 分别对m、M做正功，故系统动量不断增加 C、F1、F2 分别对m、M做正功，故系统机械能不断增加 D、当弹簧弹力大小与F1、F2大小相等时，m、M的动能最大 A B O C L ‎11.(江苏省上冈中学月考) 如图所示，A、B、O、C为在同一竖直平面内的四点，其中A、B、O沿同一竖直线，B、C同在以O为圆心的圆周（用虚线表示）上，沿AC方向固定有一光滑绝缘细杆L，在O点固定放置一带负电的小球．现有两个质量和电荷量都相同的带正电的小球a、b，先将小球a穿在细杆上，让其从A点由静止开始沿杆下滑，后使 b从A点由静止开始沿竖直方向下落．各带电小球均可视为点电荷，则下列说法中正确的是（ BC ）‎ A．从A点到C点，小球a做匀加速运动 B．小球a在C点的动能大于小球b在B点的动能 ‎ C．从A点到C点，小球a的机械能先增加后减小，但机械能与电势能之和不变 D．小球a从A点到C点的过程中电场力做的功大于小球b从A点到B点的过程中电场力做的功 ‎12.(2009年广大附中模拟) . 如图所示，在光滑的水平板的中央有一光滑的小孔，用不可伸长的轻绳穿过小孔，绳的两端分别挂上小球C和物体B，在B的下端再挂一重物A，现使小球C在水平板上以小孔为圆心做匀速圆周运动，稳定时圆周运动的半径为R，现剪断连接A、B的绳子，稳定后，小球以另一半径在水平面上做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ AD ）‎ A．小球运动半周，剪断连接A、B的绳子前受到的冲量大些 B．剪断连接A、B的绳子后，B、C的机械能增加 C．剪断连接A、B的绳子后，C的机械能不变 D．剪断连接A、B的绳子后，A、B、C的总机械能不变（A未落地前）‎ ‎13.(2009山东莱芜四中模拟) 铜质金属环从条形磁铁的正上方由静止开始下落，在下落过程中，下列判断中正确的是（ B ）‎ A． 金属环在下落过程中的机械能守恒 B． 金属环在下落过程动能的增加量小于其重力势能的减少量 C． 金属环的机械能先减小后增大 D． 磁铁对桌面的压力始终大于其自身的重力 二、非选择题 ‎14.（2009山东省泰安模拟） 如图所示,位于光滑水平面桌面上的滑 块P和Q都视作质点,质量均为,与轻质弹簧相连,设Q静止,P以某一初速度向Q运动并与弹簧发生碰撞,在整个过程中,弹簧具有的最大弹性势能等于____________.‎ 答案 ‎ ‎15.（2009广东省茂名模拟） 如图所示,劲度系数为k的轻弹簧,左端连着绝缘介质小球B，右端连在固定板上，放在光滑绝缘的水平面上。整个装置处在场强大小为E、方向水平向右的匀强电场中。现有一质量为m、带电荷量为+q的小球A，从距B球为S处自由释放，并与B球发生碰撞。碰撞中无机械能损失，且A球的电荷量始终不变。已知B球的质量M=3m，B球被碰后作周期性运动，其运动周期(A、B小球均可视为质点)。‎ ‎(1)求A球与B球第一次碰撞后瞬间，A球的速度V1和B球的速度V2；‎ ‎(2)要使A球与B球第二次仍在B球的初始位置迎面相碰，求劲度系数k的可能取值。‎ 答案 ：（1）设A球与B球碰撞前瞬间的速度为v0，‎ 由动能定理得， ①‎ 解得： ② ‎ 碰撞过程中动量守恒 ③‎ 机械能无损失，有 ④‎ 解得 负号表示方向向左 ‎ ‎ 方向向右 ‎ ‎(2）要使m与M第二次迎面碰撞仍发生在原位置，则必有A球重新回到O处所用的时间t恰好等于B球的 ‎ ⑥‎ ‎（n=0 、1 、2 、3 ……） ⑦ ‎ 由题意得： ⑧‎ 解得： （n=0 、1 、2 、3 ……） ⑨‎ ‎16.(2009广东省实验中学模拟) 如图所示，矩形盒的质量为，底部长度为，放在水平面上，盒内有一质量为可视为质点的物体，与、与地面的动摩擦因数均为，开始时二者均静止，在的左端。向右的水平初速度，以后物体与盒的左右壁碰撞时，始终向右运动。当与的左壁最后一次碰撞后，立刻停止运动，继续向右滑行（）后也停止运动。‎ ‎（1）与第一次碰撞前，是否运动？‎ ‎（2）若第一次与碰后瞬间向左运动的速率为，求此时矩形盒的速度大小 ‎（3）当停止运动时，的速度是多少？‎ 答案 (1) 与第一次碰撞前，A、B之间的压力等于A的重力，即 ‎ A对B的摩擦力 而B与地面间的压力等于A、B重力之和，即 ‎ 地面对B的最大静摩擦力 ‎ ‎ 故与第一次碰撞前，B不运动 ‎（2）设A第一次碰前速度为v，碰后B的速度为v2‎ ‎ 则由动能定理有………………‎ ‎…‎ ‎ 碰撞过程中动量守恒……………………‎ 有 ……………‎ 解得…………‎ ‎（3）当停止运动时， 继续向右滑行（）后停止，设B停止时，的速度为，则由动能定理………………‎ 得……………‎ 解得………………‎ ‎17.（2009江苏省江浦中学月考） 光滑的长轨道形状如图所示，底部为半圆型，半径R，固定在竖直平面内。AB两质量相同的小环用长为R的轻杆连接在一起，套在轨道上。将AB两环从图示位置静止释放，A环离开底部2R。不考虑轻杆和轨道的接触，即忽略系统机械能的损失，求：‎ ‎（1）AB两环都未进入半圆型底部前，杆上的作用力。‎ ‎（2）A环到达最低点时，两球速度大小。‎ ‎（3）若将杆换成长 ，A环仍从离开底部2R处静止释放，经过半圆型底部再次上升后离开底部的最大高度 。 ‎ 答案 ⑴ 对整体自由落体，加速度为g； 以A为研究对象，A作自由落体则杆对A一定没有作用力。‎ ‎⑵ AB都进入圆轨道后，两环具有相同角速度，则两环速度大小一定相等 整体机械能守恒： ‎ ‎⑶ A再次上升后，位置比原来高h，如图所示。‎ 由动能定理 ， ‎ A离开底部 ‎ ‎18. (2009广东省广大附中模拟) 如图所示，质量为M的平板车P高h，质量为m的小物块Q的大小不计，位于平板车的左端，系统原来静止在光滑水平面地面上。一不可伸长的轻质细绳长为R，一端悬于Q正上方高为R处，另一端系一质量也为m的小球（大小不计）。今将小球拉至悬线与竖直位置成600角，由静止释放，小球到达最低点时与Q的碰撞时间极短，且无能量损失，已知Q离开平板车时速度大小是平板车速度的两倍，Q与P之间的动摩擦因数为μ，M：m＝4：1，重力加速度为g。求：‎ ‎（1）小物块到达最低点与Q碰撞之前瞬间的速度是多大？‎ ‎（2）小物块Q离开平板车时平板车的速度为多大？‎ ‎ （3）平板车P的长度为多少？‎ ‎ （4）小物块Q落地时距小球的水平距离为多少？‎ 答案： （1）小球由静止摆到最低点的过程中，有：‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎（2）小球与物块Q相撞时，没有能量损失，动量守恒，机械能守恒，则：‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 可知二者交换速度：， ‎ Q在平板车上滑行的过程中，有： ‎ 则小物块Q离开平板车时平板车的速度为： ‎ ‎（3）由能的转化和守恒定律，知 ‎ 解得， ‎ ‎19.(2009山东日照模拟) 如图所示，为光电计时器的实验简易示意图。当有不透光物体从光电门问通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间。光滑水平导轨MN上放置两个相同的物块A和B，左端挡板处有一弹射装置P，右端N处与水平传送带平滑连接，今将挡光效果好，宽度为d=3．6×10-3m的两块黑色磁带分别贴在物块A和和B上，且高出物块，并使高出物块部分在通过光电门时挡光。传送带水平部分的长度L=8m，沿逆时针方向以恒定速度v=6m／s匀速转动。物块A、B与传送带间的动摩擦因数p=O．2，且质量为mA＝mB＝l kg开始时在A和B之间压缩一轻弹簧，锁定其处于静止状态，现解除锁定，弹开物块A和B，迅速移去轻弹簧，两物块第一次通过光电门，计时器显示读数均为t=9．0×10-4s，重力加速度g取10m／s2，试求：‎ ‎(1)弹簧储存的弹性势能Ep ‎(2)物块B沿传送带向右滑动的最远距离sm；‎ ‎(3)物块B滑回水平面MN的速度大小；‎ 答案：(1)解除锁定，弹开物块AB后，两物体的速度大小VA=vB==4.0m/s 弹簧储存的弹性势能J ‎(2)物块B滑上传送带做匀减速运动，当速度减为零时，滑动的距离最远。‎ 由动能定理得 得 ‎ ‎(3)vB’= = 4m／s ‎20.(2009广东省教苑中学模拟) 如图所示，滑块在恒定外力F＝2mg的作 用下从水平轨道上的A点由静止出发到B点时撤去外力，又沿竖直面内的光滑半圆形轨道运动，且恰好通过轨道最高点C，滑块脱离半圆形轨道后又刚好落到原出发点A，求AB 段与滑块间的动摩擦因数。‎ 答案 设圆周的半径为R，则在C点：mg＝m① ‎ 离开C点，滑块做平抛运动，则2R＝gt2／2 ②　‎ V0t＝sAB③ （3分）‎ 由B到C过程，由机械能守恒定律得：mvC2/2+2mgR＝mvB2/2 ④ ‎ 由A到B运动过程，由动能定理得： ⑤ ‎ 由①②③④⑤式联立得到： ‎ ‎21.（2009江苏省华罗庚中学月考） 如图所示，在同一竖直平面内的两正对着的相同半圆光滑轨道，相隔一定的距离，虚线沿竖直方向，一小球能在其间运动，今在最高点A与最低点B各放一个压力传感器，测试小球对轨道的压力，并通过计算机显示出来，当轨道距离变化时，测得两点压力差与距离x的图像如图，g取10 m/s2，不计空气阻力，求：‎ ‎（1）小球的质量为多少？‎ ‎（2）若小球的最低点B的速度为20 m/s，为使小球能沿轨道运动，x的最大值为多少？‎ DFN/N x/m ‎0‎ ‎5‎ ‎10‎ ‎5‎ ‎10‎ ‎15‎ 答案（1）设轨道半径为R，由机械能守恒定律；‎ ‎　　　　……………（1）‎ ‎　　对B点：　　………（2）‎ ‎　　对A点：　　……（3）‎ 由（1）（2）（3）式得：‎ 两点压力差　………（4）‎ 由图象得：截距 得 ………（5）‎ ‎ （2）因为图线的斜率 得　……（6）‎ ‎　　在A点不脱离的条件为：　……（7）‎ ‎　　由（1）（5）（6）（7）式得：　………（8）‎ ‎22.（2009江苏省高淳外校月考） 如图所示，质量分别为2m和3m的两个小球固定在一根直角尺的两端A、B，直角尺的定点O处有光滑的固定转动轴，AO、BO的长分别为2L和L，开始时直角尺的AO部分处于水平位置而B在O的正下方，让该系统由静止开始自由转动，求 ‎（1）当A达到最低点时，A小球的速度大小v；‎ ‎（2）B球能上升的最大高度h。（不计直角尺的质量）‎ 答案：直角尺和两个小球组成的系统机械能守恒 ‎（1）由 ‎（2）设B球上升到最高时OA与竖直方向的夹角为θ，则有 则B球上升最大高度h=L（1+sinθ）=32L/25‎ ‎23..(2009山东省淄博模拟) 如图是为了检验某种防护罩承受冲击力的装置，M是半径为 R=1.0m的固定于竖直平面内的光滑圆弧轨道，轨道上端切线水平。N为待检验的固定曲面，该曲面在竖直面内的截面为半径的圆弧，圆弧下端切线水平且圆心恰好位于M轨道的上端点。M的下端相切处放置竖直向上的弹簧枪，可发射速度不同的质量m=0.01kg的小钢珠，假设某次发射的钢珠沿轨道恰好能经过M的上端点，水平飞出后落到曲面N的某一点上，取g=10m/s2。求：‎ ‎（1）发射该钢球前，弹簧的弹性势能EP多大？‎ ‎（2）钢珠从M圆弧轨道最高点飞出至落到圆弧N上所用的时间是多少（结果保留两位有 效数字）？‎ 解：（1）设钢球的轨道M最高点的速度为v，在M的最低端速度为v0，则在最高点，‎ 由题意得 ①‎ ‎ 从最低点到最高点，由机械能守恒定律得： ②‎ ‎ 由①②得： ③ ‎ ‎ 设弹簧的弹性势能为，由机械能守恒定律得：‎ ‎ =1.5×10－1J ④ ‎ ‎ （2）钢珠从最高点飞出后，做平抛运动 ⑤ ‎ ‎ ⑥ ‎ ‎ 由几何关系 ⑦ ‎ ‎ 联立⑤、⑥、⑦得t=0.24s ‎ ‎24.（2009江苏省沛县中学月考） 如图所示，一个圆弧形光滑细圆管轨道ABC ‎，放置在竖直平面内，轨道半径为R，在A 点与水平地面AD相接，地面与圆心O等高，MN是放在水平地面上长为3R、厚度不计的垫子，左端M正好位于A点．将一个质量为m、直径略小于圆管直径的小球从A处管口正上方某处由静止释放，不考虑空气阻力．‎ ‎　‎ ‎（1）若小球从C点射出后恰好能打到垫子的M端，则小球经过C点时对管的作用力大小和方向如何？‎ ‎（2）欲使小球能通过C点落到垫子上，小球离A点的最大高度是多少？‎ 答案：（1）小球离开C点做平抛运动，落到M点时水平位移为R，竖直下落高度为R，根据运动学公式可得：‎ ‎ 运动时间 ‎ 从C点射出的速度为 ‎ ‎ 设小球以v1经过C点受到管子对它的作用力为N，由向心力公式可得 ‎ ‎ ‎， ‎ 由牛顿第三定律知，小球对管子作用力大小为，方向竖直向下． ‎ ‎（2）根据机械能守恒定律，小球下降的高度越高，在C点小球获得的速度越大．要使小球落到垫子上，小球水平方向的运动位移应为R～4R，由于小球每次平抛运动的时间相同，速度越大，水平方向运动的距离越大，故应使小球运动的最大位移为4R，打到N点．‎ 设能够落到N点的水平速度为v2，根据平抛运动求得：‎ ‎ ‎ 设小球下降的最大高度为H，根据机械能守恒定律可知，‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎25.(2009广东省湛师附中模拟) 如图所示，光滑绝缘杆上套有两个完全相同、质量都是m的金属小球a、b，a带电量为q（q＞0），b不带电。M点是ON的中点，且OM=MN=L，整个装置放在与杆平行的匀强电场中。开始时，b静止在杆上MN之间的某点P处，a从杆上O点以速度v0向右运动，到达M点时速度为，再到P点与b球相碰并粘合在一起（碰撞时间极短），运动到N点时速度恰好为零。求：‎ ‎⑴电场强度E的大小和方向；‎ ‎⑵a、b两球碰撞中损失的机械能；‎ ‎⑶a球碰撞b球前的速度v。‎ 答案：⑴a球从O到M ‎ WOM＝ ‎ 得： 　 方向向左 ‎⑵设碰撞中损失的机械能为△E，对a、b球从O到N的全过程应用能的转化和守恒定律：‎ ‎　　　－qE2L－△E＝0－ ‎ 则碰撞中损失的机械能为 △E＝= ‎ ‎⑶设a与b碰撞前后的速度分别为v、v′，则 ：‎ mv＝2mv’ ‎ 又减少的动能△E＝－＝ ‎ ‎ ‎ ‎26.（2009山东省邹城二中模拟） 如图所示，滑块质量为m，与水平地面间的动摩擦因数为0.1，它以的初速度由A点开始向B点滑行，AB=5R，并滑上光滑的半径为R的圆弧BC，在C点正上方有一离C点高度也为R 的旋转平台，沿平台直径方向开有两个离轴心距离相等的小孔P、Q，旋转时两孔均能达到C点的正上方。若滑块滑过C点后P孔，又恰能从Q孔落下，则平台转动的角速度ω应满足什么条件？‎ 答案：设滑块至B点时速度为vB，对滑块由A点到B点应用动能定理有 ‎ ……‎ 解得 ………‎ 滑块从B点开始运动后机构能守恒，设滑块到达P处时速度为，则 ‎ ……‎ 解得 ………‎ 滑块穿过P孔后再回到平台的时间 …………‎ 要想实现题述过程，需满足 …………‎ ‎ （n=0，1，2……） ……‎ ‎27.(2009广东省潮州市模拟) 如图所示，在光滑的水平面上放着一个质量为M=0.39kg的木块（可视为质点），在木块正上方1m处有一个固定悬点O，在悬点O和木块之间连接一根长度为1m的轻绳（轻绳不可伸长）。有一颗质量为m = 0.01kg的子弹以400m/s的速度水平射入木块并留在其中，随后木块开始绕O点在竖直平面内做圆周运动。g取10m/s2。求：‎ ‎ （1）当木块刚离开水平面时的速度；‎ ‎ （2）当木块到达最高点时轻绳对木块的拉力多大？‎ 答案：（1）设子弹射入木块后共同速度为V，则 ‎ mV0= (M + m) V ① ‎ 所以 ② ‎ ‎ （2）设木块在最高点速度为V1，绳子对木块拉力为F,由机械能守恒得 ‎ ④ ‎ ‎ 由牛顿定律得 ‎ ⑤ ‎ ‎ 由④．⑤联立， 解得 F = 20 N ⑥ ‎ ‎28.(2009山东省威海一中模拟) 如下图所示，质量为M的长滑块静止在光滑水平地面上，左端固定一劲度系数为且足够长的水平轻质弹簧，右侧用一不可伸长的细绳连接于竖直墙上，细绳所能承受的最大拉力为，使一质量为、初速度为的小物体，在滑块上无摩擦地向左滑动而后压缩弹簧，弹簧的弹性势能表达式为（为弹簧的劲度系数，为弹簧的形变量）。‎ ‎（1）给出细绳被拉断的条件。‎ ‎（2）长滑块在细绳拉断后被加速的过程中，所能获得的最大向左的加速度为多大？‎ ‎（3）小物体最后离开滑块时，相对地面速度恰好为零的条件是什么？‎ 答案 （1）设弹簧压缩量为时绳被拉断：‎ 从初始状态到压缩绳被拉断的过程中，‎ 故细绳被拉断的条件为 ‎（2）设绳被拉断瞬间，小物体的速度为，有 解得 当弹簧压缩至最短时，滑块有向左的最大加速度，‎ 此时，设弹簧压缩量为，小物体和滑块有相同的速度为 从绳被拉断后到弹簧压缩至最短时，小物体和滑块，弹簧系统的动量守恒，机械能守恒：‎ ‎ ‎ 由牛顿第二定律：‎ 解得 ‎（3）设小物体离开时，滑块M速度为，有：‎ ‎，解得 由于，故物体最后离开滑块时，相对地面速度恰好为零的条件是 ‎，且满足