专题08 机械能守恒定律综合复习-【期末直通车】2021-2022学年高一物理下学期期末重难点复习（沪科版2020必修二）

专题08 机械能守恒定律综合复习（教师版） 一、单选题 1．如图为过山车以及轨道简化模型，以下判断正确的是（　　） A．过山车在圆轨道上做匀速圆周运动 B．过山车在圆轨道最高点时的速度应不大于 C．过山车在圆轨道最低点时乘客处于超重状态 D．过山车在斜面高处由静止滑下能通过圆轨道最高点 【答案】C 【详解】 A．过山车在竖直圆轨道上做圆周运动，机械能守恒，动能和重力势能相互转化，速度大小变化，不是匀速圆周运动，故A错误； B．在最高点，重力和轨道对车的压力提供向心力，当压力为零时，速度最小，则 解得 即过山车在圆轨道最高点时的速度应不小于，故B错误； C．在最低点时，重力和轨道对车的压力提供向心力，有 在最低点时，向心加速度方向是向上的，乘客处于超重状态，故C正确； D．过山车在斜面高处由静止滑下到最高点的过程中，有 解得 由上述式子可知，若过山车能上升到最高点，则在最高点时速度为零。而根据之前的分析可知，过山车在最高点的最小速度大小为，所以过山车不能通过最高点，故D错误。 故选C。 2．如图所示，竖直平面内固定着一光滑的直角杆，水平杆和竖直杆上分别穿着质量mP=0.8kg和mQ=0.9kg的小球P和Q，两球用不可伸长的轻绳相连，开始时细绳水平伸直，小球Q由顶角位置O处静止释放后，当细绳与水平杆的夹角方向的夹角θ=37°时，小球P的速度为3m/s。已知两球均可视为质点，（重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）则连接P和Q的绳长为（　　） A．1.0m B．1.5m C．2.0m D．2.5m 【答案】C 【详解】 将小球P和Q的速度分解为沿绳的方向和垂直于绳子的方向，两物体沿绳子方向的速度相等。则有 解得 两球组成的系统机械能守恒，则有 绳长为 联立解得 故C正确，ABD错误。 故选C。 3．如图所示，足够长的水平传送带以的速度匀速前进，上方漏斗以每秒50kg的速度把煤粉均匀、竖直抖落到传送带上，然后随传送带一起运动。已知煤粉与传送带间的动摩擦因数为，欲使传送带保持原来的速度匀速前进，（g=10m/s2）则传送带的电动机应增加的功率为（　　） A．200W B．100W C．50W D．20W 【答案】A 【详解】 在1s内落到传送带上煤粉的质量为；这部分煤粉由于摩擦力f的作用被传送带加速，由功能关系得 煤粉在摩擦力作用下加速前进，因此有 传送带的位移为 相对位移为 由此可知煤粉的位移与煤粉和传送带的相对位移相同，因此摩擦生热为 传送带需要增加的能量分为两部分：第一部分为煤粉获得的动能，第二部分为传送带克服摩擦力做功保持传送带速度。所以传送带1s内增加的能量为 皮带机应增加的功率为 所以BCD错误；A正确； 故选A。 4．如图所示，竖直光滑杆固定不动，套在杆上的轻弹簧下端固定，将套在杆上的滑块向下压缩弹簧至离地高度h=0.1 m处，滑块与弹簧不拴接。现由静止释放滑块，通过传感器测量到滑块的速度和离地高度h并作出滑块的动能Ek-h图像，其中h=0.18 m时对应图像的最顶点，高度从0.2 m上升到0.35 m范围内图像为直线，其余为曲线，取g=10 m/s2，由图像可知（　　） A．滑块的质量为0.18 kg B．弹簧的劲度系数为10 N/m C．滑块运动的最大加速度为40 m/s2 D．弹簧的弹性势能最大值为0.7 J 【答案】C 【详解】 A．在从0.2m上升到0.35m范围内 图线的斜率绝对值为 则 m=0.2kg 故A 错误； B．在图像中，图线的斜率表示滑块所受的合外力，由于高度从0.2m上升到0.35m范围内图像为直线，其余部分为曲线，说明滑块从0.2m上升到0.35m范围内所受作用力为恒力，所以弹簧的原长的0.2m，当弹簧弹力等于重力时，物块的速度最大，根据图像可知，此时 h=0.18m 则有 解得 故B错误； C．由以上分析可知，滑块静止释放后做加速度减小的加速运动，当弹簧弹力等于重力时，加速度为0，物块的速度最大，所以物块在释放瞬间加速度最大。由牛顿第二定律可得 故C正确； D．根据能的转化与守恒可知，当滑块上升至最大高度时，增加的重力势能即为弹簧最大弹性势能，所以 故D错误。 故选C。 5．如图所示，表面粗糙的半圆形轨道MN竖直放置，MN两点等高，一个小滑块m从M点正上方高h处自由下落，恰好进入半圆轨道，从N点竖直上升的高度为，空气阻力不计。当小球再次进入轨道后（　　） A．滑块回到M点后竖直上升一段距离 B．滑块恰好能达到M 点后回落 C．滑块未能到达M点即开始回落 D．滑块最后一定静止在半圆轨道的最低点 【答案】A 【详解】 ABC．第一次由于克服摩擦力而损耗的机械能为，再次落入半圆形轨道内，运动到与第一次同样的位置时，速度都比第一次的小，从而对轨道的压力都比第一次