2018年高考物理一輪復(fù)習(xí)精講深剖（打包29套）.zip,2018,年高,物理,一輪,復(fù)習(xí),精講深剖,打包,29 專題6.2 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用 （一）真題速遞 1.（2017新課標(biāo)Ⅱ 17）如圖，半圓形光滑軌道固定在水平地面上，半圓的直徑與地面垂直，一小物快以速度從軌道下端滑入軌道，并從軌道上端水平飛出，小物塊落地點(diǎn)到軌道下端的距離與軌道半徑有關(guān)，此距離最大時(shí)，對應(yīng)的軌道半徑為（重力加速度為g） A. B. C. D. 【答案】B 【名師點(diǎn)睛】此題主要是對平拋運(yùn)動(dòng)的考查；解題時(shí)設(shè)法找到物塊的水平射程與圓軌道半徑的函數(shù)關(guān)系，即可通過數(shù)學(xué)知識討論；此題同時(shí)考查學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力. 2.（2017新課標(biāo)Ⅱ 19）19.如圖，海王星繞太陽沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，P為近日點(diǎn)，Q為遠(yuǎn)日點(diǎn)，M，N為軌道短軸的兩個(gè)端點(diǎn)，運(yùn)行的周期為,若只考慮海王星和太陽之間的相互作用，則海王星在從P經(jīng)過M,Q到N的運(yùn)動(dòng)過程中 A.從P到M所用的時(shí)間等于 B.從Q到N階段，機(jī)械能逐漸變大 C. 從P到Q階段，速率逐漸變小 D.從M到N階段，萬有引力對它先做負(fù)功后做正功 【答案】CD 【解析】從P到M到Q點(diǎn)的時(shí)間為T0，根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)第二定律可知，P到M運(yùn)動(dòng)的速率大于從M到Q運(yùn)動(dòng)的速率，可知P到M所用的時(shí)間小于T0，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；海王星在運(yùn)動(dòng)過程中只受太陽的引力作用，故機(jī)械能守恒，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)第二定律可知，從P到Q階段，速率逐漸變小，選項(xiàng)C正確；從M到N階段，萬有引力對它先做負(fù)功后做正功，選項(xiàng)D正確；故選CD. 【考點(diǎn)定位】開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律；機(jī)械能守恒的條件 【名師點(diǎn)睛】此題主要考查學(xué)生對開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的理解；關(guān)鍵是知道離太陽越近的位置行星運(yùn)動(dòng)的速率越大；遠(yuǎn)離太陽運(yùn)動(dòng)時(shí)，引力做負(fù)功，動(dòng)能減小，引力勢能增加，機(jī)械能不變. 3．(2015·全國卷ⅡT21)如圖所示，滑塊a、b的質(zhì)量均為m，a套在固定豎直桿上，與光滑水平地面相距h，b放在地面上．a(chǎn)、b通過鉸鏈用剛性輕桿連接，由靜止開始運(yùn)動(dòng)．不計(jì)摩擦，a、b可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度大小為g.則(　　) A．a(chǎn)落地前，輕桿對b一直做正功 B．a(chǎn)落地時(shí)速度大小為 C．a(chǎn)下落過程中，其加速度大小始終不大于g D．a(chǎn)落地前，當(dāng)a的機(jī)械能最小時(shí)，b對地面的壓力大小為mg 【答案】BD 4．(2016·全國卷丙T24)如圖所示，在豎直平面內(nèi)有由圓弧AB和圓弧BC組成的光滑固定軌道，兩者在最低點(diǎn)B平滑連接．AB弧的半徑為R，BC弧的半徑為.一小球在A點(diǎn)正上方與A相距處由靜止開始自由下落，經(jīng)A點(diǎn)沿圓弧軌道運(yùn)動(dòng)． (1)求小球在B、A兩點(diǎn)的動(dòng)能之比； (2)通過計(jì)算判斷小球能否沿軌道運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)． 【答案】(1)5　(2)能沿軌道運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn) （二）考綱解讀 主題 內(nèi)容 要求 說明 機(jī)械能 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用 Ⅱ 本講共1個(gè)考點(diǎn)，一個(gè)二級考點(diǎn)，本講高考頻率非常高，幾乎年年考，考題設(shè)計(jì)到有大題也有小題也有實(shí)驗(yàn)題。 （三）考點(diǎn)精講 考向一　機(jī)械能守恒的判斷 1．做功判斷法：若物體系統(tǒng)內(nèi)只有重力和彈簧彈力做功，其他力均不做功或其他力做功的代數(shù)和為零，則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒． 2．能量轉(zhuǎn)化判斷法：若只有系統(tǒng)內(nèi)物體間動(dòng)能和重力勢能及彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)跟外界沒有發(fā)生機(jī)械能的傳遞，機(jī)械能也沒有轉(zhuǎn)變成其他形式的能(如沒有內(nèi)能增加)，則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒． 3．利用機(jī)械能的定義判斷 若物體在水平面上勻速運(yùn)動(dòng)，則其動(dòng)能、勢能均不變，機(jī)械能守恒．若一個(gè)物體沿斜面勻速下滑，則其動(dòng)能不變，重力勢能減少，機(jī)械能減少． 【例1】　(多選)如圖4，輕彈簧豎立在地面上，正上方有一鋼球，從A處自由下落，落到B處時(shí)開始與彈簧接觸，此時(shí)向下壓縮彈簧．小球運(yùn)動(dòng)到C處時(shí)，彈簧對小球的彈力與小球的重力平衡．小球運(yùn)動(dòng)到D處時(shí)，到達(dá)最低點(diǎn)．不計(jì)空氣阻力，以下描述正確的有(　　) 圖4 A．小球由A向B運(yùn)動(dòng)的過程中，處于完全失重狀態(tài)，小球的機(jī)械能減少 B．小球由B向C運(yùn)動(dòng)的過程中，處于失重狀態(tài)，小球的機(jī)械能減少 C．小球由B向C運(yùn)動(dòng)的過程中，處于超重狀態(tài)，小球的動(dòng)能增加 D．小球由C向D運(yùn)動(dòng)的過程中，處于超重狀態(tài)，小球的機(jī)械能減少 關(guān)鍵詞 關(guān)鍵位置C、D處受力特點(diǎn)． 【答案】BD 能繼續(xù)增大，小球的機(jī)械能繼續(xù)減小，D正確．故答案為B、D. 階梯練習(xí) 1．下列關(guān)于機(jī)械能守恒的說法中正確的是(　　) A．做勻速運(yùn)動(dòng)的物體，其機(jī)械能一定守恒 B．物體只受重力，機(jī)械能才守恒 C．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其機(jī)械能一定守恒 D．除重力做功外，其他力不做功，物體的機(jī)械能一定守恒 【答案】D 2．如圖5所示，固定的傾斜光滑桿上套有一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán)，圓環(huán)與一橡皮繩相連，橡皮繩的另一端固定在地面上的A點(diǎn)，橡皮繩豎直時(shí)處于原長h.讓圓環(huán)沿桿滑下，滑到桿的底端時(shí)速度為零．則在圓環(huán)下滑過程中(　　) 圖5 A．圓環(huán)機(jī)械能守恒 B．橡皮繩的彈性勢能一直增大 C．橡皮繩的彈性勢能增加了mgh D．橡皮繩再次達(dá)到原長時(shí)圓環(huán)動(dòng)能最大 【答案】C 【解析】圓環(huán)沿桿滑下，滑到桿的底端的過程中有兩個(gè)力對圓環(huán)做功，即環(huán)的重力和橡皮繩的拉力，所以圓環(huán)的機(jī)械能不守恒，如果把圓環(huán)和橡皮繩組成的系統(tǒng)作為研究對象，則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，故A錯(cuò)誤；橡皮繩的彈性勢能隨橡皮繩的形變量的變化而變化，由圖知橡皮繩先縮短后伸長，故橡皮繩的彈性勢能先不變再增大，故B錯(cuò)誤；根據(jù)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，圓環(huán)的機(jī)械能減少了mgh，那么圓環(huán)的機(jī)械能的減少量等于橡皮繩的彈性勢能增大量，為mgh，故C正確；在圓環(huán)下滑過程中，橡皮繩再次達(dá)到原長時(shí)，該過程中動(dòng)能一直增大，但不是最大，沿桿方向合力為零的時(shí)刻，圓環(huán)的動(dòng)能最大，故D錯(cuò)誤． 考向二　單個(gè)物體的機(jī)械能守恒 機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式 【例2】　如圖6所示，在豎直平面內(nèi)有由圓弧AB和圓弧BC組成的光滑固定軌道，兩者在最低點(diǎn)B平滑連接．AB弧的半徑為R，BC弧的半徑為.一小球在A點(diǎn)正上方與A相距處由靜止開始自由下落，經(jīng) A點(diǎn)沿圓弧軌道運(yùn)動(dòng)． 圖6 (1)求小球在B、A兩點(diǎn)的動(dòng)能之比； (2)通過計(jì)算判斷小球能否沿軌道運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)． 關(guān)鍵詞 ①光滑固定軌道；②由靜止開始自由下落． 【答案】(1)5∶1　(2)能，理由見解析 FN＋mg＝m⑤ 由④⑤式得 mg≤m⑥ vC≥ ⑦ 全程應(yīng)用機(jī)械能守恒定律得 mg·＝mvC′2⑧ 由⑦⑧式可知，vC＝vC′，即小球恰好可以沿軌道運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)． 方法總結(jié) 機(jī)械能守恒定律公式的選用技巧 1．在處理單個(gè)物體機(jī)械能守恒問題時(shí)通常應(yīng)用守恒觀點(diǎn)和轉(zhuǎn)化觀點(diǎn)，轉(zhuǎn)化觀點(diǎn)不用選取零勢能面． 2．在處理連接體問題時(shí)，通常應(yīng)用轉(zhuǎn)化觀點(diǎn)和轉(zhuǎn)移觀點(diǎn)，都不用選取零勢能面． 階梯練習(xí) 3．取水平地面為重力勢能零點(diǎn)．一物塊從某一高度水平拋出，在拋出點(diǎn)其動(dòng)能與重力勢能恰好相等．不計(jì)空氣阻力．該物塊落地時(shí)的速度方向與水平方向的夾角為(　　) A. B. C. D. 【答案】B 4.如圖7所示，有一內(nèi)壁光滑的閉合橢圓形管道，置于豎直平面內(nèi)，MN是通過橢圓中心O點(diǎn)的水平線．已知一小球從M點(diǎn)出發(fā)，初速率為v0，沿管道MPN運(yùn)動(dòng)，到N點(diǎn)的速率為v1，所需時(shí)間為t1；若該小球仍由M點(diǎn)以初速率v0出發(fā)，而沿管道MQN運(yùn)動(dòng)，到N點(diǎn)的速率為v2，所需時(shí)間為t2，則(　　) 圖7 A．v1＝v2，t1>t2 B．v1t2 C．v1＝v2，t1t2，故選項(xiàng)A正確． 考向三　用機(jī)械能守恒定律解決連接體問題 1．首先分析多個(gè)物體組成的系統(tǒng)所受的外力是否只有重力或彈力做功，內(nèi)力是否造成了機(jī)械能與其他形式能的轉(zhuǎn)化，從而判斷系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒． 2．若系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則機(jī)械能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，ΔE1＝－ΔE2，一個(gè)物體機(jī)械能增加，則一定有另一個(gè)物體機(jī)械能減少． 【例3】　如圖8所示，左側(cè)為一個(gè)半徑為R的半球形的碗固定在水平桌面上，碗口水平，O點(diǎn)為球心，碗的內(nèi)表面及碗口光滑．右側(cè)是一個(gè)固定光滑斜面，斜面足夠長，傾角θ＝30°.一根不可伸長的不計(jì)質(zhì)量的細(xì)繩跨在碗口及光滑斜面頂端的光滑定滑輪兩端上，繩的兩端分別系有可視為質(zhì)點(diǎn)的小球m1和m2，且m1＞m2.開始時(shí)m1恰在碗口水平直徑右端A處，m2在斜面上且距離斜面頂端足夠遠(yuǎn)，此時(shí)連接兩球的細(xì)繩與斜面平行且恰好伸直．當(dāng)m1由靜止釋放運(yùn)動(dòng)到圓心O的正下方B點(diǎn)時(shí)細(xì)繩突然斷開，不計(jì)細(xì)繩斷開瞬間的能量損失． 圖8 (1)求小球m2沿斜面上升的最大距離s； (2)若已知細(xì)繩斷開后小球m1沿碗的內(nèi)側(cè)上升的最大高度為，求.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 關(guān)鍵詞 當(dāng)m1由靜止釋放運(yùn)動(dòng)到圓心O的正下方B點(diǎn)時(shí)細(xì)繩突然斷開． 【答案】(1)R　(2)1.9 【解析】(1)設(shè)重力加速度為g，小球m1到達(dá)最低點(diǎn)B時(shí)，m1、m2速度大小分別為v1、v2 如圖所示，由運(yùn)動(dòng)的合成與分解得v1＝v2 對m1、m2組成的系統(tǒng)由機(jī)械能守恒定律得 m1gR－m2gh＝m1v＋m2v 方法總結(jié) 連接體機(jī)械能守恒問題的分析技巧 1．對連接體，一般用“轉(zhuǎn)化法”和“轉(zhuǎn)移法”來判斷其機(jī)械能是否守恒． 2．注意尋找用繩或桿相連接的物體間的速度關(guān)系和位移關(guān)系． 3．列機(jī)械能守恒方程時(shí)，可選用ΔEk＝－ΔEp的形式． 階梯練習(xí) 5.如圖9，可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A、B用不可伸長的細(xì)軟輕線連接，跨過固定在地面上、半徑為R的光滑圓柱，A的質(zhì)量為B的兩倍．當(dāng)B位于地面時(shí)，A恰與圓柱軸心等高．將A由靜止釋放，B上升的最大高度是(　　) 圖9 A．2R B. C. D. 【答案】C 【解析】設(shè)A球剛落地時(shí)兩球速度大小為v，根據(jù)機(jī)械能守恒定律2mgR－mgR＝(2m＋m)v2得v2＝gR，B球繼續(xù)上升的高度h＝＝，B球上升的最大高度為h＋R＝R. 6．(多選)如圖10所示，滑塊a、b的質(zhì)量均為m，a套在固定豎直桿上，與光滑水平地面相距h，b放在地面上．a(chǎn)、b通過鉸鏈用剛性輕桿連接，由靜止開始運(yùn)動(dòng)．不計(jì)摩擦，a、b可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度大小為g.則(　　) 圖10 A．a(chǎn)落地前，輕桿對b一直做正功 B．a(chǎn)落地時(shí)速度大小為 C．a(chǎn)下落過程中，其加速度大小始終不大于g D．a(chǎn)落地前，當(dāng)a的機(jī)械能最小時(shí)，b對地面的壓力大小為mg 【答案】BD 考向四　含彈簧類機(jī)械能守恒問題 1．由于彈簧的形變會(huì)具有彈性勢能，系統(tǒng)的總動(dòng)能將發(fā)生變化，若系統(tǒng)所受的外力和除彈簧彈力以外的內(nèi)力不做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒． 2．在相互作用過程特征方面，彈簧兩端物體把彈簧拉伸至最長(或壓縮至最短)時(shí)，兩端的物體具有相同的速度，彈性勢能最大． 3．如果系統(tǒng)每個(gè)物體除彈簧彈力外所受合力為零，當(dāng)彈簧為自然長度時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)彈簧某一端的物體具有最大速度(如繃緊的彈簧由靜止釋放)． 【例4】　輕質(zhì)彈簧原長為2l，將彈簧豎直放置在地面上，在其頂端將一質(zhì)量為5m的物體由靜止釋放，當(dāng)彈簧被壓縮到最短時(shí)，彈簧長度為l.現(xiàn)將該彈簧水平放置，一端固定在A點(diǎn)，另一端與物塊P接觸但不連接．AB是長度為5l的水平軌道，B端與半徑為l的光滑半圓軌道BCD相切，半圓的直徑BD豎直，如圖11所示．物塊P與AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5.用外力推動(dòng)物塊P，將彈簧壓縮至長度l，然后放開，P開始沿軌道運(yùn)動(dòng)，重力加速度大小為g. 圖11 (1)若P的質(zhì)量為m，求P到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大小，以及它離開圓軌道后落回到AB上的位置與B點(diǎn)之間的距離； (2)若P能滑上圓軌道，且仍能沿圓軌道滑下，求P的質(zhì)量的取值范圍． 關(guān)鍵詞 ①當(dāng)彈簧壓縮到最短時(shí)，彈簧長度為l；②用外力推動(dòng)物塊P，將彈簧壓縮至長度l. 【答案】(1)　2l　(2)m≤M

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