高考物理最新教案-2018高考物理势能机械能典型例题剖

势能机械能典型例题剖析

1.一物体静止在升降机的地板上，在升降机加速上升的过程中，地板对物体的支持力所做的功等于( )

①物体势能的增加量 ②物体动能的增加量 ③物体动能的增加量加上物体势能的增加量 ④物体动能的增加量加上克服重力所做的功

A.① B.② C.③④ D.都不对

【解析】势能的增加量等于物体克服重力做的功，动能的增加量等于合力对物体做的功，而根据功能原理，支持力对物体所做的功等于物体机械能的增加量，所以选C 【答案】C

2.一个物体以一定的初速度竖直上抛，不计空气阻力，设物在抛出点的重力势能为零，那么如图6-3-13所示，表示物体的动能EK随高度h变化的图像①、物体的重力势能Ep随速度v变化的图像②、物体的机械能E随高度h变化的图像③、物体的动能EK随速度

v的变化图像④，可能正确的是（ ）

A.①②③ B.①②③④ C.②③④ D.①③④

Ek

Ep

EEk

①

h②

v图6-3-13

③

h④

1212v2mghmv2，【解析】设物体的初速度为v0，质量为m，由机械能守恒定律得mv0所以，2mgh，图像①正确. 物体的动能与高度h的关系为EKmv02mv2，物体的重力势能与速度v的关系为Epmv0则Ep－v图像为开口向下的抛

121212物线（第一象限中的部分），图像②可能正确.由于竖直上抛运动过程中机械能守恒，所以，E－h图像为一平行h轴的直线，③图像正确.由EKmv2知，EK－v图像为一开口向上的抛物线（第一象限中部分），所以，④图像可能正确. 【答案】B

3.如图6-3-14所示，长为2L的轻杆上端及其正中央固定两个质量均为m的小球，杆的下端有光滑铰链与水平面相连接，杆原来竖直静止，现让其自由倒下，则A着地时的速度为( ) A.

115gL 512A

B.

215gL 5LmB1C.30gL 52D.30gL 5L

图6-3-14

【解析】选A、B及轻杆整个系统为对象，利用机械能守恒定律，且vBvA，得：

11vAmg2LmgLmv2Am2222，解得v30gL A5212 【答案】D

4.如图6-3-15所示，一块长木板B放在光滑水平地面上，在B上放一个木块A，现以恒定的力F拉B，由于A、B间摩擦力的作用，A将在B上滑动，以地面为参照物，A、B都向前移动一段距离，在此过程中( ) ①外力F做的功等于系统A和B的动能增量 ②B对A的摩擦力所做的功等于A的动能增量 ③A对B摩擦力所做的功等于B对A的摩擦力所做的功 ④外力F对B所做的功等于B的动能增量与B克服摩擦力所做功之和

图6-3-15

AF

BA.①② B.②③ C.②④ D.③④

【解析】A、B之间一对动摩擦力做功，使系统的部分机械能转化为内能，所以外力F与一对动摩擦力做功的代数和等于系统A和B的动能增量，因而①③错；分别对A、B为对象利用动能定理，可得②④对. 【答案】C

5.（2004·上海·8）滑块以速率v1靠惯性沿固定斜面由底端向上运动，当它回到出发点时速率为v2，且v2A.上升时机械能减小，下降时机械增大。 B.上升时机械能减小，下降时机械能也减小。 C.上升过程中动能和势能相等的位置在A点上方。 D.上升过程中动能和势能相等的位置在A点下方。

【解析】由v212滑块初始机械能E1mv1①，滑块在斜面中点A的速度vA22机械能EAmv2AEpAmv1EpA②.联立①②式得：

2v1022v1，在A点的221214E1EA112122mv1mv1EpAmv1EpAEKAEpA，而因斜面与滑块间有摩擦，知244E1EA，所以EKAEpA，动能和势能相等的位置应出现在

A点之上，因此选(BC)

【答案】BC

6.如图6-3-16所示，一小定滑轮距离地面高刚好为一链条的长度L，有一个人用轻绳跨过滑轮系住链条的一端，用力将全部堆放在地面上的链条向上拉动，当链条有L/4长度跨过滑轮时，人不再用力拉绳，这时链条继续运动，最后刚好静止在滑轮上，不计滑轮的摩擦，链条的质量为m，则人的拉力做功为 .

L

【解析】链条最后刚好静止在滑轮上,应是定滑轮的左右两端各有链条的一半，所以链条的重心升高L(如右图)，拉力做的功等于链条增加的重力势能，即WFmgL 【答案】mgL

7. 如图6-3-17所示，质量为m的物体以初速度v0沿水平面向左运动，起始点A与一弹簧O端距离为s，物体与水平面间的动摩擦因数为μ，物体与弹簧相碰后，弹簧的最大压缩量为x，则弹簧被压缩至最短时，弹簧具有的弹性势能为________.

【解析】由功能原理知：摩擦力做的功等于系统机械能

22mgs+xEpmv0－mgs+x 的改变量： － 得： Epmv02－mgs+x 【答案】mv03434图6-3-16 3L434图6-3-17

v0Ox图6-3-17

sA1212128. 一同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系，他的实验如下：在离地面高度为h的光滑水平桌面上，沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧，其左端固定，右端与质量为m的一个钢球接触，当弹簧处于自然长度时，小钢球恰好在桌子边缘，如图6-3-18所示.让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使

hs图6-3-18

钢球沿水平方向射出桌面，小球在空中飞行后落到水平地面，水平距离为s. (1)请你推导出弹簧的弹性势能Ep与小钢球质量m、桌面离地面高度h、水平距离s等物理量的关系式.

(2)弹簧长度的压缩量x与对

弹簧长度压缩量x/cm 钢球飞行水平距离s/m 应的钢球在空中飞行的水平距

1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 离s的实验数据如下表所示： 从上面的实验数据，你猜测弹簧的弹性势能Ep与弹簧长度的

1.01 1.05 2.01 2.48 3.01 3.50 压缩量x之间有关系？为什么？

【解析】(1)先求出小球平抛的初速度v0，由sv0t，hgt2两式得：v0sgmgs2112 再根据弹簧与小球组成的系统机械能守恒：Epmv0ms 222h4h212g 2h(2)由表格第1、3、4、5、6组数据可知：在误差允许的范围内，弹簧长度压缩量x与钢球飞行的水平距离s成正比，而第2组可能是测量的错误.所以弹性势能Ep与弹簧

长度压缩量x的平方成正比，即Epx2.

mgs2【答案】(1)Ep (2)Epx2

4h9.如图6-3-19所示，半径为R的光滑半圆上有两个小球，质量分别为m和M（M＞m），由细绳挂着，今由静止开始释放，当小球m到达半圆柱体顶端时对圆柱体的压力多大？ 【解析】设m到达半圆柱体顶部时，二者的速率均为v，M与m组成的系统机械能守恒(如右图)，由EkEp知：

1Mmv2MgRmgR，解得：vRMg2Rmg 22MmmM图6-3-19

FN设m到达顶部时，对m为研究对象，则：mgFNm解得：FNmg【答案】mg3m1M Mmv,R2vmg3m1M MmvM10.如图6-3-20是打秋千的示意图，最初人直立站在踏板上(A点所示)，绳与竖直方向成角，人的重心到悬点O的距离为L1；从A点向最低点B运动过程中，人由直立状态自然下蹲，在B点人的重心到悬点O的距离为L2；在最低点处，人突然由下蹲变成直立状态(人的重心到悬点O的距离恢复为L1)且保持该状态到最高点C.设人的质量为m，踏板和绳的质量不计，空气阻力不计.求： (1)人刚到最低点B还处于下蹲状态时，两根绳中的总拉力F为多大？

(2)人到达左端最高点C时，绳与竖直方向的夹角为多大？(用反三角函数表示) 【解析】(1)如图，以悬点为参考平面，人从AB点的自然下蹲过程中机械能守恒，所以EAEB，即

mgL1cos12mvBmgL2,解得：vB2gL2L1cos 2 L1OABC图6-3-20 O2vB2L1cos3在最低点B处，F-mgm,解得：FmgL2L2L1L2(2) 人在最低点处，突然由下蹲变成直立状态，人的内力做功，使人的机械能增加EmgL2L1,之后，人从

BC点的上摆过程中机械能守恒，所以EBEEC或

EAEEC，即

mgL1cosmgL2L1mgL1cosCvBAB1cos,得：arccosL2L1 【答案】(1) Fmg32L1cosL2L (2) arccos1cos2 L1