高考物理一轮复习—机械能.docVIP

三、机械能守恒定律 1、重力势能：地球上的物体具有的与它的高度有关的能量。 ⑴表达式：EP=mgh （h为物体重心与零势能面间的距离） ⑵重力势能是标量 ⑶重力势能的大小与零势能面的选择有关，高与零势能面重力势能为正，低于零势能面重力势能为负。 ⑷零势能面的选择是任意的，以方便为原则选择零势能面 ⑸势能是物体与地球共有的 2、机械能守恒定律：在只有重力或弹力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。 ⑴机械能守恒定律的研究对象一定是系统，至少包括地球在内。通常我们说“小球的机械能守恒”其实一定也就包括地球在内，因为重力势能就是小球和地球所共有的。另外小球的动能中所用的v，也是相对于地面的速度。 ⑵“只有重力做功”不等于“只受重力作用”。在该过程中，物体可以受其它力的作用，只要这些力不做功，或所做功的代数和为零，就可以认为是“只有重力做功”。 ⑶机械能守恒定律的各种表达形式 ①，即； ②；； 用①时，需要规定重力势能的参考平面。用②时则不必规定重力势能的参考平面，因为重力势能的改变量与参考平面的选取没有关系。 例：(10山东)如图所示，倾角θ=300的粗糙斜面固定在地面上，长为、质量为、粗细均匀、质量分布均匀的软绳至于斜面上，其上端与斜面顶端齐平。用细线将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面（此时物块未到达地面），在此过程中 A.物块的机械能逐渐增加 B.软绳重力势能共减少了 C.物块重力势能的减少等于软绳摩擦力所做的功 D.软绳重力势能的减少小于其动能增加与客服摩擦力所做功之和 【答案】BD 【解析】选物块为研究对象，细线对物块做负功，物块机械能减小，A错误；物块由静止释放后向下运动，到软绳刚好全部离开斜面，软绳的重心下降了，软绳重力势能共减少了，所以B正确；根据功和能关系，细线对软绳做的功与软绳重力势能的减少等于其动能增加与客服摩擦力所做功之和，所以D正确，C错误。 例：(06江苏)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 2.4×10 8 kW·h，年发电量为 1.8×10 8 kW·h。则下列计算结果正确的是（水的密度为1.0×10 3 kg/m3，重力加速度为 g，涉及重为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 B．能用于发电的水的最大重力势能 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 10 5 kW计）约 10h。例：（08上海）物体做自由落体运动，Ek代表动能，Ep代表势能，h代表下落的距离，以水平地面为零势能面。下列所示图像中，能正确反映各物理量之间关系的是 答案： B 例：（08江苏）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 例：（07全国二）如图所示，位于竖直平面内的光滑轨道，有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圆形轨道底部的高度h的取值范围。 设物块在圆形轨道最高点的速度为v，由机械能守恒得 物块在最高点受的力为重力mg、轨道压力N。重力与压力的合力提供向心力，有 物块能通过最高点的条件是 0 由两式得 由式得 按题的要求，，由式得 由式得