2020年高考物理一轮复习热点题型专题11机械能守恒定律的应用.doc免费

PAGE 1 2020年高考物理一轮复习热点题型专题11—机械能守恒定律的应用 题型一　机械能守恒的判断 题型二　单物体的机械能守恒问题 题型三　连接体的机械能守恒问题 题型四　含弹簧类机械能守恒问题 题型一　机械能守恒的判断 1．只有重力做功时，只发生动能和重力势能的相互转化．如自由落体运动、抛体运动等． 2．只有系统内弹力做功，只发生动能和弹性势能的相互转化．如在光滑水平面上运动的物体碰到一个弹簧，和弹簧相互作用的过程中，对物体和弹簧组成的系统来说，机械能守恒． 3．只有重力和系统内弹力做功，只发生动能、弹性势能、重力势能的相互转化．如自由下落的物体落到竖直的弹簧上，和弹簧相互作用的过程中，对物体和弹簧组成的系统来说，机械能守恒． 4．除受重力(或系统内弹力)外，还受其他力，但其他力不做功，或其他力做功的代数和为零．如物体在沿斜面向下的拉力F的作用下沿斜面向下运动，其拉力的大小与摩擦力的大小相等，在此运动过程中，其机械能守恒． 【例题1】(2018·山东省泰安市上学期期中)下列几种运动中，机械能一定守恒的是(　　) A．做匀速直线运动的物体 B．做匀变速直线运动的物体 C．做平抛运动的物体 D．做匀速圆周运动的物体 【答案】　C 【解析】　做匀速直线运动的物体，动能不变，重力势能可能变化，机械能不一定守恒，故A错误；若是在水平面上的匀加速直线运动，动能增大，重力势能不变，则机械能不守恒，故B错误；做平抛运动的物体，只有重力做功，机械能必定守恒，故C正确；若物体在竖直平面内做匀速圆周运动，动能不变，重力势能在变化，机械能不守恒，故D错误． 【例题2】如图所示，将一个内外侧均光滑的半圆形槽置于光滑的水平面上，槽的左侧有一竖直墙壁．现让一小球自左端槽口A点的正上方由静止开始下落，小球从A点与半圆形槽相切进入槽内，则下列说法正确的是(　　) A．小球在半圆形槽内运动的全过程中，只有重力对它做功 B．小球从A点向半圆形槽的最低点运动的过程中，小球处于失重状态 C．小球从A点经最低点向右侧最高点运动的过程中，小球与槽组成的系统机械能守恒 D．小球从下落到从右侧离开槽的过程中机械能守恒 【答案】　C 【解析】　小球从A点向半圆形槽的最低点运动的过程中，半圆形槽有向左运动的趋势，但实际上没有动，整个系统中只有重力做功，所以小球与槽组成的系统机械能守恒；小球过了半圆形槽的最低点以后，半圆形槽向右运动，系统没有其他形式的能量产生，满足机械能守恒的条件，所以系统的机械能守恒；小球从A点至到达槽最低点过程中，小球先失重，后超重；小球由最低点向右侧最高点运动的过程中，半圆形槽也向右移动，半圆形槽对小球做负功，小球的机械能不守恒，故选项C正确． 题型二　单物体的机械能守恒问题 1．表达式 2．一般步骤 3．选用技巧 在处理单个物体机械能守恒问题时通常应用守恒观点和转化观点，转化观点不用选取零势能面． 【例题1】 (2016·全国卷Ⅲ·24)如图所示，在竖直平面内有由eq \f(1,4)圆弧AB和eq \f(1,2)圆弧BC组成的光滑固定轨道，两者在最低点B平滑连接．AB弧的半径为R，BC弧的半径为eq \f(R,2).一小球在A点正上方与A相距eq \f(R,4)处由静止开始自由下落，经A点沿圆弧轨道运动． (1)求小球在B、A两点的动能之比； (2)通过计算判断小球能否沿轨道运动到C点． 【答案】　(1)5∶1　(2)能，理由见解析 【解析】　(1)设小球的质量为m，小球在A点的动能为EkA，由机械能守恒得 EkA＝mg·eq \f(R,4)① 设小球在B点的动能为EkB，同理有 EkB＝mg·eq \f(5R,4)② 由①②式得eq \f(EkB,EkA)＝5③ (2)若小球能沿轨道运动到C点，小球在C点所受轨道的正压力FN应满足FN≥0④ 设小球在C点的速度大小为vC，由牛顿第二定律和向心加速度公式有 FN＋mg＝meq \f(v\o\al(C2,),\f(R,2))⑤ 由④⑤式得mg≤meq \f(2v\o\al(C2,),R)⑥ vC≥eq \r(\f(Rg,2))⑦ 对全程由机械能守恒定律得mg·eq \f(R,4)＝eq \f(1,2)mvC′2⑧ 由⑦⑧式可知，vC＝vC′，即小球恰好可以沿轨道运动到C点． 【例题2】 (2018·湖南省株洲市上学期质检一)如图所示，半径为R的光滑圆周轨道AB固定在竖直平面内，O为圆心，OA与水平方向的夹角为30°，OB在竖直方向．一个可视为质点的小球从O点正上方某处以某一水平初速度向右抛出，小球恰好能无碰撞地从A点进入圆轨道内侧，此后沿圆轨道运动到达B点．已知重力加速度为g，求：(不计空气阻力) (1)小球初速度的大小； (2)小球运动到B点时对圆轨道压力的大小． 【答案】　(1)eq \