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章末整合提升
机械能
1.(2017·全国卷Ⅱ)如图,半圆形光滑轨道固定在水平地面上,半圆的直径与地面垂直.一小物块以速度v从轨道下端滑入轨道,并从轨道上端水平飞出,小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关,此距离最大时对应的轨道半径为(重力加速度大小为g)( )
A. B.
C. D.
命题意图:
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本题考查力与运动、功能关系及机械能守恒定律等知识.
解析:设轨道半径为R,小物块从轨道上端飞出时的速度为v1,由于轨道光滑,根据机械能守恒定律有mg×2R=mv2-mv,小物块从轨道上端飞出后做平抛运动,对运动分解有:x=v1t,2R=gt2,求得x=,因此当R-=0,即R=时,x取得最大值,B项正确,A、C、D项错误.
答案:B
2.(2017·全国卷Ⅲ)如图,一质量为m,长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂.用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点,M点与绳的上端P相距l.重力加速度大小为g.在此过程中,外力做的功为( )
A.mgl B.mgl
C.mgl D.mgl
命题意图:本题考查重心的确定、动能定理.
解析:QM段绳的质量为m′=m,未拉起时,QM段绳的重心在QM中点处,与M点距离为l,绳的下端Q拉到M点时,QM段绳的重心与M点距离为l,此过程重力做功WG=-m′g=-
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mgl,对绳的下端Q拉到M点的过程应用动能定理,可知外力做功W=-WG=mgl,可知A项正确,B、C、D项错误.
答案:A
3.(2016·全国卷Ⅱ)小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上,P球的质量大于Q球的质量,悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短.将两球拉起,使两绳均被水平拉直,如图所示.将两球由静止释放.在各自轨迹的最低点,( )
A.P球的速度一定大于Q球的速度
B.P球的动能一定小于Q球的动能
C.P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力
D.P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度
命题意图:本题考查机械能守恒定律及牛顿第二定律的应用,意在考查考生应用功能关系、力与运动关系分析问题的能力.
解析:小球从释放到最低点的过程中,只有重力做功,由机械能守恒定律可知,mgL=mv2,v=,绳长L越长,小球到最低点时的速度越大,A项错误;由于P球的质量大于Q球的质量,由Ek=mv2可知,不能确定两球动能的大小关系,B项错误;在最低点,根据牛顿第二定律可知,F-mg=m,求得F=3mg,由于P球的质量大于Q球的质量,因此C项正确;由a==2g可知,两球在最低点的向心加速度相等,D项错误.
答案:C
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4.(多选)(2016·全国卷Ⅱ)如图,小球套在光滑的竖直杆上,轻弹簧一端固定于O点,另一端与小球相连.现将小球从M点由静止释放,它在下降的过程中经过了N点.已知在M、N两点处,弹簧对小球的弹力大小相等,且∠ONM