2021届高考物理一轮复习精品课件：5.3第3讲 机械能守恒定律及其应用

阶段示范性金考卷(五)

本卷测试内容：机械能及其守恒定律

本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，共110

分。测试时间90分钟。

第Ⅰ卷　(选择题，共50分)

一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分。在每小题给出

的四个选项中，第2、4、5、8小题，只有一个选项正确；第1、3、6、

7、9、10小题，有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得

3分，有选错的得0分。)1.

[2015·长春模拟]如图所示，小球m用一条不可伸长的轻质细线拴

住后悬于O点，小球置于一个斜面不光滑的斜劈M上，用水平力F向左

推动斜劈M在光滑水平桌面上由位置甲向左缓慢移动到位置乙，在此

过程中，正确的说法是( )

A. M、m间的摩擦力对m不做功

B. M、m间的摩擦力对m做负功

C. F对M所做的功与m对M所做的功的绝对值相等

D. M、m间的弹力对m做正功

解析：小球在向左摆动过程中，M对m的摩擦力方向与小球m的位

移方向间夹角小于90°，故摩擦力对m做正功，选项A、B均错误；因M

缓慢向左运动，地面对M的支持力和M的重力不做功，一定有F对M所做的功与m对M所做的功的绝对值相等，选项C正确；M对m的弹力方

向与m位移方向夹角小于90°，故对m做正功，选项D正确。

答案：CD

2. [2015·聊城模拟]质量为m的汽车，启动后发动机以额定功率P沿

水平道路行驶，经过一段时间后以速度v匀速行驶。若行驶中受到的摩

擦阻力大小不变，则在加速过程中车速为时，汽车的加速度为( )

A. B.

C. D. 0

解析：由题意可知汽车的最大速度为v，设阻力为Ff，则有P

＝Ffv，当车速为时，P＝F·，再根据牛顿第二定律F－Ff＝ma可得a＝

＝，故本题选B。

答案：B

3. [2014·太原高三调研]如图所示，一直角斜面固定在水平地面

上，右边斜面倾角为60°，左边斜面倾角为30°，A、B两物体分别系于

一根跨过定滑轮的轻绳两端，置于两斜面上，且位于同高度处于静止

状态。将两物体看成质点，不计一切摩擦和滑轮质量，剪断轻绳，让

1考向11动能定理机械能

【重点知识点目录】

1.对动能、动能定理的理解及动能定理的应用

2.动能定理的图像问题

3.机械能守恒的理解与判断

4.单个物体、多个物体的机械能

1．（2022•甲卷）北京2022年冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图所示。运动员从a处由静止自由滑下，

到b处起跳，c点为a、b之间的最低点，a、c两处的高度差为h。要求运动员经过c点时对滑雪板的压

力不大于自身所受重力的k倍，运动过程中将运动员视为质点并忽略所有阻力，则c点处这一段圆弧雪

道的半径不应小于（）

A

．B

．C

．D

．

【答案】D。

【解析】解：从a到c根据动能定理有：mgh

＝

在c点根据牛顿第二定律有：kmg﹣mg

＝

联立解得：R

＝

故ABC错误，D正确；

2．（2022•浙江）物流公司通过滑轨把货物直接装运到卡车中，如图所示，倾斜滑轨与水平面成24°角，

长度l

1＝4m，水平滑轨长度可调，两滑轨间平滑连接。若货物从倾斜滑轨顶端由静止开始下滑，其与滑

轨间的动摩擦因数均为μ

＝，货物可视为质点（取cos24°＝0.9，sin24°＝0.4）。

2（1）求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度a

1的大小；

（2）求货物在倾斜滑轨末端时速度v的大小；

（3）若货物滑离水平滑轨末端时的速度不超过2m/s，求水平滑轨的最短长度l

2。

【答案】（1）货物在倾斜滑轨上滑行时加速度a

1的大小为2m/s2

；

（2）货物在倾斜滑轨末端时速度v的大小为4m/s；

（3）若货物滑离水平滑轨末端时的速度不超过2m/s，则水平滑轨的最短长度为2.7m。

【解析】解：（1）倾斜滑轨与水平面成θ＝24°角，对货物根据牛顿第二定律可得：mgsinθ﹣μmgcosθ

＝ma

1

代入数据解得：a

1＝2m/s2

；

（2）根据速度—位移关系可得：v2

＝2a

1l

1

代入数据解得：v＝4m/s；

（3）货物在水平轨道上运动时，根据动能定理可得：

﹣μmgl

2

＝

﹣，其中v′＝2m/s

代入数据解得：l

2＝2.7m。

（多选）3．（2022•湖南）下端附着重物的粗细均匀木棒，竖直浮在河面，在重力和浮力作用下，沿竖直

- 1 - 第3讲 机械能守恒定律

【课程标准】

1.理解重力势能,知道重力势能的变化与重力做功的关系。定性了解弹性势能。

2.通过实验验证机械能守恒定律。理解机械能守恒定律,体会守恒观念对认识物理规律的重要性。

3.能用机械能守恒定律分析生产生活中的有关问题。

【素养目标】

物理观念:理解重力势能和弹力势能的概念,知道机械能守恒定律的内容。

科学思维:会分析机械能守恒的条件,能从机械能守恒的角度分析动力学问题。

一、重力势能与弹性势能

重力势能 弹性势能

定义 物体由于被举高而具有的能量 发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能

大小 Ep＝mgh，h是相对于参考平面的高度 与弹簧的形变量x、劲度系数k有关，x、k越大，弹性势能就越大

特点 系统性：物体与地球所共有

相对性：大小与参考平面的选取有关

标矢性：标量，正、负表示大小 —

力做

功的

特点 重力做功与路径无关，只与始末位置的高度差有关 —

力做

功与

势能

变化

的关

系 1.重力(弹力)对物体做正功，重力(弹性)势能减小；反之则增加；

2.重力(弹力)对物体做的功等于重力(弹性)势能的减少量，即

W＝Ep1－Ep2＝－ΔEp

3.重力势能的变化量是绝对的，与参考平面的选取无关。

命题·生活情境

蹦极是近些年来新兴的一项非常刺激的户外休闲活动。跳跃者站在约40米以上(相当于10层楼)高 - 2 - 度的桥梁、塔顶、高楼、吊车甚至热气球上，把一端固定的一根长长的橡皮绳绑在踝关节处，然后两臂伸开，双腿并拢，头朝下跳下去。

(1)跳跃者从开始跳下至第一次到最低点，经历哪些运动过程？(忽略空气阻力)

提示：自由落体运动、加速度减小的加速运动、加速度增大的减速运动。

(2)在上述过程中哪些力做功？对应的能量怎么变化呢？

提示：整个过程中重力做正功，跳跃者的重力势能减小；橡皮绳伸直后弹力做负功，弹性势能增大。

二、机械能守恒定律

1 机械能守恒定律及其应用

(45分钟 100分)

一、选择题(本题共9小题，每小题6分，共54分，1～6题为单选题，7～9题为多选题)

1.(2019·青岛模拟)如图所示，用轻弹簧相连的物块A和B放在光滑的水平面上，物块A紧靠竖直墙壁，一颗子弹沿水平方向射入物块B后留在其中，由子弹、弹簧和A、B所组成的系统在下列依次进行的过程中，机械能不守恒的

是 ( )

A.子弹射入物块B的过程

B.物块B带着子弹向左运动，直到弹簧压缩量达到最大的过程

C.弹簧推着带子弹的物块B向右运动，直到弹簧恢复原长的过程

D.带着子弹的物块B因惯性继续向右运动，直到弹簧伸长量达到最大的过程

【解析】选A。子弹射入物块B的过程中，由于要克服子弹与物块之间的滑动摩擦力做功，一部分机械能转化成了内能，所以机械能不守恒；在子弹与物块B获得了共同速度后一起向左压缩弹簧的过程中，对于A、B、弹簧和子弹组成的系统，由于墙壁给A一个弹力作用，系统的外力之和不为零，但这一过程中墙壁的弹力不做功，只有系统内的弹力做功，动能和弹性势能发生转化，系统机械能守恒，这一情形持续到弹簧恢复原长为止；当弹簧恢复原长后，整个系统将向右运动，墙壁不再有力作用在A上，这时物块的动能和弹簧的弹性势能相互转化，故系统的机械能守恒。

2.如图所示，一细线系一小球绕O点在竖直面内做圆周运动，a、b分别是轨迹的最高点和最低点，c、d两点与圆心等高，小球在a点时细线的拉力恰好为0，不计空气阻力，则下列说法正确的是 ( )

A.小球从a点运动到b点的过程中，先失重后超重

B.小球从a点运动到b点的过程中，机械能先增大后减小

1 C.小球从a点运动到b点的过程中，细线对小球的拉力先做正功后做负功

D.小球运动到c、d两点时，受到的合力指向圆心

【解析】选A。小球从a点运动到b点的过程中，加速度方向先向下后向上，所以小球先失重后超重，故A正确；小球从a点运动到b点的过程中，绳子拉力不做功，只有重力做功，机械能守恒，故B、C错误；小球运动到c、d两点时，绳子拉力的方向指向圆心，重力竖直向下，所以小球受到的合力不是指向圆心，故D错误。