2023人教版带答案高中物理必修三第九章静电场及其应用微公式版知识点总结归纳.docx

2023人教版带答案高中物理必修三第九章静电场及其应用微公式版知识点总结归纳

1

单选题
1、跳高是体育课常进行的一项运动，小明同学身高1.70m，质量为60kg，在一次跳高测试中，他先弯曲两腿向下蹲，再用力蹬地起跳，从蹬地开始经0.4s竖直跳离地面，假设他蹬地的力恒为1050N，其重心上升可视为匀变速直线运动，则小明从蹬地开始到最大高度过程中机械能的增加量为（不计空气阻力，g取10m/s2）（  ）
A．1830JB．1470JC．630JD．270J
答案：C
根据牛顿第二定律得
FN-mg=ma
解得
a=7.5m/s2  
重心上升的高度为
h=12at2=0.6m 
离开地面时的速度为
v=at=3m/s 
增加的机械能为
ΔE=12mv2+mgh=630J 
故选C。
2、南宁的夏天温度较高，天气炎热，此时喝一瓶冰水降暑是一件很幸福的事情。用手握着瓶子运动，关于摩擦力的说法不正确的是（　　）
A．可能是滑动摩擦力
B．摩擦力可能做正功
C．摩擦力可能与运动方向垂直
D．摩擦力一定做负功
答案：D
A．用手握着瓶子运动，瓶子可能相对手滑动，所以瓶子所受摩擦力可能是滑动摩擦力，故A正确；
C．当用手握着瓶子沿水平方向运动且瓶子处于竖直状态时，瓶子所受摩擦力与运动方向垂直，故C正确；
BD．当用手握着瓶子竖直向上运动且瓶子处于竖直状态时，摩擦力做正功，故B正确，D错误。
本题选错误的，故选D。
3、公安部规定：子弹射出枪口时的动能与子弹横截面积的比在0.16J/cm2以下的枪为玩具枪。已知某弹簧玩具枪的钢珠直径约为1cm，则该枪中弹簧的弹性势能不能超过（  ）
A．1×10-6JB．1×10-3JC．1×10-2JD．1×10-1J
答案：D
钢珠的横截面积为
S=π122cm2
弹簧的弹性势能转化为钢珠的动能，则
EpS=0.16J/cm2
解得
Ep≈1×10-1J
故选D。
4、一个质量为2kg的物体从某高处自由下落，重力加速度取10m/s2，下落2s时（未落地）重力的功率是（  ）
A．300WB．400WC．500WD．600W
答案：B
下落2s时重力的功率是
P=mgvy=mg2t=2×102×2W=400W
故选B。
5、用与斜面平行的恒力F将质量为m的物体沿倾角为θ的斜面运动一段距离，拉力做功W1；用同样大小的水平力将物体沿水平面拉动同样的距离，拉力做功W2，则（  ）
A．W1<W2B．W1>W2C．W1=W2D．无法判断
答案：C
根据功的计算公式
W=Flcosθ
可得
W1=W2=Fl
故选C。
6、质量为m的小球从光滑曲面上滑下，在到达高度为h1的位置A时，速度大小为v1，滑到高度为h2的位置B时，速度大小为v2，则（  ）

A．以A处为重力势能参考面，则小球在B处的重力势能为mgh2
B．由于不清楚支持力做功，所以无法断定机械能是否守恒
C．无论以什么位置作为参考面，小球在下滑中，重力做功WG=mgh1-h2
D．以曲面顶部为参考面，则小球在B处重力势能比在A处的重力势能大
答案：C
A．以A处为重力势能参考面，则小球在B处的重力势能为
Ep=-mgh1-h2=mgh2-h1
A错误；
B．物体在运动过程中，支持力的方向总是与速度方向垂直，因此支持力不做功，小球运动过程中只有重力做功，小球机械能守恒，B错误；
C．根据功的定义式，小球在下滑中，重力做功为
WG=mgh1-h2
C正确；
D．令曲面底部到A的距离为h0，以曲面顶部为参考面，则小球在B处重力势能与在A处的重力势能分别为
EpA=-mgh0-h1，EpB=-mgh1-h2+h0
由于重力势能的正负表示大小，因此小球在B处重力势能比在A处的重力势能小，D错误。
故选C。
7、质量为m的小球被系在轻绳一端，在竖直平面内做半径为R的圆周运动，运动过程中小球受到空气阻力的作用。设某一时刻小球通过轨道的最低点，此时绳子的张力为7mg，此后小球继续做圆周运动，经过半个圆周恰能通过最高点，则在此过程中小球克服空气阻力所做的功为（  ）

A．14mgRB．310mgRC．12mgRD．mgR
答案：C
在最低点时，根据牛顿第二定律有
7mg-mg=mv12R
则最低点速度为
v1=6gR
恰好通过最高点，则根据牛顿第二定律有
mg=mv22R
则最高点速度为
v2=gR
由动能定理得
-2mgR+Wf=12mv22-12mv12
解得
Wf=-12mgR
球克服空气阻力所做的功为0.5mgR 
故选C。
8、如图所示为某汽车启动时发动机功率P随时间t变化的图像，图中P0为发动机的额定功率，若已知汽车在t2时刻之前已达到最大速度vm，据此可知（  ）

A．t1～t2时间内汽车做匀速运动
B．0～t1时间内发动机做的功为P0t1
C．0～t2时间内发动机做的功为P0（t2－t12）
D．汽车匀速运动时所受的阻力小于P0vm
答案：C
A．由题意得，在0～t1时间内功率随时间均匀增大，知汽车做匀加速直线运动，加速度恒定，由牛顿第二定律
F-f=ma
可知，牵引力恒定，合力也恒定。在t1时刻达到额定功率，随后在t1～t2时间内，汽车速度继续增大，由P=Fv可知，牵引力减小，则加速度减小，直到牵引力减小到与阻力相等时，达到最大速度
vm=PF=Pf
接着做匀速运动，A错误；
B．发动机所做的功等于图线与t轴所围的面积，则0～t1时间内发动机做的功为
W1=12P0t1
B错误；
C．发动机所做的功等于图线与t轴所围的面积，则0～t2时间内发动机做的功为
W=12P0(t2-t1+t2)=P0(t2-t12)
C正确；
D．当汽车匀速运动时所受的阻力
f=F=P0vm
D错误。
故选C。
9、如图所示，嫦娥四号在绕月球椭圆轨道上无动力飞向月球，到达近月轨道上P点时的速度为v0，经过短暂“太空刹车”，进入近月轨道绕月球运动。已知月球半径为R，嫦娥四号的质量为m，在近月轨道上运行周期为T，引力常量为G，不计嫦娥四号的质量变化，下列说法正确的是（  ）

A．嫦娥四号在椭圆轨道上运行时的机械能与在近月轨道上运行时的机械能相等
B．月球的平均密度ρ=3πGT2
C．嫦娥四号着陆后在月面上受到的重力大小为4πmRT2
D．“太空刹车”过程中火箭发动机对嫦娥四号做的功为12mv02-mπ2R2T2
答案：B
A．嫦娥四号在椭圆轨道上P点时要制动减速，机械能减小，则嫦娥四号在椭圆轨道上运行时的机械能比在近月轨道上运行时的机械能大，选项A错误；
B．根据万有引力供向心力
GMmR2=m2πT2R
且
ρ=M43πR3
解得
ρ=3πGT2
选项B正确；
C．嫦娥四号着陆后在月面上受到的重力大小为
mg=GMmR2
又
GMmR2=4π2mRT2
联立解得
mg=4π2mRT2
选项C错误；
D．根据动能定理，“太空刹车”过程中火箭发动机对嫦娥四号做的功为
W=12mv02-12mv2
又
v=2πRT
联立解得
W=12mv02-2mπ2R2T2
选项D错误。
故选B。
10、2021年10月16日0时23分，搭载神舟十号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射，约582秒后，神舟十三号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航大员送入太空。10月16日6时56分，载人飞船与中国空间站组合体完成自主快速交会对接空间站组合体在离地400km左右的椭圆轨道上运行，如图所示。11月8日，经过约6.5小时的出舱活动，神舟十三号航天员乘组密切协同，圆满完成出舱活动全部既定任务，同时，在完成任务的过程中，航天员发现在空间站内每隔大约1.5小时就能看到一次日出。不计一切阻力，组合体则根据题中所给信息，以下判断正确的是（  ）

A．航天员在出舱工作时处于超重状态
B．空间站组合体运动到近地点时的加速度最小
C．空间站组合体的椭圆轨道半长轴小于地球同步卫星的轨道半径
D．空间站组合体沿椭圆轨道由近地点向远地点运动的过程中，机械能不守恒
答案：C
A．航天员出舱工作时处于失重状态，A错误；
B．空间站组合体运动到近地点时的加速度最大，B错误；
C．空间站组合体的运动周期小于地球同步卫星的运动周期，故空间站组合体的轨道半长轴小于地球同步卫星的轨道半径，C正确；
D．空间站组合体沿椭圆轨道由近地点向远地点运动的过程中，机械能守恒，D错误。
故选C。
11、细绳悬挂一个小球在竖直平面内来回摆动，因受空气阻力最后停止在最低点，则此过程中（　　）

A．空气阻力对小球不做功B．小球的动能一直减小
C．小球的重力势能一直减小D．小球的机械能不守恒
答案：D
A．空气阻力对小球做负功，A错误；
B．合外力做正功时小球动能增大，合外力做负功时动能减小，故小球的动能不是一直减小，B错误；
C．小球上升过程中重力势能变大，小球下落过程中重力势能减小，故小球的重力势能不是一直减小，C错误；
D．小球的机械能不守恒，不断减小，转化为内能，D正确。
故选D。
12、有一种飞机在降落的时候，要打开尾部的减速伞辅助减速，如图所示。在飞机减速滑行过程中，减速伞对飞机拉力做功的情况是（　　）

A．始终做正功
B．始终做负功
C．先做负功后做正功
D．先做正功后做负功
答案：B
减速伞对飞机的作用力与飞机运动方向相反，对飞机做负功。
故选B。
13、如图所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环，圆环与一弹性橡皮绳相连，橡皮绳的另一端固定在地面上的A点，橡皮绳竖直时处于原长h。让圆环沿杆滑下，滑到杆的底端时速度为零。则在圆环下滑过程中（整个过程中橡皮绳始终处于弹性限度内）（  ）

A．橡皮绳的弹性势能一直增大
B．圆环的机械能先不变后增大
C．橡皮绳的弹性势能增加了mgh
D．橡皮绳再次到达原长时圆环动能最大
答案：C
A．橡皮绳开始处于原长，弹性势能为零，圆环刚开始下滑到橡皮绳再次伸直达到原长过程中，弹性势能始终为零，A错误；
B．圆环在下落的过程中，橡皮绳的弹性势能先不变后不断增大，根据机械能守恒定律可知，圆环的机械能先不变，后减小，B错误；
C．从圆环开始下滑到滑至最低点过程中，圆环的重力势能转化为橡皮绳的弹性势能，C正确；
D．橡皮绳达到原长时，圆环受合外力方向沿杆方向向下，对环做正功，动能仍增大，D错误。
故选C。
14、如图所示，质量分别为m和2m的小物块Р和Q，用轻质弹簧连接后放在水平地面上，Р通过一根水平轻绳连接到墙上。P的下表面光滑，Q与地面间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。用水平拉力将Q向右缓慢拉开一段距离，撤去拉力后，Q恰好能保持静止。弹簧形变始终在弹性限度内，弹簧的劲度系数为k，重力加速度大小为g。若剪断轻绳，Р在随后的运动过程中相对于其初始位置的最大位移大小为（  ）

A．μmgkB．2μmgkC．4μmgkD．6μmgk
答案：C
Q恰好能保持静止时，设弹簧的伸长量为x，满足
kx=2μmg
剪断轻绳后，Q始终保持静止，物块P与弹簧组成的系统机械能守恒，弹簧的最大压缩量也为x，因此Р相对于其初始位置的最大位移大小为
s=2x=4μmgk
故选C。
15、如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做匀速圆周运动,轨道半径ra=rb>rc。其中a为地球静止同步卫星。下列说法正确的是（  ）

A．c在运动过程中可能会经过北京上空
B．b的周期可能大于地球的自转周期
C．a的动能一定等于b的动能
D．a、b的线速度一定相同
答案：A
A．由图可知，c为极地轨道卫星，所以c在运动过程中可能会经过北京上空，故A正确；
B．卫星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，有
GMmr2=m4π2T2r
解得
T=4π2r3GM
又
ra=rb
a为地球静止同步卫星，所以b的周期等于地球的自转周期，故B错误；
C．卫星的质量关系未知，所以无法比较a、b的动能大小关系，故C错误；
D．卫星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，有
GMmr2=mv2r
解得
v=GMr
故a、b的线速度大小一定相等，但方向不相同，故D错误。
故选A。
多选题
16、如图甲所示，一长木板静止在水平地面上，在t＝0时刻，一小物块以一定速度从左端滑上长木板，之后长木板运动的v-t图像如图乙所示，已知小物块与长木板的质量均为m＝1kg，已知木板足够长，g取10m/s2，则（  ）

A．小物块与长木板间动摩擦因数μ=0.5
B．在整个运动过程中，物块与木板构成的系统所产生的热量70J
C．小物块的初速度为v0＝12m/s
D．0～2s与2～3s物块和木板构成的系统机械能减少量之比为17：1
答案：ACD
A．由题图乙可知，木板先做匀加速运动，再做匀减速运动，故可知地面对木板有摩擦力，在0～2s内，木板受物块向右的摩擦力和地面向左的摩擦力而做匀加速运动，加速度为
a1=ΔvΔt=2-02m/s2=1m/s2
对木板，根据牛顿第二定律，有
Ff1-Ff2=ma1，Ff1=μmg
在2～3s内，木板与物块相对静止，受地面摩擦力做匀减速运动，加速度为
a2=Δv'Δt'=0-21m/s2=-2m/s2
即加速度大小为2m/s2，方向向左，对整体，根据牛顿第二定律，有
Ff2=2ma2=4N
联立以上各式，解得
μ=0.5
故A正确；
C．对物块，在0～2s内，受木板的摩擦力作用而做匀减速运动，由牛顿第二定律，有
μmg=ma
解得
a=5m/s2
由
v=v0-at
可得
v0=v+at=2m/s+5×2m/s=12m/s
故C正确；
BD．最后木板与物块均静止，故在整个运动过程中，物块与木板构成的系统所产生的热量等于物块的初动能，即
Q＝12mv02＝12×1×122J＝72J
2s～3s物块和木板一起减速，系统的机械能减少
Q＝12·2mv2＝4J
故0～2s系统机械能减少
72J-4J=68J
则0～2s与2～3s系统机械能减少量之比为17：1，故B错误，D正确。
故选ACD。
17、如图所示，竖直平面内固定两根足够长的细杆L1、L2，两杆分离不接触，且两杆间的距离忽略不计，两个小球a、b（视为质点）质量均为m，a球套在竖直杆L1上，b球套在水平杆L2上，a、b通过铰链用长度为L的刚性轻杆连接，将a球从图示位置由静止释放（轻杆与L2杆夹角为45°），不计一切摩擦，已知重力加速度为g，在此后的运动过程中，下列说法中正确的是（  ）

A．a球和b球所组成的系统机械能守恒
B．b球的速度为零时，a球的加速度大小一定等于g
C．b球的最大速度为(2+2)gL
D．a球的最大速度大于2gL
答案：ACD
A．a球和b球所组成的系统只有重力做功，则机械能守恒，故A正确；
B．b的速度为零时，a达到L2所在面，在竖直方向只受重力作用，水平方向上合力为0，则加速度为g，初始时刻，a、b速度均为0，但a除重力外还有杆的支持力，加速度小于g，故B错误；
C．当a球运动到两杆的交点后再向下运动L距离，此时b达到两杆的交点处，a的速度为0，b的速度最大为vbm，由机械能守恒得
mg（L+22L）=12mvbm2
解得
vbm=(2+2)gL
故C正确；
D．a球运动到两杆的交点处，b的速度为0，此时a的速度为va，由机械能守恒得
mg22L=12mva2
解得
va=2gL
但此后杆向下运动，会再加速一段距离后达到一最大速度再减速到0，则其最大速度要大于2gL，故D正确。
故选ACD。
18、如图所示，一块长木板B放在光滑的水平面上，在B上放一物体A，现以恒定的外力拉B，由于A、B间摩擦力的作用，A将在B上滑动，以地面为参考系，A和B都向前移动一段距离。在此过程中（  ）

A．B对A的摩擦力所做的功等于A的动能的增量
B．外力F做的功等于A和B动能的增量
C．A对B的摩擦力所做的功等于B对A的摩擦力所做的功
D．外力F对B做的功等于B的动能的增量与B克服摩擦力所做的功之和
答案：AD
A．受力分析知，B对A的摩擦力等于A物体所受合外力，根据动能定理可知，B对A的摩擦力所做的功，等于A的动能的增量，故A正确；
B．选择A和B作为研究对象，运用动能定理研究：B受外力F做功，A对B的摩擦力与B对A的摩擦力是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反，但是由于A在B上滑动，A、B对地的位移不等，故二者做功不等，根据功能关系可知
WF+-f⋅Δx=ΔEkA+ΔEkB
其中Δx为A、B的相对位移，所以外力F做的功不等于A和B的动能的增量，故B错误；
C．A对B的摩擦力与B对A的摩擦力是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反，但是由于A在B上滑动，A、B对地的位移不等，所以二者做功不等，故C错误；
D．对B物体应用动能定理，有
WF-Wf=ΔEkB
其中Wf为B克服摩擦力所做的功，即
WF=ΔEkB+Wf
即外力F对B做的功等于B的动能增量与B克服摩擦力所做的功之和，故D正确。
故选AD。
19、用长为L的轻质细绳悬挂一个质量为m的小球，其下方有一个倾角为θ的光滑斜面体，斜面体放在水平面上，开始时小球与斜面接触且细绳恰好竖直，如图所示。现在用水平推力F缓慢向左推动斜面体，直至细绳与斜面平行，则在此过程中（  ）

A．小球受到的斜面的弹力始终与斜面垂直，故对小球不做功
B．细绳对小球的拉力始终与小球的运动方向垂直，故对小球不做功
C．若水平面光滑，则推力做功为mgL（1－sinθ）
D．由于缓慢推动斜面体，故小球所受合力可视为零，小球机械能不变
答案：BC
A．根据力做功的条件：1．作用在物体上的力；2．物体必须是在力的方向上移动一段距离，斜面弹力对小球做正功，故A错误；
B．细绳对小球的拉力始终与小球运动方向垂直，故对小球不做功，故B正确；
C．若取小球和斜面体整体为研究对象，根据能量守恒得F做的功等于系统机械能的增量，斜面体动能和势能不变，小球的动能不变，所以系统机械能的增量等于小球的重力势能增加量，所以F做功等于小球重力势能增量，
ΔEp=mgh=mgL(1-sinθ)
故C正确；
D．用水平力F缓慢向左推动斜面体，所以小球的动能不变，重力势能在增加，所以小球在该过程中机械能增加，故D错误。
故选BC。
20、如图所示，在距地面h高处以初速度v0沿水平方向抛出一个物体，不计空气阻力，物体在下落过程中，下列说法正确的是（    ）

A．物体在c点比在a点具有的机械能大
B．物体在b点比在c点具有的动能小
C．物体在a、b、c三点具有的动能一样大
D．物体在a、b、c三点具有的机械能相等
答案：BD
AD．物体在运动过程中，不计空气阻力，只有重力做功，机械能守恒，在下落过程中，在任何一个位置物体的机械能都相等，故A错误，D正确；
BC．物体在下落过程中，重力势能转化为动能，根据动能定理可得
Eka＜Ekb＜Ekc
故B正确，C错误。
故选BD。
21、下列叙述中正确的是（　　）
A．做匀速直线运动的物体机械能一定守恒
B．做匀变速直线运动的物体机械能可能不守恒
C．外力对物体做功为零，物体的机械能一定守恒
D．系统内只有重力和弹力做功时，系统的机械能一定守恒
答案：BD
A．做匀速直线运动的物体机械能不一定守恒，例如物体向上做匀速直线运动时，机械能增加，故A错误；
B．做匀变速直线运动的物体机械能可能不守恒，如水平面上做匀加速直线运动的物体，机械能增加，故B正确；
C．外力对物体做功为零，物体的机械能不一定守恒，例如物体向上做匀速直线运动时，外力对物体做功为零，机械能增加，故C错误；
D．系统内只有重力和弹力做功时，系统的机械能一定守恒，故D正确。
故选BD。
22、一辆摩托车在t=0时刻由静止开始在平直的公路上行驶，其运动过程的a-t图像如图所示，根据已知信息，可知（  ）

A．摩托车的最大速度
B．摩托车在30s末的速度大小
C．在0~30s的时间内牵引力对摩托车做的功
D．10s末摩托车开始反向运动
答案：AB
A．由图像可知，摩托车在0~10s内做匀加速运动，在10~30s内做减速运动，故10s末速度最大，最大速度为
vm=at=2×10m/s=20m/s
故A正确；
B．a-t图像与横轴围成的面积表示速度的变化量大小，横轴上方的面积表示速度变化量为正，横轴下方的面积表示速度变化量为负，从0~30s内的速度变化为
Δv=2×10m/s-12×2×(30-10)m/s=0
由于t=0时，摩托车的速度为零，可知摩托车在30s末的速度为零，故B正确；
C．摩托车的质量未知，不知道阻力信息，不能求出牵引力，故不能求出牵引力对摩托车做的功，故C错误；
D．由图像可知摩托车在0~10s内一直做匀加速运动，10s末加速度方向变为负方向，摩托车开始做减速运动，但运动方向保持不变，故D错误。
故选AB。
23、如图甲所示，足够长的倾斜直传送带以速度v=2.5m/s沿顺时针方向运行，可视为质点的物块在t=0时刻以速度v0=5m/s从传送带底端开始沿传送带上滑，物块的质量m=4kg。物块在传送带上运动时传送带对物块的摩擦力的功率与时间的关系图像如图乙所示，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2。若用θ表示倾斜传送带与水平方向的夹角，μ表示物块与传送带间的动摩擦因数，L为物块与传送带间的划痕长度，则（  ）

A．tanθ>μB．θ=30∘C．μ=0.5D．L=0.25m
答案：BD
A．作出物块在传送带上运动的v-t图像如图所示

结合P-t图像可知，物块先沿倾斜传送带向上减速到与传送带共速，后与传送带一起向上做匀速运动，所以tanθ≤μ，故A错误；
BC．由题图乙可得，0~0.2 s内滑动摩擦力的功率为
P1=μmgcosθ⋅v0-at
当t=0时，代入数据得
μmgcosθ=30N
物块匀速运动时受到静摩擦力的作用，摩擦力的功率
P2=mgsinθ⋅v
代入数据得
mgsinθ=20N
解得
θ=30∘，μ=32
故B正确，C错误；
D．由v-t图像可知物块与传送带间的划痕长度为
L=12×0.2×(5-2.5)m=0.25m
D正确。
故选BD。
24、如图所示，半径为r的光滑圆环竖直固定，原长为r的轻弹性绳一端固定在圆环的最高点A，另一端与套在圆环上、质量为m的小球相连，先将小球移至某点使弹性绳处于原长状态，然后由静止释放小球，当小球在弹性绳作用下速度达到最大时，绳与小球从连接处断开。已知在弹性限度内弹性绳的弹性势能与其形变量的关系为Ep=12kΔx2，弹性绳的劲度系数为k=8mg3r，g为重力加速度，弹性绳始终在弹性限度内。则下列说法正确的是（  ）

A．绳与小球断开瞬间，弹性绳的弹性势能为3mgr5
B．绳与小球断开瞬间小球的速度大小为15gr5
C．绳与小球断开后瞬间，小球对圆环的作用力大小为63mg25
D．小球与绳断开后能运动到与圆心等高处
答案：BD
A．如图所示，小球在弹性绳作用下到达速度最大位置时，受重力、圆环的支持力和弹性绳的拉力，在该位置小球沿圆环的切向加速度为零，设此时弹性绳与竖直方向的夹角为θ，则弹性绳伸长量为
Δx=2rcosθ-r
受力分析有
Fsinθ=mgsin2θ，F=kΔx
解得
cosθ=45，Δx=35r
此时弹性绳的弹性势能为
Ep=12mgr25
A错误；
B．从释放小球到小球与绳刚断开有
mgr2cos2θ-cos60°-Ep=12mv2
解得
v=15gr5
B正确；
C．设断开后瞬间圆环对小球的作用力为F1，则有
F1-mgcos2θ=mv2r
解得
F1=22mg25
C错误；
D．以圆环最低点所在水平面为重力势能零势能面，断开瞬间小球的机械能为
mgr2-cos60°-Ep=51mgr50>mgr
则断开后小球能运动到与圆心等高处，D正确。

25、如图甲所示，轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，一质量为m的小球，从离弹簧上端高h处由静止释放。某同学在研究小球落到弹簧上后继续向下运动到最低点的过程，他以小球开始下落的位置为原点，沿竖直向下方向建立坐标轴Ox，作出小球所受弹力F大小随小球下落的位置坐标x的变化关系如图乙所示，不计空气阻力，重力加速度为g。以下判断正确的是（  ）

A．当x=h+x0时，重力势能与弹性势能之和最小
B．最低点的坐标为x=h+2x0
C．小球受到的弹力最大值等于2mg
D．小球动能的最大值为mgh+12mgx0
答案：AD
A．根据图乙可知，当
x=h+x0
时，弹簧的弹力大小等于小球的重力大小，此时小球具有最大速度，而弹簧和小球组成的系统机械能守恒，可知此时重力势能与弹性势能之和最小，A正确；
BC．若在x=h位置小球的速度为零，根据运动的对称性可知，小球到达的最低点坐标为
x=h+2x0
而实际上小球到达x=h位置时速度不为0，则小球运动的最低点的坐标大于h+2x0，则小球受到的弹力最大值大于2mg，BC错误；
D．当
x=h+x0
时，小球动能有最大值，小球从最高点至
x=h+x0
的过程中，根据动能定理可知
mg(h+x0)-12mgx0=Ekm
故小球动能的最大值为
Ekm=mgh+12mgx0
D正确；
故选AD。
填空题
26、质量为M的凹槽固定在水平地面上，其内壁是半径为R的光滑半圆柱面，截面如图所示，O是半圆的圆心，A为半圆的最低点，OB水平。凹槽内有一质量为m的小滑块，用推力F推动小滑块由A点向B点缓慢移动，力F的方向始终沿圆弧的切线方向，在此过程中推力F的最大值为____________，推力F所做的功为______________。

答案：     mg     mgR
[1]设小滑块受到内壁的支持力大小为N，由于F和N不为零时，方向始终垂直，根据平衡条件以及力的合成有
N2+F2=(mg)2
当滑块到达B点时，N恰好为零，F具有最大值为mg。
[2]滑块从A缓慢运动至B，动能变化量为零，根据动能定理有
WF-mgR=0
所以推力F做的功为
WF=mgR
27、如图所示，质量为m的小球，从A点下落到地面上的B点，若以桌面为参考平面， 小球在A点的重力势能为__________ ，小球在B点的重力势能为______________ 整个下落过程中小球的重力势能减少_______

答案：     mgh1     -mgh2     mg(h1+h2)
[1]以桌面为参考平面，小球在A点的重力势能为
EPA=mgh1
[2]小球在B点的重力势能为
EPB=-mgh2
[3] 整个下落过程中小球重力势能的变化量为
ΔEP=EPB-EPA=-mg(h1+h2)
即整个下落过程中小球的重力势能减少mg(h1+h2)
28、判断下列说法的正误。
（1）合力为零，物体的机械能一定守恒。(    )
（2）合力做功为零，物体的机械能一定守恒。(    )
（3）只有重力做功，物体的机械能一定守恒。(    )
答案：     错误     错误     正确
（1）错误。 合力为零，物体处于静止或匀速直线运动状态，机械能不一定守恒。例如，竖直向上匀速直线运动，动能不变，重力势能增加。
（2） 错误。合力做功为零，物体的机械能都不一定守恒，如物体沿斜面匀速下滑时，物体的机械能减少。
（3）正确。机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功。只有重力做功，物体的机械能一定守恒。
29、如图所示，原长为l的轻质弹簧一端固定在竖直墙面上，另一端与水平面上的木块相连。推动木块压缩弹簧，当其左端至A点时，弹簧具有的弹性势能为25J；松手后，木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止，此时弹簧具有的弹性势能为1J。则木块最终静止的位置一定不可能位于______（B/C/D）点，整个过程中木块克服阻力做的功是______J，整个过程中木块速度最大时其左端可能位于______（B/C/D）点。

答案：     C     24     B
[1]根据题意，最终静止时，有弹性势能，则形变量大于零，则不可能位于C点；
[2]整个过程，弹性势能减少24J，则木块克服阻力做的功是24J；
[3]刚释放之后，弹力大于摩擦力，物块向右加速，当第一次弹力与摩擦力平衡时，物块有最大速度，此时弹力仍向右，则此时左端可能位于B点。
30、动能定理指出，物体受到的__________所做的功等于物体动能的变化量。从________定律出发，可以导出动能定理，体现了牛顿力学的简约美。
答案：     合外力     牛顿第二
[1]动能定理指出，物体受到的合外力所做的功等于物体动能的变化量；
[2] 设质量为m的物体以初速度v0、加速度为a做匀加速直线运动，位移为s时，速度为vt，物体所受合力为F合，由牛顿第二定律可得
F合=ma
由匀变速直线运动规律可得
2as=vt2-v02
联立可得
F合s=12mvt2-12mv02
因此从牛顿第二定律出发，可以导出动能定理；

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