北京版物理高考總復(fù)習(xí)專題六機(jī)械能（試題練）教學(xué)講練

1、物理高考總復(fù)習(xí)PAGE PAGE 25學(xué)好數(shù)理化，走遍天下都不怕專題六機(jī)械能探考情悟真題【考情探究】考點考向10年考情預(yù)測熱度考題示例學(xué)業(yè)水平關(guān)聯(lián)考點素養(yǎng)要素功和功率功的計算2015北京理綜,23,18分4功能關(guān)系模型建構(gòu)2019北京理綜,24(1)3動能定理能量觀念功率的計算2019北京理綜,22(2)3焦耳熱能量觀念動能定理及其應(yīng)用動能和動能定理2010北京理綜,22(2)2012北京理綜,22(3)3平拋運動模型建構(gòu)2015北京理綜,18,6分5動量、沖量、功、動能、勢能2013北京理綜,23,18分4功能關(guān)系機(jī)械能守恒定律和功能關(guān)系機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用功能關(guān)系的理解和應(yīng)用2015北京理

2、綜,23,18分4彈力做功、彈性勢能能量觀念分析解讀近幾年內(nèi)對本專題內(nèi)容的考查頻率很高,且主要以計算題的形式呈現(xiàn)。主要以運動情景和運動圖像為依托,重點考查考生對相關(guān)核心概念的理解和認(rèn)識,以及情景分析、提取信息、應(yīng)用基本規(guī)律分析和推理計算的能力。預(yù)計今后的高考中這種考查形式和方向還會繼續(xù)?！菊骖}探秘】破考點練考向【考點集訓(xùn)】考點一功和功率1.(2019朝陽期中)如圖所示,一水平傳送帶向左勻速傳送,某時刻小物塊P以向右的初速度v從傳送帶左端沖上傳送帶。物塊P在傳送帶上運動的過程中,傳送帶對物塊P()A.一定始終做正功B.一定始終做負(fù)功C.可能先做正功,后做負(fù)功D.可能先做負(fù)功,后做正功答案D2.(

3、2018四中期中,9)如圖所示,一個小物塊由靜止開始從同一高度沿傾角不同的斜面下滑至斜面底端,若斜面都是光滑的,則下列說法正確的是()A.小物塊滑到底端所用時間相同B.小物塊滑到底端時的動能相同C.下滑過程中重力的平均功率相同D.滑到底端時重力的瞬時功率相同答案B3.(2018海淀期中,17)我國高速鐵路使用的和諧號動車組是由動車和拖車編組而成,提供動力的車廂叫動車,不提供動力的車廂叫拖車。某列動車組由8節(jié)車廂組成,其中車頭第1節(jié)、車中第5節(jié)為動車,其余為拖車,假設(shè)每節(jié)動車和拖車的質(zhì)量均為m=2104 kg,每節(jié)動車提供的最大功率P=600 kW。(g=10 m/s2)(1)假設(shè)行駛過程中每節(jié)

4、車廂所受阻力f大小均為車廂重力的0.01,若該動車組從靜止以加速度a=0.5 m/s2加速行駛。a.求此過程中,第5節(jié)和第6節(jié)車廂間作用力大小;b.以此加速度行駛時所能持續(xù)的時間。(2)若行駛過程中動車組所受阻力與速度成正比,兩節(jié)動車帶6節(jié)拖車的動車組所能達(dá)到的最大速度為v1。為提高動車組速度,現(xiàn)將動車組改為4節(jié)動車帶4節(jié)拖車,則動車組所能達(dá)到的最大速度為v2,求v1與v2的比值。答案(1)a.3.6104 Nb.25 s(2)1考點二動能定理及其應(yīng)用1.(2019西城期末,17)為了備戰(zhàn)2022年北京冬奧會,一名滑雪運動員在傾角=30的山坡滑道上進(jìn)行訓(xùn)練,運動員及裝備的總質(zhì)量m=70 kg。

5、滑道與水平地面平滑連接,如圖所示。他從滑道上由靜止開始勻加速下滑,經(jīng)過t=5 s到達(dá)坡底,滑下的路程 x=50 m?；┻\動員到達(dá)坡底后又在水平面上滑行了一段距離后靜止。運動員可視為質(zhì)點,重力加速度g=10 m/s2,求:(1)滑雪運動員沿山坡下滑時的加速度大小a;(2)滑雪運動員沿山坡下滑過程中受到的阻力大小f;(3)滑雪運動員在全過程中克服阻力做的功Wf。答案(1)4 m/s2(2)70 N(3)1.75104 J2.(2018海淀期中,14)如圖所示為一滑梯的實物圖,滑梯的斜面段長度L=5.0 m,傾角=37,水平段與斜面段平滑連接。某小朋友從滑梯頂端由靜止開始滑下,經(jīng)斜面底端后水平滑行

6、一段距離,停在滑道上。已知小朋友質(zhì)量為20 kg,小朋友與滑梯軌道間的動摩擦因數(shù)=0.3,不計空氣阻力。已知sin 37=0.60,cos 37=0.80。g取10 m/s2。求:(1)小朋友沿滑梯下滑時所受摩擦力的大小;(2)小朋友滑到斜面底端時的速度大小;(3)小朋友在水平段滑行至停止過程中摩擦力做的功。答案(1)48 N(2)6 m/s(3)-360 J考點三機(jī)械能守恒定律和功能關(guān)系1.(2019昌平二模,18)由于空氣阻力的影響,子彈、炮彈的實際飛行軌道不再是拋物線,而是“彈道曲線”,如圖所示。下列說法正確的是()A.炮彈到達(dá)最高點時,水平方向的加速度和速度均為零B.炮彈到達(dá)最高點時,

7、豎直方向的加速度和速度均為零C.炮彈在上升過程中,動能減小;下落過程中,重力勢能減小D.炮彈在上升過程中,機(jī)械能減小;下落過程中,機(jī)械能增加答案C2.(2018一零一中學(xué)月考,14)滑板運動是青少年喜愛的一項活動。如圖所示,滑板運動員(連同滑板)以某一初速度從A點水平離開h=0.8 m高的平臺,運動員(連同滑板)恰好能無碰撞地從B點沿圓弧切線進(jìn)入豎直光滑圓弧軌道,然后經(jīng)C點沿固定斜面向上運動至最高點D。圓弧軌道的半徑為1 m,B、C為圓弧的兩端點,其連線水平,圓弧對應(yīng)圓心角=106,斜面與圓弧相切于C點。已知滑板與斜面間的動摩擦因數(shù)為 =13,g=10 m/s2、sin 37=0.6,cos

8、37=0.8,不計空氣阻力,運動員(連同滑板)質(zhì)量為50 kg,可視為質(zhì)點,求(1)運動員(連同滑板)離開平臺時的初速度v0。(2)運動員(連同滑板)通過圓弧軌道最低點時對軌道的壓力。(3)運動員(連同滑板)在斜面上滑行的最大距離。答案(1)3 m/s(2)2 150 N(3)1.25 m煉技法提能力【方法集訓(xùn)】方法1機(jī)車啟動問題的分析方法1.在一段平直的公路上,汽車保持額定功率P行駛,所受的阻力大小恒為f。已知汽車的質(zhì)量為m,最大速率為vm。若某時刻汽車的速度大小為v(v vm)時,汽車的加速度大小為a,所受的牽引力大小為F,則下列關(guān)系式正確的是() A.f=PvC.P=(f+ma)vmD.

9、a=Fm-答案D2.圖為修建高層建筑常用的塔式起重機(jī)。在起重機(jī)將質(zhì)量m=5103 kg的重物豎直吊起的過程中,重物由靜止開始向上做勻加速直線運動,加速度a=0.2 m/s2,當(dāng)起重機(jī)輸出功率達(dá)到其允許的最大值時,保持該功率直到重物做vm=1.02 m/s 的勻速直線運動。取g=10 m/s2,不計額外功。求:(1)起重機(jī)允許輸出的最大功率。(2)重物做勻加速運動所經(jīng)歷的時間和起重機(jī)在第2秒末的輸出功率。答案(1)5.1104 W(2)5 s2.04104 W方法2巧用動能定理求總路程的方法質(zhì)量為3106 kg的列車,在恒定的額定功率下,沿平直的軌道由靜止出發(fā),在運動過程中受到的阻力恒定,經(jīng)11

10、03 s后達(dá)到最大行駛速度72 km/h。此時司機(jī)關(guān)閉發(fā)動機(jī),列車?yán)^續(xù)滑行4 km停下來。求:(1)關(guān)閉發(fā)動機(jī)后列車加速度的大小;(2)列車在行駛過程中所受阻力的大小;(3)列車的額定功率;(4)列車在加速過程中通過的距離。答案(1)0.05 m/s2(2)1.5105 N(3)3106 W(4)16 km方法3機(jī)械能守恒定律相關(guān)公式的選用方法1.(多選)如圖,一輕質(zhì)彈簧的一端固定于O點,另一端系一重物,將重物從與懸掛點等高的地方無初速度釋放,讓其自由擺下,不計空氣阻力,重物在擺向最低點的過程中()A.重物重力勢能減小B.重物重力勢能與動能之和增大C.重物的機(jī)械能不變D.重物的機(jī)械能減少答案A

11、D2.(2019海淀期中反饋)某同學(xué)以一定的初速度將一小球從某高處水平拋出。以拋出點為零勢能點,不計空氣阻力,小球可視為質(zhì)點,選項中所示圖線符合小球從拋出到落地過程中,其動能Ek和重力勢能Ep隨時間t變化關(guān)系的是()答案C3.(2018門頭溝二模,22)跳臺滑雪是滑雪愛好者喜歡的一種運動,某滑雪軌道可以簡化成如圖所示的示意圖。其中助滑雪道CB段與水平方向間的夾角=30,BO段是水平起跳臺,OA段是著陸雪道,CB段與BO段用一小段光滑圓弧相連,運動員從助滑雪道CB上的C點在自身重力作用下由靜止開始運動,滑到O點后水平飛出,不計空氣阻力,經(jīng)2 s在水平方向飛行了40 m,落在著陸雪道上的A點,已知

12、運動員和裝備的總質(zhì)量為50 kg,C點與O點間的豎直高度為25 m(g取10 m/s2),求:(1)運動員離開O點時的速度大小v0;(2)運動員即將落到A點時的速度大小vt;(3)運動員經(jīng)過CO段過程中減少的機(jī)械能E。答案(1)運動員離開O點時的速度v0=x代入數(shù)據(jù)解得v0=20 m/s(2)運動員即將著陸時水平速度v0=20 m/s豎直速度vy=gt=20 m/svt=v解得vt=202 m/s(3)整個過程產(chǎn)生的熱能即CO段損失的機(jī)械能由功能關(guān)系得mgh=12mv代入數(shù)據(jù)解得E=2 500 J方法4巧用功能關(guān)系處理問題1.(2019海淀期中反饋)在光滑水平面上有一長木板,質(zhì)量為M,在木板左

13、端放一質(zhì)量為m的物塊,物塊與木板間的滑動摩擦力為f,給物塊一水平向右的恒力F,當(dāng)物塊相對木板滑動L距離時,木板運動位移為x,則下列說法正確的是()A.此時物塊的動能為FLB.此時物塊的動能為(F-f)LC.此時木板的動能為fxD.物塊和木板動能的總增加量為F(x+L)答案C2.(2018海淀期中,10)(多選)如圖甲所示,輕彈簧豎直放置,下端固定在水平地面上,一質(zhì)量為m的小球,從離彈簧上端高h(yuǎn)處由靜止釋放。某同學(xué)在研究小球落到彈簧上后繼續(xù)向下運動到最低點的過程,他以小球開始下落的位置為原點,沿豎直向下方向建立坐標(biāo)軸Ox,作出小球所受彈力F大小隨小球下落的位置坐標(biāo)x的變化關(guān)系如圖乙所示,不計空氣

14、阻力,重力加速度為g。以下判斷正確的是()A.當(dāng)x=h+x0時,重力勢能與彈性勢能之和最小B.最低點的坐標(biāo)為x=h+2x0C.小球受到的彈力最大值大于2mgD.小球動能的最大值為mgh+mg答案ACD3.(2019朝陽一模,22)如圖1所示,游樂場的過山車可以底朝上在圓軌道上運行,游客卻不會掉下來。我們把這種情形抽象為如圖2所示的模型:弧形軌道的下端與半徑為R的豎直圓軌道相接,B、C分別為圓軌道的最低點和最高點。質(zhì)量為m的小球(可視為質(zhì)點)從弧形軌道上的A點由靜止?jié)L下,到達(dá)B點時的速度為vB=6gR,且恰好能通過C點。已知A、B間的高度差為h=4R,重力加速度為g。求圖1圖2(1)小球運動到B

15、點時,軌道對小球的支持力F的大小;(2)小球通過C點時的速率vC;(3)小球從A點運動到C點的過程中,克服摩擦阻力做的功W。答案(1)7mg(2)gR(3)1.5mgR【五年高考】A組自主命題北京卷題組 (2015北京理綜,23,18分)如圖所示,彈簧的一端固定,另一端連接一個物塊,彈簧質(zhì)量不計。物塊(可視為質(zhì)點)的質(zhì)量為m,在水平桌面上沿x軸運動,與桌面間的動摩擦因數(shù)為。以彈簧原長時物塊的位置為坐標(biāo)原點O,當(dāng)彈簧的伸長量為x時,物塊所受彈簧彈力大小為F=kx,k為常量。(1)請畫出F隨x變化的示意圖;并根據(jù)F-x圖像求物塊沿x軸從O點運動到位置x的過程中彈力所做的功。(2)物塊由x1向右運動

16、到x3,然后由x3返回到x2,在這個過程中,a.求彈力所做的功,并據(jù)此求彈性勢能的變化量;b.求滑動摩擦力所做的功;并與彈力做功比較,說明為什么不存在與摩擦力對應(yīng)的“摩擦力勢能”的概念。答案(1)F-x圖像如圖-12kx(2)a.12kx12-12kx221b.整個過程中,摩擦力做功Wf=-mg(2x3-x1-x2)與彈力做功比較:彈力做功與x3無關(guān),即與實際路徑無關(guān),只與始末位置有關(guān),所以,我們可以定義一個由物體之間的相互作用力(彈力)和相對位置決定的能量彈性勢能。而摩擦力做功與x3有關(guān),即與實際路徑有關(guān),所以,不可以定義與摩擦力對應(yīng)的“摩擦力勢能”。B組統(tǒng)一命題、省(區(qū)、市)卷題組 1.(

17、2018課標(biāo),14,6分)如圖,某同學(xué)用繩子拉動木箱,使它從靜止開始沿粗糙水平路面運動至具有某一速度。木箱獲得的動能一定()A.小于拉力所做的功B.等于拉力所做的功C.等于克服摩擦力所做的功D.大于克服摩擦力所做的功答案A2.(2018天津,2,6分)滑雪運動深受人民群眾喜愛。某滑雪運動員(可視為質(zhì)點)由坡道進(jìn)入豎直面內(nèi)的圓弧形滑道AB,從滑道的A點滑行到最低點B的過程中,由于摩擦力的存在,運動員的速率不變,則運動員沿AB下滑過程中()A.所受合外力始終為零B.所受摩擦力大小不變C.合外力做功一定為零D.機(jī)械能始終保持不變答案C3.(2016課標(biāo),16,6分)小球P和Q用不可伸長的輕繩懸掛在天

18、花板上,P球的質(zhì)量大于Q球的質(zhì)量,懸掛P球的繩比懸掛Q球的繩短。將兩球拉起,使兩繩均被水平拉直,如圖所示。將兩球由靜止釋放。在各自軌跡的最低點()A.P球的速度一定大于Q球的速度B.P球的動能一定小于Q球的動能C.P球所受繩的拉力一定大于Q球所受繩的拉力D.P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度答案C4.(2017課標(biāo),17,6分)如圖,半圓形光滑軌道固定在水平地面上,半圓的直徑與地面垂直。一小物塊以速度v從軌道下端滑入軌道,并從軌道上端水平飛出,小物塊落地點到軌道下端的距離與軌道半徑有關(guān),此距離最大時對應(yīng)的軌道半徑為(重力加速度大小為g)()A.v216gB.v28g答案B5.(2018江

19、蘇單科,7,4分)(多選)如圖所示,輕質(zhì)彈簧一端固定,另一端連接一小物塊,O點為彈簧在原長時物塊的位置。物塊由A點靜止釋放,沿粗糙程度相同的水平面向右運動,最遠(yuǎn)到達(dá)B點。在從A到B的過程中,物塊()A.加速度先減小后增大B.經(jīng)過O點時的速度最大C.所受彈簧彈力始終做正功D.所受彈簧彈力做的功等于克服摩擦力做的功答案AD6.(2019課標(biāo),25,20分)豎直面內(nèi)一傾斜軌道與一足夠長的水平軌道通過一小段光滑圓弧平滑連接,小物塊B靜止于水平軌道的最左端,如圖(a)所示。t=0時刻,小物塊A在傾斜軌道上從靜止開始下滑,一段時間后與B發(fā)生彈性碰撞(碰撞時間極短);當(dāng)A返回到傾斜軌道上的P點(圖中未標(biāo)出)

20、時,速度減為0,此時對其施加一外力,使其在傾斜軌道上保持靜止。物塊A運動的v-t圖像如圖(b)所示,圖中的v1和t1均為未知量。已知A的質(zhì)量為m,初始時A與B的高度差為H,重力加速度大小為g,不計空氣阻力。圖(a)圖(b)(1)求物塊B的質(zhì)量;(2)在圖(b)所描述的整個運動過程中,求物塊A克服摩擦力所做的功;(3)已知兩物塊與軌道間的動摩擦因數(shù)均相等。在物塊B停止運動后,改變物塊與軌道間的動摩擦因數(shù),然后將A從P點釋放,一段時間后A剛好能與B再次碰上。求改變前后動摩擦因數(shù)的比值。答案(1)3m(2)215mgH(3)C組教師專用題組1.(2015課標(biāo),17,6分)一汽車在平直公路上行駛。從某

21、時刻開始計時,發(fā)動機(jī)的功率P隨時間t的變化如圖所示。假定汽車所受阻力的大小f恒定不變。下列描述該汽車的速度v隨時間t變化的圖線中,可能正確的是()答案A2.(2016課標(biāo),19,6分)(多選)兩實心小球甲和乙由同一種材料制成,甲球質(zhì)量大于乙球質(zhì)量。兩球在空氣中由靜止下落,假設(shè)它們運動時受到的阻力與球的半徑成正比,與球的速率無關(guān)。若它們下落相同的距離,則()A.甲球用的時間比乙球長B.甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小C.甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小D.甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功答案BD3.(2015浙江理綜,18,6分)(多選)我國科學(xué)家正在研制航母艦載機(jī)使用的電磁彈射

22、器。艦載機(jī)總質(zhì)量為3.0104 kg,設(shè)起飛過程中發(fā)動機(jī)的推力恒為1.0105 N;彈射器有效作用長度為100 m,推力恒定。要求艦載機(jī)在水平彈射結(jié)束時速度大小達(dá)到80 m/s。彈射過程中艦載機(jī)所受總推力為彈射器和發(fā)動機(jī)推力之和,假設(shè)所受阻力為總推力的20%,則()A.彈射器的推力大小為1.1106 NB.彈射器對艦載機(jī)所做的功為1.1108 JC.彈射器對艦載機(jī)做功的平均功率為8.8107 WD.艦載機(jī)在彈射過程中的加速度大小為32 m/s2答案ABD4.(2016課標(biāo),21,6分)(多選)如圖,小球套在光滑的豎直桿上,輕彈簧一端固定于O點,另一端與小球相連?，F(xiàn)將小球從M點由靜止釋放,它在下

23、降的過程中經(jīng)過了N點。已知在M、N兩點處,彈簧對小球的彈力大小相等,且ONMOMN2。在小球從M點運動到N點的過程中,(A.彈力對小球先做正功后做負(fù)功B.有兩個時刻小球的加速度等于重力加速度C.彈簧長度最短時,彈力對小球做功的功率為零D.小球到達(dá)N點時的動能等于其在M、N兩點的重力勢能差答案BCD5.(2015四川理綜,9,15分)嚴(yán)重的霧霾天氣,對國計民生已造成了嚴(yán)重的影響,汽車尾氣是形成霧霾的重要污染源,“鐵腕治污”已成為國家的工作重點。地鐵列車可實現(xiàn)零排放,大力發(fā)展地鐵,可以大大減少燃油公交車的使用,減少汽車尾氣排放。若一地鐵列車從甲站由靜止啟動后做直線運動,先勻加速運動20 s達(dá)最高速

24、度72 km/h,再勻速運動 80 s,接著勻減速運動15 s到達(dá)乙站停住。設(shè)列車在勻加速運動階段牽引力為1106 N,勻速運動階段牽引力的功率為6103 kW,忽略勻減速運動階段牽引力所做的功。(1)求甲站到乙站的距離;(2)如果燃油公交車運行中做的功與該列車從甲站到乙站牽引力做的功相同,求公交車排放氣態(tài)污染物的質(zhì)量。(燃油公交車每做1焦耳功排放氣態(tài)污染物310-6克)答案(1)1 950 m(2)2.04 kg6.(2015廣東理綜,36,18分)如圖所示,一條帶有圓軌道的長軌道水平固定,圓軌道豎直,底端分別與兩側(cè)的直軌道相切,半徑R=0.5 m。物塊A以v0=6 m/s的速度滑入圓軌道,滑過最高點Q,再沿圓軌道滑出后,與直軌上P處靜止的物塊B碰撞,碰后粘在一起運動。P點左側(cè)軌道光滑,右側(cè)軌道呈粗糙段、光滑段交替排列,每段長度都為L=0.1 m。物塊與各粗糙段間的動摩擦因數(shù)都為=0.1,A、B的質(zhì)量均為m=1 kg(重力加速度g取10 m/s2;A、B視為質(zhì)點,碰撞時間極短)。(1)求A滑過Q點時的速度大小v和受到的彈力大小F;(2)若碰后AB最終停止在第k個粗糙段上,求k的數(shù)值;(3)求碰后AB滑至第n個(n5mg。圖1圖2答案(1)在圓環(huán)壓縮彈簧的過程中,F隨x變化的示意圖如圖甲。圖甲圖乙(2)在圖乙