2024年領軍高考物理一輪復習專題11.3機械能提高訓練含解析

PAGEPAGE1專題11.3機械能（提高訓練）1．質(zhì)量為m的小車在水平恒力F推動下，從山坡底部A處由靜止起運動至高為h的坡頂B，獲得速度為，AB的水平距離為S。下列說法正確的是（）BBSAFFhA．小車克服重力所做的功是mghB．合力對小車做的功是C．推力對小車做的功是Fs-mghD．小車克服阻力做的功是【答案】AB【解析】重力做功大小與路徑無關，與物體初始位置沿豎直方向的高度有關；WG=mgh;故A對；依據(jù)動能定理合力對小車做的功等于下車動能的改變量，大小為故B對；推力對小車做的功等于推力乘以小車沿推力方向的位移；WF=F.S故C錯誤；小車克服阻力做的功為變力做功，可通過動能定理計算：得故D錯誤；2.（2024全國2）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，此距離最大時對應的軌道半徑為（重力加速度為g）（）A.BC.D.【答案】B【解析】選擇最低到最高點作為探討過程由動能定理得：物塊做平拋運動：x=v1t；；求得：，由數(shù)學學問可知，當時，X最大；3.如圖，一質(zhì)量m=0.2kg的小球系于輕質(zhì)彈簧一端，且套在光滑的豎直圓環(huán)上，彈簧固定于環(huán)的最高點A，環(huán)的半徑R=0.5m，彈簧原長L0=0.5m，勁度系數(shù)k=4.8N/m。若小球從B點由靜止起先滑到最低點C時，彈簧的彈性勢能E彈=0.6J；求：（1）小球到C點時的速度vC的大小．（2）小球在C點時對環(huán)的作用力（g=10m/s2).【答案】（1）3m/s(2)3.2N【解析】（1）小球由B點滑到C點，由動能定理得mg(R+Rcos600)+W彈=mvC2/2而W彈=-ΔEP=-0.6J解得vC=3m/s（2）在C點時有F彈=k(2R–l0)=2.4N設環(huán)對小球作用力為N，方向指向圓心，則F彈+FN–mg=mvC2/R解得：FN=3.2N由牛頓第三定律得：小球?qū)Νh(huán)作用力為FN/=-FN=-3.2N4．(多選)質(zhì)量為1kg的物體在水平粗糙的地面上受到一水平外力F作用運動，如圖甲所示，外力F和物體克服摩擦力Ff做的功W與物體位移x的關系如圖乙中的①和②所示，重力加速度g取10m/s2。下列分析正確的是()A．物體與地面之間的動摩擦因數(shù)為0.2B．物體運動位移為13mC．前3m運動過程中物體的加速度為3m/s2D．x＝9m時，物體速度為3eq\r(2)m/s【答案】ACD【解析】由Wf＝Ffx對應題圖乙可知，物體與地面之間的滑動摩擦力Ff＝2N，由Ff＝μmg可得μ＝0.2，A正確；由WF＝Fx對應題圖乙可知，前3m內(nèi)，拉力F1＝5N,3～9m內(nèi)拉力F2＝2N，物體在前3m內(nèi)的加速度a1＝eq\f(F1－Ff,m)＝3m/s2，C正確；由動能定理得WF－Ffx＝eq\f(1,2)mv2可得x＝9m時，物體的速度為v＝3eq\r(2)m/s，D正確；物體的最大位移xm＝eq\f(WF,Ff)＝13.5m，B錯誤。5.如圖所示，質(zhì)量m=100g的小物塊，從距地面h=2.0m處的斜軌道上由靜止起先下滑，與斜軌道相連的是半徑r=0.4m的圓軌道。若物體運動到圓軌道的最高點A時，物塊對軌道的壓力恰好等于它自身所受的重力。求物塊從起先下滑到A點的運動過程中克服阻力做的功多少？（g取10m/s2）hhrA【答案】0.8J【解析】在A點對物塊進行受力分析：mgNmgNN=mg………………①…………②…………③從起先到A點過程：…………④………………⑤由①②③④⑤得所以0.8J6.如圖所示，質(zhì)量為m的物體用細繩經(jīng)過光滑小孔牽引在光滑水平面上做勻速圓周運動，拉力為某個值F時，轉(zhuǎn)動半徑為R，當拉力漸漸減小到F/4時，物體仍做勻速圓周運動，半徑為2R，則外力對物體所做的功的大小是:【答案】A【解析】設當繩的拉力為F時，小球做勻速圓周運動的線速度為v1，則有F=mv12/R……①當繩的拉力減為F/4時，小球做勻速圓周運動的線速度為v2,則有F/4=mv22/2R……②在繩的拉力由F減為F/4的過程中，繩的拉力所做的功為W=?mv22－?mv12=－?FR所以，繩的拉力所做的功的大小為FR/4,A選項正確．7．(2024·濟寧模擬)如圖所示的豎直軌道，其圓形部分半徑分別是R和eq\f(R,2)，質(zhì)量為m的小球通過這段軌道時，在A點時剛好對軌道無壓力，在B點時對軌道的壓力為mg。則小球由A點運動到B點的過程中摩擦力對小球做的功為()A．－mgR B．－eq\f(9,8)mgRC．－eq\f(5,4)mgR D．－eq\f(4,3)mgR【答案】A【解析】在A處對小球由牛頓其次定律mg＝meq\f(v\o\al(2,A),R)，vA＝eq\r(gR)，在B處對小球由牛頓其次定律得mg＋FN＝meq\f(v\o\al(2,B),\f(R,2))，又FN＝mg，解得vB＝eq\r(gR)，小球由A到B的過程由動能定理得mg(2R－2×eq\f(R,2))＋Wf＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)，解得Wf＝－mgR，故A正確。8.北京奧運會為體現(xiàn)“綠色奧運”的理念，奧組委在各競賽場館運用了新型節(jié)能環(huán)保電動車，湖北江漢高校的500名學生擔當了司機，負責接送競賽選手和運輸器材.在檢測某款電動車性能的試驗中，讓電動車由靜止起先沿平直馬路行駛，利用儀器測得不同時刻電動車的牽引力F與對應的速度v，繪出的圖象如圖所示（圖中AB、BD均為直線，C點為實線與虛線的分界點）.假設電動車行駛中所受的阻力恒定，則由圖象可知：（1）電動車所受的阻力為N；（2）電動車在AB段做運動；（3）BC段的斜率表示電動車的額定功率，大小為W；（4）電動車的最大速度為m/s?！敬鸢浮浚?）400；（2）勻變速；（3）6000；（4）15【解析】由圖象可知，AB段電動車的牽引力F不變，又電動車行駛中所受的阻力恒定，所以電動車在AB段由A到B的過程中沿平直馬路做勻加速運動；電動車由A到B的過程中，牽引力F不變，速度增大，故電動車的功率變大，至B點電動車的功率達到達到最大值，即達到額定功率，BC段的斜率為Fv表示電動車的額定功率；電動車在BC段由B到C的過程中以額定功率做加速度減小的加速運動，C點為實踐與虛線的分界點，電動車至C點時的加速度減小到0，速度達到最大值vm=15m/s，此時電動車所受的牽引力等于阻力，所以電動車所受的阻力為f=F=400N，電動車的額定功率P額=fvm=6000W.9.如圖所示，是上?！懊髦榫€”某輕軌車站的設計方案，與站臺連接的軌道有一個小坡度，電車進站時要上坡，出站時要下坡.假如坡高2m，電車到a點時的速度是25.2km/h，此后便切斷電動機的電源，假如不考慮電車所受的摩擦力，則電車到a點切斷電源后，能否沖上站臺？假如能沖上，它到達b點時的速度多大？假如不能，請說明理由.【答案】7m/s能【解析】取a點所在水平面為零勢能面，電車在a點的機械能為，其中v1=25.2km/h=7m/s設電車所能達到的最大高度為，則由機械能守恒定律有，所以有m因為h/>h，所以能沖上站臺.設電車到達b點時的速度為v2，則由機械能守恒定律得解得m/s=3m/s.10.如圖甲所示，豎直平面內(nèi)的光滑軌道由傾斜直軌道AB和圓軌道BCD組成，AB和BCD相切于B點，CD連線是圓軌道豎直方向的直徑（C、D為圓軌道的最低點和最高點），已知∠BOC=30?．可視為質(zhì)點的小滑塊從軌道AB上高H處的某點由靜止滑下，用力傳感器測出滑塊經(jīng)過圓軌道最高點D時對軌道的壓力為F，并得到如圖乙所示的壓力F與高度H的關系圖象，取g=10m/s2．求：

（1）滑塊的質(zhì)量和圓軌道的半徑；

（2）是否存在某個H值，使得滑塊經(jīng)過最高點D后能干脆落到直軌道AB上與圓心等高的點．若存在，懇求出H值；若不存在，請說明理由．

【答案】（1）0.10.2（2）0.6【解析】選擇AD作為探討過程，結(jié)合動能定理得：；對D點結(jié)合牛二定律得：聯(lián)立1、2式得：由3式可知圖像的斜率為,圖像與縱軸的截距為-5mg；將乙圖反向延長交縱軸為-5；可知-5mg=-5m=0.1kg;代入2式得R=0.2m；（2）2）假設滑塊經(jīng)過最高點D后能干脆落到直軌道AB上與圓心等高的E點（如圖所示）

從D到E過程滑塊做平拋運動，水平方向有：豎直方向：

聯(lián)立1、2兩式得：；小球能夠到達圓弧最高點的臨界速度為；所以所以該速度存在；選擇AD作為探討過程結(jié)合動能定理得：，代入相關參數(shù)得：H=0.6m；

11.A、B兩物體分別在水平恒力F1和F2的作用下沿水平面運動，先后撤去F1、F2后，兩物體最終停下，它們的v－t圖象如圖所示．已知兩物體與水平面間的滑動摩擦力大小相等，則下列說法正確的是()A.F1、F2大小之比為1∶2B.F1、F2對A、B做功之比為1∶2C.A、B質(zhì)量之比為2∶1D.全過程中A、B克服摩擦力做功之比為2∶1【答案】C【解析】由圖象與坐標軸圍成的面積表示位移，可知兩物體的位移相同，已知兩物體與水平面間的滑動摩擦力大小相等，故全過程中兩物體克服摩擦力做功相等，D項錯；由動能定理可知，兩物體所受外力做的功與克服摩擦力做的功相等，故外力做的功相同，B項錯；由圖象可知，A、B在外力作用下的位移之比為1∶2，由功的定義可知，F(xiàn)1∶F2＝2∶1，A項錯；由速度圖象可知，兩物體勻減速直線運動過程中的加速度大小之比為1∶2，由牛頓其次定律有：Ff＝ma，可知兩物體質(zhì)量之比為2∶1，C項正確．12.如圖所示，一個質(zhì)量為m1的有孔小球套在豎直固定的光滑直桿上，通過一條跨過定滑輪的輕繩與質(zhì)量為m2的重物相連，光滑定滑輪與直桿的距離為d，重力加速度為g，現(xiàn)將小球從與定滑輪等高的A處由靜止釋放，當小球沿直桿下滑距離為時（圖中B處），下列說法正確的是（

）

A.

小球的速度與重物上升的速度大小之比為5：4

B.

小球的速度與重物上升的速度大小之比為5：3

C.

小球重力勢能的削減量等于重物重力勢能的增加量D.

小球機械能的削減量等于重物機械能的增加量【答案】B,D【解析】【解答】A、B、依據(jù)繩系連接體的特點是沿繩的速度相等，故分解B的速度沿繩方向和垂直繩方向有：，而，故，A不符合題意，B符合題意。C、D、依據(jù)球和物體組成的系統(tǒng)，一對繩的拉力做功之和為零，則系統(tǒng)只有兩物體的重力做功，系統(tǒng)的機械能守恒，小球的機械能有部分轉(zhuǎn)移給重物，C不符合題意，D符合題意。

13.在奧運競賽項目中，高臺跳水是我國運動員的強項．質(zhì)量為m的跳水運動員進入水中后受到水的阻力而做減速運動，設水對他的阻力大小恒為F，那么在他減速下降高度為h的過程中，下列說法正確的是(g為當?shù)氐闹亓铀俣?()A．他的動能削減了Fh B．他的重力勢能增加了mghC．他的機械能削減了(F－mg)h D．他的機械能削減了Fh【答案】D【解析】由動能定理，ΔEk＝mgh－Fh，動能削減了Fh－mgh，A選項不正確；他的重力勢能削減了mgh，B選項錯誤；他的機械能削減了ΔE＝Fh，C選項錯誤，D選項正確．14.如圖所示，斜面置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物體由靜止下滑，在物體下滑過程中，下列說法正確的是()A.物體的重力勢能削減，動能增加B．斜面的機械能不變C．斜面對物體的作用力垂直于接觸面，不對物體做功D．物體和斜面組成的系統(tǒng)機械能守恒【答案】D【解析】物體下滑過程中，由于物體與斜面相互間有垂直于斜面的作用力，使斜面加速運動，斜面的動能增加；物體沿斜面下滑時，既沿斜面對下運動，又隨斜面對右運動，其合速度方向與彈力方向不垂直，且夾角大于90°，所以物體克服相互作用力做功，物體的機械能削減，但動能增加，重力勢能削減，故A項正確，B、C項錯誤．對物體與斜面組成的系統(tǒng)內(nèi)，只有動能和重力勢能之間的轉(zhuǎn)化，故系統(tǒng)機械能守恒，D項正確．15.利用圖甲裝置做“驗證機械能守恒定律”試驗。

(1)為驗證機械能是否守恒，須要比較重物下落過程中隨意兩點間的________。

A．動能改變量與勢能改變量

B．速度改變量和勢能改變量

C．速度改變量和高度改變量

(2)除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(含鐵夾)、電磁打點計時器、導線及開關外，在下列器材中，還必需運用的兩種器材是________。

A．溝通電源B．刻度尺C．天平(含砝碼)

(3)試驗中，先接通電源，再釋放重物，得到如圖乙所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C，測得它們到起始點O的距離分別為hA、hB、hC。

已知當?shù)刂亓铀俣葹間，打點計時器

打點的周期為T。設重物的質(zhì)量為m。

從打O點到打B點的過程中，重物的

重力勢能改變量ΔEp＝________，動能改變量ΔEk＝________。

(4)大多數(shù)學生的試驗結(jié)果顯示，

重力勢能的削減量大于動能的增加量，緣由是____。

A．利用公式v＝gt計算重物速度B．利用公式v＝eq\r(2gh)計算重物速度

C．存在空氣阻力和摩擦阻力的影響D．沒有采納多次試驗取平均值的方法(5)某同學想用下述方法探討機械能是否守恒：在紙帶上選取多個計數(shù)點，測量它們到起始點O的距離h，計算對應計數(shù)點的重物速度v，描繪v2-h圖象，并做如下推斷：若圖象是一條過原點的直線，則重物下落過程中機械能守恒，請你分析論證該同學的推斷是否正確的。【答案】見解析【解析】(1)重物下落過程中重力勢能削減，動能增加，故該試驗須要比較重物下落過程中隨意兩點間的動能改變量與勢能改變量在誤差范圍內(nèi)是否相等，A項正確。

(2)電磁打點計時器運用的是溝通電源，故要選A，須要測紙帶上兩點間的距離，還須要刻度尺，選B，依據(jù)mgh＝eq\f(1,2)mv2－0可將等式兩邊的質(zhì)量抵消，不須要天平，故選A、B。

(3)重物的重力勢能改變量為ΔEp＝－mghB，動能的改變量ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(hC－h(huán)A,2T)))2

(4)重物重力勢能的削減量略大于動能的增加量，是因為重物下落過程中存在空氣阻力和摩擦阻力的影響，C正確。(5)該同學的推斷依據(jù)不正確，在重物下落h的過程中，若阻力F阻恒定，依據(jù)mgh－F阻h＝eq\f(1,2)mv2－0，則v2＝2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(g－\f(F阻,m)))h可知，v2-h圖象就是過原點的一條直線。要想通過v2-h圖象的方法驗證機械能是否守恒，還必需看圖象的斜率是否接近2g。16.利用如圖甲所示的試驗裝置探究恒力做功與物體動能改變的關系。小車的質(zhì)量為M＝200.0g，鉤碼的質(zhì)量為m＝10.0g，打點計時器的電源為50Hz的溝通電。甲(1)掛鉤碼前，為了消退摩擦力的影響，應調(diào)整木板右側(cè)的高度，直至向左輕推小車視察到_____________________________________________________________