《高考物理总复习 必考部分 专题六 机械能及其守恒定律习题课件1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理总复习 必考部分 专题六 机械能及其守恒定律习题课件1（141页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题六 机械能及其守恒定律,高考物理 (课标专用),考点一 功和功率,五年高考,A组 统一命题课标卷题组,1.(2017课标,14,6分)如图,一光滑大圆环固定在桌面上,环面位于竖直平面内,在大圆环上套着 一个小环。小环由大圆环的最高点从静止开始下滑,在小环下滑的过程中,大圆环对它的作用力 ( ) A.一直不做功 B.一直做正功 C.始终指向大圆环圆心 D.始终背离大圆环圆心,答案 A 本题考查圆周运动、功。小环在固定的光滑大圆环上滑动,做圆周运动,其速度沿大 圆环切线方向,大圆环对小环的弹力(即作用力)垂直于切线方向,与速度垂直,故大圆环对小环的 作用力不做功,选项A正确、B错误。开始时大圆
2、环对小环的作用力背离圆心,到达圆心等高点 时弹力提供向心力,故大圆环对小环的作用力指向圆心,选项C、D错误。,储备知识 弹力的方向总是垂直于接触面,速度方向沿接触面的切线方向,因此在固定接触面上 滑动时,弹力总是不做功的,变速圆周运动的向心力是由合力沿半径方向的分力提供的。,2.(2016课标,19,6分)(多选)两实心小球甲和乙由同一种材料制成,甲球质量大于乙球质量。两 球在空气中由静止下落,假设它们运动时受到的阻力与球的半径成正比,与球的速率无关。若它 们下落相同的距离,则 ( ) A.甲球用的时间比乙球长 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
3、 D.甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功,答案 BD 甲、乙下落的时间与加速度有关,应先求加速度,由m甲=V甲=( )得R甲= , 阻力f甲=kR甲=k ,由牛顿第二定律知a甲= =g-k ,同理a乙=g-k ,因m甲m 乙,所以a甲a乙,故C项错误;再由位移公式h= at2可知t甲v乙,B项正确;甲球受到的阻力大,甲、乙下落距离相等,故甲球克服阻力做的功大于乙球克服 阻力做的功,D项正确。,3.(2016课标,21,6分)(多选)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
4、的弹力大小相等,且ONMOMN 。在小球从M点运动到N点的过程中, ( ) A.弹力对小球先做正功后做负功 B.有两个时刻小球的加速度等于重力加速度 C.弹簧长度最短时,弹力对小球做功的功率为零 D.小球到达N点时的动能等于其在M、N两点的重力势能差,4.(2015课标,17,6分,0.464)一汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时,发动机的功率P随 时间t的变化如图所示。假定汽车所受阻力的大小f恒定不变。下列描述该汽车的速度v随时间t 变化的图线中,可能正确的是 ( ),答案 A 由题意知汽车发动机的功率为P1、P2时,汽车匀速运动的速度v1、v2满足P1=fv1、P2= fv2,即v1=
5、P1/f、v2=P2/f。若t=0时刻v0v1的情况,故不 作分析。在t1时刻,发动机的功率突然由P1增大到P2,而瞬时速度未来得及变化,则由P=Fv知牵引 力突然增大,则汽车立即开始做加速运动,有: -f=ma2,同样,a2随v的增大而减小,直到a2=0时开始 匀速运动,故A正确、C错误。,5.(2015课标,21,6分,0.192)(多选)如图,滑块a、b的质量均为m,a套在固定竖直杆上,与光滑水平 地面相距h,b放在地面上。a、b通过铰链用刚性轻杆连接,由静止开始运动。不计摩擦,a、b可 视为质点,重力加速度大小为g。则 ( ),A.a落地前,轻杆对b一直做正功 B.a落地时速度大小为
6、C.a下落过程中,其加速度大小始终不大于g D.a落地前,当a的机械能最小时,b对地面的压力大小为mg,答案 BD 因为杆对滑块b的限制,a落地时b的速度为零,所以b的运动为先加速后减速,杆对b 的作用力对b做的功即为b所受合外力做的总功,由动能定理可知,杆对b先做正功后做负功,故A 错。对a、b组成的系统应用机械能守恒定律有:mgh= m ,va= ,故B正确。杆对a的作用效 果为先推后拉,杆对a的作用力为拉力时,a下落过程中的加速度大小会大于g,即C错。由功能关 系可知,当杆对a的推力减为零的时刻,即为a的机械能最小的时刻,此时杆对a和b的作用力均为 零,故b对地面的压力大小为mg,D正确
7、。,6.(2014课标,16,6分,0.513)一物体静止在粗糙水平地面上。现用一大小为F1的水平拉力拉动 物体,经过一段时间后其速度变为v。若将水平拉力的大小改为F2,物体从静止开始经过同样的 时间后速度变为2v。对于上述两个过程,用WF1、WF2分别表示拉力F1、F2所做的功,Wf1、Wf2分别 表示前后两次克服摩擦力所做的功,则 ( ) A.WF24WF1,Wf22Wf1 B.WF24WF1,Wf2=2Wf1 C.WF24WF1,Wf2=2Wf1 D.WF24WF1,Wf22Wf1,答案 C WF1= mv2+mg t,WF2= m4v2+mg t,故WF24WF1;Wf1=mg t,W
8、f2=mg t,故Wf2=2 Wf1,C正确。,7.(2013课标,20,6分,0.515)(多选)目前,在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转,其中一些 卫星的轨道可近似为圆,且轨道半径逐渐变小。若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中,只受到地 球引力和稀薄气体阻力的作用,则下列判断正确的是 ( ) A.卫星的动能逐渐减小 B.由于地球引力做正功,引力势能一定减小 C.由于气体阻力做负功,地球引力做正功,机械能保持不变 D.卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小,答案 BD 卫星轨道半径逐渐减小,线速度可认为依然满足v= ,则卫星的动能Ek= mv2= 逐渐增大,A错误。由于W引0,则引力势能减
9、小,B正确。由于Wf0,有非重力做功,则机械 能不守恒,C错误。由W引-Wf=Ek0,所以WfW引=|Ep|,可知D正确。,考点二 动能定理及其应用 8.(2017课标,24,12分)为提高冰球运动员的加速能力,教练员在冰面上与起跑线相距s0和s1(s1s 0)处分别放置一个挡板和一面小旗,如图所示。训练时,让运动员和冰球都位于起跑线上,教练员 将冰球以初速度v0击出,使冰球在冰面上沿垂直于起跑线的方向滑向挡板;冰球被击出的同时,运 动员垂直于起跑线从静止出发滑向小旗。训练要求当冰球到达挡板时,运动员至少到达小旗 处。假定运动员在滑行过程中做匀加速运动,冰球到达挡板时的速度为v1。重力加速度大
10、小 为g。求 (1)冰球与冰面之间的动摩擦因数; (2)满足训练要求的运动员的最小加速度。,解析 本题考查动能定理、匀变速直线运动规律。 (1)设冰球的质量为m,冰球与冰面之间的动摩擦因数为,由动能定理得 -mgs0= m - m 解得= (2)冰球到达挡板时,满足训练要求的运动员中,刚好到达小旗处的运动员的加速度最小。设这 种情况下,冰球和运动员的加速度大小分别为a1和a2,所用的时间为t。 由运动学公式得 - =2a1s0 v0-v1=a1t s1= a2t2 联立式得a2= ,答案 (1) (2),9.(2016课标,16,6分)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
11、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,答案 C 设小球的质量为m,绳长为L,根据动能定理得mgL= mv2,解得v= ,LPmQ,LPmQ,所以P球所受绳的拉力大于Q球所受绳的 拉力,故C项正确。向心加速度a= =2g,所以在轨迹的最低点,P、Q两球的向心加速度相同,故D 项错误。,10.(2016课标,20,6分)(多选)如图,一固定容器的内
12、壁是半径为R的半球面;在半球面水平直径 的一端有一质量为m的质点P。它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中,克服摩擦力做的功 为W。重力加速度大小为g。设质点P在最低点时,向心加速度的大小为a,容器对它的支持力大 小为N,则 ( ) A.a= B.a= C.N= D.N=,答案 AC 由动能定理知,在P从最高点下滑到最低点的过程中mgR-W= mv2,在最低点的向心 加速度a= ,联立得a= ,选项A正确;在最低点时有N-mg=ma,所以N= ,选项C 正确。,11.(2015课标,17,6分,0.346)如图,一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置, 直径POQ水平。一质量为m
13、的质点自P点上方高度R处由静止开始下落,恰好从P点进入轨道。 质点滑到轨道最低点N时,对轨道的压力为4mg,g为重力加速度的大小。用W表示质点从P点运 动到N点的过程中克服摩擦力所做的功。则 ( ),A.W= mgR,质点恰好可以到达Q点 B.W mgR,质点不能到达Q点 C.W= mgR,质点到达Q点后,继续上升一段距离 D.W mgR,质点到达Q点后,继续上升一段距离,答案 C 质点由静止开始下落到最低点N的过程中 由动能定理:mg2R-W= mv2 质点在最低点:FN-mg= 由牛顿第三定律得:FN=4mg 联立得W= mgR,质点由N点到Q点的过程中在等高位置处的速度总小于由P点到N点
14、下滑时的 速度,故由N点到Q点过程克服摩擦力做功WW,故质点到达Q点后,会继续上升一段距离,选项C 正确。,12.(2016课标,25,18分)如图,一轻弹簧原长为2R,其一端固定在倾角为37的固定直轨道AC的 底端A处,另一端位于直轨道上B处,弹簧处于自然状态。直轨道与一半径为 R的光滑圆弧轨道 相切于C点,AC=7R,A、B、C、D均在同一竖直平面内。质量为m的小物块P自C点由静止开始 下滑,最低到达E点(未画出)。随后P沿轨道被弹回,最高到达F点,AF=4R。已知P与直轨道间的 动摩擦因数= ,重力加速度大小为g。(取sin 37= ,cos 37= ) (1)求P第一次运动到B点时速度
15、的大小。 (2)求P运动到E点时弹簧的弹性势能。 (3)改变物块P的质量,将P推至E点,从静止开始释放。已知P自圆弧轨道的最高点D处水平飞出 后,恰好通过G点。G点在C点左下方,与C点水平相距 R、竖直相距R。求P运动到D点时速度 的大小和改变后P的质量。,解析 (1)根据题意知,B、C之间的距离l为 l=7R-2R 设P到达B点时的速度为vB,由动能定理得 mgl sin -mgl cos = m 式中=37。联立式并由题给条件得 vB=2 (2)设BE=x。P到达E点时速度为零,设此时弹簧的弹性势能为Ep。P由B点运动到E点的过程中, 由动能定理有 mgx sin -mgx cos -Ep
16、=0- m E、F之间的距离l1为 l1=4R-2R+x P到达E点后反弹,从E点运动到F点的过程中,由动能定理有 Ep-mgl1 sin -mgl1 cos =0 联立式并由题给条件得,答案 (1)2 (2) mgR (3) m,x=R Ep= mgR (3)设改变后P的质量为m1。D点与G点的水平距离x1和竖直距离y1分别为 x1= R- R sin y1=R+ R+ R cos 式中,已应用了过C点的圆轨道半径与竖直方向夹角仍为的事实。 设P在D点的速度为vD,由D点运动到G点的时间为t。由平抛运动公式有 y1= gt2 x1=vDt 联立 式得 vD= 设P在C点速度的大小为vC。在P由C运动到D的过程中机械能守恒,有 m1 = m1 +m1g( R+ R cos ),P由E点运动到C点的过程中,同理,由动能定理有 Ep-m1g
