《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2》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2（143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),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,五年高考,A组 统一命题课标卷题组,答案 A 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。开始时大圆环对小环的作用力背离圆心,到达圆心等高点
2、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.(2017课标,16,6分)如图,一质量为m、长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂。用外力将绳的 下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点,M点与绳的上端P相距 l。重力加速度大小为g。在此过程 中,外力做的功为 ( ) A. mgl B. mgl C. mgl D. mgl,答案 A 将绳的下端Q缓慢向上拉至M点,相当于使下部分 的绳的重心升高 l,故重力势能增 加
3、mg = mgl,由功能关系可知A项正确。,一题多解 尝试不同方法解题 解法一 Q缓慢移动说明绳子的动能变化忽略不计。以Q点为零势能点,细绳的初始机械能为 mgl,末态机械能为 mg l+ mg = mgl,则增加的E= mgl- mgl= mgl。由功能关系可知A 项正确。 解法二 作用点位移x= l,平均作用力为 mg,故拉力做功W= x= mgl,故A项正确。,3.(2016课标,20,6分)(多选)如图,一固定容器的内壁是半径为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
4、,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。,易错点拨 (1)由于有摩擦力存在,下滑过程机械能不守恒,只能用动能定理求解。(2)a为质点在 最低点时的瞬时加速度大小,a= 中的v为质点在最低点时的瞬时速度大小。,4.(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球的质 量,悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短。将两球
5、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。,方法技巧 利用动能定理和向心力公式正确列出方程,快速解出结果来找正确选项。,5.(2016课标,19,6分)(
6、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 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
7、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。,疑难突破 此题主要考查应用牛顿第二定律和运动学公式求解动力学问题,比较两球加速度的 大小是关键,需要定量推导。,6.(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
8、.小球到达N点时的动能等于其在M、N两点的重力势能差,答案 BCD 如图所示,OP垂直于竖直杆,Q点与M点关于OP对称,在小球从M点到Q点的过程中,弹 簧弹力先做负功后做正功,故A错。在P点弹簧长度最短,弹力方向与速度方向垂直,故此时弹力对 小球做功的功率为零,即C正确。小球在P点时所受弹簧弹力等于竖直杆给它的弹力,竖直方向 上只受重力,此时小球加速度为g,当弹簧处于自由长度时,小球只受重力作用,此时小球的加速度 也为g,故B正确。小球和弹簧组成的系统机械能守恒,小球在M点和N点时弹簧的弹性势能相等,故小球从M到N重力势能的减少量等于动能的增加量,而小球在M点的动能为零,故D正确。,审题指导
9、审题时关键的词、句:“光滑”“由静止释放”“在M、N两点处,弹簧对小球的弹 力大小相等”“ONMOMN ”。理解了上述词、句的用意,本题就不难解决了。,7.(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=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P
10、1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。,解题关键 根据P=Fv=fv和牛顿第二定律分析a的变化情况,得到可能的v-t图像。,解题技巧 牵引力与阻力相等时,汽车匀速前进,v= 。,评析 本题利用汽车启动模型考查了瞬时功率与速度的关系、牛顿第二定律、速度图像等知 识点,对过程分析有较高的能力要求,试题难度中等。,8.(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的质点
11、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点下滑时
12、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。,解题关键 根据左右对称性,由于克服摩擦力做功,导致在同一高度,在右半轨道上的速度小,轨 道弹力小,f=FN小,所以从N到Q比从P到N克服摩擦力做功小。,易错警示 忽略速度变化、摩擦力做功变化,误认为从P到N和从N到Q两段克服摩擦力做功相 同。,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
13、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。,审题技巧 b向右运动,先加速后减速,初末速度都是0。杆对b先做正功后做负功,则对a先 做负功后做正功。杆对a的作用力先是支持力,后为斜向下的拉力。,评析 本题综合性很强,对考生的分析推理能力要求较高,因此难度较大。从知识层面看,考查 了受力分析、牛顿第二定律、功、动能定理、机械能守恒定律。分析滑块b的速度变化,是解 决本题的突破口。,10.(2014课
14、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,Wf2=mg t,故W
15、f2=2 Wf1,C正确。,反思总结 本题综合考查了功能关系及运动学公式的应用,熟练掌握动能定理及匀变速直线运 动中有关平均速度的关系式x= t,是提高解题速度的有效方法,抓住题中时间相等是解题的 关键。,11.(2014课标 ,15,6分,0.722)取水平地面为重力势能零点。一物块从某一高度水平抛出,在抛 出点其动能与重力势能恰好相等。不计空气阻力。该物块落地时的速度方向与水平方向的夹 角为 ( ) A. B. C. D.,答案 B 设物块在抛出点的速度为v0,落地时速度为v,抛出时重力势能为Ep,由题意知Ep= m ; 由机械能守恒定律,得 mv2=Ep+ m ,解得v= v0,设落地时
16、速度方向与水平方向的夹角为,则 cos = = ,解得= ,B正确。,解题指导 根据机械能守恒及抛出时动能与重力势能恰好相等,分别列式即可求出落地速度与 水平速度的关系,结合数学中的三角函数求出物块落地时速度方向与水平方向的夹角即可。,审题指导 物块做平抛运动,机械能守恒,下落高度为h,落地速度为v,有 m +mgh= mv2。约束 条件:抛出点动能与重力势能相等,即 m =mgh,联立即可解出v与v0的关系。,12.(2014大纲全国,19,6分)一物块沿倾角为的斜坡向上滑动。当物块的初速度为v时,上升的最 大高度为H,如图所示;当物块的初速度为 时,上升的最大高度记为h。重力加速度大小为g。物 块与斜坡间的动摩擦因数和h分别为 ( ) A.tan 和 B. tan 和 C.tan 和 D. tan 和,答案 D 由动能定理有 -mgH-mg cos =0- mv2 -mgh-mg cos =0- m 解得
