高考物理复习练习题含答案六机械能

模块六:机械能 真题回访考 点1功和功率1.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4环，小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在环下滑的过程中，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【解析】因大圆环光滑，它对小环没有摩擦力,只有相互作用的弹力，而弹力总跟接触面垂直，且小环的速度总是沿大圆环的切线方向，故弹力一直不做功,A项正确,B项错误;当小环位于圆心上方时/沿半径向外，当小环位于圆心下方时/；沿半径向里故CD两项错误。【答案】A2.（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（）oA.甲球用的时间比乙球用的时间长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44卜【解析】设 广，因则由牛顿第二定律得F合二mg-f=ma而m=兀/。，故n=g-押）由川甲加乙、。甲 二。乙可知R*R2乙，则 甲为乙，故C项错误;因甲、乙 位 移 相 同 油 可 知 甲为,乙力项正确;由产 可知 甲t京师联立解得时设厂在 点速度的大小为匕。在尸由C运动到的过程中机械能守恒有1 1 5 5vc2=2ml 抽期&R +6 股 os 0)由点运动到(点的过程中，同理，由动能定理有1以 一 隔 g(x 与 gsin。-佣以 x 玷吊CQS 0=2鹏 Vc213联立解得%=%【答案】2 QgR(2)mgR(3)m考点3机械能守恒定律及其应用1.如图所示,半圆形光滑轨道固定在水平地面上，半圆的直径与地面垂直。一小物块以速度 从轨道下端滑入轨道，并从轨道上端水平飞出,小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关，此距离最大时对应的轨道半径为（重力加速度大小 为0（）。V2A.旃【解析】设小物块在最高处的速度为L因为在它运动过程中只有重力做功，所以机械能守恒。由机械能守恒定律有1 112 m/2 _ 2族=_ 磔2片解得匕二 庐嬴。至I J达最高点之后小物块做平抛运动根据平抛运动规律，有2斤 二 2 go解 得片 1，所以水平位移产匕 t=g ，由数学知识可知，当R=的时亦存在最大值，所 以B项正确,A、C、D三项错误。【答案】B甲2.（多选）如图甲所示，小球套在光滑的竖直杆上，轻弹簧一端固定于。点,另一端与小球相连。现将小球从点由静止释放它在下降的过程中经过了*点。已知在.从.V两点处，弹簧对小球的弹力大小相等,且/跖2确接 在小球从必点运动到V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.V点时的动能等于其在K.V两点的重力势能差乙【解析】小球在 点时弹簧处于压缩状态，在.V点时弹簧处于伸长状态很!J 在 由 到 N 过程中有一点弹簧处于原长状态，设该点 为“点，另设小球在1 点时对应的弹簧最短，如图乙所示。从 点 到A点，弹簧压缩量变大，弹力做负功，从 1 点到万点弹簧从压缩逐渐恢复至原长，弹力做正功，从 4 点 到 A 点弹簧从原长逐渐伸长,弹力做负功,A 项错误。小球在d 点时，水平方向上弹簧的弹力与杆的弹力相平衡，小球受到的合力，合 二 磔，故加速度a 招;小球在4 点时，弹簧处于原长,杆对小球没有作用力，小球受到的合力F 合招g 故加速度产g B 项正确。在力点时，弹簧的弹力尸弹垂直于杆，小球的速度沿杆向下，则 弹于弹v c os 90。X）,C项正确。从 点到 A 点小球与弹簧所组成的系统机械能守恒则笈增咻减，即&4）咻击“畤盅 区弹笈弹”由于在收,V.两点弹簧弹力大小相同面胡克定律可知，弹簧形变量相同很蟒性势能区弹、超 弹 漱 反超至 上电力项正确。【答案】BCD3.（多选）如图，滑 块&、的质量均为套在固定竖直杆上，与光滑水平地面相距人力放在地面上。a、b 通过钱链用刚性轻杆连接，由静止开始运动。不计摩擦，&。可视为质点，重力加速度大小为乂则（）。A.a 落地前，轻杆对方一直做正功B.a落地时速度大小为C.a下落过程中，其加速度大小始终不大于gD.a 落地前，当的机械能最小时/对地面的压力大小为m g【解析】首 先 把 反。看成一个系统，运动中机械能守恒力 先加速后减速，到达地面时的速度为0,故杆对/,先做正功后做1负功,A 项错误;根据系统机械能守恒可知 的重力势能的减少量等于a 动能的增加量，即 M妫=2,川 得,.=师,B 项正确泊下落过程,有一段受杆沿杆向下的拉力，故 的加速度有时大于&C 项错误*刚开始的一段下落过程中杆对“做负功的叫戒能减少,a 的机械能最小时杆对a 的作用力为0,此时杆对&也没有力的作用，故此时/，对地面的压力大小为侬 D 项正确.【答案】BD考 点 1功 能 关 系 能 量 守 恒 定 律甲1.如图甲所示，一质量为 长 度为 的均匀柔软细绳倒竖直悬挂。用外力将绳的下端。缓慢地竖直向上13拉起至 点阳点与绳的上端 相距/。重力加速度大小为g.在此过程中，外力做的功为（乙【解析】由题可知，缓慢提升绳子,在整个过程中，动能不变,则外力做的功也等于重力势能的增加量A 将。端提升至位13置,如图乙所示。全程重力势能增加量A，可视为W段上升增加的重力势能。取W段为研究对象，此段质量大小加 二 旗113a重心位置上升高度h=4则外力做的功法=Ei.=m，gh=m gi N项正确。【答案】A2.一质量为8.00X10 kg的太空飞船从其飞行轨道返回地面。飞船在离地面高度1.60 X101 m处以7.5X10 m/s的速度进入大气层，逐渐减慢至速度为100 m/s时下落到地面。取地面为重力势能零点，在飞船下落过程中，重力加速度可视为常量,大小取9.8 m/s2.（结果保留2位有效数字）分别求出该飞船蕾地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能。求飞船从离地面高度600 m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功，已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的2.0%。【解析】飞船着地前瞬间的机械能io=2 m V02式 中,和 K 分别是飞船的质量和着地前瞬间的速率，解得区W.0X 10*J设地面附近的重力加速度大小为g 飞船进入大气层时的机械能122Eh=m+mgh式中，匕是飞船在高度L 6 X1 0 5处的速度大小，解得区2 4 M o i 2 j.飞船在高度力=600 m 处的机械能5 (施),Et,-=m+mgh由功能原理得监a-心式中“是飞船从高度600川处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功联立解得股9.7 M 0H J。【答案】4.0X 10 J 2.4X 1012 J(2)9.7X I08 J3.如图，质量为”的小车静止在光滑水平面上，小车/区段是半径为4 的四分之一光滑圆弧轨道，式、段是长为L的水平粗糙轨道，两段轨道相切于B点。一质量为/的滑块在小车上从1 点由静止开始沿轨道滑下，重力加速度为g。若固定小车，求滑块运动过程中对小车的最大压力。M2若不固定小车，滑块仍从A点由静止下滑，然后滑入弦轨道，最后从。点滑出小车。已 知 滑 块 质 量，在任一时刻滑块相对地面速度的水平分量是小车速度大小的2倍，滑块与轨道以间的动摩擦因数为，求：2滑块运动过程中,小车的最大速度大小喂5骨块从夕到。运动过程中，小车的位移大小12【解析】滑块滑到4点时对小车压力最大，从X到4机械能守恒有 倒?=m 玲2滑块在/?点处，由牛顿第二定律有R-mg=解 得 丫书磔由牛顿第三定律，有*=3磔，。滑块下滑到达点时，小车速度最大。由机械能守恒定律，有1122mgR=M%2+”2疗呼解得右、.I殳滑块运动到C点时，小车速度大小为匕，由功能关系，有1122mgR-ii mgL=M V 3+巩2 匕1设滑块从到。过程中，小车运动的加速度大小为4由牛顿第二定律，有 侬三场由运动学规律，有 勿2_ Vm2.-2 1解 得s二工忸 1【答案】3侬(2)3(3)懑 汕.侬 汕 淞 汕 汕 汕油 命 研 L 可沥汕汕出汕汕出阳.三机械能是动力学内容的继续和深化，动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律比牛顿运动定律的适用范围更广泛，是自然界中普遍适用的基本规律，也是我们求解物理问题的一条重要思路和方法，因此它是高中物理的重点，也是近几年高考考查的热点,其核心考点有:功和功率、动能定理、机械能守恒定律和功能关系，命题往往与生活、生产、科技实际结合，具体特点如下：(1)对功和功率，高考命题角度为功的定义式的理解及应用,机车启动模型的分析，常结合图象考查,主要以选择题的形式出现。动能定理主要考查解决变力做功及多过程问题，题目综合性较强。正确理解动能定理,灵活分析物体的受力特点、运动特点及做功情况是常用方法。对机械能守恒定律的考直一是以绳、杆、弹簧等连接体为情景命题,考直其应用;二是以单个质点为情景，以平抛、竖直平面内的圆周运动等典型运动为背景综合考查力学主干知识。主要以计算题的形式出现。(4)对功能关系的考查主要体现在两方面，一是理解力做功与各能量的转化关系,主要以选择题的形式出现;二是应用功能关系解决问题，常以滑块、传送带、弹簧为素材综合考直功能关系的应用。预 测 2019年高考对机械能知识的考查主要表现在两个方面:一是重基础，考查基本概念，功、平均功率、瞬时功率、动能、重力势能等物理量的判断和计算;二是突重点,考查动能定理，机械能守恒定律、功能关系和能量转化与守恒定律的应用。命题往往与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动、电磁感应等考点综合，将功和能的知识和方法融入其他问题考查,情景设置为多过程，具有较强的综合性。必备知识一 考 点 1功和功率1功(1)定义:一个物体受到力的作用，如果在力的方向上发生了一段位移,就说这个力对物体做了功。(2)必要因素：&物体受力的作用。物体在力的方向上发生了位移。物理意义:功是能量转化的量度。功只有大小，没有方向。计算公式扫码有洪通力厂的方向与位移1的方向一致时:心短。IS力尸的方向与位移/的方向成某一夹角 时:聆&cos a.功的性质功是过程量:做功必定对应一个过程（位移），应明确是哪个力在哪一过程中做的功.功是标量，没有方向，但功有正、负值。其正负表示力在做功过程中所起的作用。正功表示动力做功（此力对物体的运动有推动作用）,负功表示阻力做功。正负并不表示功的方向，而且也不是数量上的正与负。功的单位在国际单位制中，功的单位是焦耳，简称焦,符号是J。1 J等 于1 N的力使物体在力的方向上发生1 m的位移所做的功，即1 J=1 N-mo回（多选）如图所示，重 物 户 放在一长木板劭上，将长木板绕“端转过一个小角度的过程中，重 物 相对于木板始终保持静止。关于木板对重物P的摩擦力和支持力做功的情况是（）.A.摩擦力对重物不做功B.摩擦力对重物做负功C.支持力对重物不做功D.支持力对重物做正功【答案】A D I 如图所示的a、b、c、d 中,质量为1的物体甲受到相同的恒力/的作用，在 力/作用下使物体甲在水平方向移动相同的位移.表示物体甲与水平面间的动摩擦因数，乙是随物体甲一起运动的小物块，比较物体甲移动的过程中力对物体甲所做的功的大小（）.c./x*Od./x=OA.我最小B.用最大C.%刈D.四种情况一样大【答案】DO 物体受到两个互相垂直的作用力修、E而运动，已知力/,:做功6 J物体克服力无做功8 J,则 力&K的合力对物体做功()。A.14 J B.10 J C.2 J D.-2 J【答案】D2功率定义:功与完成这些功所用时间的比值。公式wp=7/为时间t内物体做功的快慢。此为功率的定义式。P=Fv若y为平均速度，则为平均功率。若y为瞬时速度，则/为瞬时功率。当力广 和速度r不在同一直线上时，可以将力/分解或者将速度r分解，即P=F%o s%(3)额定功率W实际功率额定功率是发动机在额定电压下正常工作时的最大功率，通常都在