2018屆高考物理二輪復(fù)習(xí)重難專題強化練“機(jī)械能守恒定律功能關(guān)系”課后沖關(guān).docx

“機(jī)械能守恒定律 功能關(guān)系”一、高考真題集中演練明規(guī)律1(2016四川高考)韓曉鵬是我國首位在冬奧會雪上項目奪冠的運動員。他在一次自由式滑雪空中技巧比賽中沿“助滑區(qū)”保持同一姿態(tài)下滑了一段距離，重力對他做功1 900 J，他克服阻力做功100 J。韓曉鵬在此過程中()A動能增加了1 900 J B動能增加了2 000 JC重力勢能減小了1 900 J D重力勢能減小了2 000 J解析：選C根據(jù)動能定理得韓曉鵬動能的變化EWGWf1 900 J100 J1 800 J0，故其動能增加了1 800 J，選項A、B錯誤；根據(jù)重力做功與重力勢能變化的關(guān)系WGEp，所以EpWG1 900 J0，故韓曉鵬的重力勢能減小了1 900 J，選項C正確，選項D錯誤。2.(2017全國卷)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. B.C. D.解析：選B設(shè)軌道半徑為R，小物塊從軌道上端飛出時的速度為v1，由于軌道光滑，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有mg2Rmv2mv12，小物塊從軌道上端飛出后做平拋運動，對運動分解有：xv1t,2Rgt2，求得x，因此當(dāng)R0，即R時，x取得最大值，B項正確，A、C、D項錯誤。3.多選(2013山東高考)如圖所示，楔形木塊abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面bc與水平面的夾角相同，頂角b處安裝一定滑輪。質(zhì)量分別為M、m(Mm)的滑塊，通過不可伸長的輕繩跨過定滑輪連接，輕繩與斜面平行。兩滑塊由靜止釋放后，沿斜面做勻加速運動。若不計滑輪的質(zhì)量和摩擦，在兩滑塊沿斜面運動的過程中()A兩滑塊組成系統(tǒng)的機(jī)械能守恒B重力對M做的功等于M動能的增加C輕繩對m做的功等于m機(jī)械能的增加D兩滑塊組成系統(tǒng)的機(jī)械能損失等于M克服摩擦力做的功解析：選CD由于M與ab面之間存在滑動摩擦力，故兩滑塊組成系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒，A項錯；合外力對M做的功等于M動能的增加，B項錯；除了m的重力對其做功外，只有輕繩對其做功，故輕繩對m做的功等于m機(jī)械能的增加，C項正確；對于兩滑塊組成的系統(tǒng)，其在運動過程中克服摩擦阻力做功，系統(tǒng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故該系統(tǒng)機(jī)械能的損失等于M克服摩擦力做的功，D項正確。4多選(2016全國卷)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。現(xiàn)將小球從M點由靜止釋放，它在下降的過程中經(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ONMOMN。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兩點的重力勢能差解析：選BCD由題意可知在運動過程中受力分析如圖所示，小球的位移為MN，則從MA彈簧處于壓縮態(tài)，則彈力做負(fù)功；從AB彈簧從壓縮變?yōu)樵L，彈力做正功；從BN彈簧從原長到伸長，彈力做負(fù)功，則A錯。在A點，F(xiàn)合mg，即ag，在彈簧處于原長狀態(tài)，小球的加速度ag，B對。在A點時，F(xiàn)彈垂直于桿，則P彈F彈vcos 0，C對。從M到N過程小球與彈簧機(jī)械能守恒，則Ek增Ep減，即EkN0Ep重MEp重NEp彈NEp彈M，由于M、N兩點彈簧彈力相同，由胡克定律可知，彈簧形變量相同，則Ep彈NEp彈M，即EkNEp重MEp重N，D對。5(2016浙江高考)在真空環(huán)境內(nèi)探測微粒在重力場中能量的簡化裝置如圖所示，P是個微粒源，能持續(xù)水平向右發(fā)射質(zhì)量相同、初速度不同的微粒。高度為h的探測屏AB豎直放置，離P點的水平距離為L，上端A與P點的高度差也為h。(1)若微粒打在探測屏AB的中點，求微粒在空中飛行的時間；(2)求能被屏探測到的微粒的初速度范圍；(3)若打在探測屏A、B兩點的微粒的動能相等，求L與h的關(guān)系。解析：(1)打在探測屏AB中點的微粒下落的高度hgt2解得t。(2)打在B點的微粒初速度v1，2hgt12v1L同理，打在A點的微粒初速度v2L能被屏探測到的微粒初速度范圍LvL。(3)由功能關(guān)系mv22mghmv122mgh代入、式得L2h。答案：(1)(2)LvL(3)L2h6(2016全國卷)輕質(zhì)彈簧原長為2l，將彈簧豎直放置在地面上，在其頂端將一質(zhì)量為5m的物體由靜止釋放，當(dāng)彈簧被壓縮到最短時，彈簧長度為l?，F(xiàn)將該彈簧水平放置，一端固定在A點，另一端與物塊P接觸但不連接。AB是長度為5l的水平軌道，B端與半徑為l的光滑半圓軌道BCD相切，半圓的直徑BD豎直，如圖所示。物塊P與AB間的動摩擦因數(shù)0.5。用外力推動物塊P，將彈簧壓縮至長度l，然后放開，P開始沿軌道運動。重力加速度大小為g。(1)若P的質(zhì)量為m，求P到達(dá)B點時速度的大小，以及它離開圓軌道后落回到AB上的位置與B點之間的距離；(2)若P能滑上圓軌道，且仍能沿圓軌道滑下，求P的質(zhì)量的取值范圍。解析：(1)依題意，當(dāng)彈簧豎直放置，長度被壓縮至l時，質(zhì)量為5m的物體的動能為零，其重力勢能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能。由機(jī)械能守恒定律，彈簧長度為l時的彈性勢能為Ep5mgl設(shè)P的質(zhì)量為M，到達(dá)B點時的速度大小為vB，由能量守恒定律得EpMvB2Mg4l聯(lián)立式，取Mm并代入題給數(shù)據(jù)得vB若P能沿圓軌道運動到D點，其到達(dá)D點時的向心力不能小于重力，即P此時的速度大小v應(yīng)滿足mg0設(shè)P滑到D點時的速度為vD，由機(jī)械能守恒定律得mvB2mvD2mg2l聯(lián)立式得vDvD滿足式要求，故P能運動到D點，并從D點以速度vD水平射出。設(shè)P落回到軌道AB所需的時間為t，由運動學(xué)公式得2lgt2P落回到AB上的位置與B點之間的距離為svDt聯(lián)立式得s2l。(2)為使P能滑上圓軌道，它到達(dá)B點時的速度不能小于零。由式可知5mglMg4l要使P仍能沿圓軌道滑回，P在圓軌道的上升高度不能超過半圓軌道的中點C。由機(jī)械能守恒定律有MvB2Mgl聯(lián)立式得mMm。答案：(1)2l(2)mMm二、名校模擬重點演練明趨勢7多選(2017莆田六中月考)如圖所示，固定光滑斜面AC長為L，B為斜面中點。一物塊在恒定拉力F作用下，從最低點A由靜止開始沿斜面向上運動，到B點撤去拉力F，物塊繼續(xù)上滑至最高點C，設(shè)物塊由A運動到C的時間為t0，下列描述該過程中物塊的速度v隨時間t、動能Ek隨位移x、加速度a隨位移x、機(jī)械能E隨位移x變化規(guī)律的圖像中，可能正確的是()解析：選BD合力先做正功再做負(fù)功，根據(jù)動能隨x的表達(dá)式知，動能先均勻增加，然后均勻減小，則知物塊先做勻加速直線運動，然后做勻減速直線運動，勻加速直線運動的位移和勻減速直線運動的位移大小相等，勻減速直線運動的平均速度大于勻加速直線運動的平均速度，則勻減速運動的時間小于勻加速直線運動的時間，故A錯誤，B正確。物塊先向上勻加速后向上勻減速運動，速度方向不變，故過程中加速度改變方向，故C錯誤。根據(jù)除重力以外其他力做功等于機(jī)械能的增量，知前半段恒力F做正功，可知機(jī)械能隨x均勻增加，后半段只有重力做功，機(jī)械能守恒，故D正確。8多選(2018屆高三武漢月考)有一系列斜面，傾角各不相同，它們的底端相同，都是O點，如圖所示。有一系列完全相同的滑塊(可視為質(zhì)點)從這些斜面上的A、B、C、D各點同時由靜止釋放，下列判斷正確的是()A若各斜面均光滑，且這些滑塊到達(dá)O點的速率相同，則A、B、C、D各點處在同一水平線上B若各斜面均光滑，且這些滑塊到達(dá)O點的速率相同，則A、B、C、D各點處在同一豎直面內(nèi)的圓周上C若各斜面均光滑，且這些滑塊到達(dá)O點的時間相同，則A、B、C、D各點處在同一豎直面內(nèi)的圓周上D若各斜面與這些滑塊間有相同的動摩擦因數(shù)，滑塊到達(dá)O點的過程中，各滑塊損失的機(jī)械能相同，則A、B、C、D各點處在同一豎直線上解析：選ACD若各斜面均光滑，根據(jù)mghmv2，滑塊質(zhì)量相同，到達(dá)O點的速率相同，則h相同，即各釋放點處在同一水平線上，故A正確，B錯誤；以O(shè)點為最低點作等時圓，由gsin t22Rsin ，可知從a、b點運動到O點時間相等，C正確；若各滑塊滑到O點的過程中，滑塊滑動的水平距離是x，滑塊損失的機(jī)械能為克服摩擦力做功為：Wfmgcos ，即各釋放點處在同一豎直線上，D正確。9多選(2017濟(jì)南模擬)如圖所示，圓心在O點、半徑為R的光滑圓弧軌道ABC豎直固定在水平桌面上，OC與OA的夾角為60，軌道最低點A與桌面相切。一足夠長的輕繩兩端分別系著質(zhì)量為m1和m2的兩個小球(均可視為質(zhì)點)，掛在圓弧軌道光滑邊緣C的兩邊，開始時m1位于C點，然后從靜止釋放，則()A在m1由C點下滑到A點的過程中兩球速度大小始終相等B在m1由C點下滑到A點的過程中重力對m1做功的功率先增大后減小C若m1恰好能沿圓弧下滑到A點，則m12m2D若m1恰好能沿圓弧下滑到A點，則m13m2解析：選BCm1由C點從靜止下滑到A點的過程中，m1、m2和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，m1速度沿輕繩方向的分速度和m2速度相等，A項錯誤；在m1由C點下滑到A點的過程中，在C點，重力的功率為零；在A點，重力與速度方向垂直，其功率仍為零，因此重力做功的功率先增大后減小，B項正確；若m1恰好能沿圓弧下滑到A點，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得，m1gR(1cos 60)m2gR，解得，m12m2，C項正確，D項錯誤。10(2017湖南師大附中模擬)如圖甲所示，質(zhì)量為1 kg的小物塊以初速度v011 m/s，從53固定斜面底端先后兩次滑上斜面，斜面足夠長，第一次對小物塊施加一沿斜面向上的恒力F，第二次無恒力，圖乙中的兩條線段a、b分別表示存在恒力F和無恒力F時小物塊沿斜面向上運動的vt圖像，不考慮空氣阻力，g取10 m/s2，下列說法正確的是(cos 530.6，sin 530.8)()A恒力F大小為21 NB物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.5C有恒力F時，小物塊在上升過程機(jī)械能的減少量較大D有恒力F時，小物塊在上升過程產(chǎn)生的熱量較小解析：選B根據(jù)vt圖線的斜率等于加速度，可知：aa m/s210 m/s2ab m/s211 m/s2根據(jù)牛頓第二定律得：不加恒力時有：mabmgsin 53mgcos 53代入數(shù)據(jù)得：0.5加恒力時有：maaFmgsin 53mgcos 53解得：F1 N，故A錯誤，B正確；有恒力F時，小物塊上升的高度比較大，所以該過程物塊重力勢能增加量較大，而升高的過程中動能的減小量是相等的，所以有恒力F時，小物塊在整個上升過程機(jī)械能的減少量較小，故C錯誤；根據(jù)vt圖像與坐標(biāo)軸所圍的面積表示位移，可知有恒力F時小物塊的位移較大，所以在上升過程產(chǎn)生的熱量較大，故D錯誤。11.(2017衡水中學(xué)七調(diào))如圖所示，半徑R0.4 m的光滑圓弧軌道BC固定在豎直平面內(nèi)，軌道的上端點B和圓心O的連線與水平方向的夾角30，下端點C為軌道的最低點且與粗糙水平面相切，一根輕質(zhì)彈簧的右端固定在豎直擋板上。質(zhì)量m0.1 kg的小物塊(可視為質(zhì)點)從空中的A點以v02 m/s的速度被水平拋出，恰好從B點沿軌道切線方向進(jìn)入軌道，經(jīng)過C點后沿水平面向右運動至D點時，彈簧被壓縮至最短，此時彈簧的彈性勢能Epm0.8 J，已知小物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)0.5，g取10 m/s2。求：(1)小物塊從A點運動至B點的時間；(2)小物塊經(jīng)過圓弧軌道上的C點時，對軌道的壓力大?。?3)C