2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)專題6機械能及其守恒定律課件

專題六機械能及其守恒定律考點1功和功率真題分層1基礎(chǔ)題組題組1

對功的理解與計算答案1.B

【解題思路】

因重力做功只和高度有關(guān)且等于mgh,小球上升和下降經(jīng)過a點時,高度h相同,所以重力所做的功相同,即W1=W2.因空氣阻力做功為負值,根據(jù)功能原理

fx=(W2+Ek2)-(W1+Ek1)<0,可得Ek1>Ek2,選項B正確.1.[2017海南·6,3分,難度★★☆☆☆]將一小球豎直向上拋出,小球在運動過程中所受到的空氣阻力不可忽略.a為小球運動軌跡上的一點,小球上升和下降經(jīng)過a點時的動能分別為Ek1和Ek2.從拋出開始到小球第一次經(jīng)過a點時重力所做的功為W1,從拋出開始到小球第二次經(jīng)過a點時重力所做的功為W2.下列選項正確的是(

)A.Ek1=Ek2,W1=W2B.Ek1>Ek2,W1=W2C.Ek1<Ek2,W1<W2D.Ek1>Ek2,W1<W2題組1

對功的理解與計算答案2.A

【解題思路】

由于大圓環(huán)是光滑的,因此小環(huán)下滑的過程中,大圓環(huán)對小環(huán)的作用力方向始終與速度方向垂直,因此作用力不做功,A項正確,B項錯誤;小環(huán)剛下滑時,大圓環(huán)對小環(huán)的作用力背離大圓環(huán)的圓心,滑到大圓環(huán)圓心以下的位置時,大圓環(huán)對小環(huán)的作用力指向大圓環(huán)的圓心,C、D項錯誤.2.如圖,一光滑大圓環(huán)固定在桌面上,環(huán)面位于豎直平面內(nèi),在大圓環(huán)上套著一個小環(huán).小環(huán)由大圓環(huán)的最高點從靜止開始下滑,在小環(huán)下滑的過程中,大圓環(huán)對它的作用力(

)A.一直不做功B.一直做正功C.始終指向大圓環(huán)圓心D.始終背離大圓環(huán)圓心【解后反思】

本題是豎直面內(nèi)的圓周運動問題,不論是直線運動還是曲線運動,分析運動物體的動力學(xué)及功能關(guān)系問題時,一定要受力分析,通過正確的受力分析才能正確判斷力與運動的關(guān)系,才能正確分析哪些力做功,從而正確判斷功能關(guān)系.題組1

對功的理解與計算答案

3.[2016海南·13,9分,難度★★★☆☆]水平地面上有質(zhì)量分別為m和4m的物塊A和B,兩者與地面的動摩擦因數(shù)均為μ.細繩的一端固定,另一端跨過輕質(zhì)動滑輪與A相連,動滑輪與B相連,如圖所示.初始時,繩處于水平拉直狀態(tài).若物塊A在水平向右的恒力F作用下向右移動了距離s,重力加速度大小為g.求:(1)物塊B克服摩擦力所做的功;(2)物塊A、B的加速度大小.題組2對功率的理解與計算答案4.C

【解題思路】根據(jù)汽車做勻速直線運動可得此時汽車的牽引力等于阻力,即F=f=1.8×103N,此時汽車發(fā)動機的實際輸出功率即瞬時功率,根據(jù)P=Fv,代入數(shù)據(jù)解得此時汽車發(fā)動機的實際輸出功率為36kW,A、B、D項均錯誤,C項正確.4.[2020江蘇·1,3分,難度★★☆☆☆]質(zhì)量為1.5×103kg的汽車在水平路面上勻速行駛,速度為20m/s,受到的阻力大小為1.8×103N.此時,汽車發(fā)動機輸出的實際功率是(

)A.90W B.30kW C.36kW D.300kW題組2

對功率的理解與計算答案

5.[2017年下半年浙江·10,3分,難度★★☆☆☆]如圖所示,質(zhì)量為60kg的某運動員在做俯臥撐運動,運動過程中可將她的身體視為一根直棒.已知重心在c點,其垂線與腳、兩手連線中點間的距離oa、ob分別為0.9m和0.6m.若她在1min內(nèi)做了30個俯臥撐,每次肩部上升的距離均為0.4m,則克服重力做的功和相應(yīng)的功率約為(

)A.430J,7W B.4300J,70WC.720J,12W D.7200J,120W【關(guān)鍵點撥】

要求解克服重力做的功,則要求出重心的上升距離,本題中應(yīng)先運用數(shù)學(xué)知識求出重心的上升距離,再進行下一步的求解.題組2

對功率的理解與計算

題組2

對功率的理解與計算答案

題組2

對功率的理解與計算答案

7.[2015上?！?3,4分,難度★★★☆☆]如圖,汽車在平直路面上勻速運動,用跨過光滑定滑輪的輕繩牽引輪船,汽車與滑輪間的繩保持水平.當牽引輪船的繩與水平方向成θ角時,輪船速度為v,繩的拉力對船做功的功率為P,此時繩對船的拉力為

.若汽車還受到恒定阻力f,則汽車發(fā)動機的輸出功率為

.

真題分層2中檔題組1.[2018全國Ⅲ·19,6分,難度★★★☆☆](多選)地下礦井中的礦石裝在礦車中,用電機通過豎井運送到地面.某豎井中礦車提升的速度大小v隨時間t的變化關(guān)系如圖所示,其中圖線①②分別描述兩次不同的提升過程,它們變速階段加速度的大小都相同;兩次提升的高度相同,提升的質(zhì)量相等.不考慮摩擦阻力和空氣阻力.對于第①次和第②次提升過程,(

)A.礦車上升所用的時間之比為4∶5B.電機的最大牽引力之比為2∶1C.電機輸出的最大功率之比為2∶1D.電機所做的功之比為4∶5答案

答案

【解題關(guān)鍵】

由“緩慢”這個關(guān)鍵詞可知,繩動能變化量為零,然后選擇QM段繩為研究對象,應(yīng)用動能定理解題即可.3.[2015浙江·18,6分,難度★★★☆☆](多選)我國科學(xué)家正在研制航母艦載機使用的電磁彈射器.艦載機總質(zhì)量為3.0×104kg,設(shè)起飛過程中發(fā)動機的推力恒為1.0×105N;彈射器有效作用長度為100m,推力恒定.要求艦載機在水平彈射結(jié)束時速度大小達到80m/s.彈射過程中艦載機所受總推力為彈射器和發(fā)動機推力之和,假設(shè)所受阻力為總推力的20%,則(

)A.彈射器的推力大小為1.1×106NB.彈射器對艦載機所做的功為1.1×108JC.彈射器對艦載機做功的平均功率為8.8×107WD.艦載機在彈射過程中的加速度大小為32m/s2答案

答案

5.[2017年下半年浙江·13,3分,難度★★★★☆]如圖所示是具有登高平臺的消防車,具有一定質(zhì)量的伸縮臂能夠在5min內(nèi)使承載4人的登高平臺(人連同平臺的總質(zhì)量為400kg)上升60m到達滅火位置.此后,在登高平臺上的消防員用水炮滅火,已知水炮的出水量為3m3/min,水離開炮口時的速率為20m/s,則用于(

)A.水炮工作的發(fā)動機輸出功率約為1×104WB.水炮工作的發(fā)動機輸出功率約為4×104WC.水炮工作的發(fā)動機輸出功率約為2.4×106WD.伸縮臂抬升登高平臺的發(fā)動機輸出功率約為800W答案

6.[2018天津·10,16分,難度★★☆☆☆]我國自行研制、具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代大型噴氣式客機C919首飛成功后,拉開了全面試驗試飛的新征程.假設(shè)飛機在水平跑道上的滑跑是初速度為零的勻加速直線運動,當位移x=1.6×103m時才能達到起飛所要求的速度v=80m/s.已知飛機質(zhì)量m=7.0×104kg,滑跑時受到的阻力為自身重力的0.1倍,重力加速度取g=10m/s2.求飛機滑跑過程中(1)加速度a的大小;(2)牽引力的平均功率P.答案

考點2

動能及動能定理真題分層1基礎(chǔ)題組題組1

對動能的理解與計算答案

1.[2018全國Ι·14,6分,難度★★☆☆☆]高鐵列車在啟動階段的運動可看作初速度為零的勻加速直線運動.在啟動階段,列車的動能(

)A.與它所經(jīng)歷的時間成正比B.與它的位移成正比C.與它的速度成正比D.與它的動量成正比題組1

對動能的理解與計算答案

2.[2020上?！?0,4分,難度★★☆☆☆]

在某次碰撞試驗中,質(zhì)量均為1.2×105kg的兩火車頭從長為6.4km的直軌道兩端同時由靜止開始以0.25m/s2的加速度相向而行.它們碰撞前瞬間的總動能為(

)A.0 B.9.6×107JC.1.92×108J D.3.84×108J題組1

對動能的理解與計算答案

題組2

動能定理及其應(yīng)用答案4.A

【解題思路】

由動能定理WF-Wf=Ek-0,可知木箱獲得的動能一定小于拉力所做的功,A正確.4.[2018全國Ⅱ·14,6分,難度★☆☆☆☆]如圖,某同學(xué)用繩子拉動木箱,使它從靜止開始沿粗糙水平路面運動至具有某一速度.木箱獲得的動能一定(

)A.小于拉力所做的功B.等于拉力所做的功C.等于克服摩擦力所做的功D.大于克服摩擦力所做的功題組2

動能定理及其應(yīng)用答案

題組2

動能定理及其應(yīng)用答案6.AD

【解題思路】

物塊在從A到B的運動過程中,彈簧對物塊的彈力先大于摩擦力后小于摩擦力,其所受合外力先減小后增大,根據(jù)牛頓第二定律,物塊的加速度先減小后增大,選項A正確;物塊受到彈簧的彈力等于摩擦力時速度最大,此位置一定位于A、O之間,選項B錯誤;物塊所受彈簧的彈力先做正功后做負功,選項C錯誤;對物塊從A到B的運動過程,由動能定理可知,物塊所受彈簧彈力做的功等于克服摩擦力做的功,選項D正確.6.[2018江蘇·7,4分,難度★★☆☆☆](多選)如圖所示,輕質(zhì)彈簧一端固定,另一端連接一小物塊,O點為彈簧在原長時物塊的位置.物塊由A點靜止釋放,沿粗糙程度相同的水平面向右運動,最遠到達B點.在從

A到

B的過程中,物塊(

)A.加速度先減小后增大B.經(jīng)過O點時的速度最大C.所受彈簧彈力始終做正功D.所受彈簧彈力做的功等于克服摩擦力做的功題組3

動能定理的圖象問題答案

7.[2018江蘇·4,3分,難度★★☆☆☆]從地面豎直向上拋出一只小球,小球運動一段時間后落回地面.忽略空氣阻力,該過程中小球的動能Ek與時間

t的關(guān)系圖象是(

)題組3

動能定理的圖象問題答案8.C

【解題思路】

設(shè)物體的質(zhì)量為m,則物體在上升過程中,受到豎直向下的重力mg和豎直向下的恒定外力F,由動能定理結(jié)合題圖可得-(mg+F)×3m=(36-72)J;物體在下落過程中,受到豎直向下的重力mg和豎直向上的恒定外力F,再由動能定理結(jié)合題圖可得(mg-F)×3m=(48-24)J,聯(lián)立解得m=1kg、F=2N,選項C正確,A、B、D均錯誤.8.[2019全國Ⅲ·17,6分,難度★★★☆☆]從地面豎直向上拋出一物體,物體在運動過程中除受到重力外,還受到一大小不變、方向始終與運動方向相反的外力作用.距地面高度h在3m以內(nèi)時,物體上升、下落過程中動能Ek隨h的變化如圖所示.重力加速度取10m/s2.該物體的質(zhì)量為(

)A.2kg B.1.5kgC.1kg D.0.5kg【易錯分析】

結(jié)合動能定理可知Ek-h圖象的斜率為物體運動過程中受到的合外力,同時要根據(jù)圖中信息判斷出各個力的方向,這里考生很容易弄錯,從而使解題的難度增大.真題分層2中檔題組1.[2018年下半年浙江·13,3分,難度★★★☆☆]如圖所示為某一游戲的局部簡化示意圖.D為彈射裝置,AB是長為21m的水平軌道,傾斜直軌道BC固定在豎直放置的半徑為R=10m的圓形支架上,B為圓形的最低點,軌道AB與BC平滑連接,且在同一豎直平面內(nèi).某次游戲中,無動力小車在彈射裝置D的作用下,以v0=10m/s的速度滑上軌道AB,并恰好能沖到軌道BC的最高點.已知小車在軌道AB上受到的摩擦力為其重量的0.2,軌道BC光滑,則小車從A到C的運動時間是(

)A.5s B.4.8s C.4.4s D.3s答案

2.[2014上海·16,3分,難度★★★☆☆]如圖,豎直平面內(nèi)的軌道Ⅰ和Ⅱ都由兩段細直桿連接而成,兩軌道長度相等.用相同的水平恒力將穿在軌道最低點B的靜止小球,分別沿Ⅰ和Ⅱ推至最高點A,所需時間分別為t1、t2;動能增量分別為ΔEk1、ΔEk2.假定球在經(jīng)過軌道轉(zhuǎn)折點前后速度大小不變,且球與Ⅰ、Ⅱ軌道間的動摩擦因數(shù)相等,則(

)A.ΔEk1>ΔEk2;t1>t2 B.ΔEk1=ΔEk2;t1>t2C.ΔEk1>ΔEk2;t1<t2 D.ΔEk1=ΔEk2;t1<t2答案2.B

【解題思路】

由于推力恒定,設(shè)某一段軌道與水平方向的夾角為θ,推力為F,軌道高為h,球與軌道的動摩擦因數(shù)為μ,軌道底端與頂端水平距離為x,則小球從軌道底端運動到頂端,克服摩擦力做功為Wf=μ(mgcosθ+Fsinθ)·=μ(mg+Fh)=μ(mgx+Fh),由于軌道Ⅰ、Ⅱ的水平長度和高度相等,因此沿兩個軌道運動克服摩擦力做功相等,根據(jù)動能定理,WF-Wf-WG=ΔEk,由于重力和推力做功相等,因此動能的增量相等,AC項錯誤;由于軌道Ⅰ開始的傾斜度大,所以小球沿軌道Ⅰ運動時的起動的加速度小,由于到最高點路程相等,速度大小相等,根據(jù)路程隨時間變化的圖象可知,t1>t2,B項正確.

答案

4.[2020江蘇·4,3分,難度★★★☆☆]如圖所示,一小物塊由靜止開始沿斜面向下滑動,最后停在水平地面上.斜面和地面平滑連接,且物塊與斜面、物塊與地面間的動摩擦因數(shù)均為常數(shù).該過程中,物塊的動能Ek與水平位移x關(guān)系的圖象是(

)答案

答案

6.[2015浙江·23,16分,難度★★★☆☆]如圖所示,用一塊長L1=1.0m的木板在墻和桌面間架設(shè)斜面,桌子高H=0.8m,長L2=1.5m.斜面與水平桌面的夾角θ可在0~60°間調(diào)節(jié)后固定.將質(zhì)量m=0.2kg的小物塊從斜面頂端靜止釋放,物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ1=0.05,物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ2,忽略物塊在斜面與桌面交接處的能量損失.(重力加速度取g=10m/s2;最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)(1)求θ角增大到多少時,物塊能從斜面開始下滑;(用正切值表示)(2)當θ角增大到37°時,物塊恰能停在桌面邊緣,求物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)μ2;(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8)(3)繼續(xù)增大θ角,發(fā)現(xiàn)θ=53°時物塊落地點與墻面的距離最大,求此最大距離xm.答案

答案

8.[2015山東·23,18分,難度★★★☆☆]如圖甲所示,物塊與質(zhì)量為m的小球通過不可伸長的輕質(zhì)細繩跨過兩等高定滑輪連接.物塊置于左側(cè)滑輪正下方的表面水平的壓力傳感裝置上,小球與右側(cè)滑輪的距離為l.開始時物塊和小球均靜止,將此時傳感裝置的示數(shù)記為初始值.現(xiàn)給小球施加一始終垂直于l段細繩的力,將小球緩慢拉起至細繩與豎直方向成60°角,如圖乙所示,此時傳感裝置的示數(shù)為初始值的1.25倍;再將小球由靜止釋放,當運動至最低位置時,傳感裝置的示數(shù)為初始值的0.6,不計滑輪的大小和摩擦,重力加速度的大小為g.求:(1)物塊的質(zhì)量;(2)從釋放到運動至最低位置的過程中,小球克服空氣阻力所做的功.答案8.【解析】

(1)設(shè)開始時細繩的拉力大小為T1,傳感裝置的初始值為F1,物塊質(zhì)量為M,由平衡條件得對小球,T1=mg①對物塊,F1+T1=Mg②當細繩與豎直方向的夾角為60°時,設(shè)細繩的拉力大小為T2,傳感裝置的示數(shù)為F2,據(jù)題意可知,F2=1.25F1,由平衡條件得對小球,T2=mgcos60°③對物塊,F2+T2=Mg④聯(lián)立①②③④式,代入數(shù)據(jù)得M=3m⑤答案

答案

考點3

機械能守恒定律真題分層1基礎(chǔ)題組題組1

單個物體的機械能守恒答案

題組1

單個物體的機械能守恒答案

2.[2012廣東·17,6分,難度★★☆☆☆](多選)如圖是滑道壓力測試的示意圖,光滑圓弧軌道與光滑斜面相切,滑道底部B處安裝一個壓力傳感器,其示數(shù)N表示該處所受壓力的大小.某滑塊從斜面上不同高度h處由靜止下滑,通過B時,下列表述正確的有(

)A.N小于滑塊重力B.N大于滑塊重力C.N越大表明h越大D.N越大表明h越小【易錯點撥】

對稱設(shè)計,又是雙選題,因此屬容易題.很多考生解答此題的選項A、B時,總認為向心力是豎直向下的,進而作出錯誤的判斷,并導(dǎo)致后面的選項選錯.題組1

單個物體的機械能守恒答案3.B

【解題思路】

因水平板1、2的間距等于水平板2、3的間距,則小球在水平板1、2之間運動的時間大于小球在水平板2、3之間運動的時間,因小球在水平方向做勻速運動,有x2-x1>x3-x2,又因小球在平拋運動過程中機械能守恒,則有ΔE1=ΔE2=ΔE3=0,故B項正確,其他選項錯誤.

3.[2013北京·19,6分,難度★★☆☆☆]在實驗操作前應(yīng)該對實驗進行適當?shù)姆治?研究平拋運動的實驗裝置示意如圖.小球每次都從斜槽的同一位置無初速度釋放,并從斜槽末端水平飛出.改變水平板的高度,就改變了小球在板上落點的位置,從而可描繪出小球的運動軌跡.某同學(xué)設(shè)想小球先后三次做平拋運動,將水平板依次放在如圖1、2、3的位置,且1與2的間距等于2與3的間距.若三次實驗中,小球從拋出點到落點的水平位移依次為x1、x2、x3,機械能的變化量依次為ΔE1、ΔE2、ΔE3,忽略空氣阻力的影響,下面分析正確的是(

)A.x2-x1=x3-x2,ΔE1=ΔE2=ΔE3B.x2-x1>x3-x2,ΔE1=ΔE2=ΔE3C.x2-x1>x3-x2,ΔE1<ΔE2<ΔE3D.x2-x1<x3-x2,ΔE1<ΔE2<ΔE3題組1

單個物體的機械能守恒

題組1

單個物體的機械能守恒答案

題組2

多個物體的機械能守恒答案5.CD

【解題思路】由于M與ab面之間存在滑動摩擦力,故兩滑塊組成的系統(tǒng)機械能不守恒,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機械能的增加量,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)的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故該系統(tǒng)損失的機械能等于M克服摩擦力做的功,D項正確.5.[2013山東·16,5分,難度★★☆☆☆](多選)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(M>m)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.兩滑塊組成的系統(tǒng)機械能守恒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機械能的增加D.兩滑塊組成的系統(tǒng)損失的機械能等于M克服摩擦力做的功題組2多個物體的機械能守恒答案

6.[2017上?！?7,4分,難度★★★☆☆]如圖所示,光滑固定斜面的傾角為30°,A、B兩物體的質(zhì)量之比為4∶1.B用不可伸長的輕繩分別與A和地面相連,開始時A、B離地高度相同.在C處剪斷輕繩,當B落地前瞬間,A、B的速度大小之比為

,機械能之比為

(以地面為零勢能面).

真題分層2中檔題組1.[2018天津·2,6分,難度★★☆☆☆]滑雪運動深受人民群眾喜愛.某滑雪運動員(可視為質(zhì)點)由坡道進入豎直面內(nèi)的圓弧形滑道AB,從滑道的A點滑行到最低點B的過程中,由于摩擦力的存在,運動員的速率不變,則運動員沿AB下滑過程中(

)A.所受合外力始終為零B.所受摩擦力大小不變C.合外力做功一定為零D.機械能始終保持不變答案1.C

【解題思路】運動員做勻速圓周運動,所受合外力指向圓心,A項錯誤;由動能定理可知,合外力做功一定為零,C項正確;運動員所受滑動摩擦力大小隨運動員對滑道壓力大小的變化而變化,B項錯誤;運動員動能不變,重力勢能減少,所以機械能減少,D項錯誤.2.[2021年1月浙江·6,3分,難度★★★☆☆]如圖所示,同學(xué)們坐在相同的輪胎上,從傾角相同的平直雪道先后由同一高度靜止滑下,各輪胎與雪道間的動摩擦因數(shù)均相同,不計空氣阻力.雪道上的同學(xué)們(

)A.沿雪道做勻速直線運動B.下滑過程中機械能均守恒C.前后間的距離隨時間不斷增大D.所受重力沿雪道向下的分力相同答案

3.[2014安徽·15,6分,難度★★★☆☆]如圖所示,有一內(nèi)壁光滑的閉合橢圓形管道,置于豎直平面內(nèi),MN是通過橢圓中心O點的水平線.已知一小球從M點出發(fā),初速率為v0,沿管道MPN運動,到N點的速率為v1,所需時間為t1;若該小球仍由M點以初速率v0出發(fā),而沿管道MQN運動,到N點的速率為v2,所需時間為t2.則(

)A.v1=v2,t1>t2 B.v1<v2,t1>t2C.v1=v2,t1<t2 D.v1<v2,t1<t2答案3.A

【解題思路】

由于橢圓形管道內(nèi)壁光滑,小球不受摩擦力作用,因此小球從M到N的過程機械能守恒,由于M、N在同一高度,根據(jù)機械能守恒定律可知,小球在M、N點的速率相等,B、D項錯誤;小球沿MPN運動的過程中,速率先減小后增大,而沿MQN運動的過程中,速率先增大后減小,兩個過程運動的路程相等,到N點速率都為v0,根據(jù)速率隨時間變化關(guān)系圖象可知,由于兩圖象與時間軸所圍面積相等,因此t1>t2,A項正確,C項錯誤.

答案

答案

答案

7.[2020江蘇·15,16分,難度★★★☆☆]如圖所示,鼓形輪的半徑為R,可繞固定的光滑水平軸O轉(zhuǎn)動.在輪上沿相互垂直的直徑方向固定四根直桿,桿上分別固定有質(zhì)量為m的小球,球與O的距離均為2R.在輪上繞有長繩,繩上懸掛著質(zhì)量為M的重物.重物由靜止下落,帶動鼓形輪轉(zhuǎn)動.重物落地后鼓形輪勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動的角速度為ω.繩與輪之間無相對滑動,忽略鼓形輪、直桿和長繩的質(zhì)量,不計空氣阻力,重力加速度為g.求:(1)重物落地后,小球線速度的大小v;(2)重物落地后一小球轉(zhuǎn)到水平位置A,此時該球受到桿的作用力的大小F;(3)重物下落的高度h.答案

答案

9.[2018江蘇·14,16分,難度★★★☆☆]如圖所示,釘子A、B相距5l,處于同一高度.細線的一端系有質(zhì)量為M的小物塊,另一端繞過A固定于B.質(zhì)量為m的小球固定在細線上C點,B、C間的線長為3l.用手豎直向下拉住小球,使小球和物塊都靜止,此時BC與水平方向的夾角為53°.松手后,小球運動到與A、B相同高度時的速度恰好為零,然后向下運動.忽略一切摩擦,重力加速度為g,取sin53°=0.8,cos53°=0.6.求:(1)小球受到手的拉力大小F;(2)物塊和小球的質(zhì)量之比M∶m;(3)小球向下運動到最低點時,物塊M所受的拉力大小T.答案

10.[2013浙江·23,16分,難度★★★☆☆]山谷中有三塊石頭和一根不可伸長的輕質(zhì)青藤,其示意圖如圖所示.圖中A、B、C、D均為石頭的邊緣點,O為青藤的固定點,h1=1.8m,h2=4.0m,x1=4.8m,x2=8.0m.開始時,質(zhì)量分別為M=10kg和m=2kg的大、小兩只滇金絲猴分別位于左邊和中間的石頭上,當大猴發(fā)現(xiàn)小猴將受到傷害時,迅速從左邊石頭的A點水平跳至中間石頭.大猴抱起小猴跑到C點,抓住青藤下端,蕩到右邊石頭上的D點,此時速度恰好為零.運動過程中猴子均可看成質(zhì)點,空氣阻力不計,重力加速度g=10m/s2.求:(1)大猴從A點水平跳離時速度的最小值;(2)猴子抓住青藤蕩起時的速度大小;(3)猴子蕩起時,青藤對猴子的拉力大小.答案

答案

考點4

功能關(guān)系能量守恒定律真題分層1基礎(chǔ)題組題組1

功能關(guān)系的應(yīng)用答案1.BC

【解題思路】

物體重力做的功總等于重力勢能的減少量,因此A錯;根據(jù)動能定理可知合力對物體所做的功等于物體動能的改變量,因此B正確;根據(jù)重力勢能的定義和特性可知C正確;當有除重力以外的力對物體做功時,運動物體動能的減少量不等于其重力勢能的增加量,因此D錯.1.[2012海南·7,4分,難度★☆☆☆☆](多選)下列關(guān)于功和機械能的說法,正確的是(

)A.在有阻力作用的情況下,物體重力勢能的減少量不等于重力對物體所做的功B.合力對物體所做的功等于物體動能的改變量C.物體的重力勢能是物體與地球之間的相互作用能,其大小與勢能零點的選取有關(guān)D.運動物體動能的減少量一定等于其重力勢能的增加量題組1

功能關(guān)系的應(yīng)用答案2.D

【解題思路】

火箭勻速下降過程中,動能不變,重力勢能減小,故機械能減小,A錯誤;火箭在減速下降時,攜帶的檢測儀器受到的支持力大于自身重力,故處在超重狀態(tài),B錯誤;由功能關(guān)系知,合力做功等于火箭動能變化量,而除重力外的其他力做功之和等于機械能變化量,C錯誤;火箭著地時,加速度向上,所以火箭對地面的作用力大于自身重力,D正確.2.[2017年4月浙江·12,3分,難度★★★☆☆]火箭發(fā)射回收是航天技術(shù)的一大進步.如圖所示,火箭在返回地面前的某段運動,可看成先勻速后減速的直線運動,最后撞落在地面上.不計火箭質(zhì)量的變化,則(

)A.火箭在勻速下降過程中,機械能守恒B.火箭在減速下降過程中,攜帶的檢測儀器處于失重狀態(tài)C.火箭在減速下降過程中合力做功等于火箭機械能的變化量D.火箭著地時,火箭對地的作用力大于自身的重力題組1

功能關(guān)系的應(yīng)用3.[2012重慶·23,16分,難度★★★☆☆]如圖所示為一種擺式摩擦因數(shù)測量儀,可測量輪胎與地面間動摩擦因數(shù),其主要部件有:底部固定有輪胎橡膠片的擺錘和連接擺錘的輕質(zhì)細桿.擺錘的質(zhì)量為m,細桿可繞軸O在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動,擺錘重心到O點距離為L.測量時,測量儀固定于水平地面,將擺錘從與O等高的位置處靜止釋放.擺錘到最低點附近時,橡膠片緊壓地面擦過一小段距離s(s?L),之后繼續(xù)擺至與豎直方向成θ角的最高位置.若擺錘對地面的壓力可視為大小為F的恒力,重力加速度為g,求(1)擺錘在上述過程中損失的機械能;(2)在上述過程中摩擦力對擺錘所做的功;(3)橡膠片與地面之間的動摩擦因數(shù).題組1

功能關(guān)系的應(yīng)用答案

題組2

對能量守恒定律的理解與應(yīng)用答案4.B

【解題思路】

在車廂相互撞擊使彈簧壓縮過程中,由于要克服摩擦力做功,且緩沖器所受合外力做功不為零,因此機械能不守恒,A項錯誤;克服摩擦力做功消耗機械能,B項正確;撞擊以后墊板和車廂有相同的速度,因此動能并不為零,C項錯誤;壓縮彈簧過程彈簧的彈性勢能增加,并沒有減少,D項錯誤.4.[2014廣東·16,4分,難度★★☆☆☆]如圖是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結(jié)構(gòu)圖.圖中①和②為楔塊,③和④為墊板,楔塊與彈簧盒、墊板間均有摩擦.在車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過程中(

)A.緩沖器的機械能守恒B.摩擦力做功消耗機械能C.墊板的動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D.彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為動能題組2

對能量守恒定律的理解與應(yīng)用5.[2017全國Ⅰ·24,12分,難度★★★☆☆]一質(zhì)量為8.00×104kg的太空飛船從其飛行軌道返回地面.飛船在離地面高度1.60×105m處以7.50×103m/s的速度進入大氣層,逐漸減慢至速度為100m/s時下落到地面.取地面為重力勢能零點,在飛船下落過程中,重力加速度可視為常量,大小取為9.8m/s2.(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(1)分別求出該飛船著地前瞬間的機械能和它進入大氣層時的機械能;(2)求飛船從離地面高度600m處至著地前瞬間的過程中克服阻力所做的功,已知飛船在該處的速度大小是其進入大氣層時速度大小的2.0%.題組2

對能量守恒定律的理解與應(yīng)用答案

真題分層2中檔題組1.[2014上海·11,3分,難度★★★☆☆]靜止在地面上的物體在豎直向上的恒力作用下上升,在某一高度撤去恒力.不計空氣阻力,在整個上升過程中,物體機械能隨時間變化的圖象是(

)答案

2.[2018全國Ⅰ·18,6分,難度★★★☆☆]如圖,abc是豎直面內(nèi)的光滑固定軌道,ab水平,長度為2R;bc是半徑為R的四分之一圓弧,與ab相切于b點.一質(zhì)量為m的小球,始終受到與重力大小相等的水平外力的作用,自a點處從靜止開始向右運動.重力加速度大小為g.小球從a點開始運動到其軌跡最高點,機械能的增量為(

)A.2mgR B.4mgR C.5mgR D.6mgR答案

3.[2020全國Ⅰ·20,6分,難度★★★☆☆](多選)一物塊在高3.0m、長5.0m的斜面頂端從靜止開始沿斜面下滑,其重力勢能和動能隨下滑距離s的變化如圖中直線Ⅰ、Ⅱ所示,重力加速度取10m/s2.則(

)A.物塊下滑過程中機械能不守恒B.物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.5C.物塊下滑時加速度的大小為6.0m/s2D.當物塊下滑2.0m時機械能損失了12J答案

答案4.BCD

【解題思路】

小球在從M點運動到N點的過程中,彈簧的壓縮量先增大,后減小,到某一位置時,彈簧處于原長,再繼續(xù)向下運動到N點的過程中,彈簧又伸長.彈簧的彈力方向與小球速度的方向的夾角先大于90°,再小于90°,最后又大于90°,因此彈力先做負功,再做正功,最后又做負功,A項錯誤;彈簧與桿垂直時,小球的加速度等于重力加速度,當彈簧的彈力為零時,小球的加速度也等于重力加速度,B項正確;彈簧長度最短時,彈力與小球的速度方向垂直,這時彈力對小球做功的功率為零,C項正確;由于在M、N兩點處,彈簧的彈力大小相等,即彈簧的形變量相等,根據(jù)動能定理可知,小球從M點到N點的過程中,彈簧的彈力做功為零,重力做功等于動能的增量,即小球到達N點時的動能等于其在M、N兩點的重力勢能差,D項正確.【解題關(guān)鍵】

本題中小球初末狀態(tài)時彈簧的彈力大小相等,即彈簧的形變量相等,彈簧的彈性勢能相等,為分析D項提供了“該過程中彈簧的彈力做功為零”這一條件.5.[2018年4月浙江·13,3分,難度★★★★☆]如圖所示,一根繩的兩端分別固定在兩座猴山的A、B處,A、B兩點水平距離為16m,豎直距離為2m,A、B間繩長為20m.質(zhì)量為10kg的猴子抓住套在繩上的滑環(huán)從A處滑到B處.以A點所在水平面為參考平面,猴子在滑行過程中重力勢能最小值約為(繩處于拉直狀態(tài))(

)A.-1.2×103J B.-7.5×102J C.-6.0×102J D.-2.0×102J答案

答案

7.[2013北京·23,18分,難度★★★☆☆]蹦床比賽分成預(yù)備運動和比賽動作兩個階段.最初,運動員靜止站在蹦床上;在預(yù)備運動階段,他經(jīng)過若干次蹦跳,逐漸增加上升高度,最終達到完成比賽動作所需的高度;此后,進入比賽動作階段.把蹦床簡化為一個豎直放置的輕彈簧,彈力大小F=kx(x為床面下沉的距離,k為常量).質(zhì)量m=50kg的運動員靜止站在蹦床上,床面下沉x0=0.10m;在預(yù)備運動中,假定運動員所做的總功W全部用于增加其機械能;在比賽動作中,把該運動員視作質(zhì)點,其每次離開床面做豎直上拋運動的騰空時間均為Δt=2.0s,設(shè)運動員每次落下使床面壓縮的最大深度均為x1.取重力加速度g=10m/s2,忽略空氣阻力的影響.(1)求常量k,并在圖中畫出彈力F隨x變化的示意圖;(2)求在比賽動作中,運動員離開床面后上升的最大高度hm;(3)借助F-x圖象可以確定彈力做功的規(guī)律,在此基礎(chǔ)上,求x1和W的值.答案

8.[2020年1月浙江·20,12分,難度★★★★☆]如圖所示,一彈射游戲裝置由安裝在水平臺面上的固定彈射器、豎直圓軌道(在最低點E分別與水平軌道EO和EA相連)、高度h可調(diào)的斜軌道AB組成.游戲時滑塊從O點彈出,經(jīng)過圓軌道并滑上斜軌道.全程不脫離軌道且恰好停在B端則視為游戲成功.已知圓軌道半徑r=0.1m,OE長L1=0.2m,AC長L2=0.4m,圓軌道和AE光滑,滑塊與AB、OE之間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,滑塊質(zhì)量m=2g且可視為質(zhì)點,彈射時從靜止釋放且彈簧的彈性勢能完全轉(zhuǎn)化為滑塊動能.忽略空氣阻力,各部分平滑連接.求:(1)滑塊恰好能過圓軌道最高點F時的速度vF大小;(2)當h=0.1m且游戲成功時,滑塊經(jīng)過E點對圓軌道的壓力FN大小及彈簧的彈性勢能Ep0;(3)要使游戲成功,彈簧的彈性勢能Ep與高度h之間滿足的關(guān)系.答案

考點5

機械能相關(guān)實驗真題分層1基礎(chǔ)題組題組1

實驗原理

1.[2014天津·9,節(jié)選,難度★★☆☆☆]某同學(xué)把附有滑輪的長木板平放在實驗桌上,將細繩一端拴在小車上,另一端繞過定滑輪,掛上適當?shù)你^碼,使小車在鉤碼的牽引下運動,以此定量探究繩拉力做功與小車動能變化的關(guān)系.此外還準備了打點計時器及配套的電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊等.組裝的實驗裝置如圖所示.(1)若要完成該實驗,必需的實驗器材還有哪些

.

(2)實驗開始時,他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度,使牽引小車的細繩與木板平行.他這樣做的目的是下列的哪個

(填字母代號).

A.避免小車在運動過程中發(fā)生抖動B.可使打點計時器在紙帶上打出的點跡清晰C.可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運動D.可在平衡摩擦力后使細繩拉力等于小車受的合力(3)平衡摩擦力后,當他用多個鉤碼牽引小車時,發(fā)現(xiàn)小車運動過快,致使打出的紙帶上點數(shù)較少,難以選到合適的點計算小車速度.在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下,請你利用本實驗的器材提出一個解決方法:

.

題組1實驗原理答案1.【參考答案】

(1)刻度尺、天平(包括砝碼)

(2)D

(3)可在小車上加適量的砝碼(或鉤碼)

(4)CD【解題思路】

(1)實驗要處理紙帶測速度,需要刻度尺,要分析動能的變化,必須要測出小車的質(zhì)量,因此還需要天平.(2)實驗中調(diào)節(jié)定滑輪高度,使細繩與木板平行,可在平衡摩擦力后使細繩的拉力等于小車所受的合力,如果不平行,細繩的拉力在垂直于木板的方向上就有分力,改變了摩擦力就不能使細繩拉力等于小車所受的合力,D正確.(3)在所掛鉤碼個數(shù)不變的情況下,要減小小車運動的加速度,可以增大小車的質(zhì)量,即可在小車上加適量的砝碼(或鉤碼).(4)如果將鉤碼重力做的功當作細繩拉力做的功,發(fā)現(xiàn)拉力做的功總比小車動能的增量大,原因可能是阻力未被完全平衡掉,因此拉力做功一部分用來增大小車動能,一部分用來克服阻力做功;也可能是鉤碼做加速運動,因此細繩的拉力小于鉤碼的重力,鉤碼的重力做的功大于細繩的拉力做的功,即大于小車動能的增量,C、D項正確.(4)他將鉤碼重力做的功當作細繩拉力做的功,經(jīng)多次實驗發(fā)現(xiàn)拉力做功總是要比小車動能增量大一些.這一情況可能是下列哪些原因造成的

(填字母代號).

A.在接通電源的同時釋放了小車B.小車釋放時離打點計時器太近C.阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉D.鉤碼做勻加速運動,鉤碼重力大于細繩拉力題組1

實驗原理2.[2021年1月浙江·17,節(jié)選,難度★★☆☆☆]用如圖1所示裝置進行“探究功與速度變化的關(guān)系”實驗.裝有砝碼的盤用繞過滑輪的細線牽引小車,盤和砝碼的重力可當作牽引力.小車運動的位移和速度可以由打點紙帶測出,以小車為研究對象,改變砝碼質(zhì)量,便可探究牽引力所做的功與小車速度變化的關(guān)系.(1)關(guān)于這個實驗,下列說法正確的是

(多選).

A.需要補償小車受到阻力的影響B(tài).該實驗裝置可以“驗證機械能守恒定律”C.需要通過調(diào)節(jié)定滑輪使細線與長木板平行D.需要滿足盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量(2)如圖2所示是兩條紙帶,實驗時打出的應(yīng)是第

條(填寫“Ⅰ”或“Ⅱ”)紙帶.

圖2(3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù),在坐標紙上畫出的W-v2圖象是一條過原點的直線,據(jù)此圖象

(填“能”或“不能”)求出小車的質(zhì)量.

題組1實驗原理答案

題組2

數(shù)據(jù)處理與誤差分析3.[2017天津·9,節(jié)選,難度★★☆☆☆]如圖1所示,打點計時器固定在鐵架臺上,使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落,利用此裝置驗證機械能守恒定律.(1)對于該實驗,下列操作中對減小實驗誤差有利的是

.

A.重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘B.兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對正C.精確測量出重物的質(zhì)量D.用手托穩(wěn)重物,接通電源后,撤手釋放重物

圖1(2)某實驗小組利用上述裝置將打點計時器接到50Hz的交流電源上,按正確操作得到了一條完整的紙帶,由于紙帶較長,有部分未畫出,如圖2所示.紙帶上各點是打點計時器打出的計時點,其中O點為紙帶上打出的第一個點.重物下落高度應(yīng)從紙帶上計時點間的距離直接測出,利用下列測量值能完成驗證機械能守恒定律的選項有

.A.OA、AD和EG的長度

B.OC、BC和CD的長度C.BD、CF和EG的長度

圖2D.AC、BD和EG的長度

題組1

數(shù)據(jù)處理與誤差分析答案

題組2

數(shù)據(jù)處理與誤差分析4.[2020全國Ⅲ·22,6分,難度★★☆☆☆]某同學(xué)利用圖(a)所示裝置驗證動能定理.調(diào)整木板的傾角平衡摩擦阻力后,掛上鉤碼,鉤碼下落,帶動小車運動并打出紙帶.某次實驗得到的紙帶及相關(guān)數(shù)據(jù)如圖(b)所示.

圖(a)圖(b)已知打出圖(b)中相鄰兩點的時間間隔為0.02s,從圖(b)給出的數(shù)據(jù)中可以得到,打出B點時小車的速度大小vB=

m/s,打出P點時小車的速度大小vP=

m/s.(結(jié)果均保留2位小數(shù))

若要驗證動能定理,除了需測量鉤碼的質(zhì)量和小車的質(zhì)量外,還需要從圖(b)給出的數(shù)據(jù)中求得的物理量為

.

題組2

數(shù)據(jù)處理與誤差分析答案

題組3

創(chuàng)新型實驗5.[2020上?！?8,10分,難度★★★☆☆]圖(a)是用DIS研究機械能守恒的裝置.(1)圖(a)中定位擋片的作用是

.

(2)(多選題)實驗中測得C點的機械能偏大的原因可能是

.

A.光電門在C的下方B.擺錘釋放時繩子松弛C.擺錘在擺動的過程中有空氣阻力D.擺錘釋放時在A的上方

圖(a)

(3)為了驗證單擺的機械能守恒,某同學(xué)制作了擺下擺時動能Ek與偏角θ的函數(shù)關(guān)系圖,如圖(b)所示.以D所在的水平面為零勢能面,當偏角θ=32°時擺的重力勢能為

J,若擺的質(zhì)量為0.0075kg,則擺長為

m.

圖(b)題組3

創(chuàng)新型實驗答案

題組3

創(chuàng)新型實驗6.[2016全國Ⅱ·22,6分,難度★★★☆☆]某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進行探究,實驗裝置如圖(a)所示:輕彈簧放置在光滑水平桌面上,彈簧左端固定,右端與一物塊接觸而不連接,紙帶穿過打點計時器并與物塊連接.向左推物塊使彈簧壓縮一段距離,由靜止釋放物塊,通過測量和計算,可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能.

圖(a)

圖(b)(1)實驗中涉及下列操作步驟:①把紙帶向左拉直②松手釋放物塊③接通打點計時器電源④向左推物塊使彈簧壓縮,并測量彈簧壓縮量上述步驟正確的操作順序是

(填入代表步驟的序號).

(2)圖(b)中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實際打點結(jié)果.打點計時器所用交流電的頻率為50Hz.由M紙帶所給的數(shù)據(jù),可求出在該紙帶對應(yīng)的實驗中物塊脫離彈簧時的速度為

m/s.比較兩紙帶可知,

(填“M”或“L”)紙帶對應(yīng)的實驗中彈簧被壓縮后的彈性勢能大.

題組3

創(chuàng)新型實驗答案

題組3

創(chuàng)新型實驗7.[2021廣東適應(yīng)性測試·11,7分,難度★★★☆☆]為了探究小球在豎直平面內(nèi)擺動過程中機械能是否守恒,利用圖(a)所示裝置做了以下實驗.不可伸長的輕繩一端系住一小球,另一端連接力傳感器,小球質(zhì)量為m,球心到懸掛點的距離為L,小球釋放的位置到最低點的高度差為h,實驗記錄輕繩拉力大小隨時間的變化如圖(b),其中Fmax是實驗中測得的最大拉力值,重力加速度為g,請回答以下問題:(1)小球第一次運動至最低點的過程,重力勢能的減少量ΔEp=

,動能的增加量ΔEk=

.(均用題中所給字母表示)

(2)觀察圖(b)中拉力峰值隨時間變化規(guī)律,試分析造成這一結(jié)果的主要原因:

.

(3)為減小實驗誤差,實驗時應(yīng)選用密度

(選填“較大”或“較小”)的小球.

題組3

創(chuàng)新型實驗答案

真題分層2中檔題組1.[2016北京·21,節(jié)選,難度★★★☆☆]利用圖1裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗.(1)為驗證機械能是否守恒,需要比較重物下落過程中任意兩點間的

.

A.動能變化量與勢能變化量B.速度變化量與勢能變化量C.速度變化量與高度變化量(2)除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(含鐵夾)、電磁打點計時器、導(dǎo)線及開關(guān)外,在下列器材中,還必須使用的兩種器材是

.

A.交流電源B.刻度尺C.天平(含砝碼)

答案

答案

答案

4.[2013課標Ⅱ·22,8分,難度★★★☆☆]某同學(xué)利用下述裝置對輕質(zhì)彈簧的彈性勢能進行探究:一輕質(zhì)彈簧放置在光滑水平桌面上,彈簧左端固定,右端與一小球接觸而不固連;彈簧處于原長時,小球恰好在桌面邊緣,如圖(a)所示.向左推小球,使彈簧壓縮一段距離后由靜止釋放;小球離開桌面后落到水平地面.通過測量和計算,可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能.回答下列問題:(1)本實驗中可認為,彈簧被壓縮后的彈性勢能Ep與小球拋出時的動能Ek相等.已知重力加速度大小為g.為求得Ek,至少需要測量下列物理量中的

(填正確答案標號).

A.小球的質(zhì)量mB.小球拋出點到落地點的水平距離sC.桌面到地面的高度hD.彈簧的壓縮量ΔxE.彈簧原長l0(2)用所選取的測量量和已知量表示Ek,得Ek=

.

(3)圖(b)中的直線是實驗測量得到的s-Δx圖線.從理論上可推出,如果h不變,m增加,s-Δx圖線的斜率會

(填“增大”“減小”或“不變”);如果m不變,h增加,s-Δx圖線的斜率會

(填“增大”“減小”或“不變”).由圖(b)中給出的直線關(guān)系和Ek的表達式可知,Ep與Δx的

次方成正比.答案

5.[2017北京·21,18分,難度★★★★☆]如圖1所示,用質(zhì)量為m的重物通過滑輪牽引小車,使它在長木板上運動,打點計時器在紙帶上記錄小車的運動情況.利用該裝置可以完成“探究動能定理”的實驗.(1)打點計時器使用的電源是

(選填選項前的字母).

A.直流電源 B.交流電源(2)實驗中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正確操作方法是

(選填選項前的字母).

A.把長木板右端墊高 B.改變小車的質(zhì)量在不掛重物且

(選填選項前的字母)的情況下,輕推一下小車.若小車拖著紙帶做勻速運動,表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響.

A.計時器不打點 B.計時器打點(3)接通電源,釋放小車,打點計時器在紙帶上打下一系列點,將打下的第一個點標為O.在紙帶上依次取A、B、C……若干個計數(shù)點,已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T.測得A、B、C……各點到O點的距離為x1、x2、x3……,如圖2所示.實驗中,重物質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量,可認為小車所受的拉力大小為mg.從打O點到打B點的過程中,拉力對小車做的功W=

,打B點時小車的速度v=

.

(4)以v2為縱坐標,W為橫坐標,利用實驗數(shù)據(jù)作出如圖3所示的v2-W圖象.由此圖象可得v2隨W變化的表達式為

.

根據(jù)功與能的關(guān)系,動能的表達式中可能包含v2這個因子;分析實驗結(jié)果的單位關(guān)系,與圖線斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是

.

(5)假設(shè)已經(jīng)完全消除了摩擦力和其他阻力的影響,若重物質(zhì)量不滿足遠小于小車質(zhì)量的條件,則從理論上分析,圖4中正確反映v2-W關(guān)系的是

.

答案專項綜合應(yīng)用力學(xué)兩大

觀點解決三類問題

1.[2021江蘇適應(yīng)性考試·15,12分,難度★★★★☆]如圖所示,水平傳送帶足夠長,向右前進的速度v=4m/s,與傾角為37°的斜面的底端P平滑連接,將一質(zhì)量m=2kg的小物塊從A點由靜止釋放.已知A、P的距離L=8m,物塊與斜面、傳送帶間的動摩擦因數(shù)分別為μ1=0.25、μ2=0.20,取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求物塊:(1)第1次滑過P點時的速度大小v1;(2)第1次在傳送帶上往返運動的時間t;(3)從釋放到最終停止運動,與斜面間因摩擦而產(chǎn)生的熱量Q.答案

模型1

傳送帶問題

模型1

傳送帶問題答案

2.[2012山東·22,15分,難度★★★☆☆]如圖所示,一工件置于水平地面上,其AB段為一半徑R=1.0m的光滑圓弧軌道,BC段為一長度L=0.5m的粗糙水平軌道,二者相切于B點,整個軌道位于同一豎直平面內(nèi),P點為圓弧軌道上的一個確定點.一可視為質(zhì)點的物塊,其質(zhì)量m=0.2kg,與BC間的動摩擦因數(shù)μ1=0.4.工件質(zhì)量M=0.8kg,與地面間的動摩擦因數(shù)μ2=0.1.(取g=10m/s2)(1)若工件固定,將物塊由P點無初速度釋放,滑至C點時恰好靜止,求P、C兩點間的高度差h.(2)若將一水平恒力F作用于工件,使物塊在P點與工件保持相對靜止,一起向左做勻加速直線運動.a.求F的大小.b.當速度v=5m/s時,使工件立刻停止運動(即不考慮減速的時間和位移),物塊飛離圓弧軌道落至BC段,求物塊的落點與B點間的距離模型2

滑塊-板塊模型問題答案

模型2

滑塊-板塊模型問題

模型3

多過程問題答案

模型3

多過程問題答案

模型3

多過程問題4.[2020全國Ⅱ·25,20分,難度★★★★★]如圖,一豎直圓管質(zhì)量為M,下端距水平地面的高度為H,頂端塞有一質(zhì)量為m的小球.圓管由靜止自由下落,與地面發(fā)生多次彈性碰撞,且每次碰撞時間均極短;在運動過程中,管始終保持豎直.已知M=4m,球和管之間的滑動摩擦力大小為4mg,g為重力加速度的大小,不計空氣阻力.(1)求管第一次與地面碰撞后的瞬間,管和球各自的加速度大小;(2)管第一次落地彈起后,在上升過程中球沒有從管中滑出,求管上升的最大高度;(3)管第二次落地彈起的上升過程中,球仍沒有從管中滑出,求圓管長度應(yīng)滿足的條件.模型3

多過程問題

答案模型3

多過程問題

答案

模型3

多過程問題易錯疑難集訓(xùn)1.[2014海南·10,5分,難度★★★☆☆](多選)如圖,質(zhì)量相同的兩物體a、b,用不可伸長的輕繩跨接在一光滑的輕質(zhì)定滑輪兩側(cè),a在水平桌面的上方,b在水平粗糙桌面上.初始時用力壓住b使a、b靜止,撤去此壓力后,a開始運動.在a下降的過程中,b始終未離開桌面.在此過程中(

)A.a的動能小于b的動能B.兩物體機械能的變化量相等C.a的重力勢能的減少量等于兩物體總動能的增加量D.繩的拉力對a所做的功與對b所做的功的代數(shù)和為零易錯點1對功能關(guān)系理解不透答案

2.[2012上?！?6,3分,難度★★★☆☆]如圖,可視為質(zhì)點的小球A、B用不可伸長的細軟輕線連接,跨過固定在地面上半徑為R的光滑圓柱,A的質(zhì)量為B的兩倍.當B位于地面時,A恰與圓柱軸心等高.將A由靜止釋放,B上升的最大高度是(

)A.2R B.5R/3 C.4R/3 D.2R/3易錯點2把握不準運動狀態(tài)和運動過程答案

疑難點1機車啟動問題答案

疑難點1機車啟動問題答案

疑難點2應(yīng)用動能定理求解多過程、曲線過程問題疑難點2應(yīng)用動能定理求解多過程、曲線過程問題答案

疑難點2應(yīng)用動能定理求解多過程、曲線過程答案

素養(yǎng)題型專練

答案

2.[2021年1月浙江·11,3分,難度★★★☆☆](科學(xué)推理、能量觀念)一輛汽車在水平高速公路上以80km/h的速度勻速行駛,其1s內(nèi)能量分配情況如圖所示.則汽車(

)A.發(fā)動機的輸出功率為70kWB.每1s消耗的燃料最終轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能是5.7×104JC.每1s消耗的燃料最終轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能是6.9×104JD.每1s消耗的燃料最終轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能是7.0×104J答案

3.[2015四川·9,15分,難度★★★☆☆](科學(xué)態(tài)度與責(zé)任)嚴重的霧霾天氣,對國計民生已造成了嚴重的影響,汽車尾氣是形成霧霾的重要污染源,“鐵腕治污”已成為國家的工作重點.地鐵列車可實現(xiàn)零排放,大力發(fā)展地鐵,可以大大減少燃油公交車的使用,減少汽車尾氣排放.若一地鐵列車從甲站由靜止啟動后做直線運動,先勻加速運動20s達最高速度72km/h,再勻速運動80s,接著勻減速運動15s到達乙站停住.設(shè)列車在勻加速運動階段牽引力為1×106N,勻速運動階段牽引力的功率為6×103kW,忽略勻減速運動階段牽引力所做的功.(1)求甲站到乙站的距離;(2)如果燃油公交車運行中做的功與該列車從甲站到乙站牽引力做的功相同,求公交車排放氣態(tài)污染物的質(zhì)量.(燃油公交車每做1焦耳功排放氣態(tài)污染物3×10-6克)答案

答案

2.[2015北京·23,18分,難度★★★☆☆](利用F-x圖象求變力做功)如圖所示,彈簧的一端固定,另一端連接一個物塊,彈簧質(zhì)量不計.物塊(可視為質(zhì)點)的質(zhì)量為m,在水平桌面上沿x軸運動,與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ.以彈簧原長時物塊的位置為坐標原點O,當彈簧的伸長量為x時,物塊所受彈簧彈力大小為F=kx,k為常量.(1)請畫出F隨x變化的示意圖;并根據(jù)F-x圖象求物塊沿x軸從O點運動到位置x的過程中彈力所做的功.(2)物塊由x1向右運動到x3,然后由x3返回到x2,在這個過程中,a.求彈力所做的功,并據(jù)此求彈性勢能的變化量;b.求滑動摩擦力所做的功;并與彈力做功比較,說明為什么不存在與摩擦力對應(yīng)的“摩擦力勢能”的概念.答案

專題綜合訓(xùn)練1.[2018年下半年浙江·5,3分,難度★★☆☆☆]奧運會比賽項目撐桿跳高如圖所示.下列說法不正確的是(

)A.加速助跑過程中,運動員的動能增加B.起跳上升過程中,桿的彈性勢能一直增加C.起跳上升過程中,運動員的重力勢能增加D.越過橫桿后下落過程中,運動員的重力勢能減少動能增加答案1.B

【解題思路】

加速助跑過程中,運動員的速度增大,動能增大,A正確.起跳上升過程中,桿的形變量先變大再變小,故桿的彈性勢能先增加再減少,B錯誤.起跳上升過程中,運動員的重力勢能增加,C正確.越過桿后下落過程中,運動員的重力做正功,故重力勢能減少,動能增加,D正確.

答案

3.[2017江蘇·3,3分,難度★★★☆☆]一小物塊沿斜面向上滑動,然后滑回到原處.物塊初動能為Ek0,與斜面間的動摩擦因數(shù)不變,則該過程中,物塊的動能Ek與位移x關(guān)系的圖線是(

)答案3.C

【解題思路】

設(shè)物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ,物