2023年高三物理二輪復(fù)習(xí)練09 動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律和功能關(guān)系

2023年高三物理二輪高頻考點(diǎn)沖刺突破

專(zhuān)題09動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律和功能關(guān)系

專(zhuān)練目標(biāo)專(zhuān)練內(nèi)容

目標(biāo)1高考真題(IT—5T)

目標(biāo)2動(dòng)能定理的綜合性應(yīng)用(5T-IOT)

目標(biāo)3機(jī)械能守恒定律在四類(lèi)模型中的應(yīng)用(11T-15T)

目標(biāo)4三大力場(chǎng)中功能關(guān)系的綜合應(yīng)用(16T—20T)

目標(biāo)5有關(guān)功能的圖像問(wèn)題(21T—25T)

【典例專(zhuān)練】

一、高考真題

1.如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與物塊A連接在一起，處于壓縮狀態(tài)，A由靜止釋放后沿斜面向

上運(yùn)動(dòng)到最大位移時(shí)，立即將物塊B輕放在A右側(cè)，A、B由靜止開(kāi)始一起沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，下滑過(guò)程中A、

B始終不分離，當(dāng)A回到初始位置時(shí)速度為零，A、B與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同、彈簧未超過(guò)彈性限度，

則()

A.當(dāng)上滑到最大位移的一半時(shí)，A的加速度方向沿斜面向下

B.A上滑時(shí)、彈簧的彈力方向不發(fā)生變化

C.下滑時(shí)，B對(duì)A的壓力先減小后增大

D.整個(gè)過(guò)程中A、B克服摩擦力所做的總功大于B的重力勢(shì)能減小量

2.固定于豎直平面內(nèi)的光滑大圓環(huán)上套有一個(gè)小環(huán)，小環(huán)從大圓環(huán)頂端P點(diǎn)由靜止開(kāi)始自由下滑，在下滑

過(guò)程中，小環(huán)的速率正比于（）

A.它滑過(guò)的弧長(zhǎng)

B.它下降的高度

C.它到P點(diǎn)的距離

D.它與P點(diǎn)的連線(xiàn)掃過(guò)的面積

3.風(fēng)力發(fā)電已成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)"雙碳"目標(biāo)的重要途徑之一。如圖所示，風(fēng)力發(fā)電機(jī)是一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能

的裝置。某風(fēng)力發(fā)電機(jī)在風(fēng)速為9m∕s時(shí)，輸出電功率為405kW,風(fēng)速在5?IOm/s范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)化效率可視

為不變。該風(fēng)機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)一周掃過(guò)的面積為A,空氣密度為0,風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速為V,并保持風(fēng)正面吹向葉片。下

列說(shuō)法正確的是（）

A.該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電功率與風(fēng)速成正比

B.單位時(shí)間流過(guò)面積A的流動(dòng)空氣動(dòng)能為:/

C.若每天平均有LOXlOXkW的風(fēng)能資源，則每天發(fā)電量為2.4xlO,'kW?h

D.若風(fēng)場(chǎng)每年有500Oh風(fēng)速在6?10m∕s范圍內(nèi)，則該發(fā)電機(jī)年發(fā)電量至少為6.Oχlθ'kW?h

4.某節(jié)水噴灌系統(tǒng)如圖所示，水以為=15m∕s的速度水平噴出，每秒噴出水的質(zhì)量為2.0kg。噴出的水是從

井下抽取的，噴口離水面的高度保持”=3.75m不變。水泵由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，輸入電壓為

220V,輸入電流為2.0A。不計(jì)電動(dòng)機(jī)的摩擦損耗，電動(dòng)機(jī)的輸出功率等于水泵所需要的輸入功率。已知水

泵的抽水效率（水泵的輸出功率與輸入功率之比）為75%,忽略水在管道中運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能損失，則（）

H

P

P

卜

U.p

K

,p

p

/t

A.每秒水泵對(duì)水做功為75J

B.每秒水泵對(duì)水做功為225J

C.水泵輸入功率為440W

D.電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈的電阻為IoQ

5.一物塊在傾角為45。的固定斜面上受到方向與斜面平行、大小與摩擦力相等的拉力作用，由靜止開(kāi)始沿

斜面向下做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相同。若拉力沿斜面向下時(shí).，物塊滑到底端

的過(guò)程中重力和摩擦力對(duì)物塊做功隨時(shí)間的變化分別如圖曲線(xiàn)①、②所示，則（）

B.當(dāng)拉力沿斜面向上，重力做功為9J時(shí)，物塊動(dòng)能為3J

C.當(dāng)拉力分別沿斜面向上和向下時(shí)?，物塊的加速度大小之比為1：3

D.當(dāng)拉力分別沿斜面向上和向下時(shí)，物塊滑到底端時(shí)的動(dòng)量大小之比為1:0

二、動(dòng)能定理的綜合性應(yīng)用

6.如圖所示，一彈性輕繩（繩的彈力與其伸長(zhǎng)量成正比）左端固定在/點(diǎn)，彈性繩自然長(zhǎng)度等于AB,跨

過(guò)由輕桿OB固定的定滑輪連接一個(gè)質(zhì)量為的小球，小球穿過(guò)豎直固定的桿。初始時(shí)/、8、C在同一條

水平線(xiàn)上，小球從C點(diǎn)由靜止釋放滑到E點(diǎn)時(shí)速度恰好為零。已知C、E兩點(diǎn)間距離為力，。為CE的中點(diǎn),

小球在C點(diǎn)時(shí)彈性繩的拉力為0.5wg,小球與桿之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,彈性繩始終處在彈性限度內(nèi)。下

列說(shuō)法正確的是（）

J

7

7

7

7

7

OE

A.對(duì)于彈性繩和小球組成的系統(tǒng)，從C點(diǎn)到E點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能守恒

B.小球在CD階段和在DE階段克服摩擦力所做的功相同

C.小球在CD階段損失的機(jī)械能大于小球在DE階段損失的機(jī)械能

D.若在E點(diǎn)給小球一個(gè)向上的速度V=則小球恰好能回到C點(diǎn)

7.如圖所示，一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的小滑塊從4點(diǎn)沿著豎直固定圓弧軌道由靜止下滑，然后從軌道末端B點(diǎn)拋

出，恰好沿著C點(diǎn)的切線(xiàn)方向進(jìn)入右側(cè)圓弧軌道，最終在右側(cè)軌道反復(fù)運(yùn)動(dòng)后在最低點(diǎn)。停下來(lái)，整個(gè)過(guò)

程不計(jì)空氣阻力，小滑塊與左右兩側(cè)圓弧軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同。已知小滑塊的質(zhì)量為加，左、右兩側(cè)

圓弧軌道的半徑均為K,N點(diǎn)與圓心。在同一水平線(xiàn)上，8點(diǎn)和圓心O的連線(xiàn)與豎直方向的夾角為。，小滑

塊從8點(diǎn)到C點(diǎn)的過(guò)程中（B、C兩點(diǎn)在同一水平線(xiàn)上），離水平面的最大高度為“，重力加速度為g,則

下列說(shuō)法正確的是（）

A.小滑塊經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度為病萬(wàn)

B.小滑塊在左側(cè)圓弧軌道內(nèi)因摩擦產(chǎn)生的熱量為頻8S”篝

C.小滑塊進(jìn)入右側(cè)圓弧軌道后每次經(jīng)過(guò)D點(diǎn)時(shí)重力的瞬時(shí)功率將減小

D.小滑塊經(jīng)過(guò)右側(cè)圓弧軌道的C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力為〃?gRcos。+駕幺

R

8.如圖所示輕桿。一端固定著小球M,另一端通過(guò)錢(qián)鏈與固定水平軸。連接，輕桿6一端固定著小球N,

另一端用水平軸通過(guò)錢(qián)鏈與小球M連接。用手托住M、N,使0、M、N在同一水平線(xiàn)上，靜止釋放系統(tǒng)。

某時(shí)刻，系統(tǒng)達(dá)到圖中虛線(xiàn)位置，桿。與豎直方向夾角a=30°,桿分與豎直方向夾角夕=60',小球N的速

度水平向左。己知小球質(zhì)量均為加，桿的長(zhǎng)度均為/,重力加速度為g,不計(jì)一切阻力。下列說(shuō)法正確的是

()

MO

A.該過(guò)程中，M、N系統(tǒng)動(dòng)量守恒

B.此時(shí)小球M的速度大小為二怛

C.該過(guò)程中，小球N受到的總沖量大小為2加

D.該過(guò)程中，輕桿a、6對(duì)小球M做的總功為國(guó)?8

14

9.如圖所示，水平放置的光滑桌面中心開(kāi)有光滑的小孔，輕質(zhì)細(xì)繩穿過(guò)小孔一端連接質(zhì)量為加的小球，另

一端連接總質(zhì)量為8,”的漏斗（其中細(xì)沙的質(zhì)量為7機(jī)），小球在軌道1上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。某時(shí)刻起，漏斗

內(nèi)細(xì)沙緩慢流出而漏斗緩慢上升，漏斗內(nèi)細(xì)沙全部流出時(shí)漏斗上升的高度為力,之后小球在軌道2上做勻速

圓周運(yùn)動(dòng)，此過(guò)程中小球在任意相等時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等，重力加速度大小為g,下列說(shuō)法正確的是（）

A.小球在單位時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積為屈7

B.小球在軌道1上運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能為4mg∕?

C.小球在軌道2上運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能為3mgA

D.此過(guò)程中細(xì)繩對(duì)漏斗做的功為2wg∕z

10.如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與質(zhì)量為〃?的圓環(huán)相連，圓環(huán)套在傾斜的粗糙固定桿上，桿與

水平面之間的夾角為α,圓環(huán)在/處時(shí)彈簧豎直且處于原長(zhǎng)。將圓環(huán)從1處?kù)o止釋放，到達(dá)C處時(shí)速度為零

。若圓環(huán)在C處獲得沿桿向上的速度V,恰好能回到A。己知/C=L,8是NC的中點(diǎn)，彈簧始終在彈性限

度之內(nèi)，重力加速度為g,則下列說(shuō)法正確的是（）

a

A.從C到4過(guò)程，彈簧對(duì)環(huán)做功為WgLSin&-!皿2

4

B.環(huán)分別向上和向下經(jīng)過(guò)8點(diǎn)時(shí)，上滑的速度大于下滑的速度

C.下滑過(guò)程中，環(huán)受到的合力不斷減小

D.下滑過(guò)程中，環(huán)與桿摩擦產(chǎn)生的熱量為

2

三、機(jī)械能守恒定律在四類(lèi)模型中的應(yīng)用

11.如圖甲所示，一光滑圓管軌道由相互連接的兩個(gè)半圓軌道及一個(gè)四分之一圓軌道組成，圓管軌道豎直

固定（管內(nèi)直徑可以忽略），右側(cè)底端與直軌道相切于M點(diǎn)，直軌道粗糙，圓管軌道的半徑火=0.2m0質(zhì)量

w∕=O.lkg的物塊4自圓管左端開(kāi)口的正上方高∕z=4.8m處自由下落，沿切線(xiàn)落入圓管軌道，經(jīng)過(guò)豎直圓管

軌道后與M點(diǎn)處?kù)o止的質(zhì)量g=O.3kg的物塊B發(fā)生碰撞（碰撞時(shí)間極短），碰后物塊B在直軌道上滑行過(guò)

程的XY圖像如圖乙所示。已知/、8與直軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，A,8均可視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，

取g=10m∕s20則（）

A.最終/靜止的位置到M點(diǎn)的距離為Im

B./、8碰后瞬間8的速度大小為2m∕s

C.N滑過(guò)豎直圓管軌道尸、0兩點(diǎn)時(shí)受到管壁的彈力大小之差為6N

D.A,8與直軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.15

12.宇航員在空氣稀薄的某星球上用一根輕繩一端連接固定的拉力傳感器，另一端連接質(zhì)量為0.5kg的小鋼

球，如圖所示。多次拉起小鋼球至不同位置并由靜止釋放，每次釋放后小球均在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，拉力傳

感器分別記錄下每次釋放小鋼球后，小鋼球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)過(guò)程中繩子拉力的最大值耳和最小值名。做

出片-外圖像，根據(jù)圖像判斷下列說(shuō)法正確的是（)

A.增大小球質(zhì)量，片-用圖像斜率會(huì)變大

B.隨著釋放高度增加，耳與巴的差值增大

C.該星球表面的重力加速度為6m∕s2

D.該星球表面的重力加速度為18m∕s?

13.如圖所示，固定光滑斜面傾角6=60。，其底端與豎直平面內(nèi)半徑為R的固定光滑圓弧軌道相切，位置

。為圓弧軌道的最低點(diǎn)。質(zhì)量為2機(jī)的小球A和質(zhì)量為〃7的小環(huán)B（均可視為質(zhì)點(diǎn)）用L=1.5火的輕桿通過(guò)

輕質(zhì)較鏈相連。B套在光滑的固定豎直長(zhǎng)桿上，桿和圓軌道在同一豎直平面內(nèi)，桿過(guò)軌道圓心O,初始輕桿

與斜面垂直。在斜面上由靜止釋放A,假設(shè)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中兩桿不會(huì)碰撞，小球能滑過(guò)。點(diǎn)且通過(guò)軌道連接

處時(shí)無(wú)能量損失（速度大小不變），重力加速度為g,從小球A由靜止釋放到運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)過(guò)程中，下列判

斷正確的是（）

A.A和B系統(tǒng)的機(jī)械能守恒

B.小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為

3

C.剛釋放時(shí)小球A的加速度大小為QA=^g

D.已知小球A運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)?，小環(huán)B的瞬時(shí)加速度大小為α,則此時(shí)小球A受到圓弧軌道的支持力大小

為5.5〃?g÷ma

14.如圖所示，傾角為6=30。的斜面體固定在足夠高的水平桌面上，/尸與桌邊緣平齊，在斜面上固定放置

半徑為『、內(nèi)壁光滑的半圓管軌道NEB（管內(nèi)徑遠(yuǎn)小于"），。為圓心，E為圓心等高處，最低點(diǎn)/、最高點(diǎn)

8的切線(xiàn)水平，48是半圓管軌道的直徑。在管口8點(diǎn)處有光滑輕質(zhì)小定滑輪（圖中未畫(huà)出），一輕繩跨過(guò)

滑輪，一端與管內(nèi)的小球連接，另一端與小物塊連接，小物塊豎直懸掛，小球位于最低點(diǎn)兒開(kāi)始時(shí)整個(gè)裝

置被鎖定，繩剛好拉直，某時(shí)刻解鎖，整個(gè)裝置由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，己知小球質(zhì)量為加，小物塊質(zhì)量為

兩者均可視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是（）

A.解鎖瞬間，小物塊加速度大小為g

B.小球無(wú)法通過(guò)B點(diǎn)

D.從解鎖至小球運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)的過(guò)程中，繩子對(duì)物塊做功為-??D∕Mgr

15.如圖所示，一輕質(zhì)彈簧下端固定在水平地面上，上端與物體A連接，物體A又與一跨過(guò)定滑輪的輕繩

相連，繩另一端懸掛著物體B和C,A、B、C均處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)剪斷B和C之間的繩子，則A和B將一起

振動(dòng)，且它們均各在某一位置上下振動(dòng)，振動(dòng)過(guò)程中離開(kāi)那一位置向上或向下距離相同。已知物體A質(zhì)量

為3機(jī)，B和C質(zhì)量均為2加，彈簧的勁度系數(shù)為晨下列說(shuō)法正確的是（）

/?///-////w/////

B

C

A.剪斷B和C間繩子之前，A、C均處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，彈簧形變量為W

K

B.物體A振動(dòng)過(guò)程中的最大速度時(shí)彈簧的形變量為等

K

C.振動(dòng)過(guò)程中，繩對(duì)物體B的最大拉力為2.8mg

D.物體A振動(dòng)過(guò)程中的最大速度為

四、三大力場(chǎng)中功能關(guān)系的綜合應(yīng)用

16.如圖所示，傾斜傳送帶傾角為a=37。，傳送帶底端通過(guò)一小段光滑圓弧與光滑水平軌道連接。金屬小

球8（不能視為質(zhì)點(diǎn)）通過(guò)細(xì)繩豎直懸掛，小球與光滑水平軌道只接觸不擠壓，豎直細(xì)繩左側(cè)存在強(qiáng)磁場(chǎng)。

傳送帶以%=4m∕s的速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，絕緣滑塊力從傳送帶上距傳送帶底端x=0.8m處?kù)o止釋放，A.

8每次都發(fā)生一維彈性碰撞，由于左側(cè)強(qiáng)磁場(chǎng)的作用，8很快就停在原位置。已知/的質(zhì)量，*=Ikg,4與

傳送帶間的摩擦因數(shù)〃=0?5,8的質(zhì)量為"=3kg,重力加速度g取IOm/S?,sin370=0.6,下列說(shuō)法正確的

是（）

A.A下滑過(guò)程做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)

B.第一次碰后/、8的速度大小相等、方向相同

C.第一次碰撞前A與傳送帶的摩擦生熱大小為3.2J

D.經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間/、8均靜止后，整個(gè)過(guò)程中“與傳送帶間的摩擦生熱大小等于4重力勢(shì)能減少量和

傳送帶多消耗的電能之和

17.如圖甲，勁度系數(shù)左=IoN/m的輕彈簧左端固定在豎直墻上，右端連接一個(gè)質(zhì)量為"的木板。開(kāi)始時(shí)

彈簧處于原長(zhǎng)，木板靜止在光滑的水平桌面上、一質(zhì)量機(jī)=Ikg的物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）從木板左端以初速度

2m∕s滑上木板，最終恰好停在木板的右端。圖乙中4為物塊的VT圖線(xiàn)；8為木板的VT圖線(xiàn)且為正弦圖

線(xiàn)。已知重力加速度g=10m∕s2,根據(jù)圖中所給信息可得（）

A.木板的長(zhǎng)度為2m

B./=Is時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能為1.5J

C.f=ls時(shí)，木板受到物塊的摩擦力與彈簧的彈力大小相等

D.2s內(nèi)"物塊和木板”系統(tǒng)的摩擦生熱為2J

18.如圖1所示，。點(diǎn)處固定有力傳感器，長(zhǎng)為/的輕繩一端與力傳感器相連，另一端固定著一個(gè)小球?，F(xiàn)

讓小球在最低點(diǎn)以某一速度開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，設(shè)輕繩與豎直方向的角度為。（如圖所示），圖2為輕繩彈力大小尸

隨cos。變化的部分圖像。圖2中“為已知量，不考慮空氣阻力，重力加速度大小為g,則（）

圖2

A.小球質(zhì)量為巴B.小球在與圓心等高處時(shí)的速度為典

g

C.小球運(yùn)動(dòng)到，=45。時(shí)的動(dòng)能為J∑ag∕D.小球在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)細(xì)線(xiàn)的拉力為50

19.如圖所示，在光滑水平面上，有一絕緣長(zhǎng)木板B靜止在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E,現(xiàn)

把電荷量為+4的小物塊A從B的左端由靜止釋放，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后（A未從B上掉落），A向右運(yùn)動(dòng)的位移

大小為為，B向右運(yùn)動(dòng)的位移大小為巧，己知A與B接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為〃，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)

摩擦力，A、B的質(zhì)量均為m,下列說(shuō)法正確的是（）

A.若qE≤2μmg,則xl>X2

B.若qE>2μmg,則Xl=X2

C.若qE>2μmg,則該過(guò)程中因摩擦產(chǎn)生的熱量。=〃相g（x∣-迎）

D.該過(guò)程中，A、B系統(tǒng)的電勢(shì)能減小機(jī)械能增加qEx∣

20.如圖，MN和尸。是電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌，其間距為3導(dǎo)軌彎曲部分光滑，平直部分粗糙，二者

平滑鏈接，右端接一個(gè)阻值為R的定值電阻。平直部分導(dǎo)軌左邊區(qū)域有寬度為小方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)

度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。質(zhì)量為〃八電阻為2R的金屬棒從高為h處?kù)o止釋放，到達(dá)磁場(chǎng)右邊界處恰好停止。

已知金屬棒與平直部分導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為〃，金屬棒與導(dǎo)軌間接觸良好。則金屬棒穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)

程中（）

A.流過(guò)定值電阻的電流方向是：NTQ

B.通過(guò)金屬棒的電荷量為若

3R

2

C.金屬棒克服安培力所做的功為："嚕伍-〃d）

D.電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為J"g（∕r-ad）

五、有關(guān)功能的圖像問(wèn)題

21.某滑雪賽道如圖所示，滑雪運(yùn)動(dòng)員從靜止開(kāi)始沿斜面下滑，經(jīng)圓弧滑道起跳。將運(yùn)動(dòng)員視為質(zhì)點(diǎn)，不

計(jì)摩擦力及空氣阻力，此過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)