（北京專用）2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專題六 機械能練習(xí)

《（北京專用）2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專題六 機械能練習(xí)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（北京專用）2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專題六 機械能練習(xí)（27頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、專題六機械能挖命題【考情探究】考點考向5年考情預(yù)測熱度考題示例學(xué)業(yè)水平關(guān)聯(lián)考點素養(yǎng)要素功和功率功的計算2015北京理綜,23,18分4功能關(guān)系模型建構(gòu)功率的計算2015課標(biāo),17,6分3牛頓第二定律科學(xué)推理動能定理及其應(yīng)用動能和動能定理的應(yīng)用2015北京理綜,18,6分4動量、沖量模型建構(gòu)2013北京理綜,23,18分4功能關(guān)系模型建構(gòu)機械能守恒定律和功能關(guān)系機械能守恒定律的應(yīng)用2017課標(biāo),17,6分4平拋運動能量觀念功能關(guān)系的理解和應(yīng)用2015北京理綜,23,18分4彈力做功、彈性勢能能量觀念分析解讀近幾年內(nèi)對本專題內(nèi)容的考查頻率很高,且主要以計算題的形式呈現(xiàn)。主要以運動情景和運動圖像為依

2、托,重點考查考生對相關(guān)核心概念的理解和認(rèn)識,以及情景分析、提取信息、應(yīng)用基本規(guī)律分析和推理計算的能力。預(yù)計今后的高考中這種考查形式和方向還會繼續(xù)。【真題典例】破考點【考點集訓(xùn)】考點一功和功率1.如圖所示,一個小物塊由靜止開始從同一高度沿傾角不同的斜面下滑至斜面底端,若斜面都是光滑的,則下列說法正確的是()A.小物塊滑到底端所用時間相同B.小物塊滑到底端時的動能相同C.下滑過程中重力的平均功率相同D.滑到底端時重力的瞬時功率相同答案B2.汽車從靜止開始先做勻加速直線運動,然后做勻速直線運動,汽車所受阻力恒定,下列汽車功率P與時間t的關(guān)系圖像中,能描述上述過程的是()答案C3.(多選)將一質(zhì)量為m

3、的排球豎直向上拋出,它上升了H高度后落回拋出點。設(shè)排球運動過程中受到方向與運動方向相反、大小恒為f的空氣阻力作用,已知重力加速度為g,且fmgcos,可得:tan。(3)設(shè)小朋友與滑雪車的質(zhì)量為m,O、A兩點間的距離為x1,此過程中動能的減少量為Ek,機械能的減少量為E,由O到A的過程中,根據(jù)動能定理得:-mgx1sin-mgx1cos=-Ek可得:mg(sin+cos)x1=Ek此題中由物體克服摩擦阻力所做的功量度物體機械能的減少量可得:mgx1cos=E聯(lián)立式可得:EkE=sin+coscos由于在這個問題中與為定值,則上滑過程中小朋友與滑雪車的動能減少量與機械能的減少量成正比,因此小明的

4、推斷是正確的。小朋友與滑雪車上滑過程中,當(dāng)動能減少1500J時,設(shè)機械能減少E1,則有:900J300J=1500JE1可得:E1=500J因為返回底端的過程中機械能還要減少500J,則整個過程中機械能減少1000J,所以小朋友與滑雪車返回斜面底端時的動能為500J。過專題【五年高考】A組基礎(chǔ)題組1.(2018課標(biāo),14,6分)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答案A2.(2018天津理綜,2,6分)滑雪運動深受人民群眾喜愛。某滑雪運動員(

5、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C3.(2016四川理綜,1,6分)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1900J,他克服阻力做功100J。韓曉鵬在此過程中()A.動能增加了1900JB.動能增加了2000JC.重力勢能減小了1900JD.重力勢能減小了2000J答案C4.(2016海南單科,3,

6、6分)如圖,光滑圓軌道固定在豎直面內(nèi),一質(zhì)量為m的小球沿軌道做完整的圓周運動。已知小球在最低點時對軌道的壓力大小為N1,在最高點時對軌道的壓力大小為N2。重力加速度大小為g,則N1-N2的值為()A.3mgB.4mgC.5mgD.6mg答案D5.(2017天津理綜,4,6分)“天津之眼”是一座跨河建設(shè)、橋輪合一的摩天輪,是天津市的地標(biāo)之一。摩天輪懸掛透明座艙,乘客隨座艙在豎直面內(nèi)做勻速圓周運動。下列敘述正確的是()A.摩天輪轉(zhuǎn)動過程中,乘客的機械能保持不變B.在最高點時,乘客重力大于座椅對他的支持力C.摩天輪轉(zhuǎn)動一周的過程中,乘客重力的沖量為零D.摩天輪轉(zhuǎn)動過程中,乘客重力的瞬時功率保持不變答

7、案B6.(2016課標(biāo),16,6分)小球P和Q用不可伸長的輕繩懸掛在天花板上,P球的質(zhì)量大于Q球的質(zhì)量,懸掛P球的繩比懸掛Q球的繩短。將兩球拉起,使兩繩均被水平拉直,如圖所示。將兩球由靜止釋放。在各自軌跡的最低點()A.P球的速度一定大于Q球的速度B.P球的動能一定小于Q球的動能C.P球所受繩的拉力一定大于Q球所受繩的拉力D.P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度答案C7.(2017課標(biāo),17,6分)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

8、力加速度大小為g)()A.v216gB.v28gC.v24gD.v22g答案B8.(2015北京理綜,23,18分)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。以彈簧原長時物塊的位置為坐標(biāo)原點O,當(dāng)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圖像求物塊沿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

9、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(1)F-x圖像如圖-12kx2(2)a.12kx12-12kx2212kx22-12kx12b.整個過程中,摩擦力做功Wf=-mg(2x3-x1-x2)與彈力做功比較:彈力做功與x3無關(guān),即與實際路徑無關(guān),只與始末位置有關(guān),所以,我們可以定義一個由物體之間的相互作用力(彈力)和相對位置決定的能量彈性勢能。而摩擦力做功與x3有關(guān),即與實際路徑有關(guān),所以,不可以定義與摩擦力對應(yīng)的“摩擦力勢能”。9.(2015天津理綜,10,16分)某快遞公司分揀郵件的水平傳輸裝置示意如圖,皮帶在電動機的帶動下保持v=1m/s的恒定速度向右運動,

10、現(xiàn)將一質(zhì)量為m=2kg的郵件輕放在皮帶上,郵件和皮帶間的動摩擦因數(shù)=0.5。設(shè)皮帶足夠長,取g=10m/s2,在郵件與皮帶發(fā)生相對滑動的過程中,求(1)郵件滑動的時間t;(2)郵件對地的位移大小x;(3)郵件與皮帶間的摩擦力對皮帶做的功W。答案(1)0.2s(2)0.1m(3)-2JB組提升題組1.(2015課標(biāo),17,6分)一汽車在平直公路上行駛。從某時刻開始計時,發(fā)動機的功率P隨時間t的變化如圖所示。假定汽車所受阻力的大小f恒定不變。下列描述該汽車的速度v隨時間t變化的圖線中,可能正確的是()答案A2.(2015浙江理綜,18,6分)(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

11、載機總質(zhì)量為3.0104kg,設(shè)起飛過程中發(fā)動機的推力恒為1.0105N;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1.1106NB.彈射器對艦載機所做的功為1.1108JC.彈射器對艦載機做功的平均功率為8.8107WD.艦載機在彈射過程中的加速度大小為32m/s2答案ABD3.(2015海南單科,4,3分)如圖,一半徑為R的半圓形軌道豎直固定放置,軌道兩端等高;質(zhì)量為m的質(zhì)點自軌道端點P由靜止開始滑下,滑到最低點Q時,對軌道的正壓力為

12、2mg,重力加速度大小為g。質(zhì)點自P滑到Q的過程中,克服摩擦力所做的功為()A.14mgRB.13mgRC.12mgRD.4mgR答案C4.(2015天津理綜,5,6分)如圖所示,固定的豎直光滑長桿上套有質(zhì)量為m的小圓環(huán),圓環(huán)與水平狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧一端連接,彈簧的另一端連接在墻上,且處于原長狀態(tài)。現(xiàn)讓圓環(huán)由靜止開始下滑,已知彈簧原長為L,圓環(huán)下滑到最大距離時彈簧的長度變?yōu)?L(未超過彈性限度),則在圓環(huán)下滑到最大距離的過程中()A.圓環(huán)的機械能守恒B.彈簧彈性勢能變化了3mgLC.圓環(huán)下滑到最大距離時,所受合力為零D.圓環(huán)重力勢能與彈簧彈性勢能之和保持不變答案B5.(2018江蘇單科,4,3分)

13、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)系圖像是()答案A6.(2017江蘇單科,3,3分)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C7.(2016浙江理綜,18,6分)(多選)如圖所示為一滑草場。某條滑道由上下兩段高均為h,與水平面傾角分別為45和37的滑道組成,滑草車與草地之間的動摩擦因數(shù)為。質(zhì)量為m的載人滑草車從坡頂由靜止開始自由下滑,經(jīng)過上、下兩段滑道后,最后恰好靜止于滑道的底端(不計滑草車在兩段滑道交接處的能量損失,sin

14、37=0.6,cos37=0.8)。則()A.動摩擦因數(shù)=67B.載人滑草車最大速度為2gh7C.載人滑草車克服摩擦力做功為mghD.載人滑草車在下段滑道上的加速度大小為35g答案AB8.(2015浙江理綜,23,16分)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。斜面與水平桌面的傾角可在060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)1=0.05,物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為2,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)求角增大到多少時

15、,物塊能從斜面開始下滑;(用正切值表示)(2)當(dāng)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)2;(已知sin37=0.6,cos37=0.8)(3)繼續(xù)增大角,發(fā)現(xiàn)=53時物塊落地點與墻面的距離最大,求此最大距離xm。答案(1)為使小物塊下滑mgsin1mgcos滿足的條件tan0.05(2)0.8(3)1.9mC組教師專用題組1.(2016課標(biāo),19,6分)(多選)兩實心小球甲和乙由同一種材料制成,甲球質(zhì)量大于乙球質(zhì)量。兩球在空氣中由靜止下落,假設(shè)它們運動時受到的阻力與球的半徑成正比,與球的速率無關(guān)。若它們下落相同的距離,則()A.甲球用的時間比乙球長B.甲球末速度的大小

16、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BD2.(2017江蘇單科,9,4分)(多選)如圖所示,三個小球A、B、C的質(zhì)量均為m,A與B、C間通過鉸鏈用輕桿連接,桿長為L。B、C置于水平地面上,用一輕質(zhì)彈簧連接,彈簧處于原長?，F(xiàn)A由靜止釋放下降到最低點,兩輕桿間夾角由60變?yōu)?20。A、B、C在同一豎直平面內(nèi)運動,彈簧在彈性限度內(nèi),忽略一切摩擦,重力加速度為g。則此下降過程中()A.A的動能達到最大前,B受到地面的支持力小于32mgB.A的動能最大時,B受到地面的支持力等于32mgC.彈簧的彈性勢能最大時,A的加速度方向豎直向下

17、D.彈簧的彈性勢能最大值為32mgL答案AB3.(2016課標(biāo),21,6分)(多選)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?，F(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ONMOMN2。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N點時的動能等于其在M、N兩點的重力勢能差答案BCD4.(2012北京理綜,23,18分)摩天大樓中一部直通高層的客運電梯,行程超過百米。電梯的簡化模型如圖1所示?？?/p>

18、慮安全、舒適、省時等因素,電梯的加速度a是隨時間t變化的。已知電梯在t=0時由靜止開始上升,a-t圖像如圖2所示。電梯總質(zhì)量m=2.0103kg。忽略一切阻力,重力加速度g取10m/s2。(1)求電梯在上升過程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2;(2)類比是一種常用的研究方法。對于直線運動,教科書中講解了由v-t圖像求位移的方法。請你借鑒此方法,對比加速度和速度的定義,根據(jù)圖2所示a-t圖像,求電梯在第1s內(nèi)的速度改變量v1和第2s末的速率v2;(3)求電梯以最大速率上升時,拉力做功的功率P;再求在011s時間內(nèi),拉力和重力對電梯所做的總功W。答案(1)2.2104N1.8104N(2)0.5

19、0m/s1.5m/s(3)2.0105W1.0105J5.(2015四川理綜,9,15分)嚴(yán)重的霧霾天氣,對國計民生已造成了嚴(yán)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1106N,勻速運動階段牽引力的功率為6103kW,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

20、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310-6克)答案(1)1950m(2)2.04kg6.(2013北京理綜,23,18分)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

21、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t=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圖像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(1)5.0103N/m示意圖如圖所示(2)5.0m(3)1.1m2.5103J7.(2015廣東理綜,36,18分)如圖所示,一條帶有圓軌道的長軌道水平固定,圓軌道豎直,底端分別與兩側(cè)的直軌道相切,半徑R=0.5m。物塊A以v0=6m/s的速度滑入圓

22、軌道,滑過最高點Q,再沿圓軌道滑出后,與直軌上P處靜止的物塊B碰撞,碰后粘在一起運動。P點左側(cè)軌道光滑,右側(cè)軌道呈粗糙段、光滑段交替排列,每段長度都為L=0.1m。物塊與各粗糙段間的動摩擦因數(shù)都為=0.1,A、B的質(zhì)量均為m=1kg(重力加速度g取10m/s2;A、B視為質(zhì)點,碰撞時間極短)。(1)求A滑過Q點時的速度大小v和受到的彈力大小F;(2)若碰后AB最終停止在第k個粗糙段上,求k的數(shù)值;(3)求碰后AB滑至第n個(nk)光滑段上的速度vn與n的關(guān)系式。答案(1)4m/s22N(2)45(3)vn=9-0.2n(n5mg。圖1圖2答案(1)在圓環(huán)壓縮彈簧的過程中,F隨x變化的示意圖如圖

23、甲。圖甲圖乙(2)在圖乙中,A點對應(yīng)圓環(huán)剛接觸彈簧的位置,B點對應(yīng)圓環(huán)速度最大的位置。設(shè)圓環(huán)速度最大時彈簧的形變量為x1,根據(jù)牛頓第二定律有mg-kx1=0在A到B對應(yīng)的過程中,根據(jù)F-x圖線與x軸圍成的面積可求得圓環(huán)所受合力做的功W1=12mgx1從圓環(huán)開始下落到圓環(huán)速度達到最大的過程中,根據(jù)動能定理有W1+mgH=12mvm2-0所以vm=mg2k+2gH(3)在圖乙中,C點對應(yīng)圓環(huán)運動到的最低點,此時圓環(huán)速度為零,彈簧的彈力最大(設(shè)為Nm),底座對地面的壓力FN最大。設(shè)在B到C對應(yīng)的過程中,圓環(huán)所受合力做的功為W2。根據(jù)動能定理在A到B對應(yīng)的過程中有W1=12mvm2-12mvA2在B到

24、C對應(yīng)的過程中有W2=0-12mvm2所以S1S2結(jié)合圖乙可知,mg2mg設(shè)地面對底座的支持力大小為F。取底座為研究對象,根據(jù)牛頓第二定律有F-3mg-Nm=0所以F5mg根據(jù)牛頓第三定律,底座對地面的壓力大小FN=F,所以FN5mg9.(2019屆通州期中,20)(20分)做功與路徑無關(guān)的力場叫做“勢場”,例如引力場和電場。在這類場中可以引入“場強”和“勢能”的概念來分別描述勢場中力和能的性質(zhì)?？梢灶惐入妶鰪姸鹊亩x,將質(zhì)點放在引力場中,其所受到的引力與質(zhì)量的比值定義為引力場的場強。如圖甲所示為某勢場的場強E的大小隨x的分布,圖中E0為已知量。在該勢場中,一個質(zhì)點僅在場力作用下,以x=0為中

25、心,沿x軸做周期性運動。已知質(zhì)點的質(zhì)量為m,受到的場力可表示為F=kE(k為常量),場力方向平行于x軸。取x=0點為O點。(1)請從力和加速度的角度,分析說明質(zhì)點在x0區(qū)域和x0區(qū)域,質(zhì)點受到的場力F=-kE0,加速度a=-kE0m,加速度恒定,質(zhì)點做勻變速直線運動。在x0區(qū)域,質(zhì)點從O點向x軸正方向運動,場力做負功,勢能增加。由W=-Ep,得Fx=-(Ep-0),其中F=-kE0解得Ep=kE0x同理可得,在x0區(qū)域,勢能Ep=-kE0x所以,勢能Ep=kE0|x|勢能Ep隨x變化的示意圖如圖所示。b.質(zhì)點在運動過程中動能與勢能互相轉(zhuǎn)化,能量守恒。質(zhì)點與O點距離為x0時,勢能Ep=kE0x0根據(jù)能量守恒,動能Ek=A-kE0x027