2019届高考物理大一轮复习第5章45分钟高考热点练（五）机械能精练.docx

45分钟高考热点练(五)机械能热点一功、功率的分析与计算1.如图所示，某质点在外力作用下运动的速度时间图线按余弦规律变化。则下列说法中正确的是()A在0t1时间内，外力做正功B在0t1时间内，外力的功率逐渐增大C在t2时刻，外力的功率最大D在t1t3时间内，外力做的总功为零解析：在0t1时间内，质点速度减小，动能减小，由动能定理可知，外力做负功，选项A错误；v t图线的斜率表示加速度，0时刻，v t图线斜率为零，加速度为零，合外力为零，外力的功率为零，t1时刻，合外力最大，速度为零，外力的功率为零；0t1时间内速度逐渐减小，合外力逐渐增大，所以外力的功率先增大后减小，选项B错误；在t2时刻，外力为零，速度最大，外力的功率为零，选项C错误；由于t1时刻和t3时刻质点速度均为零，动能为零，由动能定理可知，外力做的总功为零，选项D正确。答案：D2.(多选)(2016全国卷21)如图，小球套在光滑的竖直杆上，轻弹簧一端固定于O点，另一端与小球相连。现将小球从M点由静止释放，它在下降的过程中经过了N点。已知在M、N两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且ONMOMN。在小球从M点运动到N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N点时的动能等于其在M、N两点的重力势能差解析：小球在从M点运动到N点的过程中，弹簧的压缩量先增大，后减小，到某一位置时，弹簧处于原长，再继续向下运动到N点的过程中，弹簧又伸长。弹簧的弹力方向与小球速度的方向的夹角先大于90，再小于90，最后又大于90，因此弹力先做负功，再做正功，最后又做负功，A项错误；弹簧与杆垂直时，小球的加速度等于重力加速度，当弹簧的弹力为零时，小球的加速度也等于重力加速度，B项正确；弹簧长度最短时，弹力与小球的速度方向垂直，这时弹力对小球做功的功率为零，C项正确；由于在M、N两点处，弹簧的弹力大小相等，即弹簧的形变量相等，根据动能定理可知，小球从M点到N点的过程中，弹簧的弹力做功为零，重力做功等于动能的增量，即小球到达N点时的动能等于其在M、N两点的重力势能差，D项正确。答案：BCD3(多选)(2018山西省高三名校联考)如图甲所示，水平面上的物体在水平向右的拉力F作用下，由静止开始运动，运动过程中F的功率恒为5 W，物体运动速度的倒数与加速度a的关系如图乙所示。下列说法正确的是()A该运动为匀加速直线运动B物体的质量为1 kgC物体速度为1 m/s时的加速度大小为3 m/s2D物体加速运动的时间可能为1 s解析：由于功率恒定，物体在外力作用下先做变加速直线运动，最终做匀速直线运动，选项A错误；对物体有，FFfma，PFv，a，在 a图象中，由其斜率k得，m1 kg，由0.4 sm1得，Ff2 N，选项B正确；当速度v1 m/s，代入上述表达式得，a3 m/s2，选项C正确；物体的最大速度为vm2.5 m/s，由PtFfxmv知，由于位移大小不确定，所以加速运动时间不确定，选项D错误。答案：BC热点二实验的拓展与创新4某实验小组利用图示装置进行“探究动能定理”的实验，实验步骤如下：A挂上钩码，调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动；B打开速度传感器，取下轻绳和钩码，保持A中调节好的长木板倾角不变，让小车从长木板顶端由静止下滑，分别记录小车通过速度传感器1和速度传感器2时的速度大小v1和v2；C重新挂上细绳和钩码，改变钩码的个数，重复A到B的步骤。回答下列问题：(1)按上述方案做实验，长木板表面粗糙对实验结果是否有影响？_(填“是”或“否”)；(2)若要验证动能定理的表达式，还需测量的物理量有_；A悬挂钩码的总质量mB长木板的倾角C两传感器间的距离lD小车的质量M(3)根据实验所测的物理量，动能定理的表达式为_。(重力加速度为g)解析：小车在重力、斜面弹力、摩擦力、细绳拉力作用下处于平衡状态，撤去钩码后小车的合外力等于钩码的重力，所以长木板表面粗糙对实验结果没有影响。根据动能定理可知，合外力对小车做的功等于小车动能的变化量，则有mglMvMv，所以要测量悬挂钩码的总质量m，两传感器间的距离l，小车的质量M。故选A、C、D。答案：(1)否(2)ACD(3)mglMvMv5(2017江苏卷10)利用如图甲所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系。小车的质量为M200.0 g，钩码的质量为m10.0 g，打点计时器的电源为50 Hz的交流电。甲(1)挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到_。(2)挂上钩码，按实验要求打出的一条纸带如图乙所示。选择某一点为O，依次每隔4个计时点取一个计数点。用刻度尺量出相邻计数点间的距离x，记录在纸带上。计算打出各计数点时小车的速度v，其中打出计数点“1”时小车的速度v1_m/s。乙(3)将钩码的重力视为小车受到的拉力，取g9.80 m/s2，利用Wmgx算出拉力对小车做的功W。利用EkMv2算出小车动能，并求出动能的变化量Ek。计算结果见下表。W/(103 J)2.452.923.353.814.26Ek/(103 J)2.312.733.123.614.00请根据表中的数据，在图丙中作出Ek W图象。丙(4)实验结果表明，Ek总是略小于W。某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的。用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力F_N。解析：(1)完全平衡摩擦力的标志是轻推小车，小车做匀速运动。(2)两计数点间的时间间隔T50.02 s0.1 sv1 m/s0.228 m/s (3)确定标度，根据给出数据描点。作图如图所示。(4)从图线上取两个点(4.5,4.24)，(2.15,2.0)图线的斜率k0.953又有k根据运动学公式有v22ax根据牛顿第二定律有FMa由式解得F0.093 N答案：(1)小车做匀速运动(2)0.228(3)见解析图(4)0.093热点三功能关系与平抛运动、圆周运动的结合6.如图所示，用长为L的轻绳把一个小铁球悬挂在高为2L的O点处，小铁球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动且恰能到达最高点B处，不计空气阻力。若运动中轻绳断开，则小铁球落到地面时的速度大小为()A.BC.D解析：小铁球恰能到达最高点B，则小铁球在最高点处的速度v。以地面为零势能面，小铁球在B点处的总机械能为mg3Lmv2mgL，无论轻绳是在何处断的，小铁球的机械能总是守恒的，因此到达地面时的动能mv2mgL，故小铁球落到地面的速度v，D正确。答案：D7(2018云南邵通二模)如图甲所示，四分之一光滑圆弧轨道与水平平台在B点处相切，圆弧半径R1 m，质量为1 kg的物块置于A点，A、B间距离为2 m，物块与平台间的动摩擦因数0.2。现用水平恒力F拉物块使之由静止开始向右运动，到B点时撤去拉力，则物块刚好能滑到轨道最高点。(g取10 m/s2)(1)求F的大小；(2)求物块刚滑到四分之一圆弧轨道时对轨道的压力大小。(3)若将四分之一圆弧轨道竖直向下平移，使圆心与B点重合，如图乙所示，仍用水平恒力F拉物块使之由静止开始向右运动，到B点时撤去拉力，求物块在圆弧轨道上的落点与平台的高度差。(结果可用根式表示)解析：(1)设A、B间距离为x0，则滑块从A点到圆弧轨道最高点，根据动能定理有Fx0mgx0mgR0，解得F7 N(2)从B点到圆弧轨道最高点，根据机械能守恒定律有mvmgR，解得vB2 m/s在圆弧轨道的最低点，根据牛顿第二定律有FNmgm，解得FN3mg30 N根据牛顿第三定律，物块对圆弧轨道的压力大小为30 N(3)物块从B点做平抛运动，设下落的高度为y，水平位移为x，则有xvBt、ygt2，x2y2R2解得物块在圆弧轨道上的落点与平台间的高度差为y(2) m答案：(1)7 N(2)30 N(3)(2) m8(2018河北邢台质检)如图所示，在距水平地面高为0.4 m处，水平固定一根长直光滑杆，在杆上P点固定一定滑轮，滑轮可绕水平轴无摩擦转动，在P点的右边，杆上套有一质量m2 kg的小球A。半径R0.3 m的光滑半圆形细轨道，竖直地固定在地面上，其圆心O在P点的正下方，在轨道上套有一质量也为m2 kg的小球B。用一条不可伸长的柔软细绳，通过定滑轮将两小球连接起来。杆和半圆形轨道在同一竖直面内，两小球均可看做质点，且不计滑轮大小的影响，g取10 m/s2。现给小球A一个水平向右的恒力F55 N。求：(1)把小球B从地面拉到P点正下方C点过程中，力F做的功；(2)把小球B从地面拉到P点正下方C点过程中，重力对小球B做的功；(3)把小球B从地面拉到P点正下方C点时，小球A速度的大小；(4)把小球B从地面拉到P点正下方C点时，小球B速度的大小；(5)小球B被拉到离地多高时与小球A速度大小相等。解析：(1)小球B被拉到C点过程中，已知拉力为恒力则拉力做功为：WFFx又xPBPC据勾股定理可知PB0.5 m，而PC0.1 m