高考物理二轮复习 重难专题强化练“机械能守恒定律 功能关系”课后冲关.doc

“机械能守恒定律 功能关系”一、高考真题集中演练明规律1(2016四川高考)韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员。他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功1 900 j，他克服阻力做功100 j。韩晓鹏在此过程中()a动能增加了1 900 j b动能增加了2 000 jc重力势能减小了1 900 j d重力势能减小了2 000 j解析：选c根据动能定理得韩晓鹏动能的变化ewgwf1 900 j100 j1 800 j0，故其动能增加了1 800 j，选项a、b错误；根据重力做功与重力势能变化的关系wgep，所以epwg1 900 j0，故韩晓鹏的重力势能减小了1 900 j，选项c正确，选项d错误。2.(2017全国卷)如图，半圆形光滑轨道固定在水平地面上，半圆的直径与地面垂直。一小物块以速度v从轨道下端滑入轨道，并从轨道上端水平飞出，小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关，此距离最大时对应的轨道半径为(重力加速度大小为g)()a. b.c. d.解析：选b设轨道半径为r，小物块从轨道上端飞出时的速度为v1，由于轨道光滑，根据机械能守恒定律有mg2rmv2mv12，小物块从轨道上端飞出后做平抛运动，对运动分解有：xv1t,2rgt2，求得x，因此当r0，即r时，x取得最大值，b项正确，a、c、d项错误。3.多选(2013山东高考)如图所示，楔形木块abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面bc与水平面的夹角相同，顶角b处安装一定滑轮。质量分别为m、m(mm)的滑块，通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行。两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动。若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中()a两滑块组成系统的机械能守恒b重力对m做的功等于m动能的增加c轻绳对m做的功等于m机械能的增加d两滑块组成系统的机械能损失等于m克服摩擦力做的功解析：选cd由于m与ab面之间存在滑动摩擦力，故两滑块组成系统的机械能不守恒，a项错；合外力对m做的功等于m动能的增加，b项错；除了m的重力对其做功外，只有轻绳对其做功，故轻绳对m做的功等于m机械能的增加，c项正确；对于两滑块组成的系统，其在运动过程中克服摩擦阻力做功，系统的机械能转化为内能，故该系统机械能的损失等于m克服摩擦力做的功，d项正确。4多选(2016全国卷)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：选bcd由题意可知在运动过程中受力分析如图所示，小球的位移为mn，则从ma弹簧处于压缩态，则弹力做负功；从ab弹簧从压缩变为原长，弹力做正功；从bn弹簧从原长到伸长，弹力做负功，则a错。在a点，f合mg，即ag，在弹簧处于原长状态，小球的加速度ag，b对。在a点时，f弹垂直于杆，则p弹f弹vcos 0，c对。从m到n过程小球与弹簧机械能守恒，则ek增ep减，即ekn0ep重mep重nep弹nep弹m，由于m、n两点弹簧弹力相同，由胡克定律可知，弹簧形变量相同，则ep弹nep弹m，即eknep重mep重n，d对。5(2016浙江高考)在真空环境内探测微粒在重力场中能量的简化装置如图所示，p是个微粒源，能持续水平向右发射质量相同、初速度不同的微粒。高度为h的探测屏ab竖直放置，离p点的水平距离为l，上端a与p点的高度差也为h。(1)若微粒打在探测屏ab的中点，求微粒在空中飞行的时间；(2)求能被屏探测到的微粒的初速度范围；(3)若打在探测屏a、b两点的微粒的动能相等，求l与h的关系。解析：(1)打在探测屏ab中点的微粒下落的高度hgt2解得t。(2)打在b点的微粒初速度v1，2hgt12v1l同理，打在a点的微粒初速度v2l能被屏探测到的微粒初速度范围lvl。(3)由功能关系mv22mghmv122mgh代入、式得l2h。答案：(1)(2)lvl(3)l2h6(2016全国卷)轻质弹簧原长为2l，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为5m的物体由静止释放，当弹簧被压缩到最短时，弹簧长度为l。现将该弹簧水平放置，一端固定在a点，另一端与物块p接触但不连接。ab是长度为5l的水平轨道，b端与半径为l的光滑半圆轨道bcd相切，半圆的直径bd竖直，如图所示。物块p与ab间的动摩擦因数0.5。用外力推动物块p，将弹簧压缩至长度l，然后放开，p开始沿轨道运动。重力加速度大小为g。(1)若p的质量为m，求p到达b点时速度的大小，以及它离开圆轨道后落回到ab上的位置与b点之间的距离；(2)若p能滑上圆轨道，且仍能沿圆轨道滑下，求p的质量的取值范围。解析：(1)依题意，当弹簧竖直放置，长度被压缩至l时，质量为5m的物体的动能为零，其重力势能转化为弹簧的弹性势能。由机械能守恒定律，弹簧长度为l时的弹性势能为ep5mgl设p的质量为m，到达b点时的速度大小为vb，由能量守恒定律得epmvb2mg4l联立式，取mm并代入题给数据得vb若p能沿圆轨道运动到d点，其到达d点时的向心力不能小于重力，即p此时的速度大小v应满足mg0设p滑到d点时的速度为vd，由机械能守恒定律得mvb2mvd2mg2l联立式得vdvd满足式要求，故p能运动到d点，并从d点以速度vd水平射出。设p落回到轨道ab所需的时间为t，由运动学公式得2lgt2p落回到ab上的位置与b点之间的距离为svdt联立式得s2l。(2)为使p能滑上圆轨道，它到达b点时的速度不能小于零。由式可知5mglmg4l要使p仍能沿圆轨道滑回，p在圆轨道的上升高度不能超过半圆轨道的中点c。由机械能守恒定律有mvb2mgl联立式得mmm。答案：(1)2l(2)mmm二、名校模拟重点演练明趋势7多选(2017莆田六中月考)如图所示，固定光滑斜面ac长为l，b为斜面中点。一物块在恒定拉力f作用下，从最低点a由静止开始沿斜面向上运动，到b点撤去拉力f，物块继续上滑至最高点c，设物块由a运动到c的时间为t0，下列描述该过程中物块的速度v随时间t、动能ek随位移x、加速度a随位移x、机械能e随位移x变化规律的图像中，可能正确的是()解析：选bd合力先做正功再做负功，根据动能随x的表达式知，动能先均匀增加，然后均匀减小，则知物块先做匀加速直线运动，然后做匀减速直线运动，匀加速直线运动的位移和匀减速直线运动的位移大小相等，匀减速直线运动的平均速度大于匀加速直线运动的平均速度，则匀减速运动的时间小于匀加速直线运动的时间，故a错误，b正确。物块先向上匀加速后向上匀减速运动，速度方向不变，故过程中加速度改变方向，故c错误。根据除重力以外其他力做功等于机械能的增量，知前半段恒力f做正功，可知机械能随x均匀增加，后半段只有重力做功，机械能守恒，故d正确。8多选(2018届高三武汉月考)有一系列斜面，倾角各不相同，它们的底端相同，都是o点，如图所示。有一系列完全相同的滑块(可视为质点)从这些斜面上的a、b、c、d各点同时由静止释放，下列判断正确的是()a若各斜面均光滑，且这些滑块到达o点的速率相同，则a、b、c、d各点处在同一水平线上b若各斜面均光滑，且这些滑块到达o点的速率相同，则a、b、c、d各点处在同一竖直面内的圆周上c若各斜面均光滑，且这些滑块到达o点的时间相同，则a、b、c、d各点处在同一竖直面内的圆周上d若各斜面与这些滑块间有相同的动摩擦因数，滑块到达o点的过程中，各滑块损失的机械能相同，则a、b、c、d各点处在同一竖直线上解析：选acd若各斜面均光滑，根据mghmv2，滑块质量相同，到达o点的速率相同，则h相同，即各释放点处在同一水平线上，故a正确，b错误；以o点为最低点作等时圆，由gsin t22rsin ，可知从a、b点运动到o点时间相等，c正确；若各滑块滑到o点的过程中，滑块滑动的水平距离是x，滑块损失的机械能为克服摩擦力做功为：wfmgcos ，即各释放点处在同一竖直线上，d正确。9多选(2017济南模拟)如图所示，圆心在o点、半径为r的光滑圆弧轨道abc竖直固定在水平桌面上，oc与oa的夹角为60，轨道最低点a与桌面相切。一足够长的轻绳两端分别系着质量为m1和m2的两个小球(均可视为质点)，挂在圆弧轨道光滑边缘c的两边，开始时m1位于c点，然后从静止释放，则()a在m1由c点下滑到a点的过程中两球速度大小始终相等b在m1由c点下滑到a点的过程中重力对m1做功的功率先增大后减小c若m1恰好能沿圆弧下滑到a点，则m12m2d若m1恰好能沿圆弧下滑到a点，则m13m2解析：选bcm1由c点从静止下滑到a点的过程中，m1、m2和地球组成的系统机械能守恒，m1速度沿轻绳方向的分速度和m2速度相等，a项错误；在m1由c点下滑到a点的过程中，在c点，重力的功率为零；在a点，重力与速度方向垂直，其功率仍为零，因此重力做功的功率先增大后减小，b项正确；若m1恰好能沿圆弧下滑到a点，根据机械能守恒定律得，m1gr(1cos 60)m2gr，解得，m12m2，c项正确，d项错误。10(2017湖南师大附中模拟)如图甲所示，质量为1 kg的小物块以初速度v011 m/s，从53固定斜面底端先后两次滑上斜面，斜面足够长，第一次对小物块施加一沿斜面向上的恒力f，第二次无恒力，图乙中的两条线段a、b分别表示存在恒力f和无恒力f时小物块沿斜面向上运动的vt图像，不考虑空气阻力，g取10 m/s2，下列说法正确的是(cos 530.6，sin 530.8)()a恒力f大小为21 nb物块与斜面间的动摩擦因数为0.5c有恒力f时，小物块在上升过程机械能的减少量较大d有恒力f时，小物块在上升过程产生的热量较小解析：选b根据vt图线的斜率等于加速度，可知：aa m/s210 m/s2ab m/s211 m/s2根据牛顿第二定律得：不加恒力时有：mabmgsin 53mgcos 53代入数据得：0.5加恒力时有：maafmgsin 53mgcos 53解得：f1 n，故a错误，b正确；有恒力f时，小物块上升的高度比较大，所以该过程物块重力势能增加量较大，而升高的过程中动能的减小量是相等的，所以有恒力f时，小物块在整个上升过程机械能的减少量较小，故c错误；根据vt图像与坐标轴所围的面积表示位移，可知有恒力f时小物块的位移较大，所以在上升过程产生的热量较大，故d错误。11.(2017衡水中学七调)如图所示，半径r0.4 m的光滑圆弧轨道bc固定在竖直平面内，轨道的上端点b和圆心o的连线与水平方向的夹角30，下端点c为轨道的最低点且与粗糙水平面相切，一根轻质弹簧的右端固定在竖直挡板上。质量m0.1 kg的小物块(可视为质点)从空中的a点以v02 m/s的速度被水平抛出，恰好从b点沿轨道切线方向进入轨道，经过c点后沿水平面向右运动至d点时，弹簧被压缩至最短，此时弹簧的弹性势能epm0.8 j，已知小物块与水平面间的动摩擦因数0.5，g取10 m/s2。求：(1)小物块从a点运动至b点的时间；(2)小物块经过圆弧轨道上的c点时，对轨道的压力大小；(3)c、