【南方新课堂】高考物理总复习 专题五 机械能课时检测(1).doc

专题五机械能第1讲功和功率 知能训练 一、单项选择题1如图k511所示，拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100 m，那么下列说法正确的是()图k511a轮胎受到地面的摩擦力做了负功 b轮胎受到的重力做了正功c轮胎受到的拉力不做功d轮胎受到地面的支持力做了正功2如图k512甲所示，静止于光滑水平面上坐标原点处的小物块，在水平拉力f作用下，沿x轴方向运动，拉力f随物块所在位置坐标x的变化关系如图乙所示，图线为半圆则小物块运动到x0处时f做的总功为()图k512a0 b.fmx0 c.fmx0 d.x023(惠州2013届高三调研)汽车上坡时，司机要用“换挡”的办法减速行驶，是为了()a省油 b减小发动机的功率 c增大发动机的功率 d增大爬坡的牵引力二、双项选择题4一质量为1 kg的质点静止于光滑水平面上，从t0时起，第1 s内受到2 n的水平外力作用，第2 s内受到同方向的1 n的外力作用下列判断正确的是()a02 s内外力的平均功率是 wb第2 s内外力所做的功是 jc第2 s末外力的瞬时功率最大d第1 s内与第2 s内质点动能增加量的比值是5如图k513所示，在外力作用下某质点运动的vt图象为正弦曲线从图中可以判断()图k513a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，外力做的总功为零6在同一高度将同一小球两次分别以速度v、2v水平抛出，不考虑空气阻力，则两次比较，小球有相同的()a水平位移b落地速度c动能改变量d落地瞬间重力做功的功率7质量为2 kg的物体，放在动摩擦因数0.1的水平面上，在水平拉力f的作用下，由静止开始运动，拉力做的功w和物体发生的位移s之间的关系如图k514所示取g10 n/kg，则()图k514a图中ws图线斜率表示合外力大小b图中ws图线斜率表示拉力f大小c图中ab段对应物体做匀速直线运动d图中ab段对应物体做匀加速直线运动三、非选择题8静止在水平地面上的木箱，质量m50 kg，木箱与地面间的动摩擦因数0.4，若用大小为400 n、方向与水平方向成37角的斜向上的拉力拉木箱从静止开始运动，使木箱能够到达50 m远处，拉力最少做多少功？(cos 370.8，取g10 m/s2)9(广东六校2013届联考)如图k515所示，斜面倾角为45，从斜面上方a点处由静止释放一个质量为m的弹性小球，在b点处和斜面碰撞，碰撞后速度大小不变，方向变为水平，经过一段时间在c点再次与斜面碰撞已知ab两点的高度差为h，重力加速度为g，不考虑空气阻力求：(1)小球在ab段运动过程中重力做功的平均功率p.(2)小球落到c点时速度的大小图k515 真题回放 10(2012年江苏卷)如图k516所示，细线的一端固定于o点，另一端系一小球在水平拉力作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由a点运动到b点在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是() 图k516a逐渐增大 b逐渐减小c先增大，后减小 d先减小，后增大11(双选，2012年上海卷)如图k517所示，位于水平面上的物体在水平恒力f1作用下，做速度为v1的匀速运动；若作用力变为斜向上的恒力f2，物体做速度为v2的匀速运动，且f1与f2功率相同则可能有()图k517af2f1，v1v2 bf2f1，v1f1，v1v2 df2f1，v1m2)，不计绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦，在m1向下运动一段距离的过程中，下列说法正确的是()图k536am1势能的减少量等于m1、m2动能的增加量bm1势能的减少量等于m1、m2动能的增加量与m2势能的增加量总和cm1机械能的减少量等于m2机械能的增加量dm1机械能的减少量大于m2机械能的增加量三、非选择题8(2011年惠州调研)小钢球质量为m，沿光滑的轨道由静止滑下，轨道形状如图k537所示，与光滑轨道相接的圆形轨道的半径为r，要使小球沿光滑轨道恰能通过最高点，物体应从离轨道最低点多高的地方开始滑下？图k5379如图k538所示，半径r2 m的四分之一粗糙圆弧轨道ab置于竖直平面内，轨道的b端切线水平，且距水平地面高度为h1.25 m，现将一质量m0.2 kg的小滑块从a点由静止释放，滑块沿圆弧轨道运动至b点并以vb5 m/s的速度水平飞出(取g10 m/s2)求：(1)小滑块沿圆弧轨道运动过程中所受摩擦力做的功(2)小滑块经过b点时对圆轨道的压力大小(3)小滑块着地时的速度大小图k53810如图k539所示，光滑坡道顶端距水平面高度为h，质量为m的小物块a 从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时无机械能损失，为使a制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线m处的墙上，另一端恰位于滑道的末端o点已知在om段，物块a与水平面间的动摩擦因数均为，其余各处的摩擦不计，重力加速度为g，求：(1)物块滑到o点时的速度大小(2)弹簧为最大压缩量d时的弹性势能(设弹簧处于原长时弹性势能为零)(3)若物块a能够被弹回到坡道上，则它能够上升的最大高度是多少？图k539 真题回放 11(双选，2013年山东卷)如图k5310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()图k5310a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12(双选，2013年广东卷)如图k5311所示，游乐场中，从高处a到水面b处有两条长度相同的光滑轨道甲、乙两小孩沿不同轨道同时从a处自由滑向b处，下列说法正确的有()图k5311a甲的切向加速度始终比乙的大b甲、乙在同一高度的速度大小相等c甲、乙在同一时刻总能到达同一高度d甲比乙先到达b处第4讲功能关系、能量转化与守恒定律 知能训练 一、单项选择题1(惠州2013届高三调研)用细绳拴一个质量为m的小球，小球将固定在墙上的轻弹簧水平压缩的距离为x，球离地高h，球与弹簧不粘连，如图k541所示，将细线烧断后()a小球做平抛运动b小球脱离弹簧后做匀变速运动c小球的加速度立即为gd小球落地时动能等于mgh 图k541 图k5422如图k542所示，一根跨过光滑定滑轮的轻绳，两端各有一杂技演员(可视为质点)，演员a站在地面，演员b从图示的位置由静止开始向下摆，运动过程中绳始终处于伸直状态，当演员b摆至最低点时，演员a刚好对地面无压力，则演员a与演员b的质量之比为()a11 b21 c31 d413如图k543所示，汽车从一座拱形桥上的a点匀速率运动到b点，在这个过程中()a机械能守恒b汽车牵引力做的功等于克服摩擦力做的功c重力做功的功率不变d汽车所受合外力做的功为零 图k543 图k5444(2011年四川卷)如图k544所示是“神舟”系列航天飞船返回舱返回地面的示意图，假定其过程可简化为：打开降落伞一段时间后，整个装置匀速下降，为确保安全着陆，需点燃返回舱的缓冲火箭，在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动，则()a火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小b返回舱在喷气过程中减速的主要原因是空气阻力c返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功d返回舱在喷气过程中处于失重状态二、双项选择题5(惠州2013届高三调研)跳水运动员质量为m，入水后受到水的阻力而做减速运动，设水对他的阻力大小恒为f，在水中下降高度h的过程中，他的(g为当地重力加速度)()a重力势能减少了mgh b动能减少了fhc机械能减少了(fmg)h d机械能减少了fh6质量为m的子弹，以水平速度v射入静止在光滑水平面上的质量为m的木块，并留在其中，下列说法正确的是()a子弹克服阻力做的功与木块获得的动能相等b阻力对子弹做的功与子弹动能的变化相等c子弹克服阻力做的功与子弹对木块做的功相等d子弹克服阻力做的功大于系统摩擦所产生的内能7如图k545所示，半径为r的竖直光滑圆轨道内侧底部静止着一个光滑小球，现给小球一个冲击使其在瞬间得到一个水平初速度v0，若v0大小不同，则小球能够上升到的最大高度(距离底部)也不同下列说法正确的是()图k545a如果v0，则小球能够上升的最大高度为b如果v0，则小球能够上升的最大高度为c如果v0，则小球能够上升的最大高度为d如果v0，则小球能够上升的最大高度为2r8(2013年茂名一模)如图k546所示，物体a、b的质量相等，物体b刚好与地面接触现剪断绳子oa，下列说法正确的是()图k546a剪断绳子的瞬间，物体a的加速度为gb弹簧恢复原长时，物体a的速度最大c剪断绳子后，弹簧、物体a、b和地球组成的系统机械能守恒d物体运动到最下端时，弹簧的弹性势能最大9(2012年广东六校联考)升降机底板上放一质量为100 kg的物体，物体随升降机由静止开始竖直向上移动5 m时速度达到4 m/s，则此过程中(取g10 m/s2)()a升降机对物体做功5800 jb合外力对物体做功5800 jc物体的重力势能增加了5000 jd物体的机械能增加了5000 j三、非选择题10如图k547所示，质量为m的厚壁塑料管b内有一个质量为m的小塑料球a，塑料球a的直径略小于塑料管b的内径，且m m; a和b之间有一根极短的轻弹簧，轻弹簧与a、b不连接将此装置从b下端离地板的高度h处由静止释放，b触地后在极短时间内反弹，且其速度大小不变，接着a脱离b竖直上升，而b恰好停留在地板上不计空气阻力及a与b内壁的摩擦求：(1)塑料球a上升的高度(2)弹簧中能达到的最大弹性势能图k54711(2011年佛山一中月考)如图k548所示，质量m0.5 kg的小球 从距地面高h5 m处自由下落，到达地面恰能沿凹陷于地面的半圆形槽壁运动，半圆槽半径r0.4 m小球到达槽最低点时速率为10 m/s，并继续沿槽壁运动直到从槽左端边缘飞出，如此反复几次，设摩擦力恒定不变，求：(设小球与槽壁相碰时不损失能量)(1)小球第一次离槽上升的高度h.(2)小球最多能飞出槽外的次数(取g10 m/s2)图k54812(汕头2012届高三检测)如图k549所示，粗糙水平面与半径r1.5 m的光滑圆弧轨道相切于b点，静止于a处m1 kg的物体在大小为10 n、方向与水平面成37角的拉力f作用下沿水平面运动，到达b点时立刻撤去f，物体沿光滑圆弧向上冲并越过c点，然后返回经过b处的速度vb15 m/s.已知sab15 m，g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.求：(1)物体到达c点时对轨道的压力(2)物体与水平面的动摩擦因数.图k549 真题回放 13(双选，2013年全国卷)如图k5410所示，一固定斜面倾角为30，一质量为m的小物块自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做匀减速运动，加速度大小等于重力加速度的大小g.物块上升的最大高度为h，则此过程中，物块的()图k5410a动能损失了2mgh b动能损失了mghc机械能损失了mgh d机械能损失了mgh14(2011年广东卷)如图k5411所示，以a、b和c、d为端点的两半圆形光滑轨道固定于竖直平面内，一滑板静止在光滑水平地面上，左端紧靠b点，上表面所在平面与两半圆分别相切于b、c.一物块被轻放在水平匀速运动的传送带上e点，运动到a时刚好与传送带速度相同，然后经a沿半圆轨道滑下，再经b滑上滑板滑板运动到c时被牢固粘连物块可视为质点，质量为m，滑板质量m2m，两半圆半径均为r，板长l6.5r，板右端到c的距离l在rl5r范围内取值e距a为s5r，物块与传送带、物块与滑板间的动摩擦因素均为0.5，重力加速度取g.(1) 求物块滑到b点的速度大小(2) 试讨论物块从滑上滑板到离开滑板右端的过程中，克服摩擦力做的功wf与l的关系，并判断物块能否滑到cd轨道的中点图k5411专题五机械能第1讲功和功率1a2c解析：f为变力，但fx图象包围的面积在数值上表示拉力做的总功由于图线为半圆，又在数值上fmx0，故所求wf m2fmx0fmx0.3d4.ad5ad解析：在0t1时间内，质点的速度增大，说明外力做正功，选项a正确；根据pfv和图象斜率表示加速度，加速度对应合外力，在0t1和t1t2内，外力的功率均为从0增到最大，再减为0，选项b、c错误；t1和t3两时刻，质点的动能等大，这个时间段内外力做功为0，d正确6cd7bc解析：根据功的公式得，a错、b对，求出相应的水平拉力f大小后，结合力的分析得c.8解：欲使拉力做功最少，须使拉力作用的位移最小，故木箱应先在拉力作用下加速，再撤去拉力使木箱减速，到达50 m处时速度恰好减为0，设加速时加速度的大小为a1，减速时加速度的大小为a2.由牛顿第二定律得，加速时有水平方向fcos 37fnma1竖直方向fsin 37fnmg0减速时有mgma2 且有v22a1x12a2x2x1x2x联立以上各式解得x124 m由功的定义，有wfx1cos 37400240.8 j7.68103 j.9解：(1)ab过程：重力做功wmgh hgt 平均功率p 由得pmg. (2)设bc间的水平位移为s，初速度为v0mvmgh 由于倾角为45，平抛运动的竖直位移也为ssgt sv0t2 全过程：末速度为vmg(hs)mv2 由以上各式得v.10a解析：由于小球做匀速圆周运动，小球受到的重力g，水平拉力f，绳子拉力t三者合力必沿绳子指向o.设绳子与竖直方向夹角为，则fgtan ，力f的瞬时功率pfvcos gvsin ，故从a到b，力f的瞬时功率一直增大11bd第2讲动能、动能定理1c解析：f作用过程由动能定理得fhmghmv2，撤去f后：mg(dh)w0mv2，联立可得w34 j.2c3b解析：从a到b和从b到a摩擦力做功相等，从a到b由动能定理得mghwf0mv.从b到a由动能定理得mghwfmv，得v1.4ac5cd解析：物块沿轨道1滑下来时，设斜面的倾角为，轨道1长为l，a点在水平面上的投影为a，a到水平面的距离为h，由动能定理得mgh(mgcos )lmv，即mghmgabmv，同理可得，物块沿轨道2滑下时，有mghmgabmv，也就是沿两轨道下滑时，摩擦力做功一样多，但摩擦力不同，所以cd对，a错；位移是从初位置指向末位置的有向线段，故位移相同，b错6cd7bd解析：速度变大，功率不变，牵引力减小，小车做变加速运动，a错；由动能定理得ptfsmv，b、d对，c错8解：由图象知物体的初速度v020 m/s,4 s末速度v120 m/s.由动能定理得w外mvmv0故总功为0.9解：(1)p从a到c又返回a的过程中，由动能定理有mg2l0mv 将lr代入解得v0 若p在d点的速度为vd，q对p的支持力为fd ，由动能定理和牛顿定律有mglmvmv fdmgm 联立解得fd1.2mg 由牛顿第三定律可知，p对q的压力大小也为1.2mg .(2)当pq具有共同速度v时，p达到的最大高度h，由动量守恒定律有mv0(mm)v 由功能关系有 mvmgl(mm)v2mgh 联立解得hr. 10解：(1)设物块离开桌面d时的速度为vd由动能定理可得 m2gsbdm2vm2v得vd4 m/s.(2)设物块落到p点时其竖直速度为vy由tan45v2gh得h0.8 m.(3)若物块能沿轨道到达m点，其速度为vmm2vm2vm2gr得v168 若物块恰好能沿轨道过m点，则m2gm2解得v8v即物块不能到达m点(4)设弹簧长为ac时的弹性势能为ep释放m1时，epm1gscb释放m2时，epm2gscbm2v且m12m2，可epm2v7.2 jm2在桌面上运动过程中克服摩擦力做功为wf则epwfm2v可得wf5.6 j.11d解析：由图象可知物块在04 s内处于静止状态，其所受合外力为零，选项b错误；45 s内做变加速直线运动，因此5 s内拉力对物块做的功不为零，选项a错误；物块的滑动摩擦力ff3 n，则0.3, 选项c错误；在69 s内由牛顿第二定律得fffma，a m/s22.0 m/s2，选项d正确第3讲机械能守恒定律1b2c解析：小球在接触弹簧之前做自由落体运动碰到弹簧后先做加速度不断减小的加速运动，当加速度为0，即重力等于弹簧弹力时速度达到最大值，而后往下做加速度不断增大的减速运动直至速度为零上升过程恰好与下降过程互逆由乙图可知t1时刻开始接触弹簧；t2时刻弹力最大，小球处在最低点，动能最小；t3时刻小球往上运动恰好要离开弹簧；t2t3这段时间内，小球先加速后减速，动能先增加后减少，弹簧的弹性势能转化为小球的动能和重力势能3d4.cd5.bd6.ad7bc解析：由机械能守恒定律知m1、m2组成的系统机械能守恒，故bc正确8解：小钢球恰能通过最高点时n0最高点时有mgm 小球在下落过程中由机械能守恒定律得mghmg2rmv2 由解得h2.5r.9解：(1)由动能定理得mgrwfmv0解得wf1.5 j.(2)滑块在b点时，由向心力公式可得nbmgm解得nb4.5 n 由牛顿第三定律知，小滑块经过b点时对圆轨道的压力大小为4.5 n.(3)设小滑块着地时的速度大小为v，则由机械能守恒定律可得mghmvmv2解得v5 m/s.10解：(1)由机械能守恒定律得mghmv2解得v.(2)在水平滑道上物块a克服摩擦力所做的功为wmgd由能量守恒定律得mv2epmgd以上各式联立求解得epmghmgd.(3)物块a被弹回的过程中，克服摩擦力所做的功仍为wmgd弹簧弹力所做的功仍为w弹ep由动能定理得mghepmgd解得物块a能够上升的最大高度为hh2d.11cd12bd解析：由机械能守恒定律知：下落相同的高度，获得相同的动能故甲、乙在同一高度的速率相等，b正确；作出vt图象如图d56所示最初甲的加速度大，速度增加得快，下落得快，乙的加速度小，速度增加得慢，所以甲先到达b处，d正确图d56第4讲功能关系、能量转化与守恒定律1b解析：细线烧断后除重力外还有弹力，a、c、d错，b对2b解析：由机械能守恒定律求出演员b下落至最低点时的速度大小v，mbv2mbgl(1cos 60)，v22gl(1cos 60)gl.此时绳的拉力为tmbgmb2mbg，演员a刚好对地压力为0，则magt2mbg.故mamb21.3d4.a5ad解析：重力做功mgh，a对；合力做功(fmg)h，b错；阻力做功fh，d对6bd解析：根据动能定理，b正确根据能量守恒，子弹克服阻力做功，机械能减少，一部分转化为系统产生的热量，一部分传递给木块，木块获得动能选择b、d.7ad解析：根据机械能守恒定律，当速度为v0，由mghmv解出h，a项正确，b项错误；当v0，小球正好运动到最高点，d项正确；当v0时小球运动到最高点以下，若c项成立，说明小球此时向心力为0，这是不可能的8cd9ac10解：a和b一起自由下落h，处于完全失重状态，轻弹簧处于原长，a和b一起下落，满足机械能守恒：(mm)gh(mm)v解得v0b自地面原速反弹后，a和b组成的系统动量守恒，以向上为矢量正方向，有若mm，有：mv0mv0(mm)v1解得v10在此条件下，a和b的初动能完全转化成弹簧的弹性势