（新课标卷）2013年高考物理 考前预测冲刺二（机械能及其守恒定律）

1 20132013 年高考考前预测冲刺二年高考考前预测冲刺二 命题范围命题范围 机械能及其守恒定律机械能及其守恒定律 一 选择题 1 下列说法正确的是 A 如果物体 或系统 所受到的合外力为零 则机械能一定守恒 B 如果合外力对物体 或系统 做功为零 则机械能一定守恒 C 物体沿光滑曲面自由下滑过程中 机械能一定守恒 D 做匀加速运动的物体 其机械能可能守恒 2 如图所示 木板OA水平放置 长为L 在A处放置一个质量为m的物体 现绕O点缓 慢抬高到 A 端 直到当木板转到与水平面成 角时停止转动 这时物体受到一个微小的干 扰便开始缓慢匀速下滑 物体又回到O点 在整个过程中 A 支持力对物体做的总功为 sinmgL B 摩擦力对物体做的总功为零 C 木板对物体做的总功为零 D 木板对物体做的总功为正功 3 静止在粗糙水平面上的物块A受方向始终水平向右 大小先后为F1 F2 F3的拉力作用 做直线运动 t 4s 时停下 其速度 时间图象如图所 示 已知物块 A 与水平面间的动摩 擦因数处处相同 下列判断正确的是 A 全过程中拉力做的功等于物块克服摩擦力做的功 B 全过程拉力做的功等于零 C 一定有F1 F3 2F2 D 可能有F1 F3 2F2 4 质量为m的物体 由静止开始下落 由于空气阻力 下落的加速度为g 5 4 在物体下落 h 的过程中 下列说法正确的是 2 A 物体动能增加了mgh 5 4 B 物体的机械能减少了mgh 5 4 C 物体克服阻力所做的功为mgh 5 1 D 物体的重力势能减少了mgh 5 如图所示 木板质量为M 长度为L 小木块的质量为m 水平地面光滑 一根不计质量 的轻绳通过定滑轮分别与M和m连接 小木块与木板间的动摩擦因数为 开始时木块静 止在木板左端 现用水平向右的力将m拉至右端 拉力至少做功为 A mgL B 2 mgL C 2 mgL D gLmM 6 如图所示 一轻弹簧左端固定在长木板 2 m的左端 右端与小木块 1 m连接 且 1 m 2 m及 2 m与地面之间接触面光滑 开始时 1 m和 2 m均静止 现同时对 1 m 2 m施加等大反向的 水平恒力 1 F和 2 F 从两物体开始运动以后的整个过程中 对 1 m 2 m和弹簧组成的系统 整个过程中弹簧形变不超过其弹性限度 正确的说法是 A 由于 1 F 2 F等大反向 故系统机械能守恒 B 由于 1 F 2 F分别对 1 m 2 m做正功 故系统 动能不断增加 C 由于 1 F 2 F分别对 1 m 2 m做正功 故系统机械能不断增加 D 当弹簧弹力大小与 1 F 2 F大小相等时 1 m 2 m的动能最大 7 如图所示 滑雪者由静止开始沿斜坡从A点自由滑下 然后在水平面上前进至B点停下 已知斜坡 水平面与滑雪板之间的动摩擦因数皆为 滑雪者 包括滑雪板 的质量为 m A B两点间的水平距离为L 在滑雪者 经过AB段的过程中 摩擦力所做的功 A 大于 mgL B 小于 mgL C 等于 mgL D 以上三种情况都有可能 8 用力将重物竖直提起 先是从静止开始匀加速上升 紧接着匀速上升 如果前后两过程 的时间相同 不计空气阻力 则 3 A 加速过程中拉力的功一定比匀速过程中拉力的功大 B 匀速过程中拉力的功一定比加速过程中拉力的功大 C 两过程中拉力的功一样大 D 上述三种情况都有可能 9 如图所示 在不光滑的平面上 质量相等的两个物体A B间用一轻弹簧相连接 现用一 水平拉力F作用在B上 从静止开始经一段时间后 A B一起做匀加速直线运动 当它 们的总动能为Ek时撤去水平力F 最后系统停止运动 从撤去拉力F到系统停止运动的 过程中 系统 A 克服阻力做的功等于系统的动能Ek B 克服阻力做的功大于系统的动能Ek C 克服阻力做的功可能小于系统的动能Ek D 克服阻力做的功一定等于系统机械能的减少量 10 一物体悬挂在细绳下端 由静止开始沿竖直方向向下运动 运动过程中 物体的机械能 与位移的关系图象如图所示 其中 0 s1过程的 图象为曲线 s1 s2过程的图象为直线 根据该 图象 下列说法正确的是 A 0 s1过程中物体所受拉力一定是变力 且不断减小 B s1 s2过程中物体可能在做匀变速直线运动 C s1 s2过程中物体可能在做变加速直线运动 D 0 s2过程中物体的动能可能在不断增大 二 本题共 2 小题 把答案填在题中相应的横线上或按题目要求作答 11 8 分 一位同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧 长度改变量的关系 他的实验如下 在离地面高度 为h的光滑水平桌面上 沿着与桌子边缘垂直的方 向放置一轻质弹簧 其左端固定 右端与质量为m 的一小钢球接触 当弹簧处于自然长度时 小钢球恰 好在桌子边缘 如图所示 让小钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放 使钢球沿水 4 平方向射出桌面 小球在空中飞行后落到水平地面上 水平距离为s 1 请你推导出弹簧弹性势能Ep与小钢球质量m 桌面离地面高度h 水平距离s等物 理量的关系式 2 弹簧的压缩量x与对应的钢球在空中飞行的水平距离s的实验数据如下表所示 弹簧的压缩量x cm 1 001 502 002 503 003 50 钢球飞行的水平距离s m 1 011 502 012 483 013 50 根据以上实验数据 请你猜测弹簧的弹性势能Ep与弹簧的压缩量x之间的关系 并说明 理由 12 12 分 在用自由落体运动验证机械能守恒定律时 某同学按照正确的操作选得纸带如 图 其中O点是起始点 A B C是打点计时器连续打下的三个点 该同学用毫米刻度尺 测量O点到A B C各点的距离 并记录在图中 单位 cm 已知打点计时器电源频率为 50Hz 重锤质量为m 当地重力加速度g 9 80m s2 1 这三组数据中不符合有效数字读数要求的是 2 该同学用重锤取OB段的运动来验证机械能守恒定律 先计算出该段重锤重力势能 的减小量为 接着从打点计时器打下的第一个点O数起 数到图中B点 是打点计时器打下的第 9 个点 他用vB gt计算跟B点对应的物体的瞬时速度 得 到动能的增加量为 均保留三位有效数字 这样他发现重力势能的减 小量 填 大于 或 小于 动能的增加量 造成这一错误的原因是 5 三 本题共 6 小题 解答应写出必要的文字说明 方程式和重要演算步骤 只写出最后答案 的不能得分 有数值计算的题 答案中必须明确写出数值和单位 13 13 分 一辆质量为m的汽车 以恒定的输出功率P在倾角为 的斜坡上沿坡匀速行驶 如图所示 汽车受到的摩擦阻力恒为f 忽略空气阻力 求 1 汽车的牵引力F和 速度v的表达式 2 根据F与v的表达式 联系 汽车上 下坡的实际 你能得到什么启发 14 14 分 如图所示 质量分别为 3m 2m m的三个小球A B C用两根长为L的轻绳相 连 置于倾角为 30 高为L的固定光滑斜面上 A球恰能从斜面顶端外竖直落下 弧 形挡板使小球只能竖直向下运动 小球落地后均不再反 弹 由静止开始释放它们 不计所有摩擦 求 1 A 球刚要落地时的速度大小 2 C球刚要落地时的速 度大小 15 14 分 如图所示 倾角为 的直角斜面体固定在水平地面上 其顶端固定有一轻质定 滑轮 轻质弹簧和轻质细绳相连 一端接质量为m2的物块B 物块B放在地面上且使滑 轮和物块间的细绳竖直 一端连接质量为m1的物块A 物块A放在光滑斜面上的P点保 持静止 弹簧和斜面平行 此时弹簧具有的弹性势能为Ep 不计定滑轮 细绳 弹簧的 质量 不计斜面 滑轮的摩擦 已知弹簧劲度系数为 k P点到斜面底端的距离为L 现将物块A缓慢斜向上移 6 动 直到弹簧刚恢复原长时的位置 并由静止释放物块A 当物块B刚要离开地面时 物块A的速度即变为零 求 1 当物块B刚要离开地面时 物块A的加速度 2 在以后的运动过程中物块A最大速度的大小 16 16 分 如图所示 光滑弧形轨道下端与水平传送带吻接 轨道上的A点到传送带的竖 直距离和传送带到地面的距离均为h 5m 把一物体放在A点由静止释放 若传送带不动 物体滑上传送带后 从右端B水平飞离 落在地面上的P 点 B P的水平距离OP为x 2m 若传送带顺时针方向转 动 传送带速度大小为v 5m s 则物体落在何处 这两 次传送带对物体所做的功之比为多大 17 16 分 如图所示 A B C质量分别为mA 0 7kg mB 0 2kg mC 0 1kg B为套在细绳 上的圆环 A与水平桌面的动摩擦因数 0 2 另一圆环D固定在桌边 离地面高 h2 0 3m 当B C从静止下降h1 0 3m C穿环而过 B被D挡住 不计绳子质量和滑轮 的摩擦 取g 10m s2 若开始时A离桌面足够远 1 请判断C能否落到地面 2 A在桌面上滑行的距离是多少 7 18 17 分 质量为m的小物块A 放在质量为M的木板B的左端 B在水平拉力的作用下沿 水平地面匀速向右滑动 且A B相对静止 某时刻撤去水平拉力 经过一段时间 B在 地面上滑行了一段距离x A在B上相对于B向右滑行了一段距离L 设木板 B 足够长 后A和B都停下 已知A B间的动摩擦因数为 1 B与地 面间的动摩擦因数为 2 且 12 求x的表达式 参考答案 1 答案 CD 如果物体受到的合外力为零 机械能不一定守恒 如在光滑水平面上物体做匀 速直线运动 其机械能守恒 在粗糙水平面上做匀速直线运动 其机械能就不守恒 所以 A 错误 合外力做功为零 机械能不一定守恒 如在粗糙水平面上用绳拉着物体做匀速直 线运动 合外力做功为零 但其机械能就不守恒 所以 B 错误 物体沿光滑曲面自由下 滑过程中 只有重力做功 所以机械能守恒 所以 C 正确 做匀加速运动的物体 其机械 能可能守恒 如自由落体运动 所以 D 正确 但有时也不守恒 如在粗糙水平面上拉着一 个物体加速运动 此时就不守恒 8 2 答案 AC 物体从 A 点到 A 的过程中 只有重力G和支持力N做功 由动能定理 0sin mgLWN 在此过程中支持力做功为 sinmgLWN 从 A 回到 O 点的过程中支 持力的方向与路径始终垂直 所以支持力不做功 A 正确 重力做的总功为零 支持力做 的总功 sinmgLWN 由动能定理得0 fNG WWW得 sinmgLWf B 不正确 木板对 物体的作用力为支持力N和摩擦力F 由0 fNG WWW得0 fN WW即木板对物体做 的功为零 C 正确 D 错误 3 答案 AC 根据动能定理知 A 正确 B 错误 第 1s 内 mamgF 1 1s 末到 3s 末 0 2 mgF 第 4s 内 maFmg 3 所以 F1 F3 2F2 4 答案 ACD 物体下落的加速度为 g 5 4 说明物体下落过程中受到的阻力大小为 mgf 5 1 由动能定理 mghmghmghEk 5 4 5 1 其中阻力做功为 mgh 5 1 即机械能减少量 又 重力做功总与重力势能变化相对应 故 ACD 正确 5 答案 A 若使拉力F做功最少 可使拉力F恰匀速拉木块 容易分析得出mgF 2 此 时绳子上的拉力等于 mg 而位移为 2 L 所以mgL L mgFsW 2 2 6 答案 D 本题可采用排除法 F1 F2大于弹力过程 1 m向右加速运动 2 m向左加速运 动 F1 F2均做正功 故系统动能和弹性势能增加 A 错误 当F1 F2小于弹力 弹簧 仍伸长 F1 F 2还是做正功 但动能不再增加而是减小 弹性势能在增加 B 错 当 1 m 2 m速度减为零 1 m 2 m反向运动 这时F1 F2又做负功 C 错误 故只有 D 正确 7 答案 C 本题容易错选 错选的原因就是没有根据功的定义去计算摩擦力的功 而直 接凭主观臆断去猜测答案 因此可设斜坡与水平面的夹角 然后根据摩擦力在斜坡上和 水平面上的功相加即可得到正确答案为 C 8 答案 D 因重物在竖直方向上仅受两个力作用 重力mg 拉力F 这两个力的相互关 系决定了物体在竖直方向上的运动状态 设匀加速提升重物时拉力为F1 加速度为a 由 牛顿第二定律 mamgF 1 所以有mamgF 1 则拉力 F1做功为 9 22 111 2 1 2 1 atagmatagmsFW 匀速提升重物时 设拉力为F2 由平衡条件得 F2 mg 匀速直线运动的位移 2 2 atvts 力F2所做的功 2 222 mgatsFW 比较上述两种情况 下拉力F1 F2分别对物体做功的表达式 可以发现 一切取决于加速度a与重力加速度 的关系 若a g时 gag 2 1 则W1 W2 若a g时 gag 2 1 则W1 W2 若a g 时 gag 2 1 则W1F2时 v1 v2 即汽车沿 斜坡上行时 车速v1小 换取汽车较大的牵引力F1 当汽车沿斜坡下行时 车的牵引力F2 较小 则车速v2较大 3 分 14 解析 1 在A球未落地前 A B C组成的系统机械能守恒 设A球刚要落地时系统 的速度大小为v1 则 11 2 1 2 1 CCBBAACBA ghmghmghmvmmm 2 分 又LhA LLhh CB 2 1 30sin 11 2 分 代入数据并解得 2 1 gL v 1 分 2 在A球落地后 B球未落地前 B C组成的系统机械能守恒 设B球刚要落地时系 统的速度大小为v2 则 22 2 1 2 2 2 1 2 1 CCBBCBCB ghmghmvmmvmm 2 分 又 LLhLh CB 2 1 30sin 22 2 分 代入数据并解得 2 3 2 gL v 1 分 在B球落地后 C球未落地前 C球在下落过程中机械能守恒 设C球刚要落地时系 统的速度大小为v3 则 3 2 2 2 3 2 1 2 1 CCCC ghmvmvm 2 分 又LhC 3 代入数据得 2 14 3 gL v 2