2011年高考物理 机械能专题强化训练 新人教版

用心 爱心 专心1 机械能专题训练机械能专题训练 1 如图所示 一根轻弹簧下端固定 竖立在水平面上 其正上方 A 位置有一只小球 小 球从静止开始下落 在 B 位置接触弹簧的上端 在 C 位置小球所受弹力大小等于重 力 在 D 位置小球速度减小到零 在小球下降阶段中 下列说法正确的是 D A 从 A D 位置小球先做匀加速运动后做匀减速运动 B 从 A C 位置小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量 C 在 B 位置小球动能最大 D 在 C 位置小球动能最大 2 如图所示 一个质量为 的物体 可视为质点 以某一速度从 点冲上倾角为 30 的固定斜面 其运动的加速度为 3g 4 这物体在斜面上上升的最大高度为 则在这个过程中物体的 D A 整个过程中物体机械能守恒 B 重力势能增加了 3mgh 4 C 动能损失了 3mgh 2 D 机械能损失了 mgh 4 将物体以 60J 的初动能竖直向上抛出 当它上升到某点 P 时 动能减为 10J 机械能损失 10J 若空 气阻力大小不变 则物体落回到抛出点时的动能为 A A 36J B 40JC 48JD 50J 设匀速行驶的汽车 发动机功率保持不变 则 AC A 路面越粗糙 汽车行驶得越慢 B 路面越粗糙 汽车行驶得越快 C 在同一路面上 汽车不载货比载货时行驶得快 D 在同一路面上 汽车不载货比载货时行驶得慢 将小球竖直上抛 经一段时间落回抛出点 若小球所受的空气阻力大小不变 对其上升过程和下降过 程损失的机械能进行比较 下列说法中正确的是 C A 上升损失的机械能大于下降损失的机械能 B 上升损失的机械能小于下降损失的机械能 C 上升损失的机械能等于下降损失的机械能 D 无法比较 6 伽利略在研究力和运动的关系的时候 用两个对接的斜面 一个斜面固定 让小球从斜面上滚下 又 滚上另一个倾角可以改变的斜面 斜面倾角逐渐改变至零 如图所示 伽利略设计这个实验的目的是为 了说明 C A 如果没有摩擦 小球将运动到与释放时相同的高度 B 如果没有摩擦 物体运动过程中机械能守恒 C 维持物体作匀速直线运动并不需要力 D 如果物体不受到力 就不会运动 7 滑块以速率 v1靠惯性沿固定斜面由底端向上运动 当它回到出发点时速率为 v2 且 v21 断开轻绳 木板和物块沿斜面下滑 假设木板足够长 与挡板发生碰撞时 时间极短 无动能损失 空气阻力不计 求 1 木板第一次与挡板碰撞弹起上升过程中 物块的加速度 2 从断开轻绳到木板与挡板第二次碰撞的瞬间 木板运动的路程 s 3 从断开轻绳到木板和物块都静止 摩擦力对木板及物块做的总 功 W 解析 解析 1 设木板第一次上升过程中 物块的加速度为 a物块 物块受合力 F物块 kmgsin mgsin 用心 爱心 专心6 由牛顿第二定律 F物块 ma物块 由 得 a物块 k 1 gsin 方向沿斜面向上 2 设以地面为零势能面 木板第一次与挡板碰撞时的速度大小为 v1 由机械能守恒mgHmv22 2 1 2 1 解得 1 2vgH 设木板弹起后的加速度 a 板 由牛顿第二定律 a 板 k 1 gsin S 板第一次弹起的最大路程 板 a v S 2 2 1 1 解得 sin1 1 k H S 木板运动的路程 S sin H 2S1 sin 1 3 k Hk 3 设物块相对木板滑动距离为 L 根据能量守恒 mgH mg H Lsin kmgsin L 摩擦力对木板及物块做的总功 W kmgsin L 解得 2 1 kmgH W k 如图所示 斜面和水平面由一小段光滑圆弧连接 斜面的倾角 为 37 一质量为 0 5kg 的物块从距斜面底端 B 点 5m 处的 A 点由静 止释放 已知物块与水平面和斜面的动摩擦因数均为 0 3 sin37 0 6 cos37 0 8 g 10m s2 1 物块在水平面上滑行的时间为多少 2 若物块开始静止在水平面上距 B 点 10m 的 C 点处 用大小为 4 5N 的平恒力向右拉该物块 到 B 点撤去此力 物块第一次到 A 点时的速度为多大 3 若物块开始静止在水平面上距 B 点 10m 的 C 点处 用大小为 4 5N 的水平恒力向右拉该物块 欲 使物块能到达 A 点 水平恒力作用的最短距离为多大 解答 解答 1 物块先沿斜面匀加速下滑 设 AB 长度为 L 动摩擦因数为 下滑的加速度 1 分 到达 B 点时速度 1 分 在水平面上物块做匀减速运动 1 分 在水平面上运动的时间 1 分 2 设 CB 距离为 全过程用动能定理 3 分 解得 2 分 3 设力作用的最短距离为 根据动能定理可得 3 分 用心 爱心 专心7 解得 2 分 如图所示为放置在竖直平面内游戏滑轨的模拟装置 滑轨由四部分粗细均匀的金属杆组成 其中倾 斜直轨 AB 与水平直轨 CD 长均为 L 3m 圆弧形轨道 APD 和 BQC 均光滑 BQC 的半径为 r 1m APD 的半径为 R AB CD 与两圆 弧形轨道相切 O2A O1B 与竖直方向的夹角均为 37 现有一质 量为 m 1kg 的小球穿在滑轨上 以 Ek0的初动能从 B 点开始沿 AB 向上运动 小球与两段直轨道间的动摩擦因数均为 1 3 设小球经 过轨道连接处均无能量损失 g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 sin18 5 0 32 cos18 5 0 95 tan18 5 1 3 cot18 5 3 求 1 要使小球完成一周运动回到 B 点 初动能 EK0至少多大 2 小球第二次到达 D 点时的动能 3 小球在 CD 段上运动的总路程 解析 解析 1 R Ltan18 5 r 2m 1 分 Ek0 mgR 1 cos mgLsin mgLcos 2 分 代入 解得 Ek0 48J 1 分 2 小球第一次回到 B 点时的动能为 EkB mg2R mgr 1 cos mgL 12J 小球沿 AB 向上运动到最高点 距离 B 点为 s 则有 EkB mgscos mgssin 2 分 代入 解得 s 18 13m 1 38m 1 分 小球继续向下运动 当小球第二次到达 D 点时动能为 1 cos sincoscos KD EmgrmgsmgsmgL 12 6J 2 分 3 小球第二次到 D 点后还剩 12 6J 的能量 沿 DP 弧上升后再返回 DC 段 到 C 点只剩下 2 6J 的 能量 因此小球无法继续上升到 B 点 滑到 BQC 某处后开始下滑 之后受摩擦力作用 小球最终停在 CD 上的某点 1 分 由动能定理 1kD Emgs 2 分 可得小球在 CD 上所通过的路程为 s 3 78m 1 分 小球通过 CD 段的总路程为 S总 2L s 9 78m 1 分 如图所示 质量为 M 4kg 的木板静止在光滑的水平面上 在木板的右端放置一个质量 m 1kg 大 小可以忽略的铁块 铁块与木板之间的摩擦因数 0 4 在铁块上加一个水平向左的恒力 F 8N 铁块在 长 L 6m 的木板上滑动 取 g 10m s2 求 L M m 左 右 F 1 经过多长时间铁块运动到木板的左端 2 在铁块到达木板左端的过程中 恒力 F 对铁块所做的功 3 在铁块到达木板左端时 铁块和木板的总动能 解 解 1 铁块与木板间的滑动摩擦力N4N1014 0 mgf 用心 爱心 专心8 铁块的加速度 22 1 m s4m s 1 48 m fF a 木板的加速度 22 2 m s1m s 4 4 M f a 铁块滑到木板左端的时间为 t 则Ltata 2 2 2 1 2 1 2 1 代入数据解得 s2 t 2 铁块位移m8m24 2 1 2 1 22 11 tas 木板位移m2m21 2 1 2 1 22 22 tas 恒力 F 做的功J64J88 1 FsW 3 方法一 铁块的动能J32J8 48 1 sfFEkA 木板的动能J8J24 2 fsEkB 铁块和木板的总动能J40J8J32 kBkAk EEE 总 方法二 铁块的速度m s8m s24 11 tav 铁块的动能J32J81 2 1 2 1 22 1 mvEkA 木板的速度m s2m s21 22 tav 木板的动能J8J24 2 1 2 1 22 2 MvEkB 铁块和木板的总动能J40J8J32 kBkAk EEE 总 评分说明 每项 2 分 每项 1 分 2 分 如图甲 在水平地面上固定一倾角为 的光滑斜面 一劲度系数为 k 的绝缘轻质弹簧的一端固定 在斜面底端 整根弹簧处于自然状态 一质量为 m 的滑块从距离弹簧上端为 s0由处静止释放 设滑块 与弹簧接触过程中没有机械能损失 弹簧始终处在弹性限度内 重力加速度大小为 g 1 求滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间 t1 2 若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度大小为 vm 求滑块从静止释放到速度大小为 vm过 程中弹簧的弹力所做的功 W 3 从滑块静止释放瞬间开始计时 请在乙图中画出滑块在沿斜面向下运动的整个过程中速度与时间 关系图象 图中横坐标轴上的 t1 t2及 t3分别表示滑块第一次与弹簧上端接触 第一次速度达到最大值 S0 甲 t v t1t2t3O v1 vm 乙 用心 爱心 专心9 及第一次速度减为零的时刻 纵坐标轴上的 v1为滑块在 t1时刻的速度大小 vm是题中所指的物理量 本小题不要求写出计算过程 解 解 1 滑块从静止释放到与弹簧刚接触的过程中作初速度为零的匀加速直线运动 设加速度大小 为 a 则有 mgsin ma 2 分 2 01 1 2 sat 2 分 sin 2 0 1 g s t 2 分 2 滑块速度最大时受力平衡 设此时弹簧压缩量为 0 x 则有 0 sinkxmg 2 分 从静止释放到速度达到最大的过程中 由动能定理得 2 00 2 1 sin m mvwxsmg 2 分 k mg smgmvw m sin sin 2 1 0 2 2 分 3 2 分 河北省衡水中学河北省衡水中学 2010 届高三上学期第四次调研考试届高三上学期第四次调研考试如图所示 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 t v t1t2t3O v1 vm 用心 爱心 专心10 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 解 解 1 小球下降过程中 做自由落体运动 落到斜面 B 点的速度为 v 满足 2 2vgh 解得 ghv2 所以小球在 AB 段重力的平均功率 mg gh vmgP 2 2 2 小球从 B 到 C 做平抛运动 设 B 到 C 的时间为 t 竖直方向 2 2 1 singtBC 水平方向 vtBC cos 解得 ght 22 所以 C 点的速度为 ghtgvvC10 222 华安 连城 永安 漳平一中 龙海二中 泉港一中华安 连城 永安 漳平一中 龙海二中 泉港一中 六校联考六校联考在研究摩擦力特点的实验中 将 木块放在水平长木板上 如图 a 所示 用力沿水平方向拉木块 拉力从 0 开始逐渐增大 分别用力传感 器采集拉力和木块所受到的摩擦力 并用计算机绘制出摩擦力 f 随拉力 F 的变化图像 如图 b 所示 已 知木块质量为 0 78kg 取重力加速度 g 10m s2 sin37 0 60 cos37 0 80 1 求木块与长木板间的动摩擦因数 2 若木块在与水平方向成 37 角斜向右上方的恒定拉力 F 作用下 以 a 2 0m s2的加速度从静止开始 做匀变速直线运动 如图 c 所示 拉力大小应为多大 3 在 2 中力作用 2s 后撤去拉力 F 求 整个运动过程中摩擦力对木块做的功 解 解 1 由 b 图可知 木块所受到的滑动摩擦力 f 3 12N 1 分 由 f N 1 分 得 N f mg F 1078 0 12 3 0 4 1 分 用心 爱心 专心11 2 物体受重力 G 支持力 N 拉力 F 和摩擦力 f 作用 将 F 分解为水平和竖直两方向 根据牛顿运动 定律得 Fcos f ma 1 分 Fsin N mg 1 分 f N 联立各式得 F 4 5N 1 分 3 全过程应用动能定理得 WF Wf 0 1 分 WF Fs1cos 1 分 s1 2 1 2 1 at 1 分 代入数据得 Wf 14 4J 1 分 甘肃省会宁五中甘肃省会宁五中2010届高三届高三10月月考月月考在如图所示的装置 中 两个光滑的定滑轮的半径很小 表面粗糙的斜面固定在地 面上 斜面的倾角为 30 用一根跨过定滑轮的细绳连接甲 乙两物体 把甲物体放在斜面上且连线与斜面平行 把乙物体 悬在空中 并使悬线拉直且偏离竖直方向 60 现同时释放甲乙两物体 乙物体将在竖直平面内振动 当乙物体运动经过最高点和最低点时 甲物体在斜面上均恰好未滑动 已知乙物体的质量为m 1 若 取重力加速度g 10m s2 求 甲物体的质量及斜面对甲物体的最大静摩擦力 解 解 设甲物体的质量为 M 所受的最大静摩擦力为 f 则当乙物体运动到最高点时 绳子上的弹力最小 设为 T1 对乙物体 cos 1 mgT 此时甲物体恰好不下滑 有 1 sinTfMg 得 cossinmgfMg 当乙物体运动到最低点时 设绳子上的弹力最大 设为 T2 对乙物体由动能定理 2 2 1 cos1mvmgl 又由牛顿第二定律 l v mmgT 2 2 此时甲物体恰好不上滑 则有 2 sinTfMg 得 cos23 sin mgfMg 可解得 5 2 sin2 cos3 kg m M 5 7 cos1 2 3 Nmgf 安徽省两地安徽省两地 2010 届高三第一次联考检测届高三第一次联考检测如图所示 一轻绳绕过无摩 擦的两个轻质小定滑轮 O1 O2和质量 mB m 的小球连接 另一端与套在 光滑直杆上质量 mA m 的小物块连接 已知直杆两端固定 与两定滑轮在 同一竖直平面内 与水平面的夹角 60 直杆上 C 点与两定滑轮均在同 一高度 C 点到定滑轮 O1的距离为 L 重力加速度为 g 设直杆足够长 小球运动过程中不会与其他物体相碰 现将小物块从 C 点由静止释放 试求 1 小球下降到最低点时 小物块的机械能 取 C 点所在的水平面为参 考平面 用心 爱心 专心12 2 小物块能下滑的最大距离 3 小物块在下滑距离为 L 时的速度大小 解解 1 设此时小物块的机械能为 E1 由机械能守恒定律得 1 sin 13 2 B Em