二轮复习突破之机械能老师

1、20212021 年高考二轮复习极限突破机械能1 1 . .水平路面上行驶的汽车所受到的阻力大小与汽车行驶的速率成正比，假设汽车从静止出 发，先做匀加速直线运动，到达额定功率后保持额定功率行驶，那么在整个行驶过程中，汽车 受到的牵引力大小与阻力大小关系图像正确的选项是解析：假设汽车从静止出发，先做匀加速直线运动，在匀加速运动阶段，由 F-f=ma 可得，F=fma,牵引力随阻力的增大均匀增大，图象 CD 错误*到达额定功率后保持 额定功率行驶，由F=P1，f=ki 可知，牵引力与阻力成反比，图象 A 正确 B 错误。2.2.以下关于体育工程的说法正确的选项是A.A.撑杆跳高，借助撑杆将人的动能

2、转化成人的重力势能，故可跳得更高B.B.短跑运发动跑鞋底部装有尖端向地的钢鞋，是为了增加鞋的弹力C.C.跳板跳水，借助跳板的弹力，增大腾空高度，可增加做动作的时间D.D.摩托车障碍赛，摩托车腾空后，落地时应前轮先着地，这样可以防止向前翻到答案:AC解析；撑杆跳高，借助撑杆将人的动能转化成人的重力势能，故可跳得更高，选项 A 三薪、丹臣运副员的鞋底部装有尖端 m 把的汨鞋一飞为了增加鞋与一地面时摩擦,裸高速 度，选项 B错误口跳板跳水，借助跳板的弹力，士曾大腾空高度，可增加做动作的时间, 选项 C 正确.摩托车障碍赛，摩托车斶空后，落地时应后轮先着地，这样可以防止向前 翻到，选项 D 错误。3.

3、3.在 20212021 年怀化市中学生篮球比赛中，张宇同学在最后一节三分线外投篮，空心入网，弹网后篮球竖直下落，为该队赢得了比赛。假设空气阻力大小恒定，那么以下说法能正确反映球从出手到落地这一过程的是 A.A.篮球上升过程加速度小于 g,g,下降过程加速度大于 g g B.B.篮球匀加速上升，变减速下降C.C.篮球在上升过程中动能减少，下降时机械能增加D.D.篮球在出手时的机械能一定大于落地时的机械能答案 1D解析； 篮球上升过程加速度大于%下降过程加速度小于 g,选项 A 错误， 由于空气 阻力恒定，篮球匀加速上升，匀减速下降，选项弓错误。篮球在上升过程中动能减少， 下降时机械能减少，选项

4、 C 错误。由于空气阻力做功，篮球在出手时的机械能一定大于 落地时的机械能，选项 D 正确。4 4 . .静止在地面上的一小物体，在竖直向上的拉力作用下开始运动，在向上运动的过程中，物体的机械能与位移的关系图象如下图，其中0S0Si过程的图线是曲线，S SiSS2过程的图线为平 行于横轴的直线。关于物体上升过程不计空气阻力的以下说法正确的选项是A.A. 0S0Si过程中物体所受的拉力是变力，且不断减小B.B. S S1SS2过程中物体做匀速直线运动C.C. 0S0S2过程中物体的动能越来越大D.D. S SiSS2过程中物体的加速度等于当地重力加速度答案；AD解析.根据机械能与位移的关系图象可

5、知，0 上二过程中物体所受的拉力是变力，且 不断减小，$广显过程中物体做叟直上抛运动，体的加速度等于当地重力加速度，选项 W 正确 B 错误。Of 过程中物体的动能先增大后减小，选项 C 错误。5 5 . . “快乐向前冲节目中有这样一种工程，选手需要借助悬挂在高处的绳飞跃到鸿沟对面的平台上，如果选手的质量为m,m,选手抓住绳由静止开始摆动， 此时绳与竖直方向夹角为 a,a,如下图，不考虑空气阻力和绳的质量选手可视为质点.以下说法正确的选项是A A .选手摆到最低点时所受绳子的拉力大于mgmgB B . .选手摆到最低点时受绳子的拉力大于选手对绳子的拉力C C .选手摆到最低点的运动过程中所受

6、重力的功率一直增大D D .选手摆到最低点的运动过程为匀变速曲线运动答案，A解析；假设行驶中受到的摩擦阻力大小 f=P VO在车速为；I-时，汽车牵引力 FHP。由4牛顿第二定律，F-f=ma 解得汽车的加速度大小为 A 三，选项 A 正确,8 8 . .有一竖直放置的“ T T形架，外表光滑，滑块AB B 分别套在水平杆与竖直杆上，AB B 用答案二 A解析:选手摆到最低点时所受绳子的拉力大于 mg,选项 A 正确。由牛顿第三定律，选 手摆到最低点时受绳子的拉力等于选手对绳子的拉力，选项 B 错误，选手摆到最低点 的运动过程中所受重力的功率先增大后减小，选项 C 错误。选手摆到最低点的运动过

7、 程为变速曲线运动，选项 D 错误.6.6. 一辆质量为 m m 的汽车在发动机牵引力F F 的作用下，沿水平方向运动。在 t t0时刻关闭发动机，其运动的汽车行驶过程中所受的阻力是汽车重量的k k 倍，那么A.A.加速过程与减速过程的平均速度比为1 1 : : 2 2B.B.加速过程与减速过程的位移大小之比为1 1 ： 2 2C.C.汽车牵引力 F F 与所受阻力大小比为 3 3：1 1 D.D.汽车牵引力 F F 做的功为3km3km史因21 1答案】BCDBCD【解析】由题图可知，加速过程=冲也。二，位移须=3*城，：减速过程J2-f-rna.a =,位移 x1nLM 二 r又f = h

8、闷,由以上各式解得加速过程与喊速过 土： 程的位移大小之比为 1： 2,平均速度比为 L L 汽车牵引力 F 与所受阻力大小比为3 :1,汽车牵引力 F 做的功为甲二 2 二的萼，应选项 A 错误,BCD 正确*7.7.质量为 m m 的汽车，启动后在发动机功率 P P 保持不变的条件下在水平路面上行驶，经过一段时间后将到达以速度 v v 匀速行驶的状态，假设行驶中受到的摩擦阻力大小保持不变，那么在车速,1.为-V时,汽车的加速度大小为)4八3Pc3Pc 3PA.A. B B . .-C C . .-mv2mv3mv3P4mvv-tv-t 图象如下图。一不可伸长的轻细绳相连，A A、B B 质

9、量相等，且可看做质点，如图 4 4 所示，开始时细绳水平伸直，A A、B B 静止.由静止释放 B B 后，当细绳与竖直方向的夹解析：由静止释放 3 后，当细绳与竖直方向的夹角为 60时，滑块 B 沿细绳 方向的分速度为因口及。=v/2.此时 A 的速度为“2 十 ms3T 二 B 下滑高度 h=Lcos60 =L/23由机械能守恒定律,ingh=-IIVV-IQA/3v/3联立解得 L 二选项 7旭D 正确口9 9 .小球由地面竖直上抛，设所受阻力大小恒定，上升的最大高度为升至离地高度 h h 处，小球的动能是势能的两倍，在下落至离地面高度h h 处，小球的势能是动能的两倍，那么 h h 等

10、于A.A.HB.B. 2 2H HC.C.3HD.D. 3 3H H9999t 答案】D工解析】设小球受到的阻力大小恒为 f,小球上升至最高点过程由动能定理得；1、- TgH。“卜二0二一明 卜小球上升至离地高度 h 处时速度设为 k 由动能定理得- mgh-fh= :用=，又二切耳=2mgh* j 一小球上升至最高点后又下降至离地高度 h 处时速度设为此过程由动能定理得:,、1 r 1，小- mgh-2h 产 wv； 又 1 阳父 =mgh;以上各式联立解得 h 工子.应选 D.4v4v23v3v3v3v24v4v2A.A.一B.B.C.C.D.D.g gg g4g4g3g3gH,H,地面为

11、零势能面。在上角为 6060。时，滑块 B B 沿着竖直杆下 V Vt t 的速度为 v,v,那么连接AB B 的绳长为 答案:D1010、如下图，一轻绳绕过无摩擦的两个轻质小定滑轮O、O分别与质量均为m的小滑块P和小球Q连接.直杆两端固定且与两定滑轮在同一竖直平面内，杆与水平面的夹角为0 0 , ,直杆上C点与两定滑轮均在同一高度，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，在其下滑过程中，以下说法正确的选项是A.A.小滑块的动能先增加后减小B B .小滑块的机械能先增加后减小C.C.小球的动能先增加后减小D D.小球的机械能先增加后减小答案；AB解析；将小物

12、块从 C 点由静止释放，在其下滑过程中，滑块 P 的重力做正功；拉力对 滑块先做正功后做负功，小滑块的动能先增加后减小，小滑块的机械能先增加 后减小，小球的功能先增加后减小,再增加后减小，选项 C 错误.轻绳拉力对小 球先做负功后做正助，小球的机械能先减小后增加,选项 D 错误口1111、质量为m的物体，从倾角为 0 0 的固定斜面底端以某一初速度沿斜面上滑，当它再次回到1出发点时速度的大小减为初速度的一n1n1。求物体和斜面之间的动摩擦因数科。n解工物体以初速度内上滑 s,速度减为零。由动能定理-mgjsin8 -cos d = 0 一 !下圈百物体回到出发点，速度为气。由动能定理科*5 s

13、in期率 CQEc =- 心A02 n展立解得以 =3n+11212 . . 一质量为 5050 kgkg 的男孩在距离河流 4040 m m 高的桥上做“蹦极跳，原长长度为1414 m m 的弹性绳 ABAB 一端系着他的双脚，另一端那么固定在桥上的A A 点，如图a a见答卷所示，然后男孩从桥面下坠直至贴近水面的最低点D.D.男孩的速率 v v 跟下坠的距离 h h 的变化关系如图b b见答卷所示，假定绳在整个运动过程中遵守胡克定律不考虑空气阻力、男孩的大小和绳的质量,(1)(1)当男孩在 D D 点时，绳所储存的弹性势能；(2)(2)绳的劲度系数；(3)(3)讨论男孩在 ARAR BCB

14、C 和 CDCD 期间运动时作用于男孩的力的情况.解析男孩在 Q 点时速度为零，量所储存的弹性势能等于男孩减少的重力势能, 那么E产阳期=5gls5gls-0-0 J=J= 2xlQ2xlQ4 4J JQ)Q)另穰到C C点时的速度最大，此时男孩的加速度为零，绳的拉力和男我的重力大小相等，即JWg=JWg= 4 4此时绳的伸长量为x=22mx=22m_ _14m=8m14m=8m解得绳的劲度系数为。)由题图可知, 段是一条帧斜的直线，男孩仅受重力作用；3c3c段男孩受重 力和绳的拉力作用，且重力大于拉力；CDCD段男孩受重力和绳的拉力作用，且重力小于 拉力.1313 . .中国海军歼-15-1

15、5 舰载机已经在“辽宁舰上屡次进行触舰复飞，并已经进行了舰载机着陆 和甲板起飞。这标志着我国已经根本拥有在航母上起降舰载机的能力。消息人士还记录了 歼 1515 起飞的大概过程。1010 时5555 分，飞机由机库运到飞行甲板上。1111 时 1515 分，清理跑道,拖车把飞机拉到跑道起点，刹车。1111 时 2525 分，甲板阻力板翻开，舰载机发动机点火，保持转速 70%70% 1111 时 2828 分许，舰载机刹车松开，加速至最大推力，飞机滑跃离开甲板，顺利升空。现将飞机起飞模型简化为飞机先在水平甲板上做匀加速直线运动，再在倾角为0 0 =15=15的斜面甲板上以最大功率做加速运动，最后

16、从甲板飞出的速度为360km/h360km/h。假设飞机ABC4的质量为 1818 吨，甲板 AB=180m,AB=180m, BG50m,BG50m,(飞机长度忽略当做质点，不计一切摩擦和空气阻力，取 sin15sin15 =0.3=0.3 , , g=10g=10 m/sm/s 2)2)(1)(1)如果要求到达甲板 B B 点的速度至少为离开斜面甲板速度的60%60%那么飞机在水平甲板上运动时的牵引力至少为多少才能使飞机起飞？(2)(2)如果到达 B B 点时飞机刚好到达最大功率，那么从飞机开始运动到飞离甲板共需多少时间？解析一分)(1)由动能定律得，FXA5= 1 2 分解得，F=1.8

17、xlO5N1 分到达 B 点时的功率为；? = Fv=L08xlC7W (D 1 分飞机从 A 运动到 B 的啊间三空 i 分v 8 到 C 的时间由动能定理，得Pt:一 wgsin0 xs:- :- = wv*1 分r =6+ F：1 分联立解得，r = lL5 取1 分1414 . .滑板运动是一种陆地上的“冲浪运动，滑板运发动可在不同的滑坡上滑行。如下图，abcdeabcde 为同一竖直平面内依次平滑连接的滑行轨道，其中bcdbcd 是一段半径 R=2.5mR=2.5m 的圆弧轨道，O O 点为圆心，c c 点为圆弧的最低点。运发动脚踩滑板从高H=3mH=3m 处由静止出发，沿轨道自由滑

18、下。运发动连同滑板可视为质点，其总质量m m = = 60kg60kg。忽略摩擦阻力和空气阻力，取 g g = = 10m/s10m/s 2,2,求运发动滑经 c c 点时轨道对滑板的支持力的大小。解析;运发动从开始滑下至匚点，由机械能守恒定律得(2 分)运发动滑至最低点时，由牛顿运动定律和向心力公式得由得、=鹏式 1 +也(1)(1)滑块第一次滑至圆形轨道最低点(2)(2)滑块与水平轨道间的动摩擦因数(3)(3)弹簧被锁定时具有的弹性势能。代入数据，求得.V = 2040N(1 分)15.15.如图，半径为 R R 的光滑半圆形轨道 ABCABC 在竖直平面内，与水平轨道CDCD 相切于 C

19、 C 点，D D端有一被锁定的轻质压缩弹簧，弹簧左端连接在固定的挡板上，弹簧右端Q Q 至 ijij C C 点的距离为 2R2R。质量为 m m 可视为质点的滑块从轨道上的P P 点由静止滑下，刚好能运动到 Q Q 点，并能触发弹簧解除锁定，然后滑块被弹回，且刚好能通过圆轨道的最高点A。/ POC=6POC=60 0 , ,C C 时对轨道压力;科；求:解析；,设滑块第一次滑至 C 点时的速度为管圆轨道 U 点对滑块的支持力为入 1.12一 l一淞gR =一憎bLPTC过程；2 g 2, 12 分v2/一喀 3=幽士匕2R2 分解得%=2 叫2分由牛顿第三定律得，滑块对轨道 C 点的压力大小

20、即:方向竖直向下1 分12对尸CfQ 过程；阳 gl-cos60-卬阉 2K = 02 分 解得“ = 0 252 分懦旨=留卫_再点 1R1 分12工过程；斗=5 叫+小如鹏 2,分解得.弹性势能蜃=%以2 分16.16.某兴趣小组举行遥控赛车比赛，比赛路径如下图。可视为质点的赛车从起点A A 出发，沿水平直线轨道运动 L=10mL=10m 后，由 B B 点进入半径 R=0.4mR=0.4m 的光滑竖直半圆轨道，并通过轨 道的最高点 C C 做平抛运动，落地后才算完成比赛。B B 是轨道的最低点，水平直线轨道和半圆轨道相切于 B B 点。赛车质量 m=0.5kgm=0.5kg , ,通电后

21、电动机以额定功率P=4P=4 W W 工作，赛车在水平轨道上受到的阻力恒为f=0.4Nf=0.4N , ,之后在运动中受到的空气阻力可不计，g g 取 10m/s10m/s2. .试求：1 1赛车能通过 C C 点完成比赛，其落地点离 B B 点的最小距离；2 2要使赛车完成比赛，电动机工作的最短时间；3 3假设水平直线轨道足够长，赛车以最大速度过B B 点，R R 为多大时赛车能完成比赛且落地点离 B B 点的距离最大，并求出最大距离。解析：燮分1 1费车以最小速度通过最高点 G 其落地点离2 2点的距离最小，即最由平抛规律得 ，解得 m-=0=0项烟2 2分设电动机工作的最短时间为 J 赛

22、车从4 4到匚过程由功能关系得Pt- fL- 2nigR= = 1 1 m-m- 0 02 2分解得t=2.25t=2.25 s s t=2.25t=2.25 s s时间内赛车还没过B B点1 1分没判断有没过B B点不扣分C3C3赛车到B B点的最大速度v3=P/f=Wm/s1 1分设轨道半径为8 8到匚过程赛车机械守恒1 1 J J1 1 r r-吗吗=fig2R + nn* 解得=-4处工分x = Vet车离开 C C 点后平抛，设水平位移为 X,X,有，11 1分2R gt22联立解得:x=x= J Jv v； 4Rg4Rg - - = = J J B B 4R4R 4R4R . .2

23、当阻-4R=4R时，g即 R=1.25mR=1.25m 时，且 = &4Rg 屈没说明不扣分合 1 1 分得 X Xm=5ni=5ni 1 1 分1717、如下图，用跨过光滑滑轮的缆绳将海面上一艘失去动力的小船沿直线拖向岸边，拖动缆绳的电动机功率恒为 p,p,小船的质量为 m,m,小船受到阻力大小恒为 f f，小船经过 A A 点 时速度大小为 V V。，小船从 A A 点沿直线加速运动到 B B 点经历时间为 t1,t1, ABAB 两点间距离为 d,d,不 计缆绳质量.求:3设小船经过 B 点时绳的拉力大小为丹绳与水平方向夹角为 e,绳的速度大小为 5P=Fu (1 分)牛顿第二定

24、律 FCOS -/ = W7H 分由得白=,?- 恒分J 明、:-2wPrt-fdm另解；设细绳的拉力为F,绳与水平方向夹角为 e,那么细绳牵引小船的功率为P=Fcos9 炉：,PfFzos6 =；Fcos- f -ma二-肾+ 2叫一用m1818.如图是利用传送带装运煤块的示意图.其中，传送带长L=20miL=20mi 倾角 0 0 =37=37。，煤块与传送带间的动摩擦因数科=0.8=0.8 , ,传送带的主动轮和从动轮半径相等，主动轮轴顶端与运煤车底板间的竖直高度 H=H= 1.81.8 m m , ,与运煤车车箱中心的水平距离x=x= 1.21.2 m m .现在传送带底端由静止释放一

25、些煤块可视为质点其质量为 2kg,2kg,煤块在传送带的作用下先做匀加速直线运动，后与(1)(1)第招题A A 到 B B 点过程中，小船克服阻力所做的功WfWf；(2)(2)(3)(3)小船经过 B B 点时速度大小 V1V1；小船经过 B B 点时的加速度大小.解析；.12 分1小船从 A 点运动到 B 点克服阻力做功 4 二川 2 分2小船从 A 点运动到 B 点，电动机牵引绳对小船做功 W=pr1分由动能定理有 T 一开二=附 4-士加诏 2 分由式解得珏=；+三玛-加2分(1 分)传送带一起做匀速运动，到达主动轮时随轮一起匀速转动.要使煤块在轮的最高点水平抛出并落在车箱中心，取 g=

26、g= 1010 m/sm/s： sinsin 3737 =0.6,=0.6, coscos 3737 = = 0.80.8 , ,求：1 1传送带匀速运动的速度 v v 及主动轮和从动轮的半径r r . .提示：要使煤块在轮的最高点做平抛运动，那么煤块到达轮的最高点时对轮的压力为零2 2煤块在传送带上由静止开始加速至与传送带速度相同所经过的时间t t . .3 3 传送带由于传送煤块多消耗多少电能？提示：煤块传到顶端过程中， 其机械能增加,煤块与传送带摩擦生热.代人数据解得1 分mg -m一煤块到达轮的最高点时对轮的压力为零，由牛顿第二定律得R2 分代人数据得产 0.物1 分2由牛顿第二定律心

27、皿得F刀 . Ga =一= Mgcos d- g sm &二o.4IVETmC2 分由叫小得加速过程a2 分 s=at72 S=5m1 分S =Vt = 10lD1 分AS二Sw-S二5nlCL分由能量守恒得 E=mgLsin37;+lw;-Ff ASC2 分代人数据得 E=308J1 分19.19. 20212021 年我们中国有了自己的航空母舰“辽宁号，受关注。某学习小组的同学通过查阅资料对舰载机的起飞进行了模拟设计。如图，舰载机解：1 1 由平抛运动的公式，得X-Vt ,2 2 分航空母舰上舰载机的起飞问题一直备总质量为 m m 发动机额定功率为 P,P,在水平轨道运行阶段所受阻

28、力恒为f fo o舰载机在A处以额定功率启动，同时开启电磁弹射系统，它能额外给舰载机提供水平向右、大小为F F 的恒定推力。经历时间 ti,ti,舰载机运行至 B B 处，速度到达 V1,V1,电磁弹射系统关闭。舰载机继续以额定功率加速运行至 C C 处，经历的时间为 t t2,速度到达 V V2。此后，舰载机进入倾斜曲面轨道，在 D D 处离开航母起飞。请根据以上信息求解以下问题。1 1电磁弹射系统关闭的瞬间，舰载机的加速度。2 2水平轨道 ACAC 的长度。3 3假设不启用电磁弹射系统，舰载机在 A A 处以额定功率启动，经历时间 t t 到达 C C 处，假设速度大小仍为 V V2,那么

29、舰载机的质量应比启用电磁弹射系统时减少多少？该问ACAC 间距解析：1根据功率表达式可得F =- v2分由牛顿第二运动定律F-f=n2分 得；一工2分匕叨m2舰载机在总处以额定功率启动，同时开启电磁弹射系统，它能物冷觎载机提供 水平向右.大小为严的恒定推力。经历时间小舰载机运行至b处，速度到达忆由 动能定理六L L1 1尸11+&11+&1 1g g二$咽百3分电磁弹射系统关闭.舰翻糜续以软定功率加速运行至二处，经用的时间为脑速度到达匕口同理得Pt- -fit- - -* * 2 *212分舰载机总位移芍+毛 Q 分nrv.*-Pt.Pz,+MIV*-WVL;购十+ 一3分123全过