2021新高考衡水名师原创物理专题卷：专题六机械能

1、2021新高考衡水名师原创物理专题卷专题六机械能考点15功与功率（15、18）考点16动能定理及其应用（69）考点17机械能守恒定律及其应用（1015、19）考点18功能关系能量守恒（16、17、20）一、选择题（本题共17个小题，每题4分，共68分。每题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题意，有的有多个选项符合题意，全部选又的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分）1.如图所示，固定的光滑竖直杆上套着一个滑块，用轻绳系着滑块绕过光滑的定滑轮，以大小恒定的拉力F拉绳，使滑块从A点起由静止开始上升。若从A点上升至B点和从B点上升至C点的过程中拉力F做的功分别为W1和W2,图中ABB

2、C,则（）A.W1W2B.W1WC.W1W2D.无法确定W1和W2的大小关系2.某物体同时受到在同一直线上的两个力号、F2的作用，物体由静止开始做直线运动，力E、F2与其位移的关系图像如图所示，在这4m内，物体具有最大动能时的位移是（丸A-1007；-1F;A.1mB.2mC.3mD.4m223 .起重机以1m/s的加速度将质量为1000kg的货物由静止匀加速向上提升，若g取10m/s,则在第1s内起重机对货物所做的功是（）A.500JB.4500JC.6000JD.5500J4 .图甲所示的救生缓降器由挂钩（或吊环）、吊带、绳索及速度控制装置等组成，是一种可使人沿（随）绳（带）缓慢下降的安全

3、营救装置。如图乙所示，高层建筑工人在一次险情中，将安全带系于腰部，从离地面某高度处通过钢丝绳先匀加速运动后匀减速运动安全着陆，图丙是工人运动全过程的vt图像。已知工人的质量m70km,g10m/s2,则下列说法中错误的是（）甲乙丙A.发生险情处离地面的高度为45mB.加速下滑时钢丝绳对工人的拉力大小为280NC整个过程中工人重力做功为3150JD.t4s时钢丝绳对工人拉力的瞬时功率为11970W5 .质量为m的物体放在水平面上，它与水平面间的动摩擦因数为（1,重力加速度为go用水平力拉物体，运动一段时间后撤去此力，最终物体停止运动。物体运动的vt图像如图所示。下列说法正确的是（）3,B.物体在

4、3t0时间内位移大小为万丫0t012C在03t0时间内水平拉力做的功为一mvo21D.在03t0时间内物体克服摩擦力做功的平均功率为2mgv06.一质量为1kg的滑块以6m/s的初速度在光滑的水平面上向左滑行。从某一时刻起在滑块上施加一个向右的水平力，经过一段时间后，滑块的速度方向变成向右，大小仍为6m/s。在这段时间里水平力对滑块所做的功是（）A.0B.9J7.速度为v的子弹恰可穿透一块固定的木板。视为不变，则可穿透同样的固定木板（A.2块B.3块C.18JD.无法确定如果子弹速度为2v,子弹穿透木板时所受阻力C.4块D.8块8 .用传感器研究质量为2kg的物体由静止开始做直线运动的规律时，

5、在计算机上得到06s内物体的加速度随时间变化的关系如图所示。下列说法正确的是（A.06s内物体先向正方向运动，后向负方向运动B.06s内物体在4s时的速度最大C.物体在24s内的速度不变D.04s内合力对物体做的功等于06s内合力对物体做的功9 .一个物体沿直线运动，其vt图像如图所示，已知在前2s内合外力对物体做功为W,则（）Mm,s-1）A.从第1s末到第2s末，合外力做功为3WB.从第3s末到第5s末，合外力做功为W52C从第5s末到第7s末，合外力做功为WD.从第3s末到第4s末，合外力做功为-W10 .如图所示，一固定在地面上的光滑斜面的顶端固定有一轻弹簧，地面上质量为m的物块（可视

6、为质点）向右滑行并冲上斜面。设物块在斜面最低点A的速率为v,压缩弓t簧至C点时弹簧最短，C点距地面高度为h,重力加速度为g,则物块运动到C点时弹簧的弹性势能为（）2A.mghB.mghmv22,C.mghmvD.mvmgh11 .如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则（）IF"传感需'I1乙A.ti时刻小球动能最大B. t2时刻小球动能最大C

7、. t2t3这段时间内，小球的动能先增加后减少D. t2t3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能12.按压式圆珠笔内装有一根小弹簧，尾部有一个小帽，压一下小帽，笔尖就伸出来。如图所示，使笔的尾部朝下，将笔向下按到最低点，使小帽缩进，然后放手，笔将向上弹起至一定的高度。忽略摩擦和空气阻力。笔从最低点运动至最高点的过程中（）A.笔的动能一直增大B.笔的重力势能与弹簧的弹性势能总和一直减小C.弹簧的弹性势能减少量等于笔的动能增加量D.弹簧的弹性势能减少量等于笔的重力势能增加量13.如图所示，一根很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮，轻绳两端各系一小球a和b,a球质量为m,静置于地面；

8、b球质量为3m,用手托住，离地面高度为h,此时轻绳刚好拉紧，从静止开始释放b后，a可能达到的最大高度为（）皿出生工gA.hB.1.5hC.2hD.2.5h14.如图所示，质量均为m的两个物体A和B,其中物体A置于光滑水平台上，物体B穿在光滑竖直杆上，杆与平台有一定的距离,A、B两物体通过不可伸长的细轻绳连接跨过台面边缘的光滑小定滑轮，细线保持与台面平行.现由静止释放两物体，当物体物体的速度2v,A物体的速度为v.关于此过程下列说法正确的是（）B下落h时，BA.该过程中B物体的机械能损失了1_mgh12B.该过程中绳对物体A做功为-mvC.物体A在水平面上滑动的距离为52D.该过程中绳对系统做功

9、-mvA处自由下落，到达B处开始与弹15.如图所示，弹簧固定在地面上，一小球从它的正上方簧接触，到达C处速度为0,不计空气阻力，则在小球从B到C的过程中（）A.弹簧的弹性势能不断增大B.弹簧的弹性势能不断减小C.系统机械能不断减小D.系统机械能保持不变16.如图所示，将弹簧放置在水平桌面上，左端固定，自然伸长时右端在。点；在O点右侧的B点处安装一个光电门，计时器（图中未画出）与光电门相连。现使带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A,并由静止释放，最后滑块停止在C点，测得遮光片的遮光时间为t,B、C之间的距离为li,A、C之间的距离为12。已知遮光片的宽度为d、滑块质量为m（含遮光ml2dB.211

10、(t)ml1dD.212(t)ml1dC.22l2(t)ml2dA.24(t)17 .如图所示，固定在水平地面的劲度系数为k的竖直轻弹簧，上面放着一质量为m的小木块（没有与弹簧连接），现用手缓慢向下压木块，使弹簧缩短x,松手后木块开始向上运动，最大位移为3x，不计空气阻力，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g,则（）A.松手瞬间，小木块的加速度大小为kxmB.松手瞬间，弹簧的弹性势能大小为mgxC松手后小木块向上做匀减速运动的时间为4xgD.松手后小木块的速度和加速度都增大二、计算题（共3小题，共42分，按题目要求作答，解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要步骤，只写出最后答案的不能得分，有

11、数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）18 .如图所示，一个质量为m的木块，以初速度V0冲上倾角为。的斜面，沿斜面上升L的距离后又返回运动.若木块与斜面间的动摩擦因数为科，求：（1）木块上升过程中重力的平均功率是多少？木块的重力势能变化了多少？（2）木块从开始运动到返回到出发点的过程中滑动摩擦力做的功是多少？重力做的功是多少？全过程重力势能变化了多少？19 .如图所示，半径R0.2m的环形圆轨道固定在竖直平面内,0为圆心，A、C分别是圆轨道的最高点和最低点。左半圆轨道光滑，右半圆轨道粗糙。一个质量m0.3kg的小球甲在圆环内A点处，现给其一个大小为I1.2Ns的冲量，使小球甲从A点向右沿

12、轨道下滑，到达最低点C点时与处于C点的小球乙发生弹性碰撞，碰后小球甲沿左侧轨道上升到的最高点B和圆心的连线与竖直方向的夹角为60°小球乙到达A点时外侧轨道对其的作用力提供的加速度为4g。重力加速度g取10m/s2。求小球乙的质量及小球甲从A点运动到C点过程中损失的机械能。20 .如图所示，质量为m的长木块A静止于光滑水平面上，在其水平的上表面左端放一质量为m的滑块B,已知木块长为L,它与滑块之间的动摩擦因数为d现用水平向右的恒力F拉滑块B.久|(1)当长木块A的位移为多少时，B从A的右端滑出?(2)求上述过程中滑块与木块之间产生的内能。答案以及解析1 .答案：A解析：有些变力做功问题

13、通过转换研究对象，可转化为恒力做功，用WFlcos求解。此法常用于轻绳通过定滑轮拉物体做功的问题中。轻绳对滑块做的功为变力做功，可以通过转换研究对象，将变力做功转化为恒力做功；因轻绳对滑块做的功等于拉力F对轻绳做的功，而拉力F为恒力，WFl,l为轻绳拉滑块过程中力F的作用点移动的位移，大小等于定滑轮左侧绳长的缩短量，由题图可知，IabIbc,故W1W2,A正确。2 .答案：B解析：由图像可看出，前2m内合力对物体做正功，物体的动能增加，后2m内合力对物体做负功，物体的动能减小，所以物体具有最大动能时的位移是2m,B正确。3 .答案：D解析：对货物受力分析，由于是匀加速上升，根据牛顿第二定律有F

14、mgma,可计算出12起重机对货物的拉力F11000N,位移l-at0.5m,则在第1s内起重机对货物所做的功WFlcos110000.51J5500J,D正确。4 .答案：C解析：vt图线与横轴围成的面积表示发生险情处离地面的高度，应为45m,所以选项A正确；由vt图像可知加速阶段的加速度大小为6m/s2,根据牛顿第二定律有mgT1ma,，代入数据得T1280N,所以选项B正确；整个过程中工人重力做功为31500J,所以选项C错误；由vt图像可知减速阶段的加速度大小a29m/s2,根据牛顿第二定律有T2mgma2,代入数据得T21330N,t4s时工人的速度为9m/s,由功率公式得t4s时钢

15、丝绳对工人拉力的瞬时功率为11970W,所以选项D正确。5 .答案：BD%一.一一,一，解析：根据vt图像和牛顿第二定律可知Fmgm1，故选项A错误；由vt图线与时t013同轴所围面积表本位移可知，在关时间内的位移为x-3t0v02v0t0,所以选项B正确；3在03t0时间内由动能定理可知Wmgx0,故水平拉力做的功W-mgv°t0,又mvo32Ffmg，则W二mv2,选项C错误；03t0时间内物体克服摩擦力做功的平均功2t04、.,-mgx1，一一一二率为P-mgv。,所以选项D正确。3t026.答案：A解析：动能的大小与速度的方向无关，在这段时间里滑块的动能大小没有发生变化。根据

16、动1 212_能th理，Wm(6m/s)-m(6m/s)0,知选项A正确。2 27.答案：C12解析：设木板的厚度为d,当子弹的速度为v时，由动能定理知fd0-mv2o当子弹的21一2速度为2v时，设子弹能穿透n块木板，由动能定理知fnd0-m(2v)2,联立两式解得2n4,故选项C正确。8.答案：D1 1解析：物体6s末的速度v6一(25)2m/s12m/s6m/s则06s内物体一直向2 2正方向运动，A项错误；由题图可知物体在5s末速度最大，为vm1(25)2m/s7m/s,2B项错误；由题图可知物体在24s内加速度不变，做匀加速直线运动，速度变大，C项错12一1反；在04s内由动能te理

17、可知，W合42mv40,又v42(24)2m/s6m/s,得12W合436J,06s内合力对物体做的功：W合6万mv20,又v66m/s，得W合636J,则W合4W合6,D项正确。9.答案：BC解析：根据动能定理，合外力对物体做的功等于物体动能的变化量。前2s内，合外力做功1 21212W2mv,因此，从第1s末到第2s末，合外力做功W12mv13mv。，A错误；从12第3s末到第5s末，合外力做功W20-mvW,B正确；从第5s末到第7s末，合12外力做功W42mv10W,C正确；从第3s末到第4s末，合外力做功W4jm(女2；mv2：W，D错误。10 .答案：D解析：由机械能守恒定律可得物

18、块的动能转化为重力势能和弹簧的弹性势能，有22.mvmghEp,故Epmvmgh。11 .答案：C解析：A.由图象可知，ti时刻弹力为0,此时小球刚接触弹簧，在重力作用下小球会继续做加速运动，所以L时刻小球的动能不是最大，故A错误；B.由图象可知，t2时刻弹力最大，此时小球压缩弹簧到最低点，此时小球的速度减小为0,动能最小，故B错误；C.t2到t3时间内，小球在弹力的作用下先加速上升，动能变大；当弹力等于重力时，速度最大，动能最大；继续上升时重力大于弹力，小球做减速运动，动能变小；综上所述，t2到t3时间内，小球的动能先增加后减少，故C正确；D.t2t3段时间内，弹力逐渐减小，是小球被弹起直至

19、离开弹簧的过程，此过程中小球和弹簧组成的整体机械能守恒，所以小球增加的动能与重力势能之和等于弹簧减少的弹性势能，故D错误。故选：Co12 .答案：D解析：开始时弹力大于笔的重力，则笔向上做加速运动；当弹力等于重力时加速度为零，速度最大；弹力小于重力时，笔向上做减速运动。笔离开桌面时做竖直上抛运动，直到速度减为零到达最高点；A、笔的动能先增大后减小，A错误；B、只有重力和弹力做功，则笔的机械能守恒；因动能先增加后减小，则重力势能与弹性势能总和先减小后增大，B错误；CD、因最低点和最高点动能均为零，即始末动能相同，则弹簧的弹性势能减少量等于笔的重力势能增加量，D正确。13 .答案：B解析：释放b后

20、，在b到达地面之前，a向上加速运动，b向下加速运动，a、b系统的机械能守恒，若b落地瞬间速度为v,取地面所在平面为参考平面，则3mghmghmv2-(3m)v2,可得vjgh.b落地后，a向上以速度v做竖直上抛运动，能v2h_一、够继续上升的局度h二.所以a能达到的最大高度为1.5h,B正确.2g214 .答案：AB解析：在图中的虚线对应的位置，将物体B的速度沿着平行绳子和垂直绳子方向正交分解,如图所示:,、，.、，、，一，v1物体A、B沿着绳子的分速度相等，故：sin-,302v21212该过程中A、B系统机械能寸恒，故：mgh-m(2v)-mv221 _2物体B的机械能减小量为：Ebmgh

21、-m(2v)21联立得：Eb-mgh故A正确；5根据动能定理，该过程中绳对物体A做功为：1 212Wft2mv02mv,故B正确；-4左1M(26用，故C错误；sin30tan30绳子对两个物体做功的代数和等于弹性势能的变D错误.结合几何关系，物体A滑动的距离：x由于绳子不可伸长，故不能储存弹性势能，化量，故该过程中绳对系统做功为零，故15 .答案：AD解析：从B到C,小球克服弹力做功，弹簧的弹性势能不断增加，A正确，B错误；对小球、弹簧组成的系统，只有重力和系统内弹力做功，系统机械能守恒，C错误，D正确.16 .答案：A1 ded2解析：根据动能定理有-m()2mgl得一d一2,对整个过程，

22、根据能量守恒定2 t2gl1(t)律有Epmad2mgl2,得Epr,A正确。211(t)217 .答案：C解析：弹簧的压缩量为x时，弹簧的弹力大小为Fkx,松手后小木块受到重力和弹力的作用，加速度大小为aFmgkxg,故A错误;松手后，小木块上升的最大距离是3x,mm则木块在上升到最高点的过程中的承力势能增加量为3mgx根据能量守恒定律知，释放瞬间，弹簧的弹性势能大小为3mgx,故B错误;松手后，小木块开始运动时受到重力和弹簧的弹力，随木块的上升，弹簧的弹力减小，所以小木块做加速度减小的加速运动；当弹簧的弹力小于重力后做减速运动，直到小木块离开弹簧后只受到重力时才开始做匀减速直线运动，所以木块做匀减速运动的距离为2x，运动的时间tJ2hJ4x,所以C正确，D错误。一一1.一18 .答案：（1）