湖南版高中物理高考总复习专题六机械能守恒定律教学讲练

1、物理高考总复习PAGE PAGE 28学好数理化，走遍天下都不怕专题六机械能守恒定律【考情探究】课标解读考情分析备考指导考点内容功和功率1.理解功和功率。2.了解生产生活中常见功率大小及其意义。考查内容:1.功、功率。2.动能、动能定理。3.机械能守恒定律。4.功能关系。命题趋势:1.一般与实际生产、生活相联系。2.利用功能关系、机械能守恒定律解决单个或多个物体的运动问题能量观点是高中物理解决问题的三大方法之一,既在选择题中出现,也在综合性的计算题中应用,常将功、功率、动能、势能等基础知识融入问题中考查,也常将动能定理、机械能守恒定律、功能关系作为解题工具在综合题中应用。在复习本专题内容时,一

2、定要下大力气打牢基础,尤其对动能定理、机械能守恒定律、功能关系,要深刻理解,灵活应用,形成应用能量观念解决物理问题的基本思路。动能定理、机械能守恒定律及其应用1.理解动能和动能定理。2.能用动能定理解释生产生活中的现象。3.理解重力势能,知道重力势能的变化与重力做功的关系。4.定性了解弹性势能。5.理解机械能守恒定律。6.能用机械能守恒定律分析生产生活中的有关问题。功能关系、能量守恒定律体会守恒观念对认识物理规律的重要性【真题探秘】基础篇固本夯基【基础集训】考点一功和功率1.(2018课标,19,6分)(多选)地下矿井中的矿石装在矿车中,用电机通过竖井运送到地面。某竖井中矿车提升的速度大小v随

3、时间t的变化关系如图所示,其中图线分别描述两次不同的提升过程,它们变速阶段加速度的大小都相同;两次提升的高度相同,提升的质量相等。不考虑摩擦阻力和空气阻力。对于第次和第次提升过程,()A.矿车上升所用的时间之比为45B.电机的最大牵引力之比为21C.电机输出的最大功率之比为21D.电机所做的功之比为45答案AC考点二动能定理、机械能守恒定律及其应用2.汽车的质量为m,输出功率恒为P,沿平直公路前进距离s的过程中,其速度由v1增至最大速度v2。假定汽车在运动过程中所受阻力恒定,求汽车通过距离s所用的时间。答案m(v3.(2018课标,14,6分)如图,某同学用绳子拉动木箱,使它从静止开始沿粗糙水

4、平路面运动至具有某一速度。木箱获得的动能一定()A.小于拉力所做的功B.等于拉力所做的功C.等于克服摩擦力所做的功D.大于克服摩擦力所做的功答案A4.(多选)正在粗糙水平面上滑动的物块,从t1时刻到t2时刻受到恒定的水平推力F的作用,在这段时间内物块做直线运动,已知物块在t1时刻的速度与t2时刻的速度大小相等,则在此过程中()A.物块可能做匀速直线运动B.物块的位移可能为零C.合外力对物块做功一定为零D.F一定对物块做正功答案ACD考点三功能关系、能量守恒定律5.如图所示,质量为m的物体A和质量为2m的物体B通过不可伸长的轻绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧。开始用手托着物体A使弹簧处于原长且细绳伸

5、直,此时物体A与地面的距离为h,物体B静止在地面上。现由静止释放A,A与地面即将接触时速度恰好为0,此时物体B对地面恰好无压力,重力加速度为g,下列说法正确的是()A.物体A下落过程中一直处于失重状态B.物体A即将落地时,物体B处于失重状态C.物体A下落过程中,弹簧的弹性势能最大值为mghD.物体A下落过程中,A的动能和弹簧的弹性势能之和先增大后减小答案C6.如图所示,固定斜面的倾角=30,物体A与斜面之间的动摩擦因数=32,轻弹簧下端固定在斜面底端,弹簧处于原长时上端位于C点。用一根不可伸长的轻绳,通过轻质光滑的定滑轮连接物体A和B,滑轮右侧绳子与斜面平行,A的质量为mA=2 kg,B的质量

6、为mB=1 kg,物体A的初始位置到C点的距离为l=0.5 m。现给A、B一初速度v0=3 m/s,使A沿斜面向下运动,B向上运动,物体A将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到C点。已知重力加速度g=10 m/s2,不计空气阻力,整个过程中轻绳始终处于伸直状态,求(1)物体A沿斜面向下运动,刚到C点时的速度大小。(2)弹簧的最大压缩量。(3)弹簧的最大弹性势能。答案(1)2 m/s(2)0.2 m(3)3 J综合篇知能转换【综合集训】拓展一功和功率1.(2019衡阳四中月考)如图所示,一物体分别沿aO、bO轨道由静止滑下至底端,物体与轨道间的动摩擦因数相同。物体克服摩擦力做功分别是W1和W2则()A.

7、W1W2B.W1=W2C.W1m2,开始时m1恰在A点,m2在斜面上且距斜面顶端足够远,此时连接m1、m2的细绳与斜面平行且伸直,C点在圆心O的正下方。m1由静止释放开始运动,则下列说法中正确的是()A.m1从A点运动到C点的过程中,轻质细绳对m1、m2的总功等于零B.当m1运动到C点时,m2的速率是m1速率的2倍C.当m1运动到C点时绳断开,m1可能沿碗面上升到B点D.m2沿斜面上滑过程中,地面对斜面的摩擦力始终保持恒定答案AD拓展三功能关系6.(2019衡阳第二次联考)(多选)如图所示,一根轻弹簧一端固定在O点,另一端固定一个带有孔的小球,小球套在固定的竖直光滑杆上,小球位于图中的A点时,

8、弹簧处于原长,现将小球从A点由静止释放,小球向下运动,经过与A点关于B点对称的C点后,小球能运动到最低点D,OB垂直于杆,则下列结论正确的是()A.小球从A点运动到D点的过程中,其最大加速度一定大于重力加速度gB.小球从B点运动到C点的过程中,小球的重力势能和弹簧的弹性势能之和可能增大C.小球运动到C点时,重力对其做功的功率最大D.小球在D点时弹簧的弹性势能一定最大答案AD7.(2019岳阳统考,14,11分)A、B两个木块叠放在竖直轻弹簧上,如图所示,已知mA=mB=1.5 kg,轻弹簧的劲度系数k=100 N/m。若在木块A上作用一个竖直向上的力F使木块A由静止开始以2 m/s2的加速度竖

9、直向上做匀加速运动,且已知轻弹簧弹性势能的表达式为Ep=12kx2(k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量)。取g=10 m/s2,求(1)刚开始运动时弹簧的弹性势能;(2)求使木块A竖直向上做匀加速运动的过程中力F的最小值;(3)从木块A竖直向上做匀加速运动直到A、B分离的过程中,力F对木块做的功。答案(1)4.5 J(2)6 N(3)1.44 J8.(2019益阳沅江中学月考,16)如图所示,倾角=37的光滑且足够长的斜面固定在水平面上,在斜面顶端固定一个半径和质量不计的光滑定滑轮D,质量均为m=1 kg的物体A和B用一劲度系数k=240 N/m的轻弹簧连接,物体B被位于斜面底端且垂直于斜面

10、的挡板P挡住。用一不可伸长的轻绳使物体A跨过定滑轮与质量为M的小环C连接,小环C穿过竖直固定的光滑均匀细杆,当整个系统静止时,环C位于Q处,绳与细杆的夹角 =53,且物体B对挡板P的压力恰好为零。图中SD水平且长度为d=0.2 m,位置R与位置Q关于位置S对称,轻弹簧和定滑轮右侧的绳均与斜面平行。现让环C从位置R由静止释放,sin 37=0.6,cos 37=0.8,g取10 m/s2。求(1)小环C的质量M;(2)小环C运动到位置Q的速率v;(3)小环C通过位置S时的动能Ek及环从位置R运动到位置S的过程中轻绳对环做的功WT。答案(1)0.72 kg(2)2 m/s(3)0.3 J应用篇知行

11、合一应用一机车启动问题的处理方法【应用集训】(2019湖南重点高中联考)(多选)一辆汽车由静止开始沿平直公路行驶,汽车所受牵引力F随时间t变化关系图线如图所示。若汽车的质量为1.5103 kg,阻力恒定,汽车的最大功率恒定,则以下说法正确的是()A.汽车的最大功率为6103 WB.汽车匀加速运动阶段的加速度是4 m/s2C.汽车先做匀加速运动,然后再做匀速直线运动D.汽车从静止开始运动10.5 s内位移是60 m答案AD应用二巧用功能关系处理问题【应用集训】如图所示,传送带AB总长为l=10 m,与一个半径为R=0.4 m的光滑四分之一圆弧轨道BC相切于B点,传送带速度恒为v=6 m/s,方向

12、向右,现有一个滑块以一定初速度从A点水平滑上传送带,滑块质量为m=10 kg,滑块与传送带间的动摩擦因数为=0.1,已知滑块运动到B端时,刚好与传送带同速,求:(1)滑块的初速度;(2)滑块能上升的最大高度;(3)滑块第二次在传送带上滑行时,滑块和传送带系统产生的内能。答案(1)214m/s或4 m/s(2)1.8 m(3)220 J【五年高考】A组基础题组1.(2019课标,17,6分)从地面竖直向上抛出一物体,物体在运动过程中除受到重力外,还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用。距地面高度h在3 m以内时,物体上升、下落过程中动能Ek随h的变化如图所示。重力加速度取10 m/s

13、2。该物体的质量为()A.2 kgB.1.5 kgC.1 kgD.0.5 kg答案C2.(2018课标,15,6分)高空坠物极易对行人造成伤害。若一个50 g的鸡蛋从一居民楼的25层坠下,与地面的碰撞时间约为2 ms,则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为()A.10 NB.102 NC.103 ND.104 N答案C3.(2017课标,14,6分)如图,一光滑大圆环固定在桌面上,环面位于竖直平面内,在大圆环上套着一个小环。小环由大圆环的最高点从静止开始下滑,在小环下滑的过程中,大圆环对它的作用力()A.一直不做功B.一直做正功C.始终指向大圆环圆心D.始终背离大圆环圆心答案A4.(2016课标,19

14、,6分)(多选)两实心小球甲和乙由同一种材料制成,甲球质量大于乙球质量。两球在空气中由静止下落,假设它们运动时受到的阻力与球的半径成正比,与球的速率无关。若它们下落相同的距离,则()A.甲球用的时间比乙球长B.甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小C.甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小D.甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功答案BD5.(2016课标,16,6分)小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上,P球的质量大于Q球的质量,悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短。将两球拉起,使两绳均被水平拉直,如图所示。将两球由静止释放。在各自轨迹的最低点()A.P球的速度一定大于Q球的速度B.P球的动能一定

15、小于Q球的动能C.P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力D.P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度答案C6.(2016课标,20,6分)(多选)如图,一固定容器的内壁是半径为R的半球面;在半球面水平直径的一端有一质量为m的质点P。它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中,克服摩擦力做的功为W。重力加速度大小为g。设质点P在最低点时,向心加速度的大小为a,容器对它的支持力大小为N,则()A.a=2(mgR-C.N=3mgR-2答案AC7.(2018课标,18,6分)如图,abc是竖直面内的光滑固定轨道,ab水平,长度为2R;bc是半径为R的四分之一圆弧,与ab相切于b点。一质量为m的小球,始终

16、受到与重力大小相等的水平外力的作用,自a点处从静止开始向右运动。重力加速度大小为g。小球从a点开始运动到其轨迹最高点,机械能的增量为()A.2mgRB.4mgRC.5mgRD.6mgR答案C8.(2016课标,25,20分)轻质弹簧原长为2l,将弹簧竖直放置在地面上,在其顶端将一质量为5m的物体由静止释放,当弹簧被压缩到最短时,弹簧长度为l。现将该弹簧水平放置,一端固定在A点,另一端与物块P接触但不连接。AB是长度为5l的水平轨道,B端与半径为l的光滑半圆轨道BCD相切,半圆的直径BD竖直,如图所示。物块P与AB间的动摩擦因数=0.5。用外力推动物块P,将弹簧压缩至长度l,然后放开,P开始沿轨

17、道运动。重力加速度大小为g。(1)若P的质量为m,求P到达B点时速度的大小,以及它离开圆轨道后落回到AB上的位置与B点之间的距离;(2)若P能滑上圆轨道,且仍能沿圆轨道滑下,求P的质量的取值范围。答案(1)6gl22l(2)53mMB组综合题组1.(2019课标,18,6分)从地面竖直向上抛出一物体,其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和。取地面为重力势能零点,该物体的E总和Ep随它离开地面的高度h的变化如图所示。重力加速度取10 m/s2。由图中数据可得()A.物体的质量为2 kgB.h=0时,物体的速率为20 m/sC.h=2 m时,物体的动能Ek=40 JD.从地面至h=4 m,物体

18、的动能减少100 J答案AD2.(2017课标,16,6分)如图,一质量为m、长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂。用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点,M点与绳的上端P相距13l。重力加速度大小为g。在此过程中,外力做的功为(A.19mglB.16mglC.13mgl答案A3.(2015课标,21,6分)(多选)如图,滑块a、b的质量均为m,a套在固定竖直杆上,与光滑水平地面相距h,b放在地面上。a、b通过铰链用刚性轻杆连接,由静止开始运动。不计摩擦,a、b可视为质点,重力加速度大小为g。则()A.a落地前,轻杆对b一直做正功B.a落地时速度大小为2C.a下落过程中,其加速度大小始终不大

19、于gD.a落地前,当a的机械能最小时,b对地面的压力大小为mg答案BD4.(2016课标,21,6分)(多选)如图,小球套在光滑的竖直杆上,轻弹簧一端固定于O点,另一端与小球相连。现将小球从M点由静止释放,它在下降的过程中经过了N点。已知在M、N两点处,弹簧对小球的弹力大小相等,且ONMOMN4WF1,Wf22Wf1B.WF24WF1,Wf2=2Wf1C.WF24WF1,Wf2=2Wf1D.WF24WF1,Wf212mgR,质点不能到达QC.W=12mgR,质点到达Q点后,D.WL2B.L1=L2C.L1L2D.不能确定答案B2.(2018湖南永州联考,10)(多选)如图所示,A、B两球分别套

20、在两光滑无限长的水平直杆上,两球通过一轻绳绕过一定滑轮(轴心固定不动)相连。某时刻连接两球的轻绳与水平方向的夹角分别为、,A球向左的速度为v,下列说法正确的是()A.此时B球的速度大小为coscosB.此时B球的速度大小为coscosC.当增大到90时,B球的速度为零D.在增大到90的过程中,绳对B球的拉力一直做正功答案AD3.(2019衡阳四中月考)如图所示,可视为质点的小球A、B用不可伸长的细软轻线连接,跨过固定在地面上半径为R的光滑圆柱,A的质量为B的两倍。当B位于地面时,A恰与圆柱轴心等高。将A由静止释放,B上升的最大高度是()A.2RB.5R3C.4R答案C4.(2018湖南G10教

21、育联盟11月联考)(多选)如图所示,一根轻质弹簧与质量为m的滑块P连接后,穿在一根光滑竖直杆上,弹簧下端与竖直杆的下端连接,一根轻绳跨过定滑轮将滑块P和重物Q连接起来。图中O、B两点等高,线段OA长为L,与水平方向的夹角=37,重物Q的质量M=5m。把滑块从图中A点由静止释放后沿竖直杆上下运动,当它经过A、B两点时,弹簧对滑块的弹力大小相等,不计滑轮的摩擦。在滑块从A到B的运动过程中(sin 37=0.6,cos 37=0.8)()A.滑块P的速度一直增大B.滑块P在位置B的速度为vB=4C.轻绳对滑块P做功为mgLD.P与Q的机械能之和先增大后减小答案BCD5.(2019湖南百所重点名校大联

22、考)(多选)如图所示,左右两侧水平面等高,A、B为光滑定滑轮,C为光滑动滑轮(质量忽略不计)。足够长的轻绳跨过滑轮,右端与小车相连,左端固定在墙壁上,质量为m的物块悬挂在动滑轮上。从某时刻开始小车向右移动,使物块以速度v0匀速上升,小车在移动过程中所受阻力恒定不变。在物块上升的过程中(未到AB所在的水平面),下列说法正确的是()A.轻绳对小车的拉力增大B.小车向右做加速运动C.小车阻力的功率可能不变D.小车牵引力做的功小于物块重力势能的增加量与小车克服阻力做功之和答案AD6.(2018三湘名校教育联盟联考)(多选)如图所示,足够长的竖直圆管内有一轻活塞。活塞与管壁之间的滑动摩擦力为f=1.4

23、N。活塞下连有一个劲度系数k=10 N/m的轻弹簧,弹簧下连接一个质量为m=0.1 kg的小球。当弹簧处于自然长度时由静止释放小球,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g=10 m/s2,在小球第一次运动到最低点的过程中(弹簧始终处于弹性限度内),下列说法正确的是()A.弹簧的最大伸长量为0.14 mB.当小球运动到最低点时,弹簧的弹性势能为0.098 JC.小球先做加速度减小的加速运动,再做加速度增大的减速运动,直到停止D.活塞克服摩擦力做功为0.147 J答案ABD7.(2019永州模拟)(多选)如图所示,同一竖直平面内的O1、A、B、C四点为长方形的四个顶点,水平面上的BC两点间的距离为L,

24、O2在A点正上方高h处,B点在A点正下方距离h2处。将质量均为m的小球甲、乙(均可视为质点)分别从O1、O2点沿水平方向O1A和竖直方向O2A同时抛出,结果两球恰好在B点相遇,空气阻力不计。下列说法正确的是(A.两球从抛出到相遇的过程中,两球的动量增量之比为13B.甲、乙抛出的初速度大小之比为LC.甲、乙相遇前瞬间的动能之比为hD.甲、乙相遇前瞬间所受重力的功率之比为12答案BD8.(多选)如图所示,两个可视为质点的小球a、b的质量均为m,a、b通过铰链用刚性轻杆连接,轻杆长度为L。a套在另一根固定的光滑竖直杆上, b放在光滑水平地面上,开始时a、b之间的轻杆可以认为是竖直静止的,在轻轻扰动下

25、,a向下运动,b向右运动。不计一切摩擦,重力加速度大小为g。则()A.a落地前,轻杆对b一直做正功B.a落地时速度大小为2C.a下落过程中的某个时刻,其加速度大小可能等于gD.a落地前,当a的机械能最小时,杆对b所做的功为4答案BCD二、非选择题(共37分)9.(2019雅礼中学、河南实验中学联考)(14分)如图所示,在某次车模试车时,一质量为m=0.45 kg的赛车以某一水平向右的初速度出发,沿水平直线轨道运动到A点后,进入半径R=2 m的光滑竖直圆形轨道,圆形轨道间不相互重叠,即赛车离开圆形轨道后可继续向C点运动,C点右侧有一壕沟,C、D两点的竖直高度h=0.8 m,水平距离s=1.6 m

26、,水平轨道AC长为L=4.5 m,赛车与水平轨道间的动摩擦因数=0.1,重力加速度g取10 m/s2。(1)若赛车恰能通过圆形轨道的最高点B,求赛车在A点的速度;(2)若赛车再从B到达A点时,恰好有一块橡皮泥从圆心方向落在车模上,和小车合为一体。若要求车模不会掉进壕沟,求在A点落在赛车上的橡皮泥的质量范围。答案(1)10 m/s(2)若赛车刚好停在C处,在A点车上,落上质量为m1的橡皮泥后速度为v1,由动量守恒得mvA=(m+m1)v1从A到C由动能定理得-(m+m1)gL=0-12(m+m1)代入数据解得m1=1.05 kg若赛车恰能越过壕沟,在C点的速度为vC,则有竖直方向h=12gt水平方向s=vCt此时假设落上质量为m2的橡皮泥