2020高考物理二轮复习专题：机械能及守恒定律(通用型)练习及答案

2020届高考物理机械能及其守恒定律（通用型）练习及答案*机械能及其守恒定律*一、选择题1、（2019•唐山模拟）如图所示，轻质弹簧劲度系数为k,一端与固定在倾角为9的光滑斜面底端的传感器连接，另一端与木块连接，木块处于静止状态，此时传感器示数为F。若在木块的上端加一沿斜面向上的恒力F,当传感器示数0再次为F时。下面说法正确的是（）0木块上升的高度为#2码木块的机械能增加量为栄2F0木块的动能增加量为k（F-F）0木块的质量为门2、（2019・龙岩质检）如图所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环，圆环与一根轻质弹性橡皮绳相连，橡皮绳的另一端固定在地面上的A点，橡皮绳竖直且处于原长,原长为h,现让圆环沿杆从静止开始下滑，滑到杆的底端时速度为零。则在圆环下滑过程中（整个过程中橡皮绳始终处于弹性限度内），下列说法中正确的是圆环的机械能守恒圆环的机械能先增大后减小圆环滑到杆的底端时机械能减少了mgh

橡皮绳再次恰好恢复原长时，圆环动能最大3、（2019・芜湖模拟）一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m的重物，当重物的速度为v1时，起重机的功率达到最大值P,之后起重机保持该功率不变，继续提升重物,最后重物以最大速度v2匀速上升，不计钢绳重力。则整个过程中，下列说法正确的是（）P钢绳的最大拉力为带v2mv2重物匀加速过程的时间为——」P—mgV]Pc.重物匀加速过程的加速度为mvV+VD.速度由V]增大至v2的过程中，重物的平均速度v24、（多选）如图所示，重球用细绳跨过轻小光滑滑轮与小球相连，细绳处于水平拉直状态.小球由静止释放运动到最低点过程中，重球始终保持静止，不计空地面对重球的摩擦力一直增大上述过程中小球重力的功率先增大后减小细绳对小球不做功5、（2019•全国卷III）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3m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10m/s2。该物体的质量为（）A．2kgB．1.5kgC．1kgD．0.5kg6、(双选)如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是()甲乙丙丁甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，物体A的机械能守恒乙图中，物体A固定，物体B沿斜面匀速下滑，物体B的机械能守恒丙图中，不计任何阻力和定滑轮质量时，A加速下落，B加速上升过程中，A、B组成的系统机械能守恒丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，小球的机械能守恒7、(2019・烟台测试)质量为m的物体在竖直向上的恒定拉力F的作用下，由静止开始向上运动H高度，所受空气阻力恒为f，g为当地的重力加速度。则此过程中，下列说法正确的是()物体的动能增加了(F—mg)H物体的重力势能增加了mgH物体的机械能减少了田物体的机械能增加了FH8、如图甲所示，某同学用拖把直行拖地，沿推杆方向对拖把施加推力F,此时推力与水平面的夹角为9，且拖把刚好做匀速直线运动。从某时刻开始，拖把1推杆与水平方向的夹角变为9，如图乙所示，保持拖把的速度大小和方向不变，2则()甲乙推力F变大B.推力F的功率增大地面对拖把的支持力变小D.地面对拖把的摩擦力变小9、在如图所示的物理过程示意图中，甲图一端固定有小球的轻杆，从右偏上30°角释放后绕光滑支点摆动；乙图为末端固定有小球的轻质直角架，释放后绕通过直角顶点的固定轴0无摩擦转动；丙图为轻绳一端连着一小球，从右偏上30°角处自由释放；丁图为置于光滑水平面上的带有竖直支架的小车，把用细绳悬挂的小球从图示位置释放，小球开始摆动，则关于这几个物理过程（空气阻力甲图中小球机械能守恒乙图中小球A机械能守恒丙图中小球机械能守恒丁图中小球机械能守恒10、（2019・吉林五地六校合作体联考）一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持以额定功率运动，其v-t图象如图所示。已知汽车的质量为m=1X103kg,汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，g取10m/s2，则以下说法正确的是（）汽车在前5s内的牵引力为5X102N汽车速度为25m/s时的加速度为5m/s2汽车的额定功率为100kW汽车的最大速度为80m/s二、非选择题1、(2019•信阳模拟)如图所示AB和CDO都是处于竖直平面内的光滑圆弧形轨道，OA处于水平位置。AB是半径为R=1m的扌圆周轨道，CDO是半径为R=0.5m的半圆轨道，最高点O处固定一个竖直弹性挡板(可以把小球弹回，不损失能量，图中没有画出)，D为CDO轨道的中点。BC段是水平粗糙轨道，与圆弧形轨道平滑连接。已知BC段水平轨道长L=2m,与小球之间的动摩擦因数卩=0.2。现让一个质量为m=1kg的小球从A点的正上方距水平线OA高H的P处自由落下。(g取10m/s2)⑴当H=2m时，求此时小球第一次到达D点对轨道的压力大小；(2)为使小球仅仅与弹性挡板碰撞一次，且小球不会脱离CDO轨道，求H的取值范围。思路点拨：解此题可按以下思路小球由P到D全过程，由动能定理列方程求小球第一次到达D点的速度。小球仅仅与弹性挡板碰撞一次且刚好不脱离CDO轨道的两个临界条件是在O点重力提供向心力，碰后再返回最高点恰能上升到D点。2、(2019年天一大联考)如图所示，倾角a=37。的斜面固定在水平面上，质量为m=1kg的滑块(可视为质点)由斜面上最低点P以初动能Eko=2OJ沿斜面向上运动，当其向上经过A点时动能EkA=8J，机械能的变化量AE机=—3J.重力(1)物块所受摩擦力的大小；(2)物块回到P点时速度的大小.2020届高考物理机械能及其守恒定律(通用型)练习及答案*机械能及其守恒定律*一、选择题1、(2019•唐山模拟)如图所示，轻质弹簧劲度系数为k,一端与固定在倾角为9的光滑斜面底端的传感器连接，另一端与木块连接，木块处于静止状态，此时传感器示数为F。若在木块的上端加一沿斜面向上的恒力F,当传感器示数0木块的机械能增加量为2F0木块的动能增加量为(F-F)迪0木块的质量为门【解析】选B、C。木块原来静止时有F=kx,当传感器示数再次为F时有F=kx,010022F0木块上升的高度h=(x+x)sin9二“sin9，故A错误；由于初末状态弹簧的12弹性势能相等，由功能关系知，木块的机械能增加量等于F做的功，则AE增2FF0二F(x+x)二忙，故B正确；在此过程中，弹簧的弹力做功为0,由动能定理12得AE=F(x+x)-mg(x+x)sin9，初状态时有F二mgsin。，联立解得木块的动k12120能增加量为AE二“(F-F)，故C正确；由F二mgsin。得m=I厂门打亿故D错k00误。2、(2019・龙岩质检)如图所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环，圆环与一根轻质弹性橡皮绳相连，橡皮绳的另一端固定在地面上的A点，橡皮绳竖直且处于原长，原长为h,现让圆环沿杆从静止开始下滑，滑到杆的底端时速度为零。则在圆环下滑过程中(整个过程中橡皮绳始终处于弹性限度内)，下列说法中正确的是圆环的机械能先增大后减小圆环滑到杆的底端时机械能减少了mgh橡皮绳再次恰好恢复原长时，圆环动能最大【答案】C[圆环沿杆滑下，滑到杆的底端的过程中有两个力对圆环做功，即环的重力和橡皮绳的拉力，所以圆环的机械能不守恒，如果把圆环和橡皮绳组成的系统作为研究对象，则系统的机械能守恒，因为橡皮绳的弹性势能先不变再增大，所以圆环的机械能先不变后减小，故A、B错误；圆环滑到杆的底端时动能为零，重力势能减小了mgh，即圆环的机械能减少了mgh，故C正确；在圆环下滑过程中，橡皮绳再次恢复原长时，该过程中圆环动能一直增大，但不是最大，沿杆方向合力为零的时刻，圆环加速度为零，圆环的速度最大，故D错误。]3、(2019・芜湖模拟)一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m的重物，当重物的速度为v]

时，起重机的功率达到最大值P,之后起重机保持该功率不变，继续提升重物,最后重物以最大速度v2匀速上升，不计钢绳重力。则整个过程中，下列说法正确的是()P钢绳的最大拉力为vv2B.重物匀加速过程的时间为B.重物匀加速过程的时间为mv?P—mgV]Pc.重物匀加速过程的加速度为mvD.速度由vD.速度由v1增大至v2的过程中，重物的平均速度v<V1+V2【答案】B［匀加速过程物体处于超重状态，钢绳拉力较大，匀加速运动阶段P钢绳的拉力为F=--，故A错误；根据牛顿第二定律可知F—mg=ma，结合vv1=at解得a=■—g，t=pmVl，故B正确，C错误；在速度由V］增大至v2mV］oP—mgV］12v+V的过程中，重物做加速度减小的变加速运动，平均速度v>—=2,故D错误。］4、(多选)如图所示，重球用细绳跨过轻小光滑滑轮与小球相连，细绳处于水平拉直状态.小球由静止释放运动到最低点过程中，重球始终保持静止，不计空地面对重球的摩擦力一直增大上述过程中小球重力的功率先增大后减小细绳对小球不做功【参考答案】BcD小球向下摆动的过程中，沿绳子方向的合力充当向心力，v2v2根据牛顿第二定律得，F—mgcos0=mL，解得，F=mgcosG+mL，A选项错误;随着0减小，v增大，绳子拉力不断增大，地面对重球的摩擦力一直增大，B选项正确；小球竖直方向的分速度先增大后减小，重力瞬时功率为P=mgvy，重力的功率先增大后减小，C选项正确；细绳的拉力始终与小球的速度垂直，对小球不做功，D选项正确．5、(2019•全国卷III)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3m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10m/s2。该物体的质量为()A．2kgB．1.5kgC．1kgD．0.5kg【答案】C［设物体的质量为m,则物体在上升过程中，受到竖直向下的重力mg和竖直向下的恒定外力F，由动能定理结合题图可得一(mg+F)X3m=(36—72)J；物体在下落过程中，受到竖直向下的重力mg和竖直向上的恒定外力F,再由动能定理结合题图可得(mg—F)X3m=(48—24)J,联立解得m=1kg、F=2N,选项C正确，A、B、D均错误。］6、(双选)如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是()甲乙丙丁甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，物体A的机械能守恒乙图中，物体A固定，物体B沿斜面匀速下滑，物体B的机械能守恒丙图中，不计任何阻力和定滑轮质量时，A加速下落，B加速上升过程中，A、B组成的系统机械能守恒丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，小球的机械能守恒【答案】CD［甲图中重力和系统内弹力做功，物体A和弹簧组成的系统机械能守恒，但物体A的机械能不守恒，A错误。乙图中物体B除受重力外，还受到弹力和摩擦力作用，弹力不做功，但摩擦力做负功，物体B的机械能不守恒，B错误。丙图中绳子张力对A做负功，对B做正功，代数和为零，A、B组成的系统机械能守恒，C正确。丁图中小球的动能不变，势能不变，机械能守恒，D正确。］7、(2019・烟台测试)质量为m的物体在竖直向上的恒定拉力F的作用下，由静止开始向上运动H高度，所受空气阻力恒为f,g为当地的重力加速度。则此过程中，下列说法正确的是()物体的动能增加了(F—mg)H物体的重力势能增加了mgH物体的机械能减少了田物体的机械能增加了FH【答案】B［物体受到重力、拉力以及空气的阻力，由动能定理有AEk=(F—mg—f)H，选项A错误；重力的功为一mgH，所以物体的重力势能增加了mgH，选项B正确；除重力外物体受到拉力和阻力，所以物体的机械能增加AE=(F—f)H，选项C、D错误。］8、如图甲所示，某同学用拖把直行拖地，沿推杆方向对拖把施加推力F,此时推力与水平面的夹角为9，且拖把刚好做匀速直线运动。从某时刻开始，拖把1推杆与水平方向的夹角变为9，如图乙所示，保持拖把的速度大小和方向不变，2则()推力F变大推力F的功率增大地面对拖把的支持力变小地面对拖把的摩擦力变小【解析】选A、B。设拖把与地面之间的动摩擦因数为口，则拖把匀速运动时,处于平衡状态，受力如图所示，由平衡条件得，水平方向Fcos9i-Ff=0，竖直方向Fsin01+mg=FN，联立解得F=w".・卩2山=严'厂山｛疋「又有tana二二口，拖把与水平方向的夹角变为02，因为02>01,保持拖把的速度大小和方向不变，由以上分析，推力F变大，故A正确；推力F的功率P=Fvcos01=pmgvcosex^mgvrnf八-门2!."|=1■川打H0，拖把与水平方向的夹角变为02，因为02>0］，所以推力F的功率增大，故B正确；地面对拖把的支持力FN=mg+Fsin0limg^mg+wL".-"，保持拖把的速度大小和方向不变，因为02>01,则拖把对30°角释放后绕光滑支点摆动；乙图为末端固定有小球的轻质直角架，释放后绕通过直角顶点的固定轴0无摩擦转动；丙图为轻绳一端连着一小球，从右偏上30°角处自由释放；丁图为置于光滑水平面上的带有竖直支架的小车，把用细绳悬挂的小球从图示位置释放，小球开始摆动，则关于这几个物理过程(空气阻力忽略不计)，下列判断中正确的是()!lFSJ甲乙

甲图中小球机械能守恒乙图中小球A机械能守恒丙图中小球机械能守恒丁图中小球机械能守恒【答案】A［甲图过程中轻杆对小球不做功，小球的机械能守恒，A项正确；乙图过程中轻杆对小球A的弹力不沿杆的方向，会对小球做功，所以小球A的机械能不守恒，但两个小球组成的系统机械能守恒，B项错误；丙图中小球在绳子绷紧的瞬间有动能损失，机械能不守恒，C项错误；丁图中小球和小车组成的系统机械能守恒，但小球的机械能不守恒，这是因为摆动过程中小球的轨迹不是圆弧，细绳会对小球做功，D项错误。］10、(2019・吉林五地六校合作体联考)一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持以额定功率运动，其v-t图象如图所示。已知汽车的质量为m=1X103kg,汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，g取10m/s2，则以下说法正确的是()汽车在前5s内的牵引力为5X102N汽车速度为25m/s时的加速度为5m/s2汽车的额定功率为100kW汽车的最大速度为80m/s［由图象可知匀加速直线运动的加速度为Av［由图象可知匀加速直线运动的加速度为Av20尸It二Tm/s2=4m/s2，根据牛顿第二定律得F—f=ma，解得牵引力为F=f+ma=0.1X1X104N+1X103X4N=5X103N,故A错误。额定功率为P=Fv=5000X20W=100kW,故C正确。当车的速度是25m/s时，牵引力F諾J。岁00n=4000N,此时车的丄、士宀F'—f4000—0.1X1X104一屮、口「犬r丄加速度a'=—=1X103m/s2=3m/s2，故B错误。当牵引力与阻力相等时，速度最大，最大速度为vm=F=p=100)000m/s=100m/s，故D错误。］二、非选择题1、(2019•信阳模拟)如图所示AB和CDO都是处于竖直平面内的光滑圆弧形轨道，OA处于水平位置。AB是半径为R=1m的扌圆周轨道，CDO是半径为r=0.5m的半圆轨道，最高点O处固定一个竖直弹性挡板(可以把小球弹回，不损失能量，图中没有画出)，D为CDO轨道的中点。BC段是水平粗糙轨道，与圆弧形轨道平滑连接。已知BC段水平轨道长L=2m,与小球之间的动摩擦因数卩=0.2。现让一个质量为m=1kg的小球从A点的正上方距水平线OA高H的P处自由落下。(g取10m/s2)⑴当H=2m时，求此时小球第一次到达D点对轨道的压力大小；(2)为使小球仅仅与弹性挡板碰撞一次，且小球不会脱离CDO轨道，求H的取值范围。思路点拨：解此题可按以下思路小球由P到D全过程，由动能定理列方程求小球第一次到达D点的速度。小球仅仅与弹性挡板碰撞一次且刚好不脱离CDO轨道的两个临界条件是在O点重力提供向心力，碰后再返回最高点恰能上升到D点。［解析］(1)设小球第一次到达D的速度为vD，对小球从P到D点的过程，根据动能定理得：在D点轨道对小球的支持力Fn提供向心力，则有:FN需nr联立解得：Fn/r