2023江苏版物理高考第二轮复习-专题六　机械能

2023江苏版物理高考第二轮复习专题六机械能（2022江西重点中学协作体一联）娱乐场巨大的摩天圆弧滑道中,一个运动爱好者从图中滑道的A点滑行到最低点B,由于摩擦力的存在,若运动者的速率保持不变，则运动者沿AB下滑过程中（）A.运动状态不变B.滑道对运动者的支持力变大，其所受摩擦力大小不断变大C.合外力做功一定为零D.机械能始终保持不变答案C运动者速度的方向在变化，所以运动者运动状态在变化,A错误;运动者下滑过程中受到重力、滑道的支持力与滑动摩擦力,从A到B的过程中,滑道切线与水平方向之间的夹角逐渐减小，则重力沿滑道切线向下的分力逐渐减小,运动者的速率不变，则运动者沿滑道切线方向的合力始终等于零,所以滑动摩擦力也逐渐减小,根据f=UF、知滑道对运动者的支持力变小,B错误；运动爱好者从图中滑道的A点滑行到最低点B的过程中,速率保持不变，则动能不变,根据动能定理可得,合外力做功一定为零,C正确;运动者动能不变,而重力势能减小,所以机械能减小,D错误。（2022河南名校联盟二模）2018年7月1日，由我国自行研制的全球最长高铁列车——16节长编组“复兴号”在北京南站正式上线运营。“复兴号”动车组由16节车厢组成,其中第1、2、5、6、9、10、13、14节车厢为动车，其余为拖车.假设动车组各车厢质量均为m,每节动车的额定功率均为P,动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比（比例系数为k）,下列说法正确的是（）8P“复兴号”行驶的最大速度V=y—kmg“复兴号”的配置如果改成10节动车和6节拖车,最大速度将提高到原来的1.5倍“复兴号”进站沿水平轨道做匀减速直线运动时，一位乘客单手持手机浏览网页,手对手机的力与车厢运动方向相反“复兴号”沿水平轨道做匀加速直线运动时，第13、14节车厢间作用力与第2、3节车厢间的作用力之比为1:2RPp答案D当牵引力等于阻力时,速度达到最大,根据P=Fv,可知最大速度为v=^—=-f—,故A错误；“复兴号”的配置如果ibkmg2kmg改成10节动车和6节拖车,最大速度v'=-^-=l.25v,故B错误；“复兴号”进站做匀减速直线运动时,T立乘客单手持手机浏览网页,手对手机的作用力水平方向分力与车厢运动的方向相反，竖直方向分力竖直向上，所以手对手机的作用力与车厢运动方向不在一条直线上，故c错误:设每节动车的动力为F,对16节车厢整体有8F-16kmg=16ma,对第14、15、16节车厢整体有T「3kmg+F=3ma,解得T,=，F,对1、2节车厢整体有2F-2kmg-T2=2ma,解得T尸F,即第13、14节车厢间作用力与第2、3节车厢间的作用力之比为1：2,故D正确.（2022湖北宜昌二模）如图为蹦床运动示意图.A为运动员到达的最高点,B为运动员下落过程中刚接触蹦床时的位置,C为运动员到达的熟氐点。运动员自A落至C的过程中,下列说法正确的是（）A.A至B,运动员加速运动;B至C,运动员减速运动B.运动员在C点,速度为零,加速度也为零A至C,只有重力和蹦床弹力做功,运动员机械能守恒B至C,蹦床弹力对运动员做负功,运动员机械能减小答案D接触蹦床之后，开始时蹦床对运动员的弹力小于运动员的重力，运动员仍向下加速，直到弹力与重力相等，之后运动员向下减速，一直减速至零,所以B至C,运动员先加速后减速，故A错误;运动员在C点,速度为零,但是蹦床对运动员向上的弹力大于运动员的重力,进而能够向上运动,所以在C点,运动员具有向上的加速度，故B错误;A至C,重力和蹦床弹力都做功,运动员的机械能不守恒，故（'错误;B至C,蹦床弹力对运动员做负功,运动员机械能减小，故1）正确.（2022上海二模）如图是中国为老挝设计制造的“澜沧号”动车组。在水平测试轨道上，动车组以额定功率7200kW启动，总质量540t,测得最高速率为216km/h,若运动时所受阻力与速率成正比,当其加速到108km/h时,动车组的加速度约为多大（）A.0.09m/s' B.0.22m/s~C.0.33m/s2 D.0.44m/s2p p答案c最高速率为216km/h即60m/s,此时牵引力等于阻力,F产f=1=kv.;当其加速到108km/h即30m/s时,牵引力艮=彳加速度a2Z@，解得a^O.33m/s；故选C.m（2022安徽芜湖二模）2022年2月7日，北京冬奥会高山滑雪男子滑降比赛开始，并诞生北京冬奥会高山滑雪项目第一枚金牌.如图所示为此项目的简化模型,光滑倾斜滑道0M段与粗糙水平滑道MN段平滑连接.质量为Ikg的滑块从0点由静止滑下，滑块运动到N点的速度大小为3m/s,在N点与竖直缓冲墙发生碰撞,反弹后在距墙1所的P点停下.已知（）点比前点高1.25m,滑块与MN段的动摩擦因数为0.2,重力加速度H取10m/s?,不计空气阻力.则（）M PNA.滑块运动到M点的速度大小为6m/sB.缓冲墙对滑块做的功为-5JC.缓冲墙对滑块的冲量大小为5N-sD.粗糙滑道MN段长为8m

答案C从（）点到M点,由动能定理得mgh=/端,得v不须i=5m/s,A错误;由\点到P点,设XP段长度为s,从N点弹回的速度大小为V、'，由动能定理得umgsRfv、';得V、' 211gs=2m/s,设缓冲墙对滑块做的功为W,由动能定理得W=1mv>' 5J,B错误;设水平向左为正方向,缓冲墙对滑块的冲量为I,由动量定理得I=mv、'-（-mv、）=5N•s,C正确；由M点到N点设MN段长度为x,由动能定理得-umgx击我氤端,得x=^*m,D错误.（2022山东聊城一模,12）（多选）如图所示,A、B两点位于同一高度,细线的一端系有质量为M的小物块,另一端绕过B处的定滑轮固定在A点,质量为in的小球固定在细线上C点.现将小球从图示水平位置由静止释放，小球运动到D点时速度恰好为零（此时小物块未到达B点），图中4ABD为直角三角形,小物块和小球均可视为质点,NDBA=37°,忽略一切摩擦和空气阻力,重力加IUg为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8,则（ ）LJvA.小球还能回到初始位置B.M：m=5：6C.运动过程中小物块的速度和小球的速度大小相等oD.小球运动到I）点时,小物块受到的拉力大小为三Mg答案AD根据系统机械能守恒可知，小球还能回到初始位置C点，故A正确;设AD长为3L,根据机械能守恒定律有Mg•2L=mg•3Lcos37°,解得V:m=6：5,故B错误;AC长度不变，小球做圆周运动，小球速度沿BD方向的分速度大小等于小物块的速度大小,故C错误;设小球在最低点I）时,沿BD方向的加速度大小为a,BD中的拉力为T,根据牛顿第二定律有OMg-T=Ma,T-mgcos53°=ma,解得T=yyMg,故D正确。（2022山东泰安一模,5）如图所示,水平平台与水平细杆间的高度差为H,质量为M的物块放在水平台上,质量为M的小球套在水平杆上,物块和小球通过小滑轮与用轻质细线相连,滑轮右侧细线恰好竖直.现用一水平恒力F由静止沿杆拉动小球,物块始终在水平平台上，不计一切摩擦.则小球前进2H时，物块的速度为（）答案D小球由静止向右运动211时,设小球的速度为V,此时轻质细线与水平方向夹角为0,如图所示2 2v由图可知COS0=方，小球沿绳子方向的分速度等于物块的速度，则有物块的速度为V1=Vcos。=^=,对物块和小球组成的系统,1 1o 4IFH由功能关系可得F•2H=戏v七M说,vf—,A.B、C错误,1）正确.2 21 37M（2022广东湛江二模,10）（多选）悬崖速降是选择崖面平坦、高度适合的崖壁,用专业的登山绳作保护,由崖壁主体沿绳下滑,从崖顶下降到崖底的一种运动.如图所示，某次速降可视为竖直方向的直线运动,速降者先从静止开始做匀加速运动（加速度小于重力加速度），之后做匀减速运动,到达地面时速度恰好减为零。则下列说法正确的是（）A.在加速下降阶段,速降者处于失重状态B.在加速下降阶段,速降者的机械能增大,在减速下降阶段,速降者的机械能减小C.在整个下降过程中,速降者的重力势能一直减小D.在整个下降过程中,绳对速降者先做正功后做负功答案AC对速降者受力分析可知,受绳的拉力和重力,当加速下降时，加速度向下，则速降者处于失重状态，故A正确;对速降者而言,无论是加速下降还是减速下降，都是位移向下而拉力向上，故绳的拉力始终做负功,即除重力以外的其他力做功，则速降者的机械能一直减小，故B、D错误;在整个下降过程中,重力做正功，则速降者的重力势能一直减小，故C正确。（2022广东执信中学模拟,7）将一乒乓球竖直向上抛出,乒乓球在运动过程中，它的动能随时间变化的关系图线如图所示。已知乒乓球运动过程中,受到的空气阻力与速率成正比,重力加速度为K.则乒乓球在整个运动过程中加速度的最大值为（）A.4gB.3gC.2gD.g答案A乒乓球刚抛出时动能为9号,此时速度向上最大,所受合力向下最大,加速度最大,设速度大小为v°,此时有mg+kve,9&击评，乒乓球下落过程速度增大，阻力增大,当阻力增大到等于重力时,速度不变,动能不变,由图像可知此时动1、能为反,设此时速度为V.,此时有mg=kv„仄=于喝,联立以上各式可得a.=4g,故A正确,B、C.I）错误.

（2022湖南名校联盟专题卷,5）随着科技的发展，我国未来的航空母舰上将安装电磁弹射器以缩短飞机的起飞距离,如图所示,航空母舰的水平跑道总长1=180m,其中电磁弹射区的长度为L=80m,在该区域安装有直线电机,该电机可从头至尾提供一个恒定的牵引力F牵.一架质量为m=2.0X10'kg的飞机，其喷气式发动机可以提供恒定的推力F推=1.2X10$N.假设飞机在航母上的阻力恒为飞机重力的0.2倍.若飞机可看作质量恒定的质点,离舰起飞速度v=40m/s,航空母舰始终处于静止状态，取g=10m/d.下列说法正确的是（）A.飞机在前一阶段的加速度大小4.0m/s-B.飞机在电磁弹射区的末速度大小v,=20m/sC.电磁弹射器的牵引力F奉的大小为2X10’ND.电磁弹射器在弹射过程中的功率是不变的答案C根据牛顿第二定律,在后一阶段,F推-0.2mg=m&,解得&=4.0m/s2,由--评=2a«-L）,解得飞机在电磁弹射区的末速度Vi=20V2m/s,由听=2aL,解得飞机在前一阶段电磁弹射区的加速度a,=5m/s2,根据牛顿第二定律,F牵+F推-0.2mg=mai,解得F航2X10'N,选项A、B错误,C正确;根据P=Fv可知,电磁弹射器在弹射过程中的功率不断增加,选项D错误.（2022株洲一模,10）（多选）如图所示,篮球比赛的某次快攻中,球员甲将球斜向上传给前方队友,球传出时离地面高1m,速度大小为10m/s;对方球员乙原地竖直起跳拦截，跃起后手离地面的最大高度为2.8m,球越过乙时速度沿水平方向，且恰好未被拦.球可视为质点,质量为0.6kg,重力加速度g取10m/s；以地面为零势能面,忽略空气阻力，则（）A.篮球在空中上升过程中处于失重状态B.甲传球时,球与乙的水平距离为4.8mC.队友接球前瞬间,球的机械能为36JD.队友接球前瞬间,球的动能f为30J答案ABC篮球在空中上升过程中只受重力作用，则处于失重状态,选项A正确;竖直方向球上升的高度为h=2.8m-1m=l.8m,所用时间t=1^=0.6s,球刚抛出时的竖直速度v后gt=6m/s,则水平速度为8m/s,则甲传球时,球与乙的水平距离为x=v°,t=4.8m,选项B正确;球刚抛出时的机械能诏=36J,球在运动过程中机械能守恒,则队友接球前瞬间,球的机械能为36J,选项C正确;球刚抛出时的动能为诏=30J,队友接球前瞬间,球离地面的高度不一定是1m,则此时球的动能不一定为30J,选项I）错误。（2022三湘名校教育联盟3月大联考,3）质量m=50kg的小强同学参加学校运动会的三级用版项目，从静止开始助跑直至落地过程如图所示.已知小强每次起跳腾空之后重心离地的高度是前一次的2倍,每次助欧的水平位移也是前一次的2倍,最终跳出了x.^10.5m的成绩。将小强同学看成质点，已知小强最高的腾空距离h=lm,从0点静止开始到D点落地,全过程克服阻力做功W,=200J.空气阻力忽略不计，重力加速度支10m/s2.下列说法正确的是（）A.第三步跳跃在空中运动的时间为.sB.运动到第三次起跳腾空之后最高点时的动能为1050JC.运动到D点着地时的动能为1625JD.全过程运动员做的功为1425J答案C小强从最高点下落过程可看成平抛运动,竖直方向上有hggt,解得卷s,由对称性可知，第三步跳跃在空中运动的时间为争s,A错误;由题意可知,第三次起用雁空的水平位移x后6m,水平方向匀速直线运动,^=v3t,解得v产m/s,即运动到第三次起跳腾空之后最高点时的动能为域=1125J.B错误;平抛到I）点过程由动能定理可知mgh=E「EX,解得1-；=1625J,C正确;全过程由动能定理可知MTfEH）,解得825J,I）错误。（2022湖南名校联盟专题卷6）有一种被称为“魔力陀螺”的玩具如图甲所示，陀螺可在圆轨道夕M则旋转而不脱落,好像轨道对它施加了魔法一样,它可等效为一质点在圆轨道夕运动模型,如图乙所示.在竖直平面内固定的强磁性圆轨道半径为R,A、B两点分别为轨道的最高点与最低点.质点沿轨道做完整的圆周运动,受圆轨道的强磁性引力始终指向圆心0且大小恒为F,当质点以速率产历通过A点时,对轨道的压力为其重力的7倍,不计摩擦和空气阻力,质点质量为m,重力加速度为g,则（）A.强磁性引力的大小F=7mgB.质点在A点对轨道的压力小于在B点对轨道的压力C.只要质点能做完整的圆周运动，则质点对A、B两点的压力差恒为5mgD.若强磁性引力大小为2F,为确保质点做完整的圆周运动，则质点通过B点的最大速率为回获答案A在A点,对质点由牛顿第二定律有F+mg-F产卡,根据牛顿第三定律有F产F；=7mg,解得F=7mg,故A正确;质点能完成圆周运动,在A点根据牛顿第二定律有F+mg-N尸喏,根据牛顿第三定律有N«=N.‘，在B点根据牛顿第二定律有F-mg-N.=n4,根据牛顿第三定律有,从A点到B点过程,根据动能定理有mgX2R=去）哈扣哈解得N；-NJ=6mg,故B、C错误;若强磁性引力大小恒为2E,在B点,根据牛顿第二定律有2F-mg-F产喏,当F产0,质点速度最大为、%,2F-mg=n^，解得、A=丁丽，故I）错误.（2021湖南湘潭一模）质量为2nkg的均匀条形铁链AB在半径R=-m的光滑半球体上方保持静止，已知NA0B=60°,给ABn一个微小的扰动使之向右沿球面下滑,当端点A滑至C处时铁链变为竖直状态且其速度大小为2V14m/s,以0C所在平面为参考平面（零势能面），取g=10m/s；则下列关于铁链的说法中正确的是（）0A.铁链在初始位置时具有的重力势能为120JB.铁链在初始时其重心高度小于百mC.铁链的端点A滑至C点时其重心下降约2.91mD.铁链的端点B滑至C处时其速度大小为372m/s答案D铁链的长度为1=0R=2m,设铁链重心的高度为h,由机械能守恒定律得mgh=}i+（-mg》可得h=L8m,铁链在初始位置时具有的重力势能为E“=mgh=113J,故A、B错误;铁链的端点A滑至C点时其重心下降Ah=h-（-1）=2.8m,故C错误：铁链的端点B滑至C处时，由几何关系可知,重心下降*由机械能守恒定律得mgh^n灭+mg*可得5=3四m/s,故D正确.思路点拨铁链重心位置的判断是解题关键,铁链的端点B滑至C处的过程中,由于铁链形状没有变化,故其重心'相对于铁链的位置没有变化,相当于铁链重心绕0点转动了60°.（2022滨海七校联考,2）冰雪项目备受人们的喜爱.如图所示,同学们坐在相同的轮胎上,从倾角相同的平直雪道先后由同一高度静止滑下，各轮胎与雪道间的动摩擦因数均相同，不计空气阻力。雪道上的同学们（）A.在沿雪道下滑过程中均做匀速直线运动B.在下滑过程中每个人的机械能均守恒C.在同一雪道上大家前后的间距随时间不断增大D.所受重力沿雪道向下的分力相同答案c在沿雪道下滑过程中均做匀加速直线运动,A错误;在下滑过程中,轮胎对人有与运动方向相反的静摩擦力作用，所以轮胎对人做负功,每个人的机械能都不守恒,B错误:同学们坐在轮胎上沿雪道下滑过程中做匀加速直线运动,由Ax=a「可知，在同一雪道上大家前后的间距随时间不断增大,C正确;由于同学们的重力不尽相同,所以所受重力沿雪道向下的分力也不尽相同,I)错误。(2022浙江海盐开学考,8)如图所示,质量为m的小车在与竖直方向成a角的恒定拉力F作用下,沿水平地面向左运动一段距离L,车与地面之间的动摩擦因数为u，重力加速度为下列说法正确的是()A.拉力对小车做功为FLB.拉力对小车做功为FLsinaC.摩擦力对小车做功为一umgLD.重力对小车做功为mgL答案B拉力对〃库做功为W=FLsina.A错误,B正确;摩擦力对〃住做功为-fL=-uNL=-u(mg-Fcos0)L,C错误;沿重力方向小车没有位移，则重力对小车做功为零,D错误.(2022浙江绍兴二模,20)如图甲所示为北京首钢滑雪大跳台,模型简化如图乙所示,AB和EF是长为L,=50m的倾斜滑道，倾角为9=37。，CD是长为L=30m的水平滑道，倾斜滑道AB、EF和水平滑道CD之间分别用一圆弧轨道连接,圆弧轨道半径为R=10m,圆心角为6=37°,FG为结束区.一质量为m=90kg的运动员从A点静止滑下沿滑道ABCD运动，从D点沿水平方向滑离轨道后,完成空翻、回转等技术动作,落到倾斜轨道,最后停在结束区.为简化运动,运动员可视为质点,不计空气阻力,g取10m/s；(1)运动员刚好从D点沿水平方向滑离轨道,求运动员在D点的速度大小；(2)在(1)情形下,求从开始运动到完成动作落到倾斜轨道过程中摩擦阻力做的功；(3)运动员可以在滑道ABCD滑行过程中利用滑雪杖支撑前进，获取一定的能量AI：,要使运动员安全停留在结束区,落到倾斜轨道上的动能不能超过15250J,求AE大小应满足的条件