高考物理一轮复习 巩固练习 机械能及其守恒定律（含答案）

2023届高考物理一轮基础巩固题：机械能及其守恒定律含答案一、选择题。1、(多选)如图甲所示，静止在水平面上的物体在竖直向上的拉力F作用下开始向上加速运动，拉力的功率恒定为P，运动过程中所受空气阻力大小不变，物体最终做匀速运动，物体运动速度的倒数与加速度a的关系如图乙所示．若重力加速度大小为g，下列说法正确的是()A．物体的质量为eq\f(P,v0a0)B．空气阻力大小为eq\f(Pa0－g,v0a0)C．物体加速运动的时间为eq\f(v0,a0)D．物体匀速运动的速度大小为v02、(多选)如图所示，位于竖直平面内的光滑轨道由一段抛物线AB组成，A点为抛物线顶点，已知h=0.8m，x=0.8m，重力加速度g取10m/s2，一小环套在轨道上的A点，下列说法正确的是 ()A.小环以初速度v0=2m/s从A点水平抛出后，与轨道无相互作用力B.小环以初速度v0=1m/s从A点水平抛出后，与轨道无相互作用力C.若小环从A点由静止因微小扰动而滑下，到达B点的速度为4m/sD.若小环从A点由静止因微小扰动而滑下，到达B点的时间为0.4s3、下列运动的物体中，机械能守恒的是()A．加速上升的运载火箭B．被匀速吊起的集装箱C．光滑曲面上自由运动的物体D．在粗糙水平面上运动的物体4、汽车发动机的额定功率是60kW，汽车的质量为2×103kg，在平直路面上行驶，受到的阻力是车重的0.1倍。若汽车从静止出发，以0.5m/s2的加速度做匀加速运动，则出发50s时，汽车发动机的实际功率为(取g＝10m/s2)()A．25kWB．50kWC．60kWD．75kW5、图1为沿斜坡向上行驶的汽车，当汽车以牵引力F向上运动时，汽车的机械能E与位移x的关系如图2所示(AB段为曲线)，汽车与斜面间的摩擦忽略不计．下列说法正确的是()A．0～x1过程中，汽车所受拉力逐渐增大B．x1～x2过程中，汽车速度可达到最大值C．0～x3过程中，汽车的动能一直增大D．x1～x2过程中，汽车以恒定的功率运动6、如图所示，倾角θ＝37°的斜面AB与水平面平滑连接于B点，A、B两点之间的距离x0＝3m，质量m＝3kg的小物块与斜面及水平面间的动摩擦因数均为μ＝0.4。当小物块从A点由静止开始沿斜面下滑的同时，对小物块施加一个水平向左的恒力F(图中未画出)，取g＝10m/s2。若F＝10N，小物块从A点由静止开始沿斜面运动到B点时撤去恒力F，求小物块在水平面上滑行的距离x为(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)()A．5.7mB．4.7mC．6.5mD．5.5m7、（多选）如图所示，足够长的光滑斜面固定在水平面上，轻质弹簧与A、B物块相连，A、C物块由跨过光滑小滑轮的轻绳连接。初始时刻，C在外力作用下静止，绳中恰好无拉力，B放置在水平面上，A静止。现撤去外力，物块C沿斜面向下运动，当C运动到最低点时，B对地面的压力刚好为零。已知A、B的质量均为m，弹簧始终处于弹性限度内，则上述过程中()A．C的质量mC可能小于mB．C的速度最大时，A的加速度为零C．C的速度最大时，弹簧弹性势能最小D．A、B、C系统的机械能先变大后变小8、如图所示，某段滑雪雪道倾角为30°，总质量为m(包括雪具在内)的滑雪运动员从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑，加速度为eq\f(1,3)g。在他从上向下滑到底端的过程中，下列说法正确的是()A．运动员减少的重力势能全部转化为动能B．运动员获得的动能为eq\f(1,3)mghC．运动员克服摩擦力做功为eq\f(2,3)mghD．下滑过程中系统减少的机械能为eq\f(1,3)mgh9、取水平地面为零重力势能面．一物块从某一高度水平抛出，在抛出点其动能与重力势能恰好相等．不计空气阻力，该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角的正切值为()A.eq\r(3)B.eq\f(\r(3),3)C．1D.eq\f(1,2)10、如图，两个相同的小球P、Q通过铰链用刚性轻杆连接，P套在光滑竖直杆上，Q放在光滑水平地面上。开始时轻杆贴近竖直杆，由静止释放后，Q沿水平地面向右运动。下列判断正确的是 ()A.P触地前的速度一直增大B.P触地前的速度先增大后减小C.Q的速度一直增大D.P、Q的速度同时达到最大11、如图所示，倾角为θ的光滑斜面体C固定于水平地面上，小物块B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接，释放后，A将向下运动，则在A碰地前的运动过程中()A．A的加速度大小为gB．物体A机械能守恒C．由于斜面光滑，所以物块B机械能守恒D．A、B组成的系统机械能守恒12、(多选)质量为m的物体从距地面H高处自由下落，经历时间t，则下列说法中正确的是()A．t秒内重力对物体做功为eq\f(1,2)mg2t2B．t秒内重力的平均功率为mg2tC．eq\f(t,2)秒末重力的瞬时功率与t秒末重力的瞬时功率之比为1∶2D．前eq\f(t,2)秒内重力做功的平均功率与后eq\f(t,2)秒内重力做功的平均功率之比为1∶3二、填空含实验题。13、在“探究恒力做功与动能改变的关系”的实验中(装置如图甲)：甲(1)下列说法哪一项是正确的________。(填选项前的字母)A．平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上B．为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量C．实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放(2)图乙是实验中获得的一条纸带的一部分，选取O、A、B、C计数点，已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，则打B点时小车的瞬时速度大小为________m/s(保留三位有效数字)。乙14、某同学为探究“合外力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，操作步骤为：①按图1摆好实验装置，其中小车质量M＝0.20kg，钩码总质量m＝0.05kg.②先接通打点计时器的电源(电源频率为f＝50Hz)，然后释放小车，打出一条纸带．图1(1)他在多次重复实验得到的纸带中选取出自认为满意的一条，如图2所示，把打下的第一点记作0，选取点迹清晰的三个相邻计数点标记为1、2、3(相邻计数点间还有4个点未画出)，用刻度尺测得计数点1、2、3到0点的距离分别为d1＝25.6cm，d2＝36.0cm，d3＝48.0cm.他把钩码重力作为小车所受合外力(g取9.8m/s2)，算出打下0点到打下点2过程中合力做功W＝______J，把打下点2时小车的动能作为小车动能的改变量，算得Ek＝________J．(结果保留三位有效数字)图2(2)根据此次实验探究的结果，他并没能得到“合外力对物体做的功等于物体动能的增量”，且误差较大．你认为产生这种情况的原因可能是_____________________________(写出一条即可)。三、计算类综合题。15、（计算题）如图所示，水平传送带正以2m/s的速度运行，两端水平距离l＝8m，把一质量m＝2kg的物块轻轻放到传送带的A端，物块在传送带的带动下向右运动，若物块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.1，则把这个物块从A端传送到B端的过程中，不计物块的大小，g取10m/s2，求摩擦力对物块做功的平均功率。16、如图所示，一辆电动遥控小车停在水平地面上，小车质量M＝3kg.质量为m＝1kg的小物快(可视为质点)静置在车板上某处，物块与车板间的动摩擦因数μ＝0.1.现在启动小车，使小车由静止开始以加速度a＝2m/s2向右匀加速行驶，当运动时间t＝1s时物块从车板上滑落．已知小车受到地面的摩擦阻力是小车对地面压力的eq\f(1,10).不计空气阻力，取重力加速度g＝10m/s2.求：(1)物块离开小车时，物块的速度大小；(2)0～1s时间内小车的牵引力做的功．17、如图所示，一劲度系数很大的轻质弹簧下端固定在倾角θ=30°的斜面底端，将弹簧上端压缩到A点锁定。一质量为m的小物块紧靠弹簧上端放置，解除弹簧锁定，小物块将沿斜面上滑至B点后又返回，A、B两点的高度差为h，弹簧锁定时具有的弹性势能EP=mgh，锁定及解除锁定均无机械能损失，斜面上A点以下部分的摩擦不计，已知重力加速度为g。求： (1)物块与斜面间的动摩擦因数。(2)物块在上滑和下滑过程中的加速度大小之比。(3)若每次当物块离开弹簧后立即将弹簧压缩到A点锁定，当物块返回A点时立刻解除锁定。设斜面最高点C与A的高度差为3h，试通过计算判断物块最终能否从C点抛出。2023届高考物理一轮基础巩固题：机械能及其守恒定律含答案一、选择题。1、(多选)如图甲所示，静止在水平面上的物体在竖直向上的拉力F作用下开始向上加速运动，拉力的功率恒定为P，运动过程中所受空气阻力大小不变，物体最终做匀速运动，物体运动速度的倒数与加速度a的关系如图乙所示．若重力加速度大小为g，下列说法正确的是()A．物体的质量为eq\f(P,v0a0)B．空气阻力大小为eq\f(Pa0－g,v0a0)C．物体加速运动的时间为eq\f(v0,a0)D．物体匀速运动的速度大小为v0【答案】ABD2、(多选)如图所示，位于竖直平面内的光滑轨道由一段抛物线AB组成，A点为抛物线顶点，已知h=0.8m，x=0.8m，重力加速度g取10m/s2，一小环套在轨道上的A点，下列说法正确的是 ()A.小环以初速度v0=2m/s从A点水平抛出后，与轨道无相互作用力B.小环以初速度v0=1m/s从A点水平抛出后，与轨道无相互作用力C.若小环从A点由静止因微小扰动而滑下，到达B点的速度为4m/sD.若小环从A点由静止因微小扰动而滑下，到达B点的时间为0.4s【答案】A、C。3、下列运动的物体中，机械能守恒的是()A．加速上升的运载火箭B．被匀速吊起的集装箱C．光滑曲面上自由运动的物体D．在粗糙水平面上运动的物体【答案】C4、汽车发动机的额定功率是60kW，汽车的质量为2×103kg，在平直路面上行驶，受到的阻力是车重的0.1倍。若汽车从静止出发，以0.5m/s2的加速度做匀加速运动，则出发50s时，汽车发动机的实际功率为(取g＝10m/s2)()A．25kWB．50kWC．60kWD．75kW【答案】C5、图1为沿斜坡向上行驶的汽车，当汽车以牵引力F向上运动时，汽车的机械能E与位移x的关系如图2所示(AB段为曲线)，汽车与斜面间的摩擦忽略不计．下列说法正确的是()A．0～x1过程中，汽车所受拉力逐渐增大B．x1～x2过程中，汽车速度可达到最大值C．0～x3过程中，汽车的动能一直增大D．x1～x2过程中，汽车以恒定的功率运动【答案】B6、如图所示，倾角θ＝37°的斜面AB与水平面平滑连接于B点，A、B两点之间的距离x0＝3m，质量m＝3kg的小物块与斜面及水平面间的动摩擦因数均为μ＝0.4。当小物块从A点由静止开始沿斜面下滑的同时，对小物块施加一个水平向左的恒力F(图中未画出)，取g＝10m/s2。若F＝10N，小物块从A点由静止开始沿斜面运动到B点时撤去恒力F，求小物块在水平面上滑行的距离x为(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)()A．5.7mB．4.7mC．6.5mD．5.5m【答案】B7、（多选）如图所示，足够长的光滑斜面固定在水平面上，轻质弹簧与A、B物块相连，A、C物块由跨过光滑小滑轮的轻绳连接。初始时刻，C在外力作用下静止，绳中恰好无拉力，B放置在水平面上，A静止。现撤去外力，物块C沿斜面向下运动，当C运动到最低点时，B对地面的压力刚好为零。已知A、B的质量均为m，弹簧始终处于弹性限度内，则上述过程中()A．C的质量mC可能小于mB．C的速度最大时，A的加速度为零C．C的速度最大时，弹簧弹性势能最小D．A、B、C系统的机械能先变大后变小【答案】BCD8、如图所示，某段滑雪雪道倾角为30°，总质量为m(包括雪具在内)的滑雪运动员从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑，加速度为eq\f(1,3)g。在他从上向下滑到底端的过程中，下列说法正确的是()A．运动员减少的重力势能全部转化为动能B．运动员获得的动能为eq\f(1,3)mghC．运动员克服摩擦力做功为eq\f(2,3)mghD．下滑过程中系统减少的机械能为eq\f(1,3)mgh【答案】D9、取水平地面为零重力势能面．一物块从某一高度水平抛出，在抛出点其动能与重力势能恰好相等．不计空气阻力，该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角的正切值为()A.eq\r(3)B.eq\f(\r(3),3)C．1D.eq\f(1,2)【答案】C10、如图，两个相同的小球P、Q通过铰链用刚性轻杆连接，P套在光滑竖直杆上，Q放在光滑水平地面上。开始时轻杆贴近竖直杆，由静止释放后，Q沿水平地面向右运动。下列判断正确的是 ()A.P触地前的速度一直增大B.P触地前的速度先增大后减小C.Q的速度一直增大D.P、Q的速度同时达到最大【答案】A。11、如图所示，倾角为θ的光滑斜面体C固定于水平地面上，小物块B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接，释放后，A将向下运动，则在A碰地前的运动过程中()A．A的加速度大小为gB．物体A机械能守恒C．由于斜面光滑，所以物块B机械能守恒D．A、B组成的系统机械能守恒【答案】D12、(多选)质量为m的物体从距地面H高处自由下落，经历时间t，则下列说法中正确的是()A．t秒内重力对物体做功为eq\f(1,2)mg2t2B．t秒内重力的平均功率为mg2tC．eq\f(t,2)秒末重力的瞬时功率与t秒末重力的瞬时功率之比为1∶2D．前eq\f(t,2)秒内重力做功的平均功率与后eq\f(t,2)秒内重力做功的平均功率之比为1∶3【答案】ACD二、填空含实验题。13、在“探究恒力做功与动能改变的关系”的实验中(装置如图甲)：甲(1)下列说法哪一项是正确的________。(填选项前的字母)A．平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上B．为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量C．实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放(2)图乙是实验中获得的一条纸带的一部分，选取O、A、B、C计数点，已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，则打B点时小车的瞬时速度大小为________m/s(保留三位有效数字)。乙【答案】(1)C(2)0.653【解析】(1)平衡摩擦力时不需要将钩码挂在小车上，选项A错误；为减小系统误差，应使钩码质量远小于小车质量，选项B错误；实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放，选项C正确．(2)由题中纸带可知，打B点时小车的瞬时速度为v＝eq\f(18.59－5.53×10－2,2×0.1)m/s＝0.653m/s。14、某同学为探究“合外力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，操作步骤为：①按图1摆好实验装置，其中小车质量M＝0.20kg，钩码总质量m＝0.05kg.②先接通打点计时器的电源(电源频率为f＝50Hz)，然后释放小车，打出一条纸带．图1(1)他在多次重复实验得到的纸带中选取出自认为满意的一条，如图2所示，把打下的第一点记作0，选取点迹清晰的三个相邻计数点标记为1、2、3(相邻计数点间还有4个点未画出)，用刻度尺测得计数点1、2、3到0点的距离分别为d1＝25.6cm，d2＝36.0cm，d3＝48.0cm.他把钩码重力作为小车所受合外力(g取9.8m/s2)，算出打下0点到打下点2过程中合力做功W＝______J，把打下点2时小车的动能作为小车动能的改变量，算得Ek＝________J．(结果保留三位有效数字)图2(2)根据此次实验探究的结果，他并没能得到“合外力对物体做的功等于物体动能的增量”，且误差较大．你认为产生这种情况的原因可能是_____________________________(写出一条即可)。【答案】(1)0.1760.125(2)没有平衡摩擦力或钩码的质量没有满足远小于小车的质量的条件【解析】(1)由题意，合力做功为W＝mgd2≈0.176J；打下点2时小车的速度v2＝eq\f(d3－d1,2T)＝1.12m/s，此时小车的动能Ek＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,2)≈0.125J.(2)由于钩码重力做功大于小车动能增加量，其原因一定是合外力小于钩码的重力，所以可能的原因是未平衡摩擦力或钩码的质量没有满足远小于小车的质量的条件。三、计算类综合题。15、（计算题）如图所示，水平传送带正以2m/s的速度运行，两端水平距离l＝8m，把一质量m＝2kg的物块轻轻放到传送带的A端，物块在传送带的带动下向右运动，若物块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.1，则把这个物块从A端传送到B端的过程中，不计物块的大小，g取10m/s2，求摩擦力对物块做功的平均功率。【答案】0.8W【解析】物块放到传送带上的初始阶段，由于与传送带有相对运动，物块受向右的滑动摩擦力而做加速运动，其受向右的摩擦力大小为：Ff＝μmg＝0.1×2×10N＝2N，加速度为a＝μg＝0.1×10m/s2＝1m/s2物块与传送带相对静止时的位移为：x＝eq\f(v2,2a)＝2m。摩擦力做功为：W＝Ffx＝2×2J＝4J相对静止后物块与传送带之间无摩擦力，此后匀速运动到B端，物块由A端到B端所用的时间为：t＝eq\f(v,a)＋eq\f(l－x,v)＝5s则物块在被传送过程中所受摩擦力的平均功率为：P＝eq\f(W,t)＝0.8W。16、如图所示，一辆电动遥控小车停在水平地面上，小车质量M＝3kg.质量为m＝1kg的小物快(可视为质点)静置在车板上某处，物块与车板间的动摩擦因数μ＝0.1.现在启动小车，使小车由静止开始以加速度a＝2m/s2向右匀加速行驶，当运动时间t＝1s时物块从车板上滑落．已知小车受到地面的摩擦阻力是小车对地面压力的eq\f(1,10).不计空气阻力，取重力加速度g＝10m/s2.求：(1)物块离开小车时，物块的速度大小；(2)0～1s时间内小车的牵引力做的功．【答案】(1)1m/s(2)11J【解析】(1)设物块的加速度为