2023届高考物理一轮夯基题：机械能及其守恒定律（word版含答案）.doc

2023届高考物理夯基题：机械能及其守恒定律（一轮）附答案专题：机械能及其守恒定律一、选择题。1、物体在平行于斜面向上的拉力作用下，分别沿倾角不同斜面的底端，匀速运动到高度相同的顶端，物体与各斜面间的动摩擦因数相同，则()A沿倾角较小的斜面拉，拉力做的功较多B沿倾角较大的斜面拉，克服重力做的功较多C无论沿哪个斜面拉，拉力做的功均相同D无论沿哪个斜面拉，克服摩擦力做的功相同2、(双选)如图所示，物块从足够长粗糙斜面底端O点，以某一速度向上运动，到达最高点后又沿斜面下滑物块先后两次经过斜面上某一点A点时的动能分别为Ek1和Ek2，重力势能分别为Ep1和Ep2，从O点开始到第一次经过A点的过程中重力做功为WG1，合外力做功的绝对值为W1，从O点开始到第二次经过A点的过程中重力做功为WG2，合外力做功的绝对值为W2，则下列选项正确的是()AEk1>Ek2，Ep1Ep2BEk1Ek2，Ep1>Ep2CWG1WG2，W1<W2DWG1>WG2，W1W2*3、如图所示，劲度系数为k的竖直弹簧下端固定于水平地面上，质量为m的小球从弹簧的正上方高为h的地方自由下落到弹簧上端，经几次反弹后小球最终在弹簧上静止于某一点A处，在以上三个量中只改变其中一个量的情况下，下列说法正确的是()A无论三个量中的一个怎样改变，此过程小球与弹簧组成的系统机械能守恒B无论h怎样变化，最终小球静止在A点时的弹簧压缩量与h无关C无论m怎样变化，最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能都不变D无论劲度系数k为多大，此过程中重力所做的功总是等于克服弹簧弹力做的功4、如图所示，第一次，小球从粗糙的圆形轨道顶端A由静止滑下，到达底端B的速度为v1，克服摩擦力做功为W1，第二次，同一小球从底端B以v2冲上圆形轨道，恰好能到达A点，克服摩擦力做功为W2，C为圆形轨道的中点，则下列说法正确的是()A.v1=v2B.W1=W2C.小球第一次在B点对轨道的压力小于第二次在B点对轨道的压力D.小球第一次经过圆弧AC的过程中克服摩擦力做的功为W15、如图所示，倾角为的光滑斜面体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()AA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DA、B组成的系统机械能守恒6、质量为m的汽车沿平直的公路行驶，在时间t内，以恒定功率P由静止开始经过距离s达到最大速度vm。已知汽车所受的阻力Ff恒定不变，则在这段时间内发动机所做的功W可用下列哪些式子计算()AWFfsBWFfvmt CWFfvmt DWmv7、如图所示，质量为60 kg的某运动员在做俯卧撑运动，运动过程中可将他的身体视为一根直棒，已知重心在C点，其垂线与脚，两手连线中点间的距离OA、OB分别为1.0 m和0.60 m，若他在1 min内做了30个俯卧撑，每次肩部上升的距离均为0.4 m，则运动员1 min内克服重力做功约为()A150 J B204 J C4 500 J D7 200 J8、如图所示，光滑斜面的顶端固定一弹簧，一质量为m的小球向右滑行，并冲上固定在地面上的斜面。设小球在斜面最低点A的速度为v，压缩弹簧至C点时弹簧最短，C点距地面高度为h，则小球从A到C的过程中弹簧弹力做功是()Amghmv2 Bmv2mghCmgh D9、(双选)如图所示，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()Aa落地前，轻杆对b一直做正功Ba落地时速度大小为Ca下落过程中，其加速度大小始终不大于gDa落地前，当a的机械能最小时，b对地面的压力大小为mg10、如图所示，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l。重力加速度大小为g。在此过程中，外力做的功为()Amgl Bmgl Cmgl Dmgl11、一根质量为m、长为L的均匀链条一半放在光滑的水平桌面上，另一半悬在桌边，桌面足够高，如图甲所示若将一个质量为m小球分别拴在链条右端和左端，如图乙、图丙所示约束链条的挡板光滑，三种情况均由静止释放，当整根链条刚离开桌面时，关于它们的速度关系，下列判断正确的是()Avavbvc Bva<vb<vcCvc>va>vb Dva>vb>vc12、光滑水平地面上静止一质量为1 kg的物块，某时刻开始受到一外力作用，外力F随时间t的变化如图所示。取g10 m/s2，则下列说法正确的是()A2 s末，物块的运动方向发生改变 B前2 s内，外力F做的功为64 JC3 s末，外力F的功率为4 WD4 s内，外力F的功率为2 W二、填空含实验题。13、在“验证机械能守恒定律”的实验(1)实验室提供了铁架台、夹子、导线、纸带等器材为完成此实验，除了所给的器材，从图中还必须选取的实验器材是_(2)下列方法有助于减小实验误差的是_A在重锤的正下方地面铺海绵B必须从纸带上第一个点开始计算验证机械能是否守恒C重复多次实验，重物必须从同一位置开始下落D重物的密度尽量大一些(3)完成实验后，小明用刻度尺测量纸带距离时如图(乙)，已知打点计时器每0.02 s打一个点，则B点对应的速度vB_m/s.若H点对应的速度为vH，重物下落的高度为hBH，重物质量为m，当地重力加速度为g，为得出实验结论完成实验，需要比较mghBH与_的大小关系(用题中字母表示)14、如图甲所示是某研究性学习小组做探究“橡皮筋做功和物体速度变化的关系”的实验，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形。这时，橡皮筋对小车做的功记为W。当我们把2条、3条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次实验时，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放。小车在每次实验中获得的速度由打点计时器所打出的纸带测出。甲(1)除了图中已给出的实验器材外，还需要的器材有_；(2)平衡摩擦力后，每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的_部分进行测量；(3)下面是本实验的数据记录表，请将第2次、第3次实验中橡皮筋做的功填写在对应的位置。橡皮筋做的功10个间距的距离x(m)10个间距的时间T(s)小车获得的速度vn小车速度的平方v第1次W0.2000.2第2次0.2800.2第3次0.3000.2第4次0.4000.2第5次0.4500.2(4)从理论上讲，橡皮筋做的功Wn和物体速度vn变化的关系应是Wn_，请你根据表中测定的数据在如图乙所示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性。乙三、计算类综合题。15、（计算题）合肥开往上海的动车组D3028是由动车和拖车编组而成只有动车提供动力假定该列动车组由8节车厢组成，第1节和第5节车厢为动车，每节动车的额定功率均为P0，每节车厢的总质量为m，动车组运行过程中所受阻力为车重的k倍若动车组以额定功率从合肥南站启动，沿水平方向做直线运动，经时间t0速度达到最大，重力加速度为g.求：(1)当动车组速度达到最大速度一半时的加速度和此时第6节车厢对第7节的拉力；(2)动车组从启动至速度刚达到最大的过程中所通过的路程16、如图所示，劲度系数k100 N/m的弹簧一端固定于地面上，另一端连接绝缘物体A，物体B置于A上不粘连，A不带电，B的带电量q104 C、A、B质量均为2 kg且都可看做质点，整个装置处于静止状态物体B正上方有一带圆孔的挡板，质量为4 kg的不带电绝缘物体C放于圆孔上方不掉落，现在挡板与地面之间加上竖直向上、大小E2×105 N/C的匀强电场使A、B开始运动，A、B分离时，A在某装置作用下迅速在该位置处于静止状态，以后此装置不再对A作用；A、B分离后，B向上运动并与C发生碰撞，且以后每次磁撞前C均已静止在圆孔上方，已知弹簧的弹性势能Epkx2(x为弹簧的形变量)，重力加速度为10 m/s2，B与A、C碰撞时为弹性碰撞且没有电荷转移求：(1)A、B两物体从开始运动到分离时上升的高度；(2)A、B第一次碰后物体A向下运动的最大距离s1；(3)从A、B第一次碰撞开始，A物体运动的总路程17、如图所示，平板车静止在光滑的水平面上，一个四分之一圆弧轨道固定在平台上，平台的上表面与平板车的上表面在同一水平面上，圆弧轨道的底端与平台左端对齐且与平台表面相切，平板车长为L=3.42 m、质量为2 kg，车的右端离平台左端距离为x=2 m。质量为1 kg的物块以初速度v0=6 m/s从车的左端滑上小车，物块与平板车间的动摩擦因数为0.4，平板车与平台相碰后立即静止，物块滑上圆弧轨道并从圆弧轨道上滑下重新滑上平板车，最终与平板车以m/s的共同速度向左运动，重力加速度为g取10 m/s2，滑块可看作质点，求：(1)平板车与平台相碰前一瞬间，车的速度大小。(2)物块从滑上平板车到刚滑上圆弧轨道所用的时间。(3)整个过程物块与平板车、与圆弧轨道因摩擦产生的热量分别为多少？2023届高考物理夯基题：机械能及其守恒定律（一轮）附答案专题：机械能及其守恒定律一、选择题。1、物体在平行于斜面向上的拉力作用下，分别沿倾角不同斜面的底端，匀速运动到高度相同的顶端，物体与各斜面间的动摩擦因数相同，则()A沿倾角较小的斜面拉，拉力做的功较多B沿倾角较大的斜面拉，克服重力做的功较多C无论沿哪个斜面拉，拉力做的功均相同D无论沿哪个斜面拉，克服摩擦力做的功相同【答案】A 2、(双选)如图所示，物块从足够长粗糙斜面底端O点，以某一速度向上运动，到达最高点后又沿斜面下滑物块先后两次经过斜面上某一点A点时的动能分别为Ek1和Ek2，重力势能分别为Ep1和Ep2，从O点开始到第一次经过A点的过程中重力做功为WG1，合外力做功的绝对值为W1，从O点开始到第二次经过A点的过程中重力做功为WG2，合外力做功的绝对值为W2，则下列选项正确的是()AEk1>Ek2，Ep1Ep2BEk1Ek2，Ep1>Ep2CWG1WG2，W1<W2DWG1>WG2，W1W2【答案】AC *3、如图所示，劲度系数为k的竖直弹簧下端固定于水平地面上，质量为m的小球从弹簧的正上方高为h的地方自由下落到弹簧上端，经几次反弹后小球最终在弹簧上静止于某一点A处，在以上三个量中只改变其中一个量的情况下，下列说法正确的是()A无论三个量中的一个怎样改变，此过程小球与弹簧组成的系统机械能守恒B无论h怎样变化，最终小球静止在A点时的弹簧压缩量与h无关C无论m怎样变化，最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能都不变D无论劲度系数k为多大，此过程中重力所做的功总是等于克服弹簧弹力做的功【答案】B 4、如图所示，第一次，小球从粗糙的圆形轨道顶端A由静止滑下，到达底端B的速度为v1，克服摩擦力做功为W1，第二次，同一小球从底端B以v2冲上圆形轨道，恰好能到达A点，克服摩擦力做功为W2，C为圆形轨道的中点，则下列说法正确的是()A.v1=v2B.W1=W2C.小球第一次在B点对轨道的压力小于第二次在B点对轨道的压力D.小球第一次经过圆弧AC的过程中克服摩擦力做的功为W1【答案】C。5、如图所示，倾角为的光滑斜面体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()AA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DA、B组成的系统机械能守恒【答案】D6、质量为m的汽车沿平直的公路行驶，在时间t内，以恒定功率P由静止开始经过距离s达到最大速度vm。已知汽车所受的阻力Ff恒定不变，则在这段时间内发动机所做的功W可用下列哪些式子计算()AWFfsBWFfvmt CWFfvmt DWmv【答案】C7、如图所示，质量为60 kg的某运动员在做俯卧撑运动，运动过程中可将他的身体视为一根直棒，已知重心在C点，其垂线与脚，两手连线中点间的距离OA、OB分别为1.0 m和0.60 m，若他在1 min内做了30个俯卧撑，每次肩部上升的距离均为0.4 m，则运动员1 min内克服重力做功约为()A150 J B204 J C4 500 J D7 200 J【答案】C8、如图所示，光滑斜面的顶端固定一弹簧，一质量为m的小球向右滑行，并冲上固定在地面上的斜面。设小球在斜面最低点A的速度为v，压缩弹簧至C点时弹簧最短，C点距地面高度为h，则小球从A到C的过程中弹簧弹力做功是()Amghmv2 Bmv2mghCmgh D【答案】A9、(双选)如图所示，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()Aa落地前，轻杆对b一直做正功Ba落地时速度大小为Ca下落过程中，其加速度大小始终不大于gDa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】BD10、如图所示，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l。重力加速度大小为g。在此过程中，外力做的功为()Amgl Bmgl Cmgl Dmgl【答案】A11、一根质量为m、长为L的均匀链条一半放在光滑的水平桌面上，另一半悬在桌边，桌面足够高，如图甲所示若将一个质量为m小球分别拴在链条右端和左端，如图乙、图丙所示约束链条的挡板光滑，三种情况均由静止释放，当整根链条刚离开桌面时，关于它们的速度关系，下列判断正确的是()Avavbvc Bva<vb<vcCvc>va>vb Dva>vb>vc【答案】C12、光滑水平地面上静止一质量为1 kg的物块，某时刻开始受到一外力作用，外力F随时间t的变化如图所示。取g10 m/s2，则下列说法正确的是()A2 s末，物块的运动方向发生改变 B前2 s内，外力F做的功为64 JC3 s末，外力F的功率为4 WD4 s内，外力F的功率为2 W【答案】D 二、填空含实验题。13、在“验证机械能守恒定律”的实验(1)实验室提供了铁架台、夹子、导线、纸带等器材为完成此实验，除了所给的器材，从图中还必须选取的实验器材是_(2)下列方法有助于减小实验误差的是_A在重锤的正下方地面铺海绵B必须从纸带上第一个点开始计算验证机械能是否守恒C重复多次实验，重物必须从同一位置开始下落D重物的密度尽量大一些(3)完成实验后，小明用刻度尺测量纸带距离时如图(乙)，已知打点计时器每0.02 s打一个点，则B点对应的速度vB_m/s.若H点对应的速度为vH，重物下落的高度为hBH，重物质量为m，当地重力加速度为g，为得出实验结论完成实验，需要比较mghBH与_的大小关系(用题中字母表示)【答案】 (1)电磁打点计时器和学生电源或者是电火花计时器毫米刻度尺(2)D (3)1.35 m/smvmv 14、如图甲所示是某研究性学习小组做探究“橡皮筋做功和物体速度变化的关系”的实验，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形。这时，橡皮筋对小车做的功记为W。当我们把2条、3条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次实验时，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放。小车在每次实验中获得的速度由打点计时器所打出的纸带测出。甲(1)除了图中已给出的实验器材外，还需要的器材有_；(2)平衡摩擦力后，每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的_部分进行测量；(3)下面是本实验的数据记录表，请将第2次、第3次实验中橡皮筋做的功填写在对应的位置。橡皮筋做的功10个间距的距离x(m)10个间距的时间T(s)小车获得的速度vn小车速度的平方v第1次W0.2000.2第2次0.2800.2第3次0.3000.2第4次0.4000.2第5次0.4500.2(4)从理论上讲，橡皮筋做的功Wn和物体速度vn变化的关系应是Wn_，请你根据表中测定的数据在如图乙所示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性。乙【答案】(1)刻度尺 (2)点距均匀(3)2W3W4W5W (4)v 如图所示：【解析】(1)计算小车速度需要测量纸带上的点间的距离，要用刻度尺。(2)小车匀速运动时，纸带上的点的间隔均匀。(3)橡皮筋每增加一条，对小车做的功就增加W。(4)纵坐标表示速度的平方，横坐标表示功，利用描点法描出各组数据对应的点，然后用平滑曲线连线作出v­Wn图象，如图所示。 三、计算类综合题。15、（计算题）合肥开往上海的动车组D3028是由动车和拖车编组而成只有动车提供动力假定该列动车组由8节车厢组成，第1节和第5节车厢为动车，每节动车的额定功率均为P0，每节车厢的总质量为m，动车组运行过程中所受阻力为车重的k倍若动车组以额定功率从合肥南站启动，沿水平方向做直线运动，经时间t0速度达到最大，重力加速度为g.求：(1)当动车组速度达到最大速度一半时的加速度和此时第6节车厢对第7节的拉力；(2)动车组从启动至速度刚达到最大的过程中所通过的路程【答案】(1)kg4kmg (2) 【解析】(1)设动车组匀速运动的速度为vm，动车组速度为最大速度一半时动车的牵引力为F，有：2P08kmgvm2P02F对动车组，由牛顿第二定律2F8kmg8maakg对第7、8节车厢的整体有：F672kmg2ma解得：F674kmg(2)由动能定理得：2P0t08kmgx(8m)v0x。 16、如图所示，劲度系数k100 N/m的弹簧一端固定于地面上，另一端连接绝缘物体A，物体B置于A上不粘连，A不带电，B的带电量q104 C、A、B质量均为2 kg且都可看做质点，整个装置处于静止状态物体B正上方有一带圆孔的挡板，质量为4 kg的不带电绝缘物体C放于圆孔上方不掉落，现在挡板与地面之间加上竖直向上、大小E2×105 N/C的匀强电场使A、B开始运动，A、B分离时，A在某装置作用下迅速在该位置处于静止状态，以后此装置不再对A作用；A、B分离后，B向上运动并与C发生碰撞，且以后每次磁撞前C均已静止在圆孔上方，已知弹簧的弹性势能Epkx2(x为弹簧的形变量)，重力加速度为10 m/s2，B与A、C碰撞时为弹性碰撞且没有电荷转移求：(1)A、B两物体从开始运动到分离时上升的高度；(2)A、B第一次碰后物体A向下运动的最大距离s1；(3)从A、B第一次碰撞开始，A物体运动的总路程【答案】(1)0.2 m(2) m(3) m【解析】(1)初态A、B静止，kx1(mAmB)g得x10.4 m加电场，A、B分离时，加速度相等对A：k2x2mAgmAa对B：qEmBgmBa可得x20.2 m，hx1x20.2 m.(2)从开始运动到A、B分离，对A、B由功能关系得qEh(mAmB)gh(mAmB)v得v01 m/s分离后，由于EqmBg，B物体匀速上升，直至BC碰撞mBv0mBv1mCvCmBvmBvmCv得v1 m/s即B向下匀速运动，B、A弹性碰撞可知mBv1mBv1mAvAmBvmBvmAv得v10，vA m/s，可知碰后速度互换A从平衡位置(向下压缩了x2)向下运动，由能量守恒mAvmAgs1k(x2s1)2kx可得mAvks，解得s1 m.(3)撞后A向下减速，反向加速，回到原位后，与B碰撞，A、B交换速度B再次匀速上升碰C，由碰撞结论可知，碰后vA2 m/s，解得s2 m归纳可得vAn m/s，snn· mA运动的总路程s2(s1s2sn) m. 17、如图所示，平板车静止在光滑的水平面上，一个四分之一圆弧轨道固定在平台上，平台的上表面与平板车的上表面在同一水平面上，圆弧轨道的底端与平台左端对齐且与平台表面相切，平板车长为L=3.42 m、质量为2 kg，车的右端离平台左端距离为x=2 m。质量为1 kg的物块以初速度v0=6 m/s从车的左端滑上小车，物块与平板车间的动摩擦因数为0.4，平板车与平台相碰后立即静止，物块滑上圆弧轨道并从圆弧轨道上滑下重新滑上平板车，最终与平板车以m/s的共同速度向左运动，重力加速度为g取10 m/s2，滑块可看作质点，求：(1)平板车与平台相碰前一瞬间，车的速度大小。(2)物块从滑上平板车到刚滑上圆弧轨道所用的时间。(3)整个过程物块与平板车、与圆弧轨道因摩擦产生的热量分别为多少？【答案】(1)2 m/s (2)1.8 s (3)13.76 J 0.195 J 【解析】(1)物块滑上平板车后做匀减速运动，加速度的大小为：a1=g=4 m/s2平板车的加速度大小：a2=2 m/s2设平板车与平台相碰前物块与平板车已保持相对静止，共同速度为v1，则：v0-a1t1=a2t1解得：t1=1 s这段时间内车运动的距离s=a2=1 m<x，假设成立，即平板车与平台相碰前，物块与车达到共同速度，共同速度大小为：v1=a2t1=2 m/s因此车与平台相碰前一瞬间，车的速度大小为 2 m/s(2)物块与平板车达到共同速度时发生的相对位移：x1= (v0+v1)t1-v1t1=3 m物块随平板车匀速运动的时间：t2=0.5 s平板车与平台碰撞后静止，物块由于惯性继续向前滑行，设在车上再滑行的时间为t3，则：L-x1=v1t3-a1解得：t3=0.3 s或t3=0.7 s(舍去)因此物块从滑上平板车到刚滑上圆弧轨道时所用的时间：t=t1+t2+t3=1.8 s(3)物块第一次在平板车上滑行因摩擦产生的热量：Q1=mgL=13.68 J物块滑上圆弧轨道时的速度：v2=v1-a1t3=0.8 m/s设物块再次滑上平板车时的速度为v3，最后的共同速度为v4，则：v4=v3-a1t4v4=a2t4解得：v3=0.5 m/s再次滑上平板车，因摩擦产生的热量：Q2=m- (m+M)= J滑块与车之间因摩擦产生的热量：Q=Q1+Q2=13.76 J物块在圆弧轨道上滑行因摩擦产生的热量：Q=m-m=0.195 J