高考物理二轮复习第部分专题突破篇限时集训机械能守恒定律功能关系36.pdf

第 1 页 专题限时集训(六)机械能守恒定律 功能关系(建议用时：40 分钟)一、选择题(此题共 8 小题，每题 6 分在每题给出的四个选项中，第 15 题只有一项符合题目要求，第 68 题有多项符合题目要求 全部选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分)1(2021山西右玉一模)一小球以一定的初速度从图 13 所示位置进入光滑的轨道，小球先进入圆轨道 1，再进入圆轨道 2，圆轨道 1 的半径为R，圆轨道 2 的半径是轨道 1 的 1.8 倍，小球的质量为m，假设小球恰好能通过轨道 2 的最高点B，那么小球在轨道 1上经过A处时对轨道的压力为()图 13 A2mg B3mg C4mg D5mg C 小球恰好能通过轨道 2 的最高点B时，有mgmv2BR，小球在轨道 1 上经过A处时，有Fmgmv2ARmgR12mv2A12mv2B，解得F4mg，C 项正确 2韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上工程夺冠的运发动他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功 1 900 J，他克制阻力做功 100 J韩晓鹏在此过程中()A动能增加了 1 900 J B动能增加了 2 000 J 第 2 页 C重力势能减小了 1 900 J D重力势能减小了 2 000 J C 根据动能定理得韩晓鹏动能的变化 EWGWf1 900 J100 J1 800 J0，故其动能增加了 1 800 J，选项 A、B 错误；根据重力做功及重力势能变化的关系WGEp，所以 EpWG1 900 J0，故韩晓鹏的重力势能减小了 1 900 J，选项C 正确，选项 D 错误 3静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升，在某一高度撤去恒力空气阻力f大小不变，且fmg，假设选取地面为零势能面，那么物体在空中运动的整个过程中，物体的机械能随离地面高度h变化的关系可能正确的选项是()C 物体开场在恒力作用下做匀加速运动，机械能增量为E(Ff)h，在某一高度撤去恒力以后，物体继续上升，机械能减少，到达最高点后，开场下落，但机械能会继续减少，物体接近地面时仍有一定的速度，所以选项 C 正确 4(2021贵州三校三联)如图 14 所示，斜面固定在水平面上，轻质弹簧一端固定在斜面顶端，另一端及物块相连，弹簧处于自然长度时物块位于O点，物块及斜面间有摩擦现将物块从O点拉至A点，撤去拉力后物块由静止向上运动，经O点到达B点时速度为零，那么物块从A运动到B的过程中()【导学号：25702027】图 14 第 3 页 A经过位置O点时，物块的动能最大 B物块动能最大的位置及AO的距离无关 C物块从A向O运动过程中，弹性势能的减少量等于动能及重力势能的增加量 D物块从O向B运动过程中，动能的减少量等于弹性势能的增加量 B 根据题述弹簧处于自然长度时物块位于O点，可知物块所受摩擦力等于重力沿斜面的分力将物块从O点拉至A点，撤去拉力后物块由静止向上运动，当弹簧对物块沿斜面向上的弹力等于物块重力沿斜面的分力与滑动摩擦力之与时，合力为零，物块的动能最大由此可知，物块经过A、O之间某一位置时，物块的动能最大，选项 A 错误 物块动能最大的位置及AO的距离无关，选项 B 正确 由功能关系可知，物块从A向O运动过程中，弹性势能的减少量等于动能及重力势能的增加量加上克制摩擦力做功产生的热量，选项 C错误物块从O向B运动过程中，动能的减少量等于增加的重力势能及弹性势能加上克制摩擦力做功产生的热量，即动能的减少量大于弹性势能的增加量，选项 D 错误 5.如图 15 所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开场自由下落，小球沿轨道到达最高点B时对轨道压力为mg2.AP2R，重力加速度为g，那么小球从P到B的运动过程中()图 15 第 4 页 A重力做功 2mgR B合力做功34mgR C克制摩擦力做功12mgR D机械能减少 2mgR B 小球能通过B点，在B点速度v满足mg12mgmv2R，解得v 32gR，从P到B过程，重力做功等于重力势能减小量为mgR，动能增加量为12mv234mgR，合力做功等于动能增加量34mgR，机械能减少量为mgR34mgR14mgR，克制摩擦力做功等于机械能的减少量14mgR，故只有 B 选项正确 6(2021长春二模)如图 16 所示，水平光滑长杆上套有小物块A，细线跨过位于O点的轻质光滑定滑轮，一端连接A，另一端悬挂小物块B，物块A、B质量相等C为O点正下方杆上的点，滑轮到杆的距离OCh.开场时A位于P点，PO及水平方向的夹角为30.现将A、B静止释放那么以下说法正确的选项是()图 16 A物块A由P点出发第一次到达C点过程中，速度不断增大 B在物块A由P点出发第一次到达C点过程中，物块B克制第 5 页 细线拉力做的功小于B重力势能的减少量 C物块A在杆上长为 23h的范围内做往复运动 D物块A经过C点时的速度大小为2gh ACD 物块A由P点出发第一次到达C点过程中，绳子拉力对A做正功，动能不断增大，速度不断增大，选项 A 正确；物块A到达C时，B到达最低点，速度为零，B下降过程中只受重力与绳子的拉力，根据动能定理可知，重力做功与拉力做功大小相等，选项 B错误；由几何知识可知，AC3h，由于AB组成的系统机械能守恒，由对称性可得物块A在杆上长为 23h的范围内做往复运动，选项 C 正确；对系统由机械能守恒定律得mg(hsin 30h)12mv2得v2gh，选项 D 正确 ab及半径为R的竖直半圆形光滑轨道bc相切，一小球以初速度v0沿直轨道ab向右运动，如图 17 所示，小球进入半圆形轨道后刚好能通过最高点c.那么()图 17 AR越大，v0越大 BR越大，小球经过b点后的瞬间对轨道的压力越大 Cm越大，v0越大 Dm及R同时增大，初动能Ek0增大 AD 小球刚好能通过最高点c，说明小球在c点的速度为vc第 6 页 gR，根据机械能守恒定律有12mv20mg2R12mv2c52mgR，选项 A 正确；m及R同时增大，初动能Ek0增大，选项 D 正确；从b到c机械能守恒，mg2R12mv2c12mv2b得vb5gR，在b点，Nmgmv2bR得N6mg，选项 B 错误；12mv20mg2R12mv2c，v05gR，v0及m无关，选项 C 错误 8(2021山东潍坊二模)如图 18 所示，甲、乙传送带倾斜于水平地面放置，并以一样的恒定速率v逆时针运动，两传送带粗糙程度不同，但长度、倾角均一样将一小物体分别从两传送带顶端的A点无初速度释放，甲传送带上物体到达底端B点时恰好到达速度v；乙传送带上物体到达传送带中部的C点时恰好到达速度v，接着以速度v运动到底端B点那么物体从A运动到B的过程中()图 18 A物体在甲传送带上运动的时间比乙大 B物体及甲传送带之间的动摩擦因数比乙大 C两传送带对物体做功相等 D两传送带因及物体摩擦产生的热量相等 AC 物体在甲传送带上的平均速度为v2，在乙传送带上的平均速度大于v2，而运动的位移一样，故物体在甲传送带上运动的时间比乙大，选项 A 正确；物体在甲传送带上加速距离比在乙传送带上加第 7 页 速距离大，而末速度一样，由vat可知a甲a乙，由牛顿第二定律有mgcos mgsin ma，故甲乙，选项 B 错误；物体在运动过程中受重力与传送带的作用力，物体下降的高度与末速度均相等，由动能定理可知，传送带对物体做功相等，选项 C 正确；设传送带的高度为h，由摩擦生热Qfs相对知，Q甲f1s1f1(vt1v2t1)f1hsin，Q乙f2s2f2hhsin，根据牛顿第二定律得f1mgsin ma1mv22hsin，f2mgsin ma2mv22hhsin，解得Q甲12mv2mgh，Q乙12mv2mg(hh)，故Q甲gL，使物体A开场沿斜面向下运动，物体B向上运动，物体A将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到C点重力加速度为g，不计空气阻力，整个过程中，第 8 页 轻绳始终处于伸直状态，求：【导学号：25702028】图 19(1)物体A向下运动刚到达C点时的速度；(2)弹簧的最大压缩量；(3)弹簧的最大弹性势能【解析】(1)A及斜面间的滑动摩擦力Ff2mgcos，物体A向下运动到C点的过程中，根据功能关系有：2mgLsin 123mv20123mv2mgLFfL，解得vv20gL.(2)从物体A接触弹簧，将弹簧压缩到最短后又恰回到C点，对系统应用动能定理：Ff2x0123mv2 解得xv202gL2.(3)弹簧从压缩到最短到恰好能弹到C点的过程中，对系统根据能量关系有：Epmaxmgx2mgxsin Ffx 解得EpmaxFfx3mv2043mgL4.【答案】(1)v20gL(2)v202gL2(3)3mv2043mgL4 10(16 分)(2021江苏高考 T15)如图 20 所示，生产车间有两个相互垂直且等高的水平传送带甲与乙，甲的速度为v0.小工件离开第 9 页 甲前及甲的速度一样，并平稳地传到乙上，工件及乙之间的动摩擦因数为.乙的宽度足够大，重力加速度为g.图 20(1)假设乙的速度为v0，求工件在乙上侧向(垂直于乙的运动方向)滑过的距离s；(2)假设乙的速度为 2v0，求工件在乙上刚停顿侧向滑动时的速度大小v；(3)保持乙的速度 2v0不变，当工件在乙上刚停顿滑动时，下一只工件恰好传到乙上，如此反复假设每个工件的 质量均为m，除工件及传送带之间摩擦外，其他能量损耗均不计，求驱动乙的电动机的平均输出功率P.【解析】根据牛顿第二定律、匀变速直线运动的规律、运动的合成及分解、能量守恒定律解决问题 小工件由传送带甲传到乙上时，考虑其运动的相对性知：(1)摩擦力及侧向的夹角为 45 侧向加速度大小：axgcos 45；在侧向上由匀变速直线运动规律知2axs0v20，解得小工件侧向滑动距离s2v202g.(2)设t0 时刻摩擦力及侧向的夹角为，侧向、纵向加速度的大小分别为ax、ay，那么ayaxtan，很小的 t时间内，侧向、纵向的速度增量 vxaxt，vyayt 第 10 页 解得vyvxtan 且由题意知 tan vyvx，那么vyvxvyvyvxvxtan 所以摩擦力方向保持不变 那么当vx0 时，vy0，即工件停顿侧向滑动时的速度为v2v0.(3)工件在乙上滑动时侧向位移为x，沿乙方向的纵向位移为y，由题意知：axgcos，aygsin 由匀变速运动规律知 在侧向上：2axx0v20 在纵向上：2ayy(2v0)20 工件滑动时间：t2v0ay 乙前进的距离：y12v0t 工件相对乙的位移：Lx2y1y2，那么系统摩擦生热：QmgL 电动机做功：W12m(2v0)212mv20Q 由PWt，解得电动机的平均输出功率为：P45mgv05.第 11 页【答案】(1)2v202g(2)2v0(3)P45mgv05