2020高考物理一轮复习专题6-6与连接体相关的能量问题千题精练.pdf

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1、【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】1/13 2020高考物理一轮复习专题 6-6 与连接体相关的能量问题千题精练编 辑：_时 间：_教学资料范本【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】2/13 一选择题1.（20 xx 安徽合肥三模）如图所示，倾角为30的足够长斜面与水平面平滑相连，水平面上用轻杆连接的小球A、B以速度向左运动，小球质量均为m，杆长为 l，当小球 B到达斜面上某处 P时速度为零。不计一切摩擦，重力加速度为g。则下列说法正确的是A.P与水平面的高度差为B.P与水平面的高度差为C.两球上滑过程中杆对A球所做的功为D.两球上滑过程中杆对A球所做的功为【参考答案】AD

2、【易错剖析】解答此题常见错误主要有：一是对连接体系统没有正确运用机械能守恒定律；二是没有正确隔离A球，正确运用动能定理。2.（20 xx 华大新高考联盟11 月测评）固定的光滑斜面轨道AB的末端连接着光滑水平轨道BC，有直径均为d 的六只相同的钢球排放在斜面轨道上，被挡板顶住处于静止状态。已知斜面轨道的倾角为，水平轨道BC的长度为 3d，且不计钢球经过B 点连接体的能量损耗。当抽去挡板后，从钢球开始下滑到最终落在水平地面的过程中A1 号球的机械能守恒B 6 号球的机械能不守恒C钢球落在地面上共有6 个落点D钢球落在地面上共有4 个落点【参考答案】BD【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！

3、】3/13 3（20 xx 广州一模）如图，质量为1kg 的小物块从倾角为30、长为 2m的光滑固定斜面顶端由静止开始下滑，若选初始位置为零势能点，重力加速度取10m/s2，则它滑到斜面中点时具有的机械能和动能分别是A5J，5J B10J，15JC 0，5J D 0，10J【参考答案】C【命题意图】本题考查机械能守恒定律、动能、重力势能及其相关的知识点。【名师解析】小物块沿光滑固定斜面下滑，机械能守恒，初始位置为零势能点，机械能为零，它滑到斜面中点时具有的机械能仍然为零。它滑到斜面中点时，重力势能为Ep=-mg Lsin30=-5J，根据机械能守恒定律，它滑到斜面中点时，动能为 5J，选项 C

4、正确。124、(20 xx 江西三市六校联考)如图所示，两质量均为m 1 kg 的小球 1、2(可视为质点)用长为 L1.0 m 的轻质杆相连，水平置于光滑水平面上，且小球1 恰好与光滑竖直墙壁接触，现用力F竖直向上拉动小球1，当杆与竖直墙壁夹角37时，小球 2 的速度大小 v1.6 m/s，sin 37 0.6，g10 m/s2，则此过程中外力 F 所做的功为()A8 J B8.72 JC10 J D9.28 J【参考答案】C【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】4/13 5.如图所示，三个小球A、B、C 的质量均为 m，A 与 B、C间通过铰链用轻杆连接，杆长为L，B、C 置于水平

5、地面上，用一轻质弹簧连接，弹簧处于原长现A 由静止释放下降到最低点，两轻杆间夹角 由 60变为 120，A、B、C在同一竖直平面内运动，弹簧在弹性限度内，忽 略 一 切 摩 擦，重 力 加 速 度 为g 则 此 下 降 过 程 中（）A.A的 动 能 达 到 最 大 前，B受 到 地 面 的 支 持 力 小 于mgB.A的 动 能 最 大 时，B受 到 地 面 的 支 持 力 等 于mgC.弹 簧 的 弹 性 势 能 最 大 时，A的 加 速 度 方 向 竖 直 向 下D.弹簧的弹性势能最大值为mgL【参考答案】A,B 【名师解析】A的动能最大时，设B和 C受到地面的支持力大小均为F，此时整体

6、在竖直方向受力平衡，可得2F=3mg，所以 F=；在 A的动能达到最大前一直是加速下降，处于失重情况，所以B受到地面的支持力小于 mg，故 A、B正确；当 A达到最低点时动能为零，此时弹簧的弹性势能最大，A的加速度方向向上，故 C错误；【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】5/13 A下落的高度为：h=Lsin60Lsin30，根据功能关系可知，小球A的机械能全部转化为弹簧的弹性势能，即弹簧的弹性势能最大值为EP=mgh=mgL，故 D错误6(20 xx 四川外国语学校高三月考)如图所示，汽车通过轻质光滑的定滑轮，将一个质量为 m的物体从井中拉出，绳与汽车连接点距滑轮顶点高A，开始时物

7、体静止，滑轮两侧的绳都竖直绷紧，汽车以v 向右匀速运动，运动到跟汽车连接的细绳与水平夹角为30，则()A从开始到绳与水平夹角为30时，拉力做功mghB从开始到绳与水平夹角为30时，拉力做功mgh mv2C在绳与水平夹角为30时，拉力功率为mgvD在绳与水平夹角为30时，拉力功率大于mgv【参考答案】BD【名师解析】将汽车的速度沿着绳子和垂直绳子方向分解如图所示，货物速度为 v 货vcos，由于 逐渐变小，故货物的速率增大，当30时，货物速度为v 货v，根据动能定理得，WF mgh mv，联立解得，WFmgh mv2，A错误，B正确；在绳与水平夹角为30时，拉力的功率为PFv货Fv，由于货物的加

8、速度向上，故拉力大于重力，Pmgv，C错误，D正确。【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】6/13 7.(20 xx 安徽安庆高三月考)如图所示，质量为m的 a、b 两球固定在轻杆的两端，杆可绕 O点在竖直面内无摩擦转动，已知两物体距O点的距离 L1L2，现在由图示位置静止释放，则在a 下降过程中()A杆对 a 不做功B杆对 b 不做功C杆对 a 做负功D杆对 b 做负功【参考答案】C 8(20 xx 江苏盐城一模)如图所示，B物体的质量是 A物体质量的，在不计摩擦阻力的情况下，A物体自 H高处由静止开始下落。以地面为参考平面，当物体A的动能与其势能相等时，物体A距地面的高度是()A.

9、H B.H C.H D.H【参考答案】B 9.(20 xx 山西太原高三期末)如图所示，一根跨越光滑定滑轮的轻绳，两端各拴有一杂技演员(可视为质点)。a 站在地面，b 处于高台上，此时绷紧的细绳间夹角为 60且左侧细绳竖直。若b 从图示位置由静止开始摆下，当b 摆至最低点时，a 刚好对地面无压力。不考虑空气阻力，则a 与 b 的质量之比为()A11 B21 C31 D41【参考答案】B【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】7/13【名师解析】b 下落过程中机械能守恒，有mbgL(1cos 60)mbv2，在最低点有 FTb mbg mb，联立解得，FTb2mbg，当 a 刚好对地面无压

10、力时有FTamag，又 FTaFTb，所以 ma mb 21，故 B正确。10(20 xx湖北黄冈期中)如图所示，将质量为2 m 的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m的环，环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑的轻小定滑轮与直杆的距离为d，杆上的 A点与定滑轮等高，杆上的B点在 A点下方，距离 A的高度为 d。现将环从 A点由静止释放，不计一切摩擦阻力，下列说法正确的是()A环到达 B点时，重物上升的高度hd2B环到达 B点时，环与重物的速度大小之比为22C环从 A点到 B点，环减少的机械能大于重物增加的机械能D环能下降的最大高度为4d3【参考答案】D 11(20 xx浙江宁波高三月考)

11、如图所示，一根不可伸长的轻绳两端各系一个小球 a 和 b，跨在两根固定在同一高度的光滑水平细杆上，质量为3 m的 a 球置于地面上，质量为m的 b 球从水平位置静止释放，当a 球对地面压力刚好为零时，b 球摆过的角度为。下列结论正确的是()A90B45Cb 球摆动到最低点的过程中，重力对小球做功的功率先增大后减小【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】8/13 Db 球摆动到最低点的过程中，重力对小球做功的功率一直增大【参考答案】AC【名师解析】假设小球a 静止不动，小球 b 下摆到最低点的过程中，由机械能守恒有 mgR mv2，在最低点，有 Fmg m，联立解得，F3mg，故 a 小球

12、一直保持静止，假设成立，当小球b 摆到最低点时，小球a 恰好对地无压力，A正确，B错误；小球 b 加速下降过程，速度与重力的夹角不断变大，刚开始，速度为零，故功率为零，最后重力与速度垂直，功率也为零，故功率先变大后变小，C正确，D错误。12.(20 xx 湖南衡阳五校高三联考)如图所示，有一光滑轨道ABC，AB部分为半径为 R的圆弧，BC部分水平，质量均为m的小球 a、b 固定在竖直轻杆的两端，轻杆长为 R，不计小球大小。开始时a 球处在圆弧上端A点，由静止释放小球和轻杆，使其沿光滑轨道下滑，则下列说法正确的是()Aa 球下滑过程中机械能保持不变Bb 球下滑过程中机械能保持不变Ca、b 球滑到

13、水平轨道上时速度大小为3gRD从释放 a、b 球到 a、b 球滑到水平轨道上，整个过程中轻杆对a 球做的功为mgR2【参考答案】CD 13.(20 xx 山西太原高三一模)如图，质量分别为m和 2m的两个小球 A和 B，中间用长为 2L 的轻杆相连，在杆的中点O处有一固定水平转动轴，把杆置于水平位置后由静止释放，在B球顺时针转动到最低位置的过程中()【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】9/13 AA、B两球的角速度大小始终相等B重力对 B球做功的瞬时功率一直增大CB球转动到最低位置时的速度大小为23gLD杆对 B球做正功，B球机械能不守恒【参考答案】AC 14(20 xx新课标全国，

14、21)如图，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2ghCa 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【参考答案】BD【名师解析】滑块b 的初速度为零，末速度也为零，所以轻杆对b 先做正功，后做负功，选项A错误；以滑块 a、b 及轻杆为研究对象，系统的机械能守恒，当 a 刚落地时，b 的速度为零，则 mgh mv 0，即 v

15、a，选项 B正确；a、b 的先后受力如图所示。由 a 的受力图可知，a 下落过程中，其加速度大小先小于g 后大于 g，选项 C错误；当 a 落地前 b 的加速度为零(即轻杆对 b 的作用力为零)时，b 的机械能最【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】10/13 大，a 的机械能最小，这时b 受重力、支持力，且FNb mg，由牛顿第三定律可知，b 对地面的压力大小为mg，选项 D正确。二计算题1(20 xx 山东菏泽高三月考)(20 分)质量均为 m 1 kg 的物体 A和 B分别系在一根不计质量的细绳两端，绳子跨过固定在倾角为37的斜面顶端的定滑轮上，斜面固定在水平地面上，开始时把物体

16、B拉到斜面底端，这时物体A离地面的高度为 h1 m，如图所示。若斜面足够长，B与斜面、细绳与滑轮间的摩擦不计，从静止开始放手让它们运动。(g 取 10 m/s2)求：(1)物体 A着地时的速度大小；(2)若物体 A着地瞬间物体 B与细绳之间的连接断开，则从此时刻起物体B又回到斜面的底端所需的时间。【名师解析】(1)设物体 A着地前瞬间的速度为v，据动能定理mgh mghsin(mm)v2解得 v2 m/s(2)设物体 B在斜面上运动的加速度为a，有 ma mgsin 所以 a6 m/s2 方向沿斜面向下解得 t 1 s答案(1)2 m/s(2)1 s2(20 xx 安徽安庆高三月考)(20 分

17、)如图所示，在竖直方向上A、B两物体通过劲度系数为 k 的轻质弹簧相连，A放在水平地面上；B、C两物体通过细线绕过轻质定滑轮相连，C放在固定的光滑斜面上。用手拿住C，使细线刚刚拉直但【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】11/13 无拉力作用，并保证ab段的细线竖直、cd 段的细线与斜面平行。已知A、B的质量均为 m，斜面倾角为 37，重力加速度为g，滑轮的质量和摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态。C释放后沿斜面下滑，当A刚要离开地面时，B的速度最大，(sin 37 0.6，cos 37 0.8)求：(1)从开始到物体 A刚要离开地面的过程中，物体C沿斜面下滑的距离；(2)C 的质量

18、；(3)A 刚要离开地面时，C的动能。【名师解析】(1)设开始时弹簧压缩的长度为xB，则有 kxBmg设当物体 A刚要离开地面时，弹簧的伸长量为xA，则有 kxAmg当物体 A刚要离开地面时，物体B上升的距离与物体C沿斜面下滑的距离相等，为：hxAxB解得：h2mgk(3)解法一：由于 xAxB，弹簧处于压缩状态和伸长状态时的弹性势能相等，弹簧弹力做功为零，且物体A刚要离开地面时，B、C两物体的速度相等，设为v0，由动能定理得：mCghsin mgh W弹(mmC)v 0其中 W弹0解得：v12mg213k【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】12/13 所以 EkC mCv 20m2

19、g213k解法二：根据动能定理，对 C：mCghsin WT EkC 0对 B：WT mgh W弹EkB 0其中 W弹0又：103解得：EkC 20m2g213k答案(1)(2)(3)20m2g213k3（20 xx 石家庄二模）左侧竖直墙面上固定半径为R=0.3m的光滑半圆环，右侧竖直墙面上与圆环的圆心O等高处固定一光滑直杆。质量为ma=100g的小球 a 套在半圆环上，质量为mb=36g 的小球 b 套在直杆上。二者之间用长为l=0.4m 的轻杆通过两铰链连接。现将a从圆环的最高处由静止释放，使a 沿圆环自由下滑，不计一切摩擦，a、b 均视为质点，重力加速度g=10m/s2。求：（1）小球

20、 a 滑到与圆环的圆心O等高的 P点时向心力的大小；(2)小球 a 从 P点下滑至杆与圆环相切的Q点的过程中，杆对滑块b 做的功。【名师解析】（1）（5 分）当 a 滑到与 O同高度 P点时，a 的速度 v 沿圆环切向向下，b 的速度为零，由机械能守恒定律可得：221vmgRmaa解得：2vgR【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】13/13 对小球 a 受力分析，由牛顿第二定律可得：（2）（8 分）杆与圆相切时，如图所示，a的速度沿杆方向，设此时b 的速度为 vb，根据杆不可伸长和缩短，有：（2 分）2aa22Nm vFm gRab=cosvv由几何关系可得：（1 分）22cos0.8LLR在图中，球 a 下降的高度（1 分）cosRha、b 系统机械能守恒：（2 分）222111222aaabbam ghm vm vm v对滑块 b，由动能定理得：（2 分）210.1944J2bbWm v