2023新高考新教材版物理高考第二轮复习--专题六 机械能.pdf

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1、2023新高考新教材版物理高考第二轮复习专题六机械能1.物理科技（2022河南名校联盟二模）201 8年7月1日，由我国自行研制的全球最长高铁列车一一1 6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1 6节车厢组成,其中第1、2,5、6、9、1 0、1 3、1 4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（）8PA.“复兴号”行驶的最大速度v二产kmgB.“复兴号”的配置如果改成1 0节动车和6节拖车,最大速度将提高到原来的1.5倍C.“复兴号”进站沿水平轨道

2、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D.“复兴号”沿水平轨道做匀加速直线运动时，第1 3、1 4节车厢间作用力与第2、3节车厢间的作用力之比为1 ：2答 案I）当牵弓I力等于阻力时，速度达到最大，根据P=Fv,可知最大速度为=”一=一，故 错 误；“复兴号”的配置如果16kmg 2 kmg10P改 成1 0节动车和6节拖车,最大速度V,=器-=1.25V,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16kmg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

3、线上,故c错误;设每节动车的动力为F,对1 6节车厢整体有8FT 6 kmg=1 6 ma,对第1 4、1 5、1 6节车厢整体有T3kmg+F=3ma,解得=手，对1、2节车厢整体有2F-2kmg-T 2=2ma,解得T k F,即第1 3、1 4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。2.（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

4、块的速度为（）A.席 B既3 A/M ,3 d M答 案I）小球由静止向右运动2H时，设小球的速度为v,此时轻质细线与水平方向夹角为。，如图所示由图可知cos 0=套，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v,=v cos e =,对物块和小球组成的系统,由功能关系可得F-2H=1 Mv峥*v J r A、B,C错误,D正确。第1页 共1 0页3.物理生活（2022广东湛江二模,1 0）（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（

5、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A C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

6、重力势能一直减小,故C正确。4.物理生活（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g.则乒乓球在整个运动过程中加速度的最大值为（）渐近线A.4g B.3g C.2g I）,g答 案A乒乓球刚抛出时动能为93,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+kv产m%,9友=于屏,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,由图像可知此时动能为加 设此时速度为V：,此时有mg=kvl,员=渊正,联立以上

7、各式可得&=4g,故A正确,B、C,I）错误。5.（2022株洲一模,1 0）侈选）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1 m,速度大小为1 0 m/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2.8 m,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0.6 kg,重力加速度g取1 0 m/s2,以地面为零势能面,忽略空气阻力，则（）乙 甲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4.8 mC.队友接球前瞬间,球的机械能为36 JD.队友接球前瞬间,球的动能一定为30 J第2页 共1 0页答 案A

8、BC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=2.8 m-1 m=l.8 m,所用时间1=耳=。-6 s,球刚抛出时的竖直速度，e=gt=6 m/s,则水平速度为v后小那y=8 m/s,则甲传球时,球与乙的水平1 o距离为x=vxt=4.8 n,选项B正确;球刚抛出时的机械能E=mghm%=36 J,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36 J,选项C正确;球刚抛出时的动能为E1 ok=-mvg=30 J,队友接球前瞬间,球离地面的高度不一定是1 m,则此时球的动能不一定为30 J,选项D错误。6.（2022三湘名校教育联盟3月

9、大联考,3）质量m=50 kg的小强同学参加学校运动会的三级跳远项目,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,每次跳跃的水平位移也是前一次的2倍,最终跳出了 X.M=10.5 m的成绩.将小强同学看成质点，已知小强最高的腾空距离h=l m,从0点静止开始到D点落地，全过程克服阻力做功W,=200 J。空气阻力忽略不计，重力加速度g=1 0 m/s2.下列说法正确的是（）OA B C I)A.第三步跳跃在空中运动的时间为g sB.运动到第三次起跳腾空之后最高点时的动能为1 050 JC.运动到I）点着地时的动能为1 6 25 JD.全过程运动员做

10、的功为1 425 J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1 1=齐己解得s,由对称性可知，第三步跳跃在空中运动的 时 间 为 等s,A错误:由题意可知,第三次起跳腾空的水平位移=6叫水平方向匀速直线运动，苧=v：,t,解得v产3西m/s,即运动到第三次起跳腾空之后最高点时的动能为加=全谜=1 1 25 J,B错误:平抛到D点过程由动能定理可知mgh=E。,解得Ek=l 6 25 J.C正确:全过程由动能定理可知WT产E E,解得WF=1 825 J,D错误。7.（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，陀螺可在圆轨道外侧旋转而不脱落，好像轨

11、道对它施加了魔法一样,它可等效为一质点在圆轨道外侧运动模型,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。质点沿轨道夕做完整的圆周运动,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v=J证 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（）甲第3页 共1 0页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J

12、1 5 g R/2答 案A在A点,对质点由牛顿第二定律有F+mg-F、=mR,根据牛顿第三定律有F,、=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、根据牛顿第三定律有N.N 1在B点根据牛顿第二定律有F-mg-N产m号,根据牛顿第三定律有WN；,从A点到B点过程,根据动能定理有mgX 2R=|nivi-|m,解得N；-N=6 mg,故B、C错误:若强磁性引力大小恒为2F,在B点,根据牛顿第二定律有2F-mg-F产m?,当&=0,质点速度最大为vto,2F-mg=i串 解 得 g/13 g R,故D错误。8.（2021湖南湘潭一模）质量为2”

13、kg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NAOB=6 0,给ABT T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2V 1 4 m/s,以0（：所在平面为参考平面（零势能面），取g=l0 m/s：,则下列关于铁链的说法中正确的是（）A.铁链在初始位置时具有的重力势能为1 20.1B.铁链在初始位置时其重心高度小于百n iC.铁链的端点A滑至C点时其重心下降约2.91 mD.铁链的端点B滑至C处时其速度大小为3V 2 m/s答 案I）铁链的长度为1=9 R=2 m,设铁链重心的高度为h,由机械能守恒定律得mgh=|m说+（-m g

14、g），可得h=L 8 铁链在初始位置时具有的重力势能为E,=mgh=l 1 3 J,故A、B错误;铁链的端点A滑至（、点时其重心下降A h=h-（-0=2.8 m,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g,由机械能守恒定律得mgh=/成+mgg,可得V2=3A/2 m/s,故D正确。第4页 共1 0页思路点拨 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 6 0。9.（2022北京东城一模,7）如图所示,高速公路上汽车定速巡航（即保持汽车的速率不变），忽略空气阻力和摩擦力大小的

15、变化。汽车沿拱形路面上坡的过程中（）A.牵引力大4巧变 B.牵引力逐渐增大C.输出功率保持不变 D.输出功率逐渐减小答 案D对汽车受力分析如图设拱形路面倾角为9,则牵引力与水平方向夹角为 九 由于汽车速率不变，故F荤=f+mg s i n。，汽车上坡过程中，f不变，路面倾角0变小,故F牵减小;由P=F牵v可知,v不变,F牵 减小,P减小。1 0.（2022北京石景山一模,1 4）抽油烟机可将厨房内产生的废气排出到室外，以保持室内空气清新。如图所示为常用的一种抽油烟机的示意图.若使抽油烟机在单位时间内排出的气体增加到原来的2倍，则抽油烟机所提供的功率P至少要提高到原来的（）A.2倍 B.4倍 C

16、.6倍 D.8倍答 案D设排气速度为%则排出气体的流量Q=S v,若单位时间排出的气体增加到原来的2倍，则有Q=2Q,S不变,v，=2v.拙11油烟机所提供的功率在数值上应等于单位时间内气体增加的动能,故P=5 2m（2v）-=-m/X 8=8P,故D正确。思路点拨本题的考查点包括流量计、功能关系,关键是要注意到气体的质量与速度均发生了变化。H.物理生活（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go下列说法正确的是（）A.拉力对小车做功为FL B.拉力对小车做功为FL si

17、n aC.摩擦力对小车做功为-u mgL D.重力对小车做功为mgL答 案B拉力对小车做功为W=FL sin a,A错误,B正确;摩擦力对小车做功为-f L=-u NL=-u（mg-F c o s。）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。1 2.物理生活（2022浙江义乌中学选考模拟,1 0）如图所示,在2022年北京冬奥会冰壶比赛中,某次运动员从投掷线MN放手投掷后，发现冰壶投掷的初速度v,较小,直接滑行不能使冰壶沿虚线到达更近圆心。的位置，于是运动员在冰壶到达前用毛刷摩擦冰壶运行前方的冰面,这样可以使冰壶与冰面间的动摩擦因数从u减小至某一较小值u,恰使冰壶滑行到

18、圆心0点。在运动过程中,只要投掷成功,以下说法正确的是（）第5页 共1 0页30 mP.QTLV.发球区工、N投掷线冰道营垒区A.在冰壶直线滑行路径上任意区间擦冰,擦冰距离都是一样的B.在冰壶直线滑行路径上靠近0点的区间擦冰,擦冰距离要小一些C.在冰壶直线滑行路径上靠近0点的区间擦冰，冰壶滑行的总时间要小些D.在冰壶直线滑行路径上任意区间擦冰,冰壶滑行的总时间都一定答 案A从投掷到0点,应用动能定理有-u mgL,-u mgLE-上吟所以可以在冰壶滑行路径上的不同区间擦冰,只要保证擦冰的距离一定就可以,故A正确,B错误;擦冰区间越靠近投掷线,则开始阶段冰壶的平均速度就越大，总的平均速度越大,距

19、离一定,滑行时间越短，故C、D错误。1 3.物理生活（2022江苏宿迁月考,6）全运会小轮车泥地竞速赛赛道由半径为R的;圆弧组成,如图所示,选手从赛道顶端A由静止无动力出发冲到坡底B,设阻力大4不变，恒为f,始终与速度方向相反,且满足f=鳖,选手和车总质量为m,重力加速度为答 案D路程SB C=2SAC,所以NA0CqNA0B=30,则小车下降高度为h=R sin 300 圆弧长为 x2 n R二芋，因此s忌X孚 二平,由动能定理得:mgh-f s悬，代入数据得:君 鼓 乎 二 辅,解 得:v二JjgR,故D正确。3zo Z z IT 6 z1 4.物理生活（2022江苏南京、盐城一模,7）草

20、地滑坡是不少生态公园中的休闲项目。甲、乙两游客先后分别乘坐相同滑车从同一滑道的同T 立置由静止下滑。游客乙的质量比甲大。将滑道简化为T 顷斜的斜面,滑车与滑道的动摩擦因数处处相同。则A.乙滑到底端时的速度更大B.乙在滑道上滑行的时间更长C.下滑相同高度时，乙重力的功率更大D.滑车在滑道上两次滑行产生的热量相同答 案C 根据牛顿第二定律可知,mg sin 9-u mg cos 9=ma,解得a=g sin 9-u g c o s。，则两人下滑的加速度相等，根据v：=2as可知到达底端时的速度相等,根据s=5t 可知到达底端所需的时间相等，故A、B错误;下滑相同高度时速度相同，乙的质量比甲的大，根

21、据Ikmgv s i n。可知，乙的重力的功率更大，故C正确;根据Q=u mg cos 6 s可知，滑车在滑道上两次滑行产生的热量不相同，故D错误.第6页 共1 0页1 5.(2022江苏泰州三模,1 4)如图所示，半球形光滑圆弧槽固定在水平转台上,转台可绕竖直轴00转动,圆弧槽半径为R,圆心为 0。质量为肌的小球A 通过长L=3R 的细线连接小球B,两球静止时,A 球恰在槽内壁P 点,P0与水平方向间夹角0,=6 0。现将 A 球移至圆弧槽的左端点Q 由静止释放，转台保持静止。已知重力加速度为g.求 B 球的质量m;(2)求 A 球运动到P 点时的动能球、；(3)若将A 球固定在P 点,使转

22、台绕00轴从静止开始缓慢加速转动,直到细线Q B 与竖直方向间夹角0匹30。，求此过程中转台对两球做的功队答 案(1八8存6 门2 39 m，lgK八 33V 3-32 八(3)m.,gR4o解析 对 A球在P点进行受力分析,如图所示。可知三角形OQ P为等边三角形,槽对A球的支持力F、与线中张力T 大小相等,V 3则有 2T sin 0 1=mAg,又 T=mg,解得 n i r F mA 设 A 球运动到P 点时的速度为V、,此时B 球的速度为v“，则有VA sin 8 i=vB取两球组成的系统为研究对象,研究从释放到A 球运动到P 点的过程,根据机械能守恒定律有nugR s i n。诏联

23、立解得除二嚓维加(3)细线Q B 与竖直方向间夹角6 2=30时，设 A、B 球做圆周运动的半径分别为j r”,转台转动的角速度为3,则有r尸R0 I,rB=R+(L-R)sin 0 2对 B 球,根据牛顿第二定律可得mag tan 6 2=01 2r0转台对两球做的功为COS(3 n)2+jnB (3 rf i)2+mi!g(L-R)(1-cos 0 2)联立解得第 7 页 共 1 0页33 日 32卜 48 m-gR1 6.物理生活(2022云南第一次统考)2022年2月1 6日，我国运动员齐广璞在北京冬奥会男子自由滑雪空中技巧赛上获得冠军,图甲为比赛大跳台的场景.现将部分赛道简化，如图乙

24、所示，若运动员从雪道上的A点由静止滑下后沿切线从B点进入半径R=1 5m的竖直冰面圆弧轨道B DC,从轨道上的C点飞出。A、B之间的竖直距离h=27 m,0B与0C互相垂直,NB 0D=37。运动员和装备的总质量m=6 0 kg且视为质点，摩擦和空气阻力不计。取重力加速度g=1 0 m/s2,sin 370=0.6,cos 37 =0.8,求：(1)在轨道最低点D时,轨道对运动员的支持力大小；(2)运动员滑离C点后在空中飞行过程中距D点的最大高度。c答案(1)3 000 N(2)21.36 m解 析(D运动员从雪道上的A点由静止滑到D点过程中,由动能定理得mg(h+R-R cos 370)=m

25、V p解得 vt=loV 6 rn/s在轨道最低点D时,根据牛顿第二定律得 jn vlFmg 二 一K解得 F、=3 000 N(2)运动员从D点滑到C点过程中,由动能定理得-mgR(l-cos 53 )二 ug解得 v(-4V 30 m/s运动员滑离C点后在空中做斜抛运动,设抛出后的最高点与C点的高度差为h,则有(vc sin 53 )2=2gh在空中飞行过程中距D点的最大高度为H=h+(R-R cos 53 )联立解得H=21.36 i n1 7.(2022山东荷泽一模,1 7)如图所示,长为L的传送带在两半径为R的转轮A、B带动下顺时针转,某时刻在A端由静止放上一质量为M=9m的木块,当

26、木块运动到传送带的中点时,与传送带保持相对静止,木块到达B点后恰好能做平抛运动,落在D点，重力加速度为g.求：(1)木块与传送带间的动摩擦因数；(2)当木块运动到传送带中点时,被一水平飞来的子弹击中,并停留在木块内,子弹的质量为m,为使木块仍落在D点，子弹击中木块前的速度最大是多少？第8页 共1 0页 n()忖d D答案见解析解 析(D由于木块到达B点后恰好能做平抛运动,根据牛顿第二定律可得9nig=9n4K解得V产J证对木块,从A到传送带中点的过程,由动能定理可得u 9mg聂 9 m*解 得 衅(2)若子弹向右运动,击中木块前的速度为v和木块一起运动的速度为V；,由动量守恒定律可得mvl+9

27、mv=1 0inv1,对子弹和木块，一起从中点运动到B点的过程中,由动能定理得T O U m另 1 0mvg-i 7 0 m 2解得 v,=(i oV 2-9)ygR若子弹向左运动,击中木块前的速度大小为V 2,和木块一起运动的速度大小为V：,子弹击中木块后向左运动,为使木块仍落在D点,木块和子弹运动到A点时,速度应减少到0,则有9mvo-mv2=-1 Oniv?-1 0 U mg=-1 0mv2,2解得 V2=19yJ g R因 V2V i,故子弹击中木块前的最大速度为19回.1 8.物理科技(2022河西二模，1 0)如图，“和谐号”是由提供动力的车厢(动车)和不提供动力的车厢(拖车)编制

28、而成。某“和谐号”由8节车厢组成,其中第1节、第5节为动车,每节车厢所受的阻力F,大小为自身重力的0.01倍。已知每节车厢的质量均为m=2X 1 0 kg,每节动车的额定功率均为P=6 00 kW,重力加速度g=1 0 m/s 求：(D若“和谐号”以a=0.5 m/s,的加速度从静止开始行驶，“和谐号”做匀加速运动时5、6节车厢之间的作用力大小以及匀加速运动的时间；(2)“和谐号”能达到的最大速度大小。答案(1)3.6 X 1 0 N 25 s(2)75 m/s解 析(D以第6、7、8三节车厢为整体分析，总质量为3m,所受拉力为F,据牛顿第二定律有F-3f=3maf=0.Olmg代入数据解得F=3.6 X 1 01 N第9页 共1 0页每节动车提供最大功率为P=600 kW,提供的牵引力为F,动车匀加速行驶能达到的最大速度为v 对整个动车组进行分析,据牛顿第二定律,有2F-8f=8ma2Po=2FvlVi=ati联立解得持续时间为3二25 s“和谐号”动车组以最大速度行驶时有l*=f肝也依据公式有R产F牵v可得 2Po=8fvn解得 v=75 m/s第1 0页 共1 0页