2022屆高考物理二輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題復(fù)習(xí)(練習(xí))專(zhuān)題三動(dòng)能定理和能量

2022屆高考物理二輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題復(fù)習(xí)(練習(xí))專(zhuān)題三動(dòng)能

定理和能量訓(xùn)練7機(jī)械能守恒定律功能關(guān)系一、選擇題(本大題共8小題，每小題8分，共64分.第1?5題只有一項(xiàng)符合題目要求，第6?8題有多項(xiàng)符合題目要求.)1.如圖，半徑為R、圓心為0的光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，OC水平，D是圓環(huán)最低點(diǎn).質(zhì)量為2m的小球A與質(zhì)量為m的小球B套在圓環(huán)上，兩球之間用輕桿相連．兩球初始位置如圖所示，由靜止釋放，當(dāng)小球A運(yùn)動(dòng)至D點(diǎn)時(shí)，小球B的動(dòng)能為()22A.2mgRB.6mgR4+24+2C.2mgRD.6mgR解析：A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒.當(dāng)A運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)D時(shí)，A下降的高度為hA=R+Rin45°，B上升的高度為hB=112Rin45°，則有加ghA—mghB=2?2mvA+212mvB，又vA=vB，小球B的動(dòng)能為EkB=24+22mvB=6mgR，選項(xiàng)D正確.答案：D2.1如圖所示，從光滑的4圓弧槽的最高點(diǎn)由靜止滑下的小物塊(視為質(zhì)點(diǎn))，滑出槽口時(shí)速度方向?yàn)樗椒较颍劭谂c一個(gè)固定半球頂點(diǎn)相切，半球底面水平．若要使小物塊滑出槽口后不沿半球面下滑，已知圓弧槽軌道半徑為R1，半球半徑為R2，則R1和R2應(yīng)滿(mǎn)足的關(guān)系是()R2R2A.R1$2B.R1W2C.R1$R2D.R1WR2解析：小物塊沿光滑的圓弧槽下滑過(guò)12程，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，有mgR1=2mv，要使物塊滑出槽口后不沿半球面下滑，即從半球頂點(diǎn)開(kāi)始做平拋運(yùn)動(dòng)，則2vR2mgWmR，得R122，只有選項(xiàng)A正確.2答案：A3.如圖所示，在輕彈簧的下端懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的小球A，將小球A從彈簧原長(zhǎng)位置由靜止釋放，小球A能夠下降的最大高度為h.若將小球A換為質(zhì)量為3m的小球B，仍從彈簧原長(zhǎng)位置由靜止釋放，重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力，則小球B下降h時(shí)的速度為()4ghA.B.4gh3ghC.2ghD.2解析：根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒得，對(duì)A下降h的過(guò)程有mgh=Ep，對(duì)B下降h的12過(guò)程有3mgh=Ep+2某3mv，解得v=4gh，只有選項(xiàng)A正確.3答案：A4.如圖所示，輕質(zhì)彈簧上端系在固定的斜面頂端，下端與小物塊相連，彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)物塊位于0點(diǎn)，物塊與斜面間有摩擦.現(xiàn)將物塊從0點(diǎn)拉至A點(diǎn)，撤去拉力后物塊由靜止開(kāi)始沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零，貝I」物塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中()A?經(jīng)過(guò)0點(diǎn)時(shí)，物塊的動(dòng)能最大B.物塊動(dòng)能最大的位置與A、0點(diǎn)的距離有關(guān)C.物塊從A點(diǎn)向0點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彈簧彈性勢(shì)能的減少量等于物塊動(dòng)能與重力勢(shì)能的增加量D.物塊從0點(diǎn)向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能的減少量大于彈簧彈性勢(shì)能的增加量解析：設(shè)斜面的傾角為物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為卩，當(dāng)彈簧拉力k某=mginO+umgco。，即彈簧伸長(zhǎng)量某=mginO+uco。時(shí),物塊的動(dòng)能最大，此k時(shí)彈簧處于拉伸狀態(tài)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；某=mgin9+ucoQ與A、0點(diǎn)的距離無(wú)關(guān)，k選項(xiàng)B錯(cuò)誤；物塊從A點(diǎn)向0點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于摩擦生熱，根據(jù)能量守恒定律知彈簧彈性勢(shì)能的減少量大于物塊動(dòng)能與重力勢(shì)能的增加量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；物塊從0點(diǎn)向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能減少，摩擦生熱，重力勢(shì)能增加，彈簧彈性勢(shì)能增加，根據(jù)能量守恒定律知物塊動(dòng)能的減少量大于彈簧彈性勢(shì)能的增加量，選項(xiàng)D正確.答案：D5.如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一半徑為R的圓弧軌道，半徑0A水平、0B豎直，一個(gè)質(zhì)量為m的小球自A的正上方P點(diǎn)由靜止開(kāi)始自由下落，小球沿軌道到mg達(dá)最高點(diǎn)B時(shí)對(duì)軌道壓力為2.已知AP=2R，重力加速度為g，則小球從P到B的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中()A.重力做功2mgR3B.合力做功4mgRlC.克服摩擦力做功加gRD.機(jī)械能減少2mgR解析：小球能通過(guò)B點(diǎn)，在B點(diǎn)速度2v13v滿(mǎn)足mg+2mg=mR，解得v=2gR，從P到B過(guò)程，重力做功等于重力勢(shì)能減123小量為mgR，動(dòng)能增加量為2mv=4mgR，3合力做功等于動(dòng)能增加量4mgR，機(jī)械能減31少量為mgR—4mgR=4mgR，克服摩擦力1做功等于機(jī)械能的減少量4mgR，故只有B選項(xiàng)正確.答案：B6.如圖甲所示，輕彈簧豎直固定在水平面上.一質(zhì)量為0.2kg的小球，從彈簧上端某高度處自由下落，從它接觸彈簧到壓縮彈簧至最短的過(guò)程中(彈簧在彈性限度內(nèi))，其速度v和彈簧壓縮量A某之間的函數(shù)圖象如圖乙所示，其中A為曲線的最高點(diǎn)，小球和彈簧接觸瞬間機(jī)械能損失2不計(jì)，取g=10m/,貝下列說(shuō)法正確的是()A.小球剛接觸彈簧時(shí)加速度最大B.彈簧的勁度系數(shù)為20.0N/mC.從接觸彈簧到壓縮至最短的過(guò)程中，小球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D.從接觸彈簧到壓縮至最短的過(guò)程中，彈簧的彈性勢(shì)能先增大后減小解析：當(dāng)A某=0.10m時(shí)，速度最大，小球受力平衡，有kA某=mg，得彈簧的勁度系數(shù)k=20.0N/m，選項(xiàng)B正確；小球在最低點(diǎn)時(shí)彈簧彈力F=20.0某0.61N=12.2N,根據(jù)牛頓第二定律得小球在最低F—mg點(diǎn)時(shí)的加速度大小a=m=512m/>g，而小球剛接觸彈簧時(shí)加速度大小為g,選項(xiàng)A錯(cuò)誤；從接觸彈簧到壓縮彈簧至最短的過(guò)程中，小球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，選項(xiàng)C正確；從小球接觸彈簧到壓縮彈簧至最短的過(guò)程中，彈簧的壓縮量一直增加，彈性勢(shì)能一直增大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案：BC江蘇高考7.2022?如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與一質(zhì)量為m、套在粗糙豎直固定桿A處的圓環(huán)相連，彈簧水平且處于原長(zhǎng).圓環(huán)從A處由靜止開(kāi)始下滑，經(jīng)過(guò)B處的速度最大，到達(dá)C處的速度為零，AC=h.圓環(huán)在C處獲得一豎直向上的速度v，恰好能回到A.彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度為g.則圓環(huán)()A.下滑過(guò)程中，加速度一直減小下滑過(guò)程中，克服摩擦力做的功12為4mvl2C.在C處，彈簧的彈性勢(shì)能為4mv—mghD.上滑經(jīng)過(guò)B的速度大于下滑經(jīng)過(guò)B的速度解析：圓環(huán)下落時(shí)，先加速，在B位置時(shí)速度最大，加速度減小至零.從B到C圓環(huán)減速，加速度增大，方向向上，選

項(xiàng)A錯(cuò)誤；環(huán)下滑時(shí)，設(shè)克服摩擦力做功為Wf,彈簧的最大彈性勢(shì)能為AEP,由A到C的過(guò)程中，根據(jù)能量關(guān)系有mgh=12AEp+Wf■由C到A的過(guò)程中，有2mv+AEp12=Wf+mgh.聯(lián)立解得Wf=4mv,AEP=12mgh—4mv,選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；設(shè)圓環(huán)在項(xiàng)A錯(cuò)誤；AEZP,12根據(jù)能量守恒，A到B的過(guò)程有2mvB+1AE,P+W,f=mghz,B到A的過(guò)程有22mv，B+AE，P=mgh，+W，f,比較兩式得v，B>vB,選項(xiàng)D正確■答案：BD8.水平地面上有兩個(gè)固定的、高度相同的粗糙斜面甲和乙，底邊長(zhǎng)分別為L(zhǎng)1、L2,且L1從頂端到底端的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于克服摩擦而產(chǎn)生的熱量一定相滑塊A到達(dá)底端時(shí)的動(dòng)能一定比滑塊B到達(dá)底端時(shí)的動(dòng)能大兩個(gè)滑塊加速下滑的過(guò)程中，到達(dá)同一高度時(shí)，機(jī)械能可能相同兩個(gè)滑塊從頂端運(yùn)動(dòng)到底端的過(guò)程中，重力對(duì)滑塊A做功的平均功率比滑塊B的大解析：設(shè)甲斜面底端為C,乙斜面底端為D，A、B滑塊從斜面頂端分別運(yùn)動(dòng)到C、D的過(guò)程中，摩擦力做功不同，所以克服摩擦而產(chǎn)生的熱量一定不同，故A錯(cuò)誤；由Ff=umgco。知，滑塊B受到的摩擦力大，且通過(guò)的位移大，則克服摩擦力做功多，滑塊A克服摩擦力做功少，損失的機(jī)械能少，根據(jù)動(dòng)能定理，可知B正確；兩滑塊在斜面上加速下滑的過(guò)程中，到達(dá)同一高度時(shí)，重力做功相同，但在斜面上滑行的距離不等，即摩擦力做功不等，機(jī)械能不同，故C錯(cuò)誤；整個(gè)過(guò)程中，兩物塊所受重力做功相同，但由于A先到達(dá)底端，故重力對(duì)滑塊A做功的平均功率比滑塊B的大，D正確.答案：BD二、計(jì)算題(本大題共2小題，共36分．需寫(xiě)出規(guī)范的解題步驟)北京卷利用如圖裝置做“驗(yàn)9.2022?證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)．(1)為驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，需要比較重物下落過(guò)程中任意兩點(diǎn)間的■A.動(dòng)能變化量與勢(shì)能變化量B.速度變化量與勢(shì)能變化量C.速度變化量與高度變化量(2)除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(tái)(含鐵夾)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是A.交流電源B.刻度尺天平(含砝碼)(3)實(shí)驗(yàn)中，先接通電源，再釋放重物，得到如圖所示的一條紙帶.在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C,測(cè)得它們到起始點(diǎn)0的距離分別為hA、hB、hC?已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為T(mén).設(shè)重物的質(zhì)量為m.從打0點(diǎn)到打B點(diǎn)的過(guò)程中，重物的重力勢(shì)能變化量AEP=，動(dòng)能變化量AEk=.(4)大多數(shù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量，原因是.A.利用公式v=gt計(jì)算重物速度B.利用公式v=2gh計(jì)算重物速度C.存在空氣阻力和摩擦阻力的影響D.沒(méi)有采用多次實(shí)驗(yàn)取平均值的方法(5)某同學(xué)想用下述方法研究機(jī)械能是否守恒：在紙帶上選取多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量它們到起始點(diǎn)0的距離h,計(jì)算對(duì)應(yīng)計(jì)2數(shù)點(diǎn)的重物速度v,描繪v-h圖象，并做如下判斷：若圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，則重物落過(guò)程中機(jī)械能守恒．請(qǐng)你分析論證該同學(xué)的判斷依據(jù)是否正確．解析：本題主要考查驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)，意在考查學(xué)生圖象分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?1)只需要比較重物下落過(guò)程中，任意兩點(diǎn)間的動(dòng)能變化量與勢(shì)能變化量是否相等，即可驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，故選A.(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要接交流電源，故選A；還需要用刻度尺測(cè)量重物下落的高度，故還要選B.(3)從打0點(diǎn)到打B點(diǎn)的過(guò)程中，重物的重力勢(shì)能減少mghB，變化量為一hC—hAmghB；打B點(diǎn)的速度vB=2T，動(dòng)能2mvBlhC—hA2Ek=2，聯(lián)立解得Ek=2m(2T)，故lhC—hA2動(dòng)能變化量AEk=Ek—0=2m(2T).(4)由于存在空氣阻力和摩擦阻力的影響，導(dǎo)致重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量，產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，多次實(shí)驗(yàn)取平均值無(wú)法消除系統(tǒng)誤差，故選項(xiàng)C對(duì).(5)在重物下落h的過(guò)程中，若阻力f2mv恒定，由動(dòng)能定理得，mgh—fh=2,解f22得v=2(g—m)h，故v—h圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，但還要看圖線的斜率是否在誤差允許的范圍內(nèi)接近2g，才能用該法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．對(duì)求解函數(shù)圖象問(wèn)題，一定要寫(xiě)出函數(shù)解析式，明確其截距、斜率、面積等表示的意義.1答案：(l)A(2)AB(3)—mghB2hC—hA2m(2T)(4)C(5)該同學(xué)的判斷依據(jù)不正確.在重物下落h的過(guò)程中，若阻力f恒定，根據(jù)動(dòng)122能定理得，mgh—fh=2mv—0得，v=2(gf2—m)h可知，v—h圖象就是過(guò)原點(diǎn)的一條2直線.要想通過(guò)v—h圖象的方法驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，還必須看圖象的斜率是否接近2g.10.如圖所示,光滑曲面AB與水平面BC平滑連接于B點(diǎn)，BC右端連接內(nèi)壁1光滑、半徑為r的4細(xì)圓管CD，管口D端正下方直立一根勁度系數(shù)為k的輕彈簧,輕彈簧一端固定，另一端恰好與管口D端平齊.質(zhì)量為m的滑塊在曲面上距BC高度為2r處由靜止開(kāi)始下滑，滑塊與BC間1的動(dòng)摩擦因數(shù)卩=2,進(jìn)入管口C端時(shí)與圓管恰好無(wú)作用力，通過(guò)CD后壓縮彈簧，在壓縮彈簧過(guò)程中滑塊速度最大時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為EP.求：(1)滑塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小vB；(2)水平面BC的長(zhǎng)度；(3)在壓縮彈簧過(guò)程中滑塊的最大速度vm.解析：(1)滑塊在曲面的下滑過(guò)程，由動(dòng)能定理得1