2018屆高考物理三輪沖刺：機(jī)械能及其守恒定律押題模擬訓(xùn)練（含解析）

第頁三輪沖刺--機(jī)械能及其守恒定律押題模擬訓(xùn)練1、在上海的某活動(dòng)中引入了全國首個(gè)戶外風(fēng)洞飛行體驗(yàn)裝置，體驗(yàn)者在風(fēng)力作用下漂浮在半空。若減小風(fēng)力，體驗(yàn)者在加速下落過程中A．失重且機(jī)械能增加B．失重且機(jī)械能減少C．超重且機(jī)械能增加D．超重且機(jī)械能減少【答案】B【解析】據(jù)題意，體驗(yàn)者漂浮時(shí)受到的重力和風(fēng)力平衡；在加速下降過程中，風(fēng)力小于重力，即重力對(duì)體驗(yàn)者做正功，風(fēng)力做負(fù)功，體驗(yàn)者的機(jī)械能減??；加速下降過程中，加速度方向向下，體驗(yàn)者處于失重狀態(tài)，故選項(xiàng)B正確。2、韓曉鵬是我國首位在冬奧會(huì)雪上項(xiàng)目奪冠的運(yùn)動(dòng)員。他在一次自由式滑雪空中技巧比賽中沿“助滑區(qū)”保持同一姿態(tài)下滑了一段距離，重力對(duì)他做功1900J，他克服阻力做功100J。韓曉鵬在此過程中A．動(dòng)能增加了1900JB．動(dòng)能增加了2000JC．重力勢(shì)能減小了1900JD．重力勢(shì)能減小了2000J【答案】C【解析】根據(jù)動(dòng)能定理可知，動(dòng)能的增加量等于合外力做功，即動(dòng)能的增加量為1900J–100J=1800J，選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；重力做功等于重力勢(shì)能的變化量，故重力勢(shì)能減小了1900J，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。3．如圖，光滑圓軌道固定在豎直面內(nèi)，一質(zhì)量為m的小球沿軌道做完整的圓周運(yùn)動(dòng)。已知小球在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為N1，在高點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為N2。重力加速度大小為g，則N1–N2的值為A．3mgB．4mgC．5mgD．6mg【答案】D【解析】設(shè)小球在最低點(diǎn)時(shí)速度為v1，在最高點(diǎn)時(shí)速度為v2，根據(jù)牛頓第二定律有，在最低點(diǎn)：N1–mg=，在最高點(diǎn)：N2+mg=；從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)，根據(jù)動(dòng)能定理有mg·2R=–，聯(lián)立可得：N1–N2=6mg，故選項(xiàng)D正確。4、我國高鐵技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，和諧號(hào)動(dòng)車組是由動(dòng)車和拖車編組而成，提供動(dòng)力的車廂叫動(dòng)車，不提供動(dòng)力的車廂叫拖車。假設(shè)動(dòng)車組各車廂質(zhì)量均相等，動(dòng)車的額定功率都相同，動(dòng)車組在水平直軌道上運(yùn)行過程中阻力與車重成正比。某列動(dòng)車組由8節(jié)車廂組成，其中第1、5節(jié)車廂為動(dòng)車，其余為拖車，則該動(dòng)車組A．啟動(dòng)時(shí)乘客受到車廂作用力的方向與車運(yùn)動(dòng)的方向相反B．做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，第5、6節(jié)與第6、7節(jié)車廂間的作用力之比為3:2C．進(jìn)站時(shí)從關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)到停下來滑行的距離與關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)的速度成正比D．與改為4節(jié)動(dòng)車帶4節(jié)拖車的動(dòng)車組最大速度之比為1:2【答案】BD【解析】列車啟動(dòng)時(shí)，乘客隨車廂加速運(yùn)動(dòng)，加速度方向與車的運(yùn)動(dòng)方向相同，故乘客受到車廂的作用力方向與車運(yùn)動(dòng)方向相同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。動(dòng)車組運(yùn)動(dòng)的加速度，對(duì)第6、7、8節(jié)車廂整體：F56=3ma+3kmg=0.75F；對(duì)第7、8節(jié)車廂整體：F67=2ma+2kmg=0.5F；故第5、6節(jié)車廂與第6、7節(jié)車廂間的作用力之比為3:2，選項(xiàng)B正確。根據(jù)動(dòng)能定理，解得，可知進(jìn)站時(shí)從關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)到停下來滑行的距離與關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)速度的平方成正比，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；8節(jié)車廂有2節(jié)動(dòng)車如圖所示為一滑草場(chǎng)。某條滑道由上下兩段高均為h，與水平面傾角分別為45°和37°的滑道組成，滑草車與草地之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。質(zhì)量為m的載人滑草車從坡頂由靜止開始自由下滑，經(jīng)過上、下兩段滑道后，最后恰好靜止于滑道的底端（不計(jì)滑草車在兩段滑道交接處的能量損失，，）。則A．動(dòng)摩擦因數(shù)B．載人滑草車最大速度為C．載人滑草車克服摩擦力做功為mghD．載人滑草車在下段滑道上的加速度大小為【答案】AB【解析】由動(dòng)能定理可知：，解得，選項(xiàng)A正確；對(duì)前一段滑道，根據(jù)動(dòng)能定理有，解得：，則選項(xiàng)B正確；載人滑草車克服摩擦力做功為2mgh，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；載人滑草車在下段滑道上的加速度大小為，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6、如圖，小球套在光滑的豎直桿上，輕彈簧一端固定于O點(diǎn)，另一端與小球相連?，F(xiàn)將小球從M點(diǎn)由靜止釋放，它在下降的過程中經(jīng)過了N點(diǎn)。已知M、N兩點(diǎn)處，彈簧對(duì)小球的彈力大小相等，且∠ONM<∠OMN<。在小球從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過程中A．彈力對(duì)小球先做正功后做負(fù)功資*源%庫B．有兩個(gè)時(shí)刻小球的加速度等于重力加速度C．彈簧長(zhǎng)度最短時(shí)，彈力對(duì)小球做功的功率為零D．小球到達(dá)N點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能等于其在M、N兩點(diǎn)的重力勢(shì)能差【答案】BCD【解析】因M和N兩點(diǎn)處彈簧對(duì)小球的彈力大小相等，且∠ONM<∠OMN<，知M處的彈簧處于壓縮狀態(tài)，N處的彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，則彈簧的彈力對(duì)小球先做負(fù)功后正功，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。當(dāng)彈簧水平時(shí)，豎直方向的力只有重力，加速度為g，當(dāng)豎直方向的合外力為mg時(shí)，加速度為也g，則有兩個(gè)時(shí)刻的加速度大小等于g，選項(xiàng)B正確；彈簧長(zhǎng)度最短時(shí)，即彈簧水平，彈力與速度垂直，則做功的功率為零，選項(xiàng)C正確；M→N由動(dòng)能定理，因M和N兩點(diǎn)處彈簧對(duì)小球的彈力大小相等，則由彈力做功特點(diǎn)知，即，選項(xiàng)D正確。7、如圖所示，三角形傳送帶以1m/s的速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，兩邊的傳送帶長(zhǎng)都是2m，且與水平方向的夾角均為37°.現(xiàn)有兩個(gè)物塊A、B從傳送帶頂端都以大小為v0＝1m/s的初速度沿傳送帶下滑，物塊A、B與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)都是0.5，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.下列說法正確的是()A．物塊A、B同時(shí)到達(dá)傳送帶底端B．傳送帶對(duì)物塊A做正功，對(duì)B做負(fù)功C．物塊A、B在傳送帶上的劃痕長(zhǎng)度之比為1∶3D．滑動(dòng)摩擦力對(duì)物塊A與傳送帶做的功之和與滑動(dòng)摩擦力對(duì)物塊B與傳送帶做的功之和一樣大解析：在平行傳送帶的方向上，由于mgsin37°>μmgcos37°，物塊A、B均沿傳送帶加速向下滑動(dòng)，傳送帶對(duì)物塊A、B的摩擦力都沿傳送帶向上，加速度大小均為a＝eq\f(mgsin37°－μmgcos37°,m)＝2m/s2，初速度大小v0相同，又因?yàn)閮蛇叺膫魉蛶чL(zhǎng)度相同，根據(jù)x＝v0t＋eq\f(1,2)at2可知兩者的運(yùn)動(dòng)時(shí)間均為t＝1s，即兩者同時(shí)到達(dá)底端，選項(xiàng)A正確．滑動(dòng)摩擦力與位移方向均相反，摩擦力均做負(fù)功，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；B到達(dá)傳送帶底端時(shí)的速度大小vB＝v0＋at＝3m/s，傳送帶在1s內(nèi)的路程x＝vt＝1m，A與傳送帶是同向運(yùn)動(dòng)的，A的劃痕長(zhǎng)度為A與傳送帶相對(duì)位移的大小，即2m－1m＝1m．B與傳送帶是反向運(yùn)動(dòng)的，B的劃痕長(zhǎng)度為B與傳送帶相對(duì)位移的大小，即2m＋1m＝3m，即物塊A、B在傳送帶上的劃痕長(zhǎng)度之比為1∶3，選項(xiàng)C正確；物塊A的位移大小為2m，A受到的滑動(dòng)摩擦力與位移方向相反而做負(fù)功，A受到的滑動(dòng)摩擦力做的功Wf1＝－f×(2m)，傳送帶的位移大小為1m，傳送帶受到的滑動(dòng)摩擦力與位移方向相同而做正功，滑動(dòng)摩擦力對(duì)傳送帶做的功Wf2＝f×(1m)，滑動(dòng)摩擦力對(duì)A做的功與對(duì)傳送帶做的功之和Wf＝Wf1＋Wf2＝－f×(1m)，物塊B的位移大小為2m，B受到的滑動(dòng)摩擦力與位移方向相反而做負(fù)功，B受到的滑動(dòng)摩擦力做的功W′f1＝－f×(2m)，傳送帶的位移大小為1m，傳送帶受到的滑動(dòng)摩擦力與位移方向相反而做負(fù)功，滑動(dòng)摩擦力對(duì)傳送帶做的功W′f2＝－f×(1m)，滑動(dòng)摩擦力對(duì)B做的功與對(duì)傳送帶做的功之和W′f＝W′f1＋W′f2＝－f×(3m)，即Wf≠W′f，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．[答案]AC8、如圖所示，左側(cè)為一個(gè)固定在水平桌面上的半徑為R的半球形碗，碗口直徑AB水平，O點(diǎn)為球心，碗的內(nèi)表面及碗口光滑．右側(cè)是一個(gè)足夠長(zhǎng)的固定光滑斜面．一根不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩跨過碗口及豎直固定的輕質(zhì)光滑定滑輪，細(xì)繩兩端分別系有可視為質(zhì)點(diǎn)的小球和物塊，且小球質(zhì)量m1大于物塊質(zhì)量m2.開始時(shí)小球恰在A點(diǎn)，物塊在斜面上且距離斜面頂端足夠遠(yuǎn)，此時(shí)滑輪右側(cè)的細(xì)繩與斜面平行且恰好伸直，C點(diǎn)在球心O的正下方．當(dāng)小球由靜止釋放開始運(yùn)動(dòng)，則下列說法中正確的是()A．在小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過程中，小球與物塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒B．當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)，小球的速率是物塊速率的eq\f(\r(2),2)C．小球不可能沿碗面上升到B點(diǎn)D．物塊沿斜面上滑的過程中，地面對(duì)斜面的支持力始終保持恒定[解析]本題易錯(cuò)之處是誤認(rèn)為小球與物塊的速度大小相等，無法判斷地面對(duì)斜面的支持力與什么因素有關(guān)．在小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過程中，小球與物塊組成的系統(tǒng)只發(fā)生著動(dòng)能和重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化，小球與物塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，選項(xiàng)A正確；當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)，設(shè)小球的速率為v1，物塊的速率為v2，分析可知有v2＝v1cos45°＝eq\f(\r(2),2)v1，即物塊的速率是小球速率的eq\f(\r(2),2)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；假設(shè)小球恰能上升到B點(diǎn)，則滑輪左側(cè)的細(xì)繩將加長(zhǎng)，物塊一定是上升的，物塊的機(jī)械能一定增加，小球的機(jī)械能不變，導(dǎo)致系統(tǒng)機(jī)械能增加，違背了機(jī)械能守恒定律，即小球不可能沿碗面上升到B點(diǎn)，選項(xiàng)C正確；物塊沿斜面上滑過程中，由于滑輪右側(cè)細(xì)繩始終與斜面平行，所以物塊對(duì)斜面的壓力始終不變，地面對(duì)斜面的支持力始終保持恒定，選項(xiàng)D正確．[答案]ACD二、非選擇題9、、地面上物體在變力F作用下由靜止開始豎直向上運(yùn)動(dòng)，力F隨高度x的變化關(guān)系如圖所示，物體能上升的最大高度為h，h<H。當(dāng)物體加速度最大時(shí)其高度為，加速度的最大值為?！敬鸢浮?或h【解析】根據(jù)題意，從圖可以看出力F是均勻減小的，可以得出力F隨高度x的變化關(guān)系：，而，可以計(jì)算出物體到達(dá)h處時(shí)力；物體從地面到h處的過程中，力F做正功，重力G做負(fù)功，由動(dòng)能定理可得：，而，可以計(jì)算出：，則物體在初位置加速度為：，計(jì)算得：；當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)到h處時(shí)，加速度為：，而，計(jì)算處理得：，即加速度最大的位置是0或h處。10、如圖所示，傾角為θ的斜面底端固定一個(gè)擋板P，質(zhì)量為m的小物塊A與質(zhì)量不計(jì)的木板B疊放在斜面上，A位于B的最上端且與擋板P相距L.已知A與B、B與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μ1、μ2，且μ1>tanθ>μ2，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，A與擋板P相撞的過程中沒有機(jī)械能損失．將A、B同時(shí)由靜止釋放．(1)求A、B釋放瞬間小物塊A的加速度大小a1；(2)若A與擋板P不相撞，求木板B的最小長(zhǎng)度l0；(3)若木板B的長(zhǎng)度為l，求整個(gè)過程中木板B運(yùn)動(dòng)的總路程．[解析](1)釋放A、B，它們一起勻加速下滑．以A、B為研究對(duì)象，由牛頓第二定律有mgsinθ－μ2mgcosθ＝ma1，解得a1＝gsinθ－μ2gcosθ.(2)在B與擋板P相撞前，A和B相對(duì)靜止，以相同的加速度一起向下做勻加速運(yùn)動(dòng)．B與擋板P相撞后立即靜止，A開始勻減速下滑．若A到達(dá)擋板P處時(shí)的速度恰好為零，此時(shí)B的長(zhǎng)度即為最小長(zhǎng)度l0.從A釋放至到達(dá)擋板P處的過程中，B與斜面間由于摩擦產(chǎn)生的熱量Q1＝μ2mgcosθ·(L－l0)，A與B間由于摩擦產(chǎn)生的熱量Q2＝μ1mgcosθ·l0根據(jù)能量守恒定律有mgLsinθ＝Q1＋Q2，得l0＝eq\f(sinθ－μ2cosθ,（μ1－μ2）cosθ)L.(3)分兩種情況：①若l≥l0，B與擋板P相撞后不反彈，A一直減速直到靜止在木板B上，木板B通過的路程s＝L－l；②若l<l0，B與擋板P相撞后，A在木板B上減速運(yùn)動(dòng)直至與擋板P相撞．由于碰撞過程中沒有機(jī)械能損失，A將以撞前速率返回，并帶動(dòng)木板一起向上減速；當(dāng)它們的速度減為零后，再重復(fù)上述過程，直至物塊A停在擋板處．在此過程中，A與B間由于摩擦產(chǎn)生的熱量Q′1＝μ1mgcosθ·l，B與斜面間由于摩擦產(chǎn)生的熱量Q′2＝μ2mgcosθ·s，根據(jù)能量守恒定律有mgLsinθ＝Q′1＋Q′2，解得s＝eq\f(Lsinθ－μ1lcosθ,μ2cosθ).11、一探險(xiǎn)隊(duì)員在探險(xiǎn)時(shí)遇到一山溝，山溝的一側(cè)豎直，另一側(cè)的坡面呈拋物線形狀．此隊(duì)員從山溝的豎直一側(cè)，以速度v0沿水平方向跳向另一側(cè)坡面．如圖所示，以溝底的O點(diǎn)為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系xOy.已知，山溝豎直一側(cè)的高度為2h，坡面的拋物線方程為y＝eq\f(1,2h)x2，探險(xiǎn)隊(duì)員的質(zhì)量為m.人視為質(zhì)點(diǎn)，忽略空氣阻力，重力加速度為g.(1)求此人落到坡面時(shí)的動(dòng)能．(2)此人水平跳出的速度為多大時(shí)，他落在坡面時(shí)的動(dòng)能最??？動(dòng)能的最小值為多少？[解析](1)設(shè)該隊(duì)員在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，在坡面上落點(diǎn)的橫坐標(biāo)為x，縱坐標(biāo)為y.由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和已知條件得x＝v0t ①2h－y＝eq\f(1,2)gt2 ②根據(jù)題意有y＝eq\f(x2,2h) ③由動(dòng)能定理mg(2h－y)＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0) ④聯(lián)立①②③④式得eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(veq\o\a