新高考物理二輪復(fù)習(xí)講與練專題2.2 機(jī)械能守恒定理和功能關(guān)系（練）（原卷版）

專題二動能和動量（練）2.2機(jī)械能守恒定律和功能關(guān)系第一部分：練真題【2022年真題】1、（2022·江蘇卷·T10）如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與物塊A連接在一起，處于壓縮狀態(tài)，A由靜止釋放后沿斜面向上運(yùn)動到最大位移時，立即將物塊B輕放在A右側(cè)，A、B由靜止開始一起沿斜面向下運(yùn)動，下滑過程中A、B始終不分離，當(dāng)A回到初始位置時速度為零，A、B與斜面間的動摩擦因數(shù)相同、彈簧未超過彈性限度，則（）A.當(dāng)上滑到最大位移的一半時，A的加速度方向沿斜面向下B.A上滑時、彈簧的彈力方向不發(fā)生變化C.下滑時，B對A的壓力先減小后增大D.整個過程中A、B克服摩擦力所做的總功大于B的重力勢能減小量2、（2022·全國乙卷·T16）固定于豎直平面內(nèi)的光滑大圓環(huán)上套有一個小環(huán)，小環(huán)從大圓環(huán)頂端P點(diǎn)由靜止開始自由下滑，在下滑過程中，小環(huán)的速率正比于（）A.它滑過的弧長B.它下降的高度C.它到P點(diǎn)的距離D.它與P點(diǎn)的連線掃過的面積3、（2022·山東卷·T16）某糧庫使用額定電壓SKIPIF1<0，內(nèi)阻SKIPIF1<0的電動機(jī)運(yùn)糧。如圖所示，配重和電動機(jī)連接小車的纜繩均平行于斜坡，裝滿糧食的小車以速度SKIPIF1<0沿斜坡勻速上行，此時電流SKIPIF1<0。關(guān)閉電動機(jī)后，小車又沿斜坡上行路程L到達(dá)卸糧點(diǎn)時，速度恰好為零。卸糧后，給小車一個向下的初速度，小車沿斜坡剛好勻速下行。已知小車質(zhì)量SKIPIF1<0，車上糧食質(zhì)量SKIPIF1<0，配重質(zhì)量SKIPIF1<0，取重力加速度SKIPIF1<0，小車運(yùn)動時受到的摩擦阻力與車及車上糧食總重力成正比，比例系數(shù)為k，配重始終未接觸地面，不計電動機(jī)自身機(jī)械摩擦損耗及纜繩質(zhì)量。求：（1）比例系數(shù)k值；（2）上行路程L值?！?021年真題】4、（2021·重慶卷·T5）如圖所示。豎直平面內(nèi)有兩個半徑為R，而內(nèi)壁光滑的1/4圓弧軌道，固定在豎直平面內(nèi)，地面水平，O、O1為兩圓弧的圓心，兩圓弧相切于N點(diǎn)。一小物塊從左側(cè)圓弧最高處靜止釋放，當(dāng)通過N點(diǎn)時，速度大小為（重力加速度為g）A.SKIPIF1<0B.SKIPIF1<0C.SKIPIF1<0D.SKIPIF1<05、（2021·浙江1月卷·T11）一輛汽車在水平高速公路上以80km/h的速度勻速行駛，其1s內(nèi)能量分配情況如圖所示則汽車（）A.發(fā)動機(jī)的輸出功率為70kWB.每1s消耗的燃料最終轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能是5.7×104JC.每1s消耗的燃料最終轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能是6.9×104JD.每1s消耗的燃料最終轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能是7.0×104J6、（2021·浙江1月卷·T6）如圖所示，同學(xué)們坐在相同的輪胎上，從傾角相同的平直雪道先后由同高度靜止滑下，各輪胎與雪道間的動摩擦因數(shù)均相同，不計空氣阻力。雪道上的同學(xué)們（）A.沿雪道做勻速直線運(yùn)動 B.下滑過程中機(jī)械能均守恒C.前后間的距離隨時間不斷增大 D.所受重力沿雪道向下的分力相同7、（2021·廣東卷·T9）長征途中，為了突破敵方關(guān)隘，戰(zhàn)士爬上陡銷的山頭，居高臨下向敵方工事內(nèi)投擲手榴彈，戰(zhàn)士在同一位置先后投出甲、乙兩顆質(zhì)量均為m的手榴彈，手榴彈從投出的位置到落地點(diǎn)的高度差為h，在空中的運(yùn)動可視為平拋運(yùn)動，軌跡如圖所示，重力加速度為g，下列說法正確的有（）A.甲在空中的運(yùn)動時間比乙的長B.兩手榴彈在落地前瞬間，重力的功率相等C.從投出到落地，每顆手榴彈的重力勢能減少SKIPIF1<0D.從投出到落地，每顆手榴彈的機(jī)械能變化量為SKIPIF1<08、（2021·山東卷·T18）如圖所示，三個質(zhì)量均為m的小物塊A、B、C，放置在水平地面上，A緊靠豎直墻壁，一勁度系數(shù)為k的輕彈簧將A、B連接，C緊靠B，開始時彈簧處于原長，A、B、C均靜止?，F(xiàn)給C施加一水平向左、大小為F的恒力，使B、C一起向左運(yùn)動，當(dāng)速度為零時，立即撤去恒力，一段時間后A離開墻壁，最終三物塊都停止運(yùn)動。已知A、B、C與地面間的滑動摩擦力大小均為f，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，彈簧始終在彈性限度內(nèi)。（彈簧的彈性勢能可表示為：SKIPIF1<0，k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量）（1）求B、C向左移動的最大距離SKIPIF1<0和B、C分離時B的動能SKIPIF1<0；（2）為保證A能離開墻壁，求恒力的最小值SKIPIF1<0；（3）若三物塊都停止時B、C間的距離為SKIPIF1<0，從B、C分離到B停止運(yùn)動的整個過程，B克服彈簧彈力做的功為W，通過推導(dǎo)比較W與SKIPIF1<0的大小；（4）若SKIPIF1<0，請在所給坐標(biāo)系中，畫出C向右運(yùn)動過程中加速度a隨位移x變化的圖像，并在坐標(biāo)軸上標(biāo)出開始運(yùn)動和停止運(yùn)動時的a、x值（用f、k、m表示），不要求推導(dǎo)過程。以撤去F時C的位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平向右為正方向。9、（2021·江蘇卷·T14）如圖所示的離心裝置中，光滑水平輕桿固定在豎直轉(zhuǎn)軸的O點(diǎn)，小圓環(huán)A和輕質(zhì)彈簧套在輕桿上，長為SKIPIF1<0的細(xì)線和彈簧兩端分別固定于O和A，質(zhì)量為m的小球B固定在細(xì)線的中點(diǎn)，裝置靜止時，細(xì)線與豎直方向的夾角為SKIPIF1<0，現(xiàn)將裝置由靜止緩慢加速轉(zhuǎn)動，當(dāng)細(xì)線與豎直方向的夾角增大到SKIPIF1<0時，A、B間細(xì)線的拉力恰好減小到零，彈簧彈力與靜止時大小相等、方向相反，重力加速度為g，取SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，求：（1）裝置靜止時，彈簧彈力的大小F；（2）環(huán)A的質(zhì)量M；（3）上述過程中裝置對A、B所做的總功W。10、（2021·北京卷·T20）秋千由踏板和繩構(gòu)成，人在秋千上的擺動過程可以簡化為單擺的擺動，等效“擺球”的質(zhì)量為m，人蹲在踏板上時擺長為SKIPIF1<0，人站立時擺長為SKIPIF1<0。不計空氣阻力，重力加速度大小為g。（1）如果擺長為SKIPIF1<0，“擺球”通過最低點(diǎn)時的速度為v，求此時“擺球”受到拉力T的大小。（2）在沒有別人幫助的情況下，人可以通過在低處站起、在高處蹲下的方式使“擺球”擺得越來越高。a.人蹲在踏板上從最大擺角SKIPIF1<0開始運(yùn)動，到最低點(diǎn)時突然站起，此后保持站立姿勢擺到另一邊的最大擺角為SKIPIF1<0。假定人在最低點(diǎn)站起前后“擺球”擺動速度大小不變，通過計算證明SKIPIF1<0。b.實(shí)際上人在最低點(diǎn)快速站起后“擺球”擺動速度的大小會增大。隨著擺動越來越高，達(dá)到某個最大擺角SKIPIF1<0后，如果再次經(jīng)過最低點(diǎn)時，通過一次站起并保持站立姿勢就能實(shí)現(xiàn)在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動，求在最低點(diǎn)“擺球”增加的動能SKIPIF1<0應(yīng)滿足的條件。11、（2021·浙江1月卷·T21）如圖所示，豎直平面內(nèi)由傾角α=60°的斜面軌道AB、半徑均為R的半圓形細(xì)圓管軌道BCDE和圓周細(xì)圓管軌道EFG構(gòu)成一游戲裝置固定于地面，B、E兩處軌道平滑連接，軌道所在平面與豎直墻面垂直。軌道出口處G和圓心O2的連線，以及O2、E、O1和B等四點(diǎn)連成的直線與水平線間的夾角均為θ=30°，G點(diǎn)與豎直墻面的距離SKIPIF1<0?，F(xiàn)將質(zhì)量為m的小球從斜面的某高度h處靜止釋放。小球只有與豎直墻面間的碰撞可視為彈性碰撞，不計小球大小和所受阻力。(1)若釋放處高度h=h0，當(dāng)小球第一次運(yùn)動到圓管最低點(diǎn)C時，求速度大小vc及在此過程中所受合力的沖量的大小和方向；(2)求小球在圓管內(nèi)與圓心O1點(diǎn)等高的D點(diǎn)所受彈力FN與h的關(guān)系式；(3)若小球釋放后能從原路返回到出發(fā)點(diǎn)，高度h應(yīng)該滿足什么條件？【2020年真題】12、（2020·全國=1\*ROMANI卷·T20）一物塊在高3.0m、長5.0m的斜面頂端從靜止開始沿斜面下滑，其重力勢能和動能隨下滑距離s的變化如圖中直線Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10m/s2。則（）A.物塊下滑過程中機(jī)械能不守恒B.物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.5C.物塊下滑時加速度的大小為6.0m/s2D當(dāng)物塊下滑2.0m時機(jī)械能損失了12J13、（2020·浙江7月卷·T21）小明將如圖所示的裝置放在水平地面上，該裝置由弧形軌道、豎直圓軌道、水平直軌道SKIPIF1<0和傾角SKIPIF1<0的斜軌道SKIPIF1<0平滑連接而成。質(zhì)量SKIPIF1<0的小滑塊從弧形軌道離地高SKIPIF1<0處靜止釋放。已知SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，滑塊與軌道SKIPIF1<0和SKIPIF1<0間的動摩擦因數(shù)均為SKIPIF1<0，弧形軌道和圓軌道均可視為光滑，忽略空氣阻力。(1)求滑塊運(yùn)動到與圓心O等高的D點(diǎn)時對軌道的壓力；(2)通過計算判斷滑塊能否沖出斜軌道的末端C點(diǎn)；(3)若滑下的滑塊與靜止在水平直軌道上距A點(diǎn)x處的質(zhì)量為SKIPIF1<0的小滑塊相碰，碰后一起運(yùn)動，動摩擦因數(shù)仍為0.25，求它們在軌道SKIPIF1<0上到達(dá)的高度h與x之間的關(guān)系。（碰撞時間不計，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0）14、（2020·浙江1月卷·T20）如圖所示，一彈射游戲裝置由安裝在水平臺面上的固定彈射器、豎直圓軌道（在最低點(diǎn)E分別與水平軌道SKIPIF1<0和SKIPIF1<0相連）、高度h可調(diào)的斜軌道SKIPIF1<0組成。游戲時滑塊從O點(diǎn)彈出，經(jīng)過圓軌道并滑上斜軌道。全程不脫離軌道且恰好停在B端則視為游戲成功。已知圓軌道半徑SKIPIF1<0，SKIPIF1<0長SKIPIF1<0，SKIPIF1<0長SKIPIF1<0，圓軌道和SKIPIF1<0光滑，滑塊與SKIPIF1<0、SKIPIF1<0之間的動摩擦因數(shù)SKIPIF1<0?；瑝K質(zhì)量m=2g且可視為質(zhì)點(diǎn)，彈射時從靜止釋放且彈簧的彈性勢能完全轉(zhuǎn)化為滑塊動能。忽略空氣阻力，各部分平滑連接。求

（1）滑塊恰好能過圓軌道最高點(diǎn)F時的速度SKIPIF1<0大?。唬?）當(dāng)SKIPIF1<0且游戲成功時，滑塊經(jīng)過E點(diǎn)對圓軌道的壓力SKIPIF1<0大小及彈簧的彈性勢能SKIPIF1<0；（3）要使游戲成功，彈簧的彈性勢能SKIPIF1<0與高度h之間滿足的關(guān)系。第二部分：練新題1、（2023屆·河北五個一名校聯(lián)盟高三上學(xué)期開學(xué)考試）如圖所示，傳送帶SKIPIF1<0與水平方向夾角為SKIPIF1<0，且足夠長?，F(xiàn)有一質(zhì)量為SKIPIF1<0可視為質(zhì)點(diǎn)的物體，以初速度SKIPIF1<0沿著與傳送帶平行的方向，從SKIPIF1<0點(diǎn)開始向上運(yùn)動，物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為SKIPIF1<0。傳送帶以恒定的速度SKIPIF1<0運(yùn)行，物體初速度大小和傳送帶的速度大小關(guān)系為SKIPIF1<0。則物體在傳送帶上運(yùn)動的過程中，下列說法正確的是（）（重力加速度為SKIPIF1<0）A.運(yùn)動過程中摩擦力對物體可能先做正功再做負(fù)功B.運(yùn)動過程中物體的機(jī)械能一直增加C.若傳送帶逆時針運(yùn)動，則摩擦力對物體做功為零D.若傳送帶順時針運(yùn)動，則物塊在加速過程中電動機(jī)多消耗的電能為SKIPIF1<02、（2023屆·安徽省卓越縣中聯(lián)盟高三上學(xué)期開學(xué)考試）如圖1所示，在水平光滑臺面上有一端固定的輕質(zhì)彈簧，彈簧處于自然長度時其自由端位于SKIPIF1<0點(diǎn)。平臺的右端有一與平臺等高的傳送帶，傳送帶兩輪中心間距離為SKIPIF1<0，以SKIPIF1<0的速度逆時針勻速運(yùn)行?，F(xiàn)將一質(zhì)量為SKIPIF1<0的物塊置于平臺上，并對其施加一水平向左的推力SKIPIF1<0，在推力SKIPIF1<0作用下物塊緩慢壓縮彈簧，且知SKIPIF1<0與彈簧的壓縮量SKIPIF1<0間的關(guān)系如圖2所示，物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)SKIPIF1<0，重力加速度SKIPIF1<0取SKIPIF1<0。若某時刻撤去推力SKIPIF1<0，則下列判斷正確的是（）A.彈簧的勁度系數(shù)為160N/mB.欲使物塊從傳送帶右端離開傳送帶，彈簧的壓縮量至少為SKIPIF1<0C.若當(dāng)彈簧壓縮量SKIPIF1<0時，撤去推力SKIPIF1<0，則物塊與傳送帶間因摩擦而產(chǎn)生的熱量為SKIPIF1<0D.若當(dāng)彈簧壓縮量SKIPIF1<0時，撤去推力SKIPIF1<0，則物塊將在平臺與傳送帶間不停地往返運(yùn)動3、（2023屆·湖南九校聯(lián)考高三上學(xué)期開學(xué)考試）“蹦極”是很多年輕人喜愛的極限運(yùn)動（如圖甲所示），質(zhì)量為m的蹦極愛好者從跳臺上落下，其加速度隨下降位移變化的圖像如圖乙所示（圖中SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、g，已知，SKIPIF1<0、SKIPIF1<0未知），忽略空氣阻力以及繩索的重力，蹦極所用的繩索可看成滿足胡克定律的彈性繩，g為重力加速度，對于蹦極愛好者，下列說法正確的是（）A.下降位移為SKIPIF1<0時，速度最大B.下降過程中的最大速度大小為SKIPIF1<0C.下降的最大位移SKIPIF1<0D.下降過程中的最大加速度大小為SKIPIF1<04、（2023屆·江蘇海安市高三上學(xué)期開學(xué)考試）如圖所示，SKIPIF1<0、SKIPIF1<0兩個物體通過一根繩子相連，跨過水平固定的粗糙桿，拉著SKIPIF1<0吊起SKIPIF1<0。自由釋放SKIPIF1<0，重物SKIPIF1<0豎直下落，使得SKIPIF1<0繞桿在豎直平面內(nèi)做半徑減小的近心旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使得重物SKIPIF1<0落地前能穩(wěn)穩(wěn)地停住——這就是循環(huán)擺實(shí)驗(yàn)（）A.重物SKIPIF1<0下落過程中，繩中張力SKIPIF1<0B.繩子對重物SKIPIF1<0始終做正功C.整個過程中系統(tǒng)機(jī)械能守恒D.物體質(zhì)量SKIPIF1<0值越小，實(shí)驗(yàn)越易成功5、（2023屆·江蘇鎮(zhèn)江市高三上學(xué)期開學(xué)考試）某學(xué)生看到機(jī)場關(guān)于“嚴(yán)禁攜帶額定能量超過SKIPIF1<0的充電寶搭乘飛機(jī)”的規(guī)定。通過仔細(xì)閱讀機(jī)場的說明后領(lǐng)悟到，機(jī)場限定的不是充電寶的電荷量，而是充電寶的能量。則SKIPIF1<0的能量能把SKIPIF1<0物體舉起的高度約為（）A.SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0 C.SKIPIF1<0 D.SKIPIF1<06、（2023屆·河北滄州市高三上學(xué)期開學(xué)考試）如圖所示，頂端帶有光滑定滑輪、傾角SKIPIF1<0的光滑斜面體固定在水平地面上，質(zhì)量均為m的小球A、B之間用勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧連接，用一根不可伸長的輕繩跨過光滑定滑輪連接物塊C和小球B，輕繩與斜面平行。初始時用手控制住物塊C使彈簧與輕繩在同一豎直平面上，B、C之間的輕繩恰好張緊且無彈力作用。由靜止釋放物塊C后，當(dāng)其速度恰好達(dá)到最大值時，A小球?qū)Φ孛娴膲毫偤脼榱?。已知彈簧的彈性勢能可表示為SKIPIF1<0，其中k為彈簧的勁度系數(shù)，x表示彈簧的形變量，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，則（）A.物塊C的質(zhì)量為4mB.物塊C速度達(dá)到最大值時，小球B的加速度為SKIPIF1<0C.物塊C從釋放到速度達(dá)到最大值過程中，輕繩對小球B所做的功為SKIPIF1<0D.物塊C從釋放到速度達(dá)到最大值的過程中，彈簧對小球B所做的功為SKIPIF1<07、（2023屆·西南大學(xué)附中高三上學(xué)期開學(xué)考試）如圖所示，用鉸鏈將三個質(zhì)量均為m的小球A、B、C與兩根長為L輕桿相連，B、C置于水平地面上。在輕桿豎直時，將A由靜止釋放，B、C在桿的作用下向兩側(cè)滑動，三小球始終在同一豎直平面內(nèi)運(yùn)動。忽略一切摩擦，重力加速度為g。則此過程中（）A.球A落地的瞬時速度為SKIPIF1<0 B.球B對地面的壓力始終等于SKIPIF1<0C.球B一直向左做加速運(yùn)動 D.當(dāng)A球機(jī)械能最小時，A球的加速度為g8、（2023·河南省安陽市高三上