2024年領(lǐng)軍高考物理一輪復(fù)習(xí)專題11.3機(jī)械能提高訓(xùn)練含解析

PAGEPAGE1專題11.3機(jī)械能（提高訓(xùn)練）1．質(zhì)量為m的小車在水平恒力F推動(dòng)下，從山坡底部A處由靜止起運(yùn)動(dòng)至高為h的坡頂B，獲得速度為，AB的水平距離為S。下列說(shuō)法正確的是（）BBSAFFhA．小車克服重力所做的功是mghB．合力對(duì)小車做的功是C．推力對(duì)小車做的功是Fs-mghD．小車克服阻力做的功是【答案】AB【解析】重力做功大小與路徑無(wú)關(guān)，與物體初始位置沿豎直方向的高度有關(guān)；WG=mgh;故A對(duì)；依據(jù)動(dòng)能定理合力對(duì)小車做的功等于下車動(dòng)能的改變量，大小為故B對(duì)；推力對(duì)小車做的功等于推力乘以小車沿推力方向的位移；WF=F.S故C錯(cuò)誤；小車克服阻力做的功為變力做功，可通過(guò)動(dòng)能定理計(jì)算：得故D錯(cuò)誤；2.（2024全國(guó)2）如圖，半圓形光滑軌道固定在水平地面上，半圓的直徑與地面垂直，一小物塊以速度v從軌道下端滑入軌道，并從軌道上端水平飛出，小物塊落地點(diǎn)到軌道下端的距離與軌道半徑有關(guān)，此距離最大時(shí)對(duì)應(yīng)的軌道半徑為（重力加速度為g）（）A.BC.D.【答案】B【解析】選擇最低到最高點(diǎn)作為探討過(guò)程由動(dòng)能定理得：物塊做平拋運(yùn)動(dòng)：x=v1t；；求得：，由數(shù)學(xué)學(xué)問(wèn)可知，當(dāng)時(shí)，X最大；3.如圖，一質(zhì)量m=0.2kg的小球系于輕質(zhì)彈簧一端，且套在光滑的豎直圓環(huán)上，彈簧固定于環(huán)的最高點(diǎn)A，環(huán)的半徑R=0.5m，彈簧原長(zhǎng)L0=0.5m，勁度系數(shù)k=4.8N/m。若小球從B點(diǎn)由靜止起先滑到最低點(diǎn)C時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能E彈=0.6J；求：（1）小球到C點(diǎn)時(shí)的速度vC的大?。?）小球在C點(diǎn)時(shí)對(duì)環(huán)的作用力（g=10m/s2).【答案】（1）3m/s(2)3.2N【解析】（1）小球由B點(diǎn)滑到C點(diǎn)，由動(dòng)能定理得mg(R+Rcos600)+W彈=mvC2/2而W彈=-ΔEP=-0.6J解得vC=3m/s（2）在C點(diǎn)時(shí)有F彈=k(2R–l0)=2.4N設(shè)環(huán)對(duì)小球作用力為N，方向指向圓心，則F彈+FN–mg=mvC2/R解得：FN=3.2N由牛頓第三定律得：小球?qū)Νh(huán)作用力為FN/=-FN=-3.2N4．(多選)質(zhì)量為1kg的物體在水平粗糙的地面上受到一水平外力F作用運(yùn)動(dòng)，如圖甲所示，外力F和物體克服摩擦力Ff做的功W與物體位移x的關(guān)系如圖乙中的①和②所示，重力加速度g取10m/s2。下列分析正確的是()A．物體與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2B．物體運(yùn)動(dòng)位移為13mC．前3m運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體的加速度為3m/s2D．x＝9m時(shí)，物體速度為3eq\r(2)m/s【答案】ACD【解析】由Wf＝Ffx對(duì)應(yīng)題圖乙可知，物體與地面之間的滑動(dòng)摩擦力Ff＝2N，由Ff＝μmg可得μ＝0.2，A正確；由WF＝Fx對(duì)應(yīng)題圖乙可知，前3m內(nèi)，拉力F1＝5N,3～9m內(nèi)拉力F2＝2N，物體在前3m內(nèi)的加速度a1＝eq\f(F1－Ff,m)＝3m/s2，C正確；由動(dòng)能定理得WF－Ffx＝eq\f(1,2)mv2可得x＝9m時(shí)，物體的速度為v＝3eq\r(2)m/s，D正確；物體的最大位移xm＝eq\f(WF,Ff)＝13.5m，B錯(cuò)誤。5.如圖所示，質(zhì)量m=100g的小物塊，從距地面h=2.0m處的斜軌道上由靜止起先下滑，與斜軌道相連的是半徑r=0.4m的圓軌道。若物體運(yùn)動(dòng)到圓軌道的最高點(diǎn)A時(shí)，物塊對(duì)軌道的壓力恰好等于它自身所受的重力。求物塊從起先下滑到A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服阻力做的功多少？（g取10m/s2）hhrA【答案】0.8J【解析】在A點(diǎn)對(duì)物塊進(jìn)行受力分析：mgNmgNN=mg………………①…………②…………③從起先到A點(diǎn)過(guò)程：…………④………………⑤由①②③④⑤得所以0.8J6.如圖所示，質(zhì)量為m的物體用細(xì)繩經(jīng)過(guò)光滑小孔牽引在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，拉力為某個(gè)值F時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為R，當(dāng)拉力漸漸減小到F/4時(shí)，物體仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑為2R，則外力對(duì)物體所做的功的大小是:【答案】A【解析】設(shè)當(dāng)繩的拉力為F時(shí)，小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為v1，則有F=mv12/R……①當(dāng)繩的拉力減為F/4時(shí)，小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為v2,則有F/4=mv22/2R……②在繩的拉力由F減為F/4的過(guò)程中，繩的拉力所做的功為W=?mv22－?mv12=－?FR所以，繩的拉力所做的功的大小為FR/4,A選項(xiàng)正確．7．(2024·濟(jì)寧模擬)如圖所示的豎直軌道，其圓形部分半徑分別是R和eq\f(R,2)，質(zhì)量為m的小球通過(guò)這段軌道時(shí)，在A點(diǎn)時(shí)剛好對(duì)軌道無(wú)壓力，在B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力為mg。則小球由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中摩擦力對(duì)小球做的功為()A．－mgR B．－eq\f(9,8)mgRC．－eq\f(5,4)mgR D．－eq\f(4,3)mgR【答案】A【解析】在A處對(duì)小球由牛頓其次定律mg＝meq\f(v\o\al(2,A),R)，vA＝eq\r(gR)，在B處對(duì)小球由牛頓其次定律得mg＋FN＝meq\f(v\o\al(2,B),\f(R,2))，又FN＝mg，解得vB＝eq\r(gR)，小球由A到B的過(guò)程由動(dòng)能定理得mg(2R－2×eq\f(R,2))＋Wf＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)，解得Wf＝－mgR，故A正確。8.北京奧運(yùn)會(huì)為體現(xiàn)“綠色奧運(yùn)”的理念，奧組委在各競(jìng)賽場(chǎng)館運(yùn)用了新型節(jié)能環(huán)保電動(dòng)車，湖北江漢高校的500名學(xué)生擔(dān)當(dāng)了司機(jī)，負(fù)責(zé)接送競(jìng)賽選手和運(yùn)輸器材.在檢測(cè)某款電動(dòng)車性能的試驗(yàn)中，讓電動(dòng)車由靜止起先沿平直馬路行駛，利用儀器測(cè)得不同時(shí)刻電動(dòng)車的牽引力F與對(duì)應(yīng)的速度v，繪出的圖象如圖所示（圖中AB、BD均為直線，C點(diǎn)為實(shí)線與虛線的分界點(diǎn)）.假設(shè)電動(dòng)車行駛中所受的阻力恒定，則由圖象可知：（1）電動(dòng)車所受的阻力為N；（2）電動(dòng)車在AB段做運(yùn)動(dòng)；（3）BC段的斜率表示電動(dòng)車的額定功率，大小為W；（4）電動(dòng)車的最大速度為m/s?！敬鸢浮浚?）400；（2）勻變速；（3）6000；（4）15【解析】由圖象可知，AB段電動(dòng)車的牽引力F不變，又電動(dòng)車行駛中所受的阻力恒定，所以電動(dòng)車在AB段由A到B的過(guò)程中沿平直馬路做勻加速運(yùn)動(dòng)；電動(dòng)車由A到B的過(guò)程中，牽引力F不變，速度增大，故電動(dòng)車的功率變大，至B點(diǎn)電動(dòng)車的功率達(dá)到達(dá)到最大值，即達(dá)到額定功率，BC段的斜率為Fv表示電動(dòng)車的額定功率；電動(dòng)車在BC段由B到C的過(guò)程中以額定功率做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，C點(diǎn)為實(shí)踐與虛線的分界點(diǎn)，電動(dòng)車至C點(diǎn)時(shí)的加速度減小到0，速度達(dá)到最大值vm=15m/s，此時(shí)電動(dòng)車所受的牽引力等于阻力，所以電動(dòng)車所受的阻力為f=F=400N，電動(dòng)車的額定功率P額=fvm=6000W.9.如圖所示，是上?！懊髦榫€”某輕軌車站的設(shè)計(jì)方案，與站臺(tái)連接的軌道有一個(gè)小坡度，電車進(jìn)站時(shí)要上坡，出站時(shí)要下坡.假如坡高2m，電車到a點(diǎn)時(shí)的速度是25.2km/h，此后便切斷電動(dòng)機(jī)的電源，假如不考慮電車所受的摩擦力，則電車到a點(diǎn)切斷電源后，能否沖上站臺(tái)？假如能沖上，它到達(dá)b點(diǎn)時(shí)的速度多大？假如不能，請(qǐng)說(shuō)明理由.【答案】7m/s能【解析】取a點(diǎn)所在水平面為零勢(shì)能面，電車在a點(diǎn)的機(jī)械能為，其中v1=25.2km/h=7m/s設(shè)電車所能達(dá)到的最大高度為，則由機(jī)械能守恒定律有，所以有m因?yàn)閔/>h，所以能沖上站臺(tái).設(shè)電車到達(dá)b點(diǎn)時(shí)的速度為v2，則由機(jī)械能守恒定律得解得m/s=3m/s.10.如圖甲所示，豎直平面內(nèi)的光滑軌道由傾斜直軌道AB和圓軌道BCD組成，AB和BCD相切于B點(diǎn)，CD連線是圓軌道豎直方向的直徑（C、D為圓軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)），已知∠BOC=30?．可視為質(zhì)點(diǎn)的小滑塊從軌道AB上高H處的某點(diǎn)由靜止滑下，用力傳感器測(cè)出滑塊經(jīng)過(guò)圓軌道最高點(diǎn)D時(shí)對(duì)軌道的壓力為F，并得到如圖乙所示的壓力F與高度H的關(guān)系圖象，取g=10m/s2．求：

（1）滑塊的質(zhì)量和圓軌道的半徑；

（2）是否存在某個(gè)H值，使得滑塊經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)D后能干脆落到直軌道AB上與圓心等高的點(diǎn)．若存在，懇求出H值；若不存在，請(qǐng)說(shuō)明理由．

【答案】（1）0.10.2（2）0.6【解析】選擇AD作為探討過(guò)程，結(jié)合動(dòng)能定理得：；對(duì)D點(diǎn)結(jié)合牛二定律得：聯(lián)立1、2式得：由3式可知圖像的斜率為,圖像與縱軸的截距為-5mg；將乙圖反向延長(zhǎng)交縱軸為-5；可知-5mg=-5m=0.1kg;代入2式得R=0.2m；（2）2）假設(shè)滑塊經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)D后能干脆落到直軌道AB上與圓心等高的E點(diǎn)（如圖所示）

從D到E過(guò)程滑塊做平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向有：豎直方向：

聯(lián)立1、2兩式得：；小球能夠到達(dá)圓弧最高點(diǎn)的臨界速度為；所以所以該速度存在；選擇AD作為探討過(guò)程結(jié)合動(dòng)能定理得：，代入相關(guān)參數(shù)得：H=0.6m；

11.A、B兩物體分別在水平恒力F1和F2的作用下沿水平面運(yùn)動(dòng)，先后撤去F1、F2后，兩物體最終停下，它們的v－t圖象如圖所示．已知兩物體與水平面間的滑動(dòng)摩擦力大小相等，則下列說(shuō)法正確的是()A.F1、F2大小之比為1∶2B.F1、F2對(duì)A、B做功之比為1∶2C.A、B質(zhì)量之比為2∶1D.全過(guò)程中A、B克服摩擦力做功之比為2∶1【答案】C【解析】由圖象與坐標(biāo)軸圍成的面積表示位移，可知兩物體的位移相同，已知兩物體與水平面間的滑動(dòng)摩擦力大小相等，故全過(guò)程中兩物體克服摩擦力做功相等，D項(xiàng)錯(cuò)；由動(dòng)能定理可知，兩物體所受外力做的功與克服摩擦力做的功相等，故外力做的功相同，B項(xiàng)錯(cuò)；由圖象可知，A、B在外力作用下的位移之比為1∶2，由功的定義可知，F(xiàn)1∶F2＝2∶1，A項(xiàng)錯(cuò)；由速度圖象可知，兩物體勻減速直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度大小之比為1∶2，由牛頓其次定律有：Ff＝ma，可知兩物體質(zhì)量之比為2∶1，C項(xiàng)正確．12.如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m1的有孔小球套在豎直固定的光滑直桿上，通過(guò)一條跨過(guò)定滑輪的輕繩與質(zhì)量為m2的重物相連，光滑定滑輪與直桿的距離為d，重力加速度為g，現(xiàn)將小球從與定滑輪等高的A處由靜止釋放，當(dāng)小球沿直桿下滑距離為時(shí)（圖中B處），下列說(shuō)法正確的是（

）

A.

小球的速度與重物上升的速度大小之比為5：4

B.

小球的速度與重物上升的速度大小之比為5：3

C.

小球重力勢(shì)能的削減量等于重物重力勢(shì)能的增加量D.

小球機(jī)械能的削減量等于重物機(jī)械能的增加量【答案】B,D【解析】【解答】A、B、依據(jù)繩系連接體的特點(diǎn)是沿繩的速度相等，故分解B的速度沿繩方向和垂直繩方向有：，而，故，A不符合題意，B符合題意。C、D、依據(jù)球和物體組成的系統(tǒng)，一對(duì)繩的拉力做功之和為零，則系統(tǒng)只有兩物體的重力做功，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，小球的機(jī)械能有部分轉(zhuǎn)移給重物，C不符合題意，D符合題意。

13.在奧運(yùn)競(jìng)賽項(xiàng)目中，高臺(tái)跳水是我國(guó)運(yùn)動(dòng)員的強(qiáng)項(xiàng)．質(zhì)量為m的跳水運(yùn)動(dòng)員進(jìn)入水中后受到水的阻力而做減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)水對(duì)他的阻力大小恒為F，那么在他減速下降高度為h的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?()A．他的動(dòng)能削減了Fh B．他的重力勢(shì)能增加了mghC．他的機(jī)械能削減了(F－mg)h D．他的機(jī)械能削減了Fh【答案】D【解析】由動(dòng)能定理，ΔEk＝mgh－Fh，動(dòng)能削減了Fh－mgh，A選項(xiàng)不正確；他的重力勢(shì)能削減了mgh，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；他的機(jī)械能削減了ΔE＝Fh，C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確．14.如圖所示，斜面置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物體由靜止下滑，在物體下滑過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A.物體的重力勢(shì)能削減，動(dòng)能增加B．斜面的機(jī)械能不變C．斜面對(duì)物體的作用力垂直于接觸面，不對(duì)物體做功D．物體和斜面組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒【答案】D【解析】物體下滑過(guò)程中，由于物體與斜面相互間有垂直于斜面的作用力，使斜面加速運(yùn)動(dòng)，斜面的動(dòng)能增加；物體沿斜面下滑時(shí)，既沿斜面對(duì)下運(yùn)動(dòng)，又隨斜面對(duì)右運(yùn)動(dòng)，其合速度方向與彈力方向不垂直，且?jiàn)A角大于90°，所以物體克服相互作用力做功，物體的機(jī)械能削減，但動(dòng)能增加，重力勢(shì)能削減，故A項(xiàng)正確，B、C項(xiàng)錯(cuò)誤．對(duì)物體與斜面組成的系統(tǒng)內(nèi)，只有動(dòng)能和重力勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化，故系統(tǒng)機(jī)械能守恒，D項(xiàng)正確．15.利用圖甲裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”試驗(yàn)。

(1)為驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，須要比較重物下落過(guò)程中隨意兩點(diǎn)間的________。

A．動(dòng)能改變量與勢(shì)能改變量

B．速度改變量和勢(shì)能改變量

C．速度改變量和高度改變量

(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，還必需運(yùn)用的兩種器材是________。

A．溝通電源B．刻度尺C．天平(含砝碼)

(3)試驗(yàn)中，先接通電源，再釋放重物，得到如圖乙所示的一條紙帶。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)O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。設(shè)重物的質(zhì)量為m。

從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過(guò)程中，重物的

重力勢(shì)能改變量ΔEp＝________，動(dòng)能改變量ΔEk＝________。

(4)大多數(shù)學(xué)生的試驗(yàn)結(jié)果顯示，

重力勢(shì)能的削減量大于動(dòng)能的增加量，緣由是____。

A．利用公式v＝gt計(jì)算重物速度B．利用公式v＝eq\r(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)有采納多次試驗(yàn)取平均值的方法(5)某同學(xué)想用下述方法探討機(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)O的距離h，計(jì)算對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)的重物速度v，描繪v2-h圖象，并做如下推斷：若圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，則重物下落過(guò)程中機(jī)械能守恒，請(qǐng)你分析論證該同學(xué)的推斷是否正確的。【答案】見(jiàn)解析【解析】(1)重物下落過(guò)程中重力勢(shì)能削減，動(dòng)能增加，故該試驗(yàn)須要比較重物下落過(guò)程中隨意兩點(diǎn)間的動(dòng)能改變量與勢(shì)能改變量在誤差范圍內(nèi)是否相等，A項(xiàng)正確。

(2)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器運(yùn)用的是溝通電源，故要選A，須要測(cè)紙帶上兩點(diǎn)間的距離，還須要刻度尺，選B，依據(jù)mgh＝eq\f(1,2)mv2－0可將等式兩邊的質(zhì)量抵消，不須要天平，故選A、B。

(3)重物的重力勢(shì)能改變量為ΔEp＝－mghB，動(dòng)能的改變量ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(hC－h(huán)A,2T)))2

(4)重物重力勢(shì)能的削減量略大于動(dòng)能的增加量，是因?yàn)橹匚锵侣溥^(guò)程中存在空氣阻力和摩擦阻力的影響，C正確。(5)該同學(xué)的推斷依據(jù)不正確，在重物下落h的過(guò)程中，若阻力F阻恒定，依據(jù)mgh－F阻h＝eq\f(1,2)mv2－0，則v2＝2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(g－\f(F阻,m)))h可知，v2-h圖象就是過(guò)原點(diǎn)的一條直線。要想通過(guò)v2-h圖象的方法驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，還必需看圖象的斜率是否接近2g。16.利用如圖甲所示的試驗(yàn)裝置探究恒力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系。小車的質(zhì)量為M＝200.0g，鉤碼的質(zhì)量為m＝10.0g，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50Hz的溝通電。甲(1)掛鉤碼前，為了消退摩擦力的影響，應(yīng)調(diào)整木板右側(cè)的高度，直至向左輕推小車視察到_____________________________________________________________