2018-2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時訓(xùn)練6 機械能守恒定律 功能關(guān)系

專題限時訓(xùn)練6機械能守恒定律功能關(guān)系時間：45分鐘一、單項選擇題1如圖所示，具有一定初速度的物塊沿傾角為30°的粗糙斜面向上運動的過程中受到一個恒定的沿斜面向上的拉力F的作用，這時物塊產(chǎn)生沿斜面向下的大小為6 m/s2的加速度，那么物塊向上運動的過程中，下列說法正確的是(B)A物塊的機械能一定增加B物塊的機械能一定減少C物塊的機械能可能不變D物塊的機械能可能增加也可能減少解析：設(shè)物塊所受的摩擦力大小為Ff，物塊的加速度為a6 m/s2，方向沿斜面向下，根據(jù)牛頓第二定律得mgsin30°FfFma，解得FfFmamgsin30°6m5mm>0，說明除重力以外的各力的合力方向沿斜面向下，與物塊運動方向相反，所以除重力以外的各力的合力對物體做負(fù)功，根據(jù)功能關(guān)系可知物塊的機械能一定減少，故B正確，A、C、D錯誤2(2018·長沙模擬)如圖所示，圖甲為水平傳送帶，圖乙為傾斜傳送帶，兩者長度相同，均沿順時針方向轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動速度大小相等，將兩個完全相同的物塊分別輕放在圖甲、乙傳送帶上的A端，兩物塊均由靜止開始做勻加速運動，到B端時均恰好與傳送帶速度相同，則下列說法正確的是(D)A圖甲中物塊運動時間小于圖乙中物塊運動時間B圖甲、乙中傳送帶和物塊間因摩擦產(chǎn)生的熱量相等C圖甲、乙中傳送帶對物塊做的功都等于物塊動能的增加量D圖甲、乙傳送帶對物塊做的功都等于物塊機械能的增加量解析：設(shè)傳送帶長度為L，速度為v，根據(jù)Lvt得t，L、v相等，所以時間t相等，故A錯誤；物塊與傳送帶間的相對位移xvtLvt，可知相對位移大小相等，由a知加速度大小相等，根據(jù)牛頓第二定律得，甲圖中有Ff1ma，乙圖中有Ff2mgsinma，可得Ff1<Ff2，摩擦生熱QFfx，所以乙中傳送帶和物塊間因摩擦產(chǎn)生的熱量較大，故B錯誤；圖甲中只有摩擦力對物塊做功，由動能定理知，傳送帶對物塊做的功等于物塊動能的增加量，乙中傳送帶、重力都對物塊做功，且重力做負(fù)功，由動能定理知，乙中傳送帶對物塊做的功大于物塊動能的增加量，故C錯誤；根據(jù)動能關(guān)系可知，圖甲、乙傳送帶對物塊做的功都等于物塊機械能的增加量，故D正確3一輕繩系住一質(zhì)量為m的小球懸掛在O點，在最低點先給小球一水平初速度，小球恰能在豎直平面內(nèi)繞O點做圓周運動，若在水平半徑OP的中點A處釘一枚光滑的釘子，仍在最低點給小球同樣的初速度，則小球向上通過P點后將繞A點做圓周運動，則到達(dá)最高點N時，繩子的拉力大小為(C)A0 B2mgC3mg D4mg解析：恰能做圓周運動，則在最高點有mg，解得v.由機械能守恒定律可知mg2Rmvmv2，解得初速度v0，根據(jù)機械能守恒，在最高點N的速度為v，則：mgRmvmv2.根據(jù)向心力公式：Tmg，聯(lián)立得T3mg.故選項C正確4將一小球從高處水平拋出，最初2 s內(nèi)小球動能Ek隨時間t變化的圖象如圖所示，不計空氣阻力，g取10 m/s2.根據(jù)圖象信息，不能確定的物理量是(D)A小球的質(zhì)量B小球的初速度C最初2 s內(nèi)重力對小球做功的平均功率D小球拋出時的高度解析：由機械能守恒定律可得EkEk0mgh，又hgt2，所以EkEk0mg2t2.當(dāng)t0時，Ek0mv5 J，當(dāng)t2 s時，EkEk02mg230 J，聯(lián)立方程解得m0.125 kg，v04 m/s.當(dāng)t2 s時，由動能定理得WGEk25 J，故12.5 W根據(jù)圖象信息，無法確定小球拋出時離地面的高度綜上所述，應(yīng)選D.5如圖所示，將質(zhì)量為2m的重物懸掛在輕繩的一端，輕繩的另一端系一質(zhì)量為m的環(huán)，環(huán)套在豎直固定的光滑直桿上，光滑的輕小定滑輪與直桿的距離為d，桿上的A點與定滑輪等高，桿上的B點在A點下方距離A為d處現(xiàn)將環(huán)從A處由靜止釋放，不計一切摩擦阻力，下列說法正確的是(D)A環(huán)到達(dá)B處時，重物上升的高度hB環(huán)到達(dá)B處時，環(huán)與重物的速度大小之比為C環(huán)從A到B，環(huán)減少的機械能大于重物增加的機械能D環(huán)能下降的最大高度為d解析：根據(jù)幾何關(guān)系可知，環(huán)從A下滑至B點時，重物上升的高度hdd，故A錯誤；對B的速度沿繩子方向和垂直于繩子方向分解，在沿繩子方向上的分速度等于重物的速度，則vcos45°v重物，所以，故B錯誤；環(huán)下滑過程中無摩擦力對系統(tǒng)做功，故系統(tǒng)機械能守恒，即滿足環(huán)減少的機械能等于重物增加的機械能，故C錯誤；環(huán)下滑到最大高度為h時，環(huán)和重物的速度均為0，此時重物上升的最大高度為d，根據(jù)機械能守恒定律得mgh2mg(d)，解得hd，故D正確6(2018·鷹潭模擬)如圖所示，輕彈簧的一端固定在豎直墻上，光滑弧形槽固定在光滑的水平面上，弧形槽底端與水平面相切，一質(zhì)量為m的小物塊從槽高h(yuǎn)處開始自由下滑，下列說法正確的是(D)A在下滑過程中，物塊的機械能不守恒B在整個過程中，物塊的機械能守恒C物塊被彈簧反彈后，一直做勻速直線運動D物塊被彈簧反彈后，能回到槽高h(yuǎn)處解析：物塊下滑過程中支持力不做功，只有重力做功，機械能守恒，故A錯誤；物塊與彈簧碰撞過程中，物塊與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，由于彈簧的彈性勢能是變化的，故物塊的機械能也是變化的，即物塊的機械能不守恒，故B錯誤；物塊被彈簧反彈后，先做加速運動，離開彈簧后才做勻速直線運動，故C錯誤；由于物塊與彈簧系統(tǒng)機械能守恒，物塊被彈簧反彈到最高點時，彈簧的彈性勢能為零，物塊的動能為零，故物塊的重力勢能依然為mgh，回到出發(fā)點，故D正確二、多項選擇題7如圖所示，下列關(guān)于機械能是否守恒的判斷正確的是(BD)A甲圖中，物體A將彈簧壓縮的過程中，A機械能守恒B乙圖中，物體B在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑時，B機械能守恒C丙圖中，斜面光滑，物體在推力F作用下沿斜面向下運動的過程中，物體機械能守恒D丁圖中，斜面光滑，物體在斜面上下滑的過程中，物體機械能守恒解析：弄清楚機械能守恒的條件是分析此問題的關(guān)鍵表解如下：選項結(jié)論分析A×物體壓縮彈簧的過程中，物體所受重力和彈簧的彈力都對其做功，所以A機械能不守恒B物體沿斜面下滑過程中，除重力做功外，其他力做功的代數(shù)和始終為零，所以B機械能守恒C×物體下滑過程中，除重力外還有推力F對其做功，所以物體機械能不守恒D物體沿斜面下滑過程中，只有重力對其做功，所以物體機械能守恒8(2018·浙江舟山模擬)如圖所示，一個小環(huán)沿豎直放置的光滑圓環(huán)形軌道做圓周運動小環(huán)從最高點A滑到最低點B的過程中，小環(huán)線速度大小的平方v2隨下落高度h的變化圖象可能是(AB)解析：對小環(huán)由機械能守恒定律得mghmv2mv，則v22ghv，當(dāng)v00時，B正確；當(dāng)v00時，A正確9如圖所示是一兒童游戲機的工作示意圖光滑游戲面板與水平面成一夾角，半徑為R的四分之一圓弧軌道BC與AB管道相切于B點，C點為圓弧軌道最高點，輕彈簧下端固定在AB管道的底端，上端系一輕繩，繩通過彈簧內(nèi)部連一手柄P.將球投入AB管內(nèi)，緩慢下拉手柄使彈簧被壓縮，釋放手柄，彈珠被彈出，與游戲面板內(nèi)的障礙物發(fā)生一系列碰撞后落入彈槽里，根據(jù)入槽情況可以獲得不同的獎勵假設(shè)所有軌道均光滑，忽略空氣阻力，彈珠視為質(zhì)點某次緩慢下拉手柄，使彈珠距B點為L，釋放手柄，彈珠被彈出，到達(dá)C點速度為v，下列說法正確的是(ACD)A彈珠從釋放手柄開始到觸碰障礙物之前的過程中機械能不守恒B調(diào)整手柄的位置，可以使彈珠從C點離開后做勻變速直線運動，直到碰到障礙物C彈珠脫離彈簧的瞬間，其動能和重力勢能之和達(dá)到最大D此過程中，彈簧的最大彈性勢能為mg(LR)sinmv2解析：彈珠從釋放手柄的過程，彈簧對彈珠做正功，其機械能增加，故選項A正確；彈珠從C點離開后初速度水平向左，合力等于重力沿斜面向下的分力，兩者垂直，所以彈珠做勻變速曲線運動，直到碰到障礙物，故選項B錯誤；彈珠從釋放手柄的過程，彈簧的彈力對彈珠做正功，彈珠的動能和重力勢能之和不斷增大，根據(jù)彈珠和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，知彈珠脫離彈簧的瞬間，彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為彈珠的動能和重力勢能，所以此瞬間動能和重力勢能之和達(dá)到最大，故選項C正確；根據(jù)系統(tǒng)的機械能守恒得，彈簧的最大彈性勢能等于彈珠在C點的機械能，為mg(LR)sinmv2，故選項D正確10如圖所示，一塊長木板B放在光滑的水平面上，在B上放一物體A，現(xiàn)以恒定的外力F拉B，由于A、B間摩擦力的作用，A將在B上滑動，以地面為參考系，A、B都向前移動一段距離在此過程中(BD)A外力F做的功等于A和B動能的增量BB對A的摩擦力所做的功等于A的動能的增量CA對B的摩擦力所做的功等于B對A的摩擦力所做的功D外力F對B做的功等于B的動能的增量與B克服摩擦力所做的功之和解析：A物體所受的合外力等于B對A的摩擦力，對A物體運用動能定理，則B對A的摩擦力所做的功等于A的動能的增量，B正確；A對B的摩擦力與B對A的摩擦力是一對作用力與反作用力，大小相等，方向相反，但是由于A在B上滑動，A、B對地的位移不等，故二者做功不等，C錯誤；對B應(yīng)用動能定理WFWfEkB，WFEkBWf，即外力F對B做的功等于B的動能的增量與B克服摩擦力所做的功之和，D正確；由上述討論知B克服摩擦力所做的功與A的動能的增量(等于B對A的摩擦力所做的功)不等，故A錯誤三、計算題11質(zhì)量分別為m和2m的兩個小球P和Q，中間用輕質(zhì)桿固定連接，桿長為L，在離P球處有一個光滑固定軸O，如圖所示現(xiàn)在把桿置于水平位置后自由釋放，在Q球順時針擺動到最低位置時，求：(1)小球P的速度大??；(2)在此過程中小球P機械能的變化量解析：(1)兩球和桿組成的系統(tǒng)機械能守恒，設(shè)小球Q擺到最低位置時P球的速度為v，由于P、Q兩球的角速度相等，Q球運動半徑是P球運動半徑的兩倍，故Q球的速度為2v.由機械能守恒定律得2mg·Lmg·Lmv2·2m·(2v)2，解得v.(2)小球P機械能增加量Emg·Lmv2mgL答案：(1)(2)增加了mgL12(2018·河北石家莊二中聯(lián)考)如圖所示，質(zhì)量M8.0 kg的小車放在光滑的水平面上，給小車施加一水平向右的恒力F8.0 N當(dāng)向右運動的速度達(dá)到v01.5 m/s時，有一物塊以水平向左的初速度v01.0 m/s滑上小車的右端，小物塊的質(zhì)量m2.0 kg，物塊與小車表面間的動摩擦因數(shù)0.2，設(shè)小車足夠長，g取10 m/s2，各問最終計算結(jié)果均保留1位小數(shù)(1)物塊從滑上小車開始，經(jīng)過多長時間速度減小為零？(2)求物塊在小車上相對小車滑動的過程中，物塊相對地面的位移大小；(3)求整個過程系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能解析：(1)物塊滑上小車后，做加速度為am的勻變速運動，根據(jù)牛頓第二定律，有mgmam，解得am2.0 m/s2，設(shè)物塊滑上小車后經(jīng)過時間t1速度減為零，v0amt1，解得t10.5 s.(2)小車做加速度為aM的勻加速運動，根據(jù)牛頓第二定律有FmgMaM，解得aM0.5 m/s2，設(shè)物塊向左滑動的位移為x1，根據(jù)運動學(xué)公式得x1v0t1amt0.25 m，當(dāng)物塊的速度為零時，小車的速度v1為v1v0aMt11.75 m/s，設(shè)物塊向右滑動經(jīng)過時間t2相對小車靜止，有vv1aMt2amt2，解得v m/s，t2 s，物塊在時間t2內(nèi)的位移為x2amt m，因此，物塊在小車上滑動的過程中相對地面的位移為xx2x1 m1.1 m.(3)t1時間內(nèi)小車對地的位移x3t1，相對位移x1x1x3，t2時間內(nèi)小車對地的位移x4t2，相對位移x2x4x2，摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能Qmg(x1x2)，解得Q8.3 J.答案：(1)0.5 s(2)1.1 m(3)8.3 J8