高三物理复习《机械能》典型练习较难含答案Word格式文档下载.docx
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4.如图所示,将质量为m的小球以速度v0由地面竖直向上抛出。
小球落回地面时,其速度大小为
v0。
设小球在运动过程中所受空气阻力的大小不变,则空气阻力的大小等于（ ）
A.
mgB.
mg
C.
mgD.
mg
5.小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上,P球的质量大于Q球的质量,悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短。
将两球拉起,使两绳均被水平拉直,如图所示。
将两球由静止释放。
在各自轨迹的最低点,（ ）
A.P球的速度一定大于Q球的速度
B.P球的动能一定小于Q球的动能
C.P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力
D.P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度
6.在离水平地面h高处将一质量为m的小球水平抛出,在空中运动的过程中所受空气阻力大小恒为Ff,落地时小球距抛出点的水平距离为x,速率为v,那么,在小球运动的过程中（ ）
A.重力做功为mghB.克服空气阻力做的功为Ff
C.落地时,重力的瞬时功率为mgvD.重力势能和机械能都逐渐减少
7.如图所示,半径为R的竖直光滑圆弧轨道与光滑水平面相切,质量均为m的小球A、B与轻杆连接,置于圆弧轨道上,A位于圆心O的正下方,B与O等高。
它们由静止释放,最终在水平面上运动。
下列说法正确的是（ ）
A.下滑过程中重力对B做功的功率先增大后减小
B.当B滑到圆弧轨道最低点时,轨道对B的支持力大小为3mg
C.下滑过程中B的机械能增加
D.整个过程中轻杆对A做的功为
mgR
8.如图所示,轻质弹簧上端固定,下端系一物体。
物体在A处时,弹簧处于原长状态。
现用手托住物体使它从A处缓慢下降,到达B处时,手和物体自然分开。
此过程中,物体克服手的支持力所做的功为W。
不考虑空气阻力。
关于此过程,下列说法正确的有（ ）
A.物体重力势能减少量一定大于W
B.弹簧弹性势能增加量一定小于W
C.物体与弹簧组成的系统机械能增加量为W
D.若将物体从A处由静止释放,则物体到达B处时的动能为W
二、实验题（本题共2小题,共20分）
9.（10分）某同学利用图示装置来研究机械能守恒问题,设计了如下实验。
A、B是质量均为m的小物块,C是质量为M的重物,A、B间由轻弹簧相连,A、C间由轻绳相连。
在物块B下放置一压力传感器,重物C下放置一速度传感器,压力传感器与速度传感器相连。
当压力传感器示数为零时,就触发速度传感器测定此时重物C的速度。
整个实验中弹簧均处于弹性限度内,重力加速度为g。
实验操作如下:
（1）开始时,系统在外力作用下保持静止,细绳拉直但张力为零。
现释放C,使其向下运动,当压力传感器示数为零时,触发速度传感器测出C的速度为v。
（2）在实验中保持A、B质量不变,改变C的质量M,多次重复第
（1）步。
①该实验中,M和m大小关系必需满足M （选填“小于”“等于”或“大于”）m。
②为便于研究速度v与质量M的关系,每次测重物的速度时,其已下降的高度应 （选填“相同”或“不同”）。
③根据所测数据,为得到线性关系图线,应作出 （选填“v2-M”“v2-
”或“v2-
”）图线。
④根据③问的图线知,图线在纵轴上截距为b,则弹簧的劲度系数为 （用题给的已知量表示）。
10.（10分）某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,将细绳一端拴在小车上,另一端绕过定滑轮,挂上适当的钩码,使小车在钩码的牵引下运动,以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系。
此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等。
组装的实验装置如图所示。
（1）若要完成该实验,必需的实验器材还有 。
（2）实验开始时,他先调节木板上定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与木板平行。
他这样做的目的是 （填字母代号）。
A.避免小车在运动过程中发生抖动
B.可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰
C.可以保证小车最终能够实现匀速直线运动
D.可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力
（3）平衡摩擦力后,当他用多个钩码牵引小车时,发现小车运动过快,致使打出的纸带上点数较少,难以选到合适的点计算小车速度。
在保证所挂钩码数目不变的条件下,请你利用本实验的器材提出一个解决方法:
。
（4）他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功,经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些。
这一情况可能的原因是 （填字母代号）。
A.在接通电源的同时释放了小车
B.小车释放时离打点计时器太近
C.阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉
D.钩码做匀加速运动,钩码重力大于细绳拉力
三、计算题（本题共2小题,共32分）
11.（16分）如图所示,将质量为m=1kg的小物块放在长为l=1.5m的小车左端,车的上表面粗糙,物块与车上表面间动摩擦因数μ=0.5,直径d=1.8m的光滑半圆形轨道固定在水平面上且直径MON竖直,车的上表面和轨道最低点高度相同,距地面高度h=0.65m,开始车和物块一起以10m/s的初速度在光滑水平面上向右运动,车碰到轨道后立即停止运动,g取10m/s2,求:
（1）小物块刚进入半圆轨道时对轨道的压力;
（2）小物块落地点至车左端的水平距离。
12.（16分）（2017·
四川乐山模拟）如图甲所示,在倾角为37°
足够长的粗糙斜面底端,一质量m=1kg的滑块压缩着一轻弹簧且锁定,但它们并不相连,滑块可视为质点。
t=0时解除锁定,计算机通过传感器描绘出滑块的v-t图象如图乙所示,其中Oab段为曲线,bc段为直线,在t1=0.1s时滑块已上滑s=0.2m的距离（g取10m/s2,sin37°
=0.6,cos37°
=0.8）。
求:
（1）滑块离开弹簧后在图中bc段对应的加速度a及动摩擦因数μ的大小;
（2）t2=0.3s和t3=0.4s时滑块的速度v1、v2的大小;
（3）弹簧锁定时具有的弹性势能Ep。
参考答案
1.如图所示,汽车在拱形桥上由A匀速率地运动到B,以下说法正确的是（ ）
答案C
解析汽车运动过程中,牵引力做正功设为WF,摩擦力做负功,其大小设为Wf,重力做负功,其大小设为WG,支持力不做功,根据动能定理得WF-Wf-WG=0,故A错误;
牵引力、重力和摩擦力三个力所做总功为0,牵引力和重力做的总功等于克服摩擦力做的功,故B错误;
根据动能定理得:
汽车由A匀速率运动到B的过程中动能变化为0,所以合外力对汽车不做功,故C正确;
重力的大小、方向不变,但是汽车的速度方向时刻变化,因此根据P=Fv=mgv,可知速度在重力方向上的分量越来越小,所以重力的功率是变化的,故D错误。
2.（2017·
安徽期中测试）A、B两物体的质量之比mA∶mB=2∶1,它们以相同的初速度v0在水平面上做匀减速直线运动,直到停止,其速度—时间图象如图所示。
A.2∶1,4∶1B.4∶1,2∶1C.1∶4,1∶2D.1∶2,1∶4
答案B
解析由v-t图象可知,aA∶aB=2∶1,又由F=ma,mA∶mB=2∶1,可得FA∶FB=4∶1;
又由题图中面积关系可知A、B位移之比xA∶xB=1∶2,由做功公式W=Fx,可得WA∶WB=2∶1,故选B。
3.（2017·
黑龙江双鸭山一中测试）如图所示,质量相同的可视为质点的甲、乙两小球,甲从竖直固定的
D.两小球到达底端时,甲小球重力做功的瞬时功率大于乙小球重力做功的瞬时功率
解析根据机械能守恒定律可得两小球到达底端时速度大小v=
但方向不同,所以选项A错误;
两小球由静止运动到底端的过程中重力做功相同,则两小球到达底端时动能相同,所以选项C正确,B错误;
两小球到达底端时,甲小球重力做功的瞬时功率为零,乙小球重力做功的瞬时功率大于零,所以选项D错误。
4.（2017·
吉林摸底）如图所示,将质量为m的小球以速度v0由地面竖直向上抛出。
mgC.
答案D
解析对小球向上运动,由动能定理有-（mg+Ff）H=0-
对小球向下运动,由动能定理有（mg-Ff）H=
联立解得Ff=
mg,故D正确。
5.（2016·
全国卷Ⅱ）小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上,P球的质量大于Q球的质量,悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短。
解析设绳长为l,从水平位置到最低点,根据动能定理mgl=
mv2①,可得v=
。
已知lP<
lQ,所以vP<
vQ,A选项错误;
因Ek=
mv2,mP>
mQ,又vP<
vQ,动能大小不能确定,B选项错误;
在最低点,拉力与重力的合力提供向心力,FT-mg=m
②,联立①②可得FT=3mg,只与质量有关,因为mP>
mQ,所以FTP>
FTQ,C选项正确;
向心加速度a=
=2g,与质量和绳长均无关系,D选项错误。
6.（2017·
湖北联考）在离水平地面h高处将一质量为m的小球水平抛出,在空中运动的过程中所受空气阻力大小恒为Ff,落地时小球距抛出点的水平距离为x,速率为v,那么,在小球运动的过程中（ ）
A.重力做功为mgh
B.克服空气阻力做的功为Ff
C.落地时,重力的瞬时功率为mgv
D.重力势能和机械能都逐渐减少
答案AD
解析重力做功为WG=mgh,A正确;
空气阻力做功与经过的路程有关,而小球经过的路程大于
故克服空气阻力做的功大于Ff
B错误;
落地时,重力的瞬时功率为重力与沿重力方向的分速度的乘积,故落地时重力的瞬时功率小于mgv,C错误;
重力做正功,重力势能减少,空气阻力做负功,机械能减少,D正确。
7.（2017·
江苏苏北四市一模）如图所示,半径为R的竖直光滑圆弧轨道与光滑水平面相切,质量均为m的小球A、B与轻杆连接,置于圆弧轨道上,A位于圆心O的正下方,B与O等高。
解析因为初位置速度为零,则重力的功率为零,最低点速度方向与重力的方向垂直,重力的功率为零,可知重力的功率先增大后减小,故A正确;
A、B小球组成的系统在运动过程中机械能守恒,设B到达轨道最低点时速度为v,根据机械能守恒定律得
（m+m）v2=mgR,解得v=
在最低点,根据牛顿第二定律得FN-mg=m
解得FN=2mg,故B错误;
下滑过程中,B的重力势能减小ΔEp=mgR,动能增加量ΔEk=
mv2=
mgR,所以B的机械能减小
mgR,故C错误;
整个过程中,对A根据动能定理得W=
mgR,故D正确。
8.（2017·
江西上饶调研）如图所示,轻质弹簧上端固定,下端系一物体。
解析根据能量守恒定律可知,在此过程中减少的重力势能mgh=ΔEp+W,所以物体重力势能减小量一定大于W,不能确定弹簧弹性势能增加量与W的大小关系,故A正确,B错误;
支持力对物体做负功,所以物体与弹簧组成的系统机械能减少W,所以C错误;
若将物体从A处由静止释放,从A到B的过程,根据动能定理Ek=mgh-W弹=mgh-ΔEp=W,所以D正确。
9.（10分）（2018·
江苏扬州中学月考）某同学利用图示装置来研究机械能守恒问题,设计了如下实验。
④根据③问的图线知,图线在纵轴上截距为b,则弹簧的劲度系数为 （用题给的已知量表示）。
答案
（2）①大于 ②相同 ③v2-
④
解析
（2）①根据题意,确保压力传感器的示数为零,因此弹簧要从压缩状态到伸长状态,那么C的质量M要大于A的质量m;
②要刚释放C时,弹簧处于压缩状态,
若使压力传感器为零,则弹簧的拉力为F=mg,
因此弹簧的形变量为Δx=Δx1+Δx2=
不论C的质量如何,要使压力传感器示数为零,则A物体上升了
则C下落的高度为
即C下落的高度总相同;
③选取A、C及弹簧为系统,根据机械能守恒定律,则有（M-m）g×
（M+m）v2,
整理得v2=-
为得到线性关系图线,因此应作出v2-
图线。
④由上表达式可知
=b,解得k=
10.（10分）（2017·
广东肇庆模拟）某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,将细绳一端拴在小车上,另一端绕过定滑轮,挂上适当的钩码,使小车在钩码的牵引下运动,以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系。
（1）若要完成该实验,必需的实验器材还有 。
。
答案
（1）刻度尺、天平（包括砝码）
（2）D （3）可在小车上加适量的砝码（或钩码） （4）CD
解析
（1）根据实验原理可知,需要验证mgx=
Mv2,同时根据运动学规律可知,此实验中需要测量钩码质量、小车质量和位移,故还需要的器材有刻度尺和天平;
（2）分析小车受力可知,在平衡摩擦力的基础上,使细绳与木板平行是为了让细绳的拉力充当小车所受合外力,故选项D正确;
（3）纸带上打出的点较少,说明小车的加速度过大（即小车过快）,故可知减小钩码质量或增加小车质量（在小车上加上适量的砝码）;
（4）在此实验中,根据牛顿第二定律可知,钩码的重力大于细绳的拉力,而实验中用重力代替拉力会导致拉力做功大于小车动能增量;
如果实验未平衡或未完全平衡摩擦力也会导致拉力做功大于动能增量,故选项C、D正确。
答案
（1）104.4N,方向竖直向下
（2）3.4m
解析
（1）车停止运动后取小物块为研究对象,设其到达车右端时的速度为v1,由动能定理得-μmgl=
解得v1=
m/s。
刚进入圆轨道时,设物块受到的支持力为FN,由牛顿第二定律得FN-mg=m
解得FN=104.4N。
由牛顿第三定律FN=FN'
得FN'
=104.4N,方向竖直向下。
（2）若小物块能到达圆轨道最高点,则由机械能守恒得
=2mgR+
解得v2=7m/s。
设恰能过最高点的速度为v3,
则mg=m
解得v3=
=3m/s。
因v2>
v3,故小物块从圆轨道最高点做平抛运动,h+2R=
gt2,x=v2t
联立解得x=4.9m,故小物块距车左端x'
=x-l=3.4m。
答案
（1）10m/s2 0.5
（2）0 0.2m/s （3）4J
解析
（1）在bc段做匀减速运动,加速度为
a=
=10m/s2
根据牛顿第二定律得mgsin37°
+μmgcos37°
=ma
解得μ=0.5。
（2）设t1=0.1s时速度大小为v0,根据速度时间公式得t2=0.3s时的速度大小v1=v0-a（t2-t1）=0
在t2之后开始下滑,下滑时由牛顿第二定律得mgsin37°
-μmgcos37°
=ma'
解得a'
=2m/s2
从t2到t3做初速度为零的加速运动,t3时刻的速度大小为
v3=a'
（t3-t2）=0.2m/s。
（3）从0到t1时间内,由能量守恒定律得Ep=mgssin37°
+μmgscos37°
+
解得Ep=4J。
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