高考物理二轮 专题训练第6讲 机械能守恒定律 功能关系.docx

1、高考物理二轮 专题训练第6讲 机械能守恒定律 功能关系专题训练第6讲机械能守恒定律功能关系时间：45分钟一、单项选择题1(2017湖南长沙三月模拟)弹弓是孩子们喜爱的弹射类玩具，其构造原理如图所示，橡皮筋两端点A、B固定在把手上，橡皮筋处于ACB时恰好为原长状态，在C处(A、B连线的中垂线上)放一固体弹丸，一手执把手，另一手将弹丸拉至D点放手，弹丸就会在橡皮筋的作用下发射出去，打击目标现将弹丸竖直向上发射，已知E是CD中点，则()A从D到C过程中，弹丸的机械能守恒B从D到C过程中，弹丸的动能一直在增大C从D到C过程中，橡皮筋的弹性势能先增大后减小D从D到E过程橡皮筋弹力做功大于从E到C过程解析

2、：从D到C过程中，弹力对弹丸做正功，弹丸的机械能增加，选项A错误；弹丸竖直向上发射，从D到C过程中，必有一点弹丸受力平衡，在此点F弹mg，在此点上方弹力小于重力，在此点下方弹力大于重力，则从D到C过程中，弹丸的动能先增大后减小，选项B错误；从D到C过程中，橡皮筋的弹性势能一直减小，选项C错误；从D到E过程橡皮筋的弹力大于从E到C过程的，故从D到E过程橡皮筋弹力做功大于从E到C过程，选项D正确答案：D2(2017河北石家庄二模)质量为m的小球在竖直向上的拉力作用下从静止开始运动，其vt图象如图所示(竖直向上为正方向，DE段为直线)，已知重力加速度大小为g，下列说法正确的是()At0t2时间内，合

3、力对小球先做正功后做负功B0t3时间内，小球的平均速度一定为Ct3t4时间内，拉力做的功为(v4v3)g(t4t3)Dt3t4时间内，小球竖直向下做匀减速直线运动解析：vt图象中图线的斜率表示加速度，速度在时间轴之上表明速度一直为正，从图象可以看出小球先向上做加速度越来越大的加速运动，再做加速度越来越小的加速运动，然后做加速度越来越大的减速运动，最后做匀减速运动，运动方向一直向上，D错；图中t0t2时间内小球做加速运动，故合力对小球一直做正功，A错；vt图象中图线与t轴所围面积表示位移，而平均速度v，结合图象中的“面积”可知0t3时间内，小球的平均速度大于，B错；t3t4时间内由动能定理得Wm

4、ghmvmv，又h(t4t3)，解得W(v4v3)g(t4t3)，C对答案：C3(2017山东潍坊中学一模)如图所示，在竖直面内固定一光滑的硬质杆ab，杆与水平面的夹角为，在杆的上端a处套一质量为m的圆环，圆环上系一轻弹簧，弹簧的另一端固定在与a处在同一水平线上的O点，O、b两点处在同一竖直线上由静止释放圆环后，圆环沿杆从a运动到b，在圆环运动的整个过程中，弹簧一直处于伸长状态，则下列说法正确的是()A圆环的机械能保持不变B弹簧对圆环一直做负功C弹簧的弹性势能逐渐增大D圆环和弹簧组成的系统机械能守恒解析：由几何关系可知，当环与O点的连线与杆垂直时，弹簧的长度最短，弹簧的弹性势能最小，如图，所以

5、在环从a到C的过程中弹簧对环做正功，弹簧的弹性势能减小，环的机械能增大，而从C到b的过程中，弹簧对环做负功，弹簧的弹性势能增大，环的机械能减小，故A、B、C错误；在整个的过程中只有圆环的重力和弹簧的弹力做功，所以圆环和弹簧组成的系统机械能守恒，故D正确答案：D4(2017湖南六校联考)质量相等的两个质点A、B在拉力作用下从同一地点沿同一直线竖直向上运动的vt图象如图所示，下列说法正确的是()A0t2时间内A质点处于失重状态B在t1t2时间内质点B的机械能守恒C0t2时间内两质点的平均速度相等D两个质点第一次相遇在t2时刻之后，在第一次相遇之前t2时刻两个质点距离最远解析：因vt图象中图线的斜率

6、表示加速度，由图象可知在0t2时间内A质点一直竖直向上加速，则A质点处于超重状态，A项错误；t1t2时间内，B质点向上做匀速运动，动能不变，重力势能增加，其机械能增加，B项错误；因在vt图象中图线与t轴所围面积表示位移，则由图可知，在0t2时间内，A质点的位移小于B质点的位移，又时间相等，由可知A质点的平均速度小于B质点的平均速度，C项错误；已知两质点从同一地点沿同一直线竖直向上同时开始运动，由vt图象可知t2时刻之前质点B的速度大于质点A的速度，两者间距离逐渐增大，t2时刻之后质点B的速度小于质点A的速度，两者间距离逐渐减小，则知两个质点第一次相遇在t2时刻之后，在第一次相遇之前t2时刻两个

7、质点距离最远，D项正确答案：D5(2017乌鲁木齐模拟)冰壶比赛场地如图，运动员在投掷线MN处放手让冰壶滑出，为了使冰壶滑行得更远，运动员可用毛刷擦冰壶滑行前方的冰面，使冰壶与冰面间的动摩擦因数减小到原来的一半一次比赛中，甲队要将乙队停在营垒(半径为1.83 m)中心O的冰壶A(可看作质点)击出营垒区，甲队将冰壶B(与A质量相同)以某一初速度掷出后，若不擦冰，冰壶B与A发生正碰(无机械能损失)后，A将停在距O点1 m处冰壶B掷出后，通过下列擦冰方式不能将A击出营垒区的是()A在冰壶B滑行5 m后，在其滑行前方擦冰1.7 mB在冰壶B与A正碰后，立即紧贴A在其滑行前方擦冰1.7 mC先在冰壶B前

8、方擦冰1 m，正碰后，再从距O点1 m处开始在A前方擦冰0.7 mD先在冰壶B前方擦冰0.8 m，正碰后，再从距O点1 m处开始在A前方擦冰0.9 m解析：由于两冰壶质量相同，发生碰撞为完全弹性碰撞，即碰撞后交换速度，因此可以将两冰壶的运动“拼接”等效为一个冰壶的运动对题干中所述运动过程，由动能定理有mgs0mv，擦冰使动摩擦因数减半，所以擦冰距离就等于冰壶运动所增加距离的2倍，若使冰壶A恰好被击出营垒区，冰壶位移应增大0.83 m，即擦冰距离至少为1.66 m，A、B错误；先在冰壶B前方擦冰1 m，可以使碰撞后A多运动0.5 m，若从距O点1 m处在A前方擦冰0.7 m，可使其运动再增加0.

9、35 m，所增加距离0.50.350.83 m，即可将冰壶A击出营垒区，C错误；先在冰壶B前方擦冰0.8 m，可以使碰撞后A多运动0.4 m，若在距O点1 m处持续擦冰，最多使A再多运动0.4 m，增加的总距离为0.8 m小于0.83 m，D正确答案：D6(2017太原模拟)某研究性学习小组设计了如图所示的装置用来在月球上“称量”物体的质量一轻质弹簧左端固定在竖直墙壁上，质量为m0的凹槽紧靠弹簧右端(不连接)将其压缩在O位置，释放后凹槽左端恰能运动到A点在凹槽中放入被测物体，再将弹簧压缩到O位置，释放后凹槽离开弹簧，左端恰能运动到B点，测得OA、OB长分别为x1和x2.则被测物体的质量为()A

10、. m0 B. m0C. m0 D. m0解析：根据能量守恒定律有Epm0gx1，Ep(m0m)gx2，联立解得mm0，选项A正确答案：A二、多项选择题7(2017海南五校模拟)如图所示为做竖直上抛运动的小球的动能Ek、重力势能Ep与上升高度h间的关系图象，已知小球做竖直上抛运动的初速度为10 m/s，取地面为零势能面，小球在运动过程中所受阻力恒定，重力加速度g10 m/s2.则下列说法正确的是()A小球上升过程中受到的阻力大小为0.25 NB小球上升过程中受到的阻力大小为0.50 NC小球动能与重力势能相等时的高度为mD小球动能与重力势能相等时的高度为m解析：小球从最低点运动到最高点的过程，

11、根据能量守恒定律有fhE2E14 J5 J，解得f0.25 N，A正确，B错误；因为在最高点mgh4 J，所以m0.1 kg，设小球动能和重力势能相等时的高度为H，此时有mgHmv2，fHmgHmv2mv，解得Hm，C正确，D错误答案：AC8(2017湖南名校联考)如图甲所示，质量为1 kg的小物块以初速度v011 m/s从53的固定斜面底端先后两次滑上斜面，第一次对小物块施加一沿斜面向上的恒力F，第二次不施加力图乙中的两条线段a、b分别表示施加力F和无F时小物块沿斜面向上运动的vt图象，不考虑空气阻力，g10 m/s2，sin530.8，下列说法正确的是()A恒力F大小为1 NB物块与斜面间

12、动摩擦因数为0.6C有恒力F时，小物块在上升过程中产生的热量较少D有恒力F时，小物块在上升过程中机械能的减少量较小解析：根据vt图象中斜率等于加速度可知，aa10 m/s2，ab11 m/s2，不受拉力时，mabmgsin53mgcos53，代入数据得0.5；受到拉力的作用时，maaFmgsin53mgcos53，所以F1 N，故A正确，B错误；根据运动学公式x，有恒力F时，小物块的加速度小，位移大，所以在上升过程中产生的热量较大，故C错误；结合选项C的分析可知，有恒力F时，小物块上升的高度比较大，所以在最高点的重力势能比较大，而升高的过程中动能的减少量是相等的，所以在上升过程中机械能的减少量

13、较小，故D正确答案：AD9(2017咸阳模拟)如图所示，光滑水平面OB与足够长的粗糙斜面BC相接于B点，O端有一竖直墙面，一轻弹簧左端固定于竖直墙面，现用质量为m1的滑块压缩弹簧至D点，然后由静止释放，滑块脱离弹簧后经B点滑上斜面，上升到最大高度，并静止在斜面上，不计滑块在B点的机械能损失若换用相同材料、相同粗糙程度的质量为m2(m2m1)的滑块压缩弹簧至同一点D后，重复上述过程，下列说法正确的是()A两滑块到达B点的速度相同B两滑块沿斜面上升的最大高度相同C两滑块上升到最高点的过程中克服重力做的功相同D两滑块上升到最高点的过程中机械能损失相同解析：压缩弹簧至同一点D后，两种情况下弹簧的弹性势

14、能相同，由静止释放后，由机械能守恒定律可知两滑块在B点的动能相同由于m2m1，则m2获得的速度小于m1，两滑块到达B点时的速度不同，选项A错误；由牛顿第二定律可知，两滑块沿斜面上升过程中的加速度相同，由x可知，两滑块沿斜面上升的最大高度不相同，选项B错误；滑块上升到最高点的过程中，克服重力做功WGmghmgxsinmgsinmv2sin，由于两个滑块的初动能mv2相同，所以两滑块上升到最高点的过程中克服重力做的功相同，选项C正确；两滑块上升到最高点的过程中，由动能定理，WGWf0mv2，动能变化相同，克服重力做功WG相同，可知克服摩擦力做功相同，由功能关系可知，机械能损失相同，选项D正确答案：

15、CD10(2017山西模拟)如图所示，轻质绝缘弹簧的上端固定，下端连接一带负电的小球，小球在竖直方向上下自由运动，当运动到最高点M时弹簧恰好处于原长已知小球经过O点有向上的最大速度，此时突然施加一方向竖直向下的匀强电场，则对于在这种情况下小球从O点第一次向上运动到最高点N的过程，下列说法正确的是()AN点的位置比M点的位置高B小球的机械能逐渐减小C小球的机械能与弹簧的弹性势能之和逐渐增大D小球的电势能、重力势能与弹簧弹性势能之和先逐渐减小后逐渐增大解析：设小球在O点时弹簧的弹性势能为Ep、小球的速度为v0、质量为m，没有电场时，小球从O点第一次运动到M点的过程，小球和弹簧作为一个系统，由机械能

16、守恒定律得mgOMEpmv，有电场时，小球从O点第一次运动到N点的过程，设电势能的减少量为Ep电，由能量守恒定律得mgONEp电Epmv，由以上两式知，ONOM，即N点的位置比M点的位置高，选项A正确；小球从O点第一次运动到N点的过程，电场力做正功，由功能关系知，小球的机械能增加，选项B错误；小球运动过程中，只有弹力、重力、电场力做功，故小球的机械能、电势能和弹簧的弹性势能之和不变，由电场力做功与电势能的关系知，小球的电势能减小，故小球的机械能和弹簧的弹性势能之和增大，选项C正确；没有电场时，小球在O点时有最大速度，故在该点小球的重力大小等于弹簧的弹力，有电场时，小球从O点第一次运动到N点的过

17、程，小球所受的合力先向上后向下，故小球速度先增大后减小，即小球的动能先增大后减小，因为小球的动能、重力势能、电势能和弹簧的弹性势能之和不变，所以小球的重力势能、电势能和弹簧的弹性势能之和先减小后增大，选项D正确答案：ACD三、计算题11(2017新课标全国卷)一质量为8.00104 kg的太空飞船从其飞行轨道返回地面飞船在离地面高度1.60105 m处以7.50103 m/s的速度进入大气层，逐渐减慢至速度为100 m/s时下落到地面取地面为重力势能零点，在飞船下落过程中，重力加速度可视为常量，大小取为9.8 m/s2.(结果保留2位有效数字)(1)分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气

18、层时的机械能；(2)求飞船从离地面高度600 m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功，已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的2.0%.解析：(1)飞船着地前瞬间的机械能为Ek0mv式中，m和v0分别是飞船的质量和着地前瞬间的速率由式和题给数据得Ek04.0108 J设地面附近的重力加速度大小为g.飞船进入大气层时的机械能为Ehmvmgh式中，vh是飞船在高度1.60105 m处的速度大小由式和题给数据得Eh2.41012 J(2)飞船在高度h600 m处的机械能为Ehm2mgh由功能原理得WEhEk0式中，W是飞船从高度600 m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功由式和题给数

19、据得W9.7108 J答案：(1)4.0108 J2.41012 J(2)9.7108 J12(2017贵阳模拟)如图所示，AB是长度x0.5 m的水平直轨道，B端与半径R0.1 m的光滑四分之一圆轨道BC相切，过B点的半径竖直A端左侧固定一个倾角30的光滑斜面，连接处顺滑；穿过足够高的定滑轮的轻绳两端分别系着小物块a和b，a的质量m11 kg.开始时将b按压在地面不动，a位于斜面上高h0.5 m的地方，此时滑轮左边的绳子竖直而右边的绳子与斜面平行，然后放开手，让a沿斜面下滑而b上升，当a滑到斜面底端A点时绳子突然断开，a继续沿水平地面运动，然后进入BC轨道，已知物块a与地面间的动摩擦因数0.

20、2，g取10 m/s2.(1)若物块a到达C点时的速度vC1 m/s，求a在B点时对轨道的压力大小；(2)要使物块a能滑上轨道BC又不会从最高点C处滑出，求b的质量m2的取值范围解析：(1)设物块a经过B点时的速度为vB由机械能守恒得m1vm1vm1gR设物块a刚进入圆轨道BC时受到的支持力为FN，由牛顿第二定律有FNm1gm1联立解得FN40 N由牛顿第三定律，物块a对轨道的压力大小为40 N.(2)设物块a经过A点的速度为v1时恰能滑到B点，由动能定理m1gx0m1v解得v1m/s设物块a经过A点的速度为v2时恰能滑到C点，由动能定理m1gxm1gR0m1v解得v22 m/s要使物块能滑上轨道BC而又不从C点滑出，物块a在A点的速度vA应满足m/svA2 m/s设两物块的共同速度为vA，绳断前a、b组成的系统机械能守恒，有m1vm2vm2gm1gh解得kgm2 kg.答案：(1)40 N(2) kgm2 kg