专题06 机械能-2021年高考物理经典小题考前必刷（全国通用）（原卷板）

这是一份专题06 机械能-2021年高考物理经典小题考前必刷（全国通用）（原卷板），共13页。试卷主要包含了功率，机车启动，功能关系，机械能守恒定律，能量守恒定律等内容，欢迎下载使用。
专题06 机械能


考查方式：能量观点是高中物理解决问题的三大方法之一，既在选择题中出现，也在综合性的计算题中应用，常将功、功率、动能、势能等基础知识融入其他问题中考查，也常将动能定理、机械能守恒定律、功能关系作为解题工具在综合题中应用.
命题趋势：动能定理、机械能守恒定律、功能关系的应用有增加的趋势.
一、功
1、恒力功
计算公式：恒力F的方向与位移l的方向成某一夹角α时：W＝Flcos α.
2．一对作用力与反作用力的功
(1)一对相互作用力做的总功与参考系无关
(2)一对相互作用力做的总功可正、可负，也可为零
3.一对平衡力的功：这一对力所做的功一定是数值相等，一正一负或均为零．
4、变力功
功能关系、图像法（F-x、P-t图像的面积）、等效替代法、微元法
二、功率
1．平均功率的计算方法
(1)利用＝.
(2)利用＝F·cos α（恒力），其中为物体运动的平均速度．
2．瞬时功率的计算方法
(1)利用公式P＝Fvcos α，其中v为t时刻的瞬时速度．
(2)P＝F·vF，其中vF为物体的速度v在力F方向上的分速度．
(3)P＝Fv·v，其中Fv为物体受到的外力F在速度v方向上的分力．
三、机车启动
1．两种启动方式
两种方式
以恒定功率启动
以恒定加速度启动
P－t图和v－t图


OA段
过程分析
v↑⇒F＝↓⇒a＝↓
a＝不变⇒F不变P＝Fv↑直到P＝P额＝Fv1
运动性质
加速度减小的加速直线运动
匀加速直线运动，维持时间t0＝
AB段
过程分析
F＝F阻⇒a＝0⇒vm＝
v↑⇒F＝↓⇒a＝↓
运动性质
以vm做匀速直线运动
加速度减小的加速直线运动
BC段

F＝F阻⇒a＝0⇒以vm＝做匀速直线运动

2.三个重要关系式
(1)无论哪种启动过程，机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度，即vm＝＝(式中Fmin为最小牵引力，其值等于阻力大小F阻)．
(2)机车以恒定加速度启动的过程中，匀加速过程结束时，功率最大，但速度不是最大，v＝ΔEk，A项正确，B项错误；W克摩与ΔEk的大小关系不确定，C、D项错误．
2．(2017·全国卷Ⅲ·16)如图所示，一质量为m、长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂．用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点，M点与绳的上端P相距l.重力加速度大小为g.在此过程中，外力做的功为(　　)

A.mgl B.mgl
C.mgl D.mgl
答案　A
解析　由题意可知，PM段细绳的机械能不变，MQ段细绳的重心升高了，则重力势能增加ΔEp＝mg·＝mgl，由功能关系可知，在此过程中，外力做的功为W＝mgl，故选项A正确，B、C、D错误．
3.(2017全国卷Ⅱ,14)如图,一光滑大圆环固定在桌面上,环面位于竖直平面内,在大圆环上套着一个小环,小环由大圆环的最高点从静止开始下滑,在小环下滑的过程中,大圆环对它的作用力(　　)。
A.一直不做功 B.一直做正功
C.始终指向大圆环圆心 D.始终背离大圆环圆心
【解析】因大圆环光滑,它对小环没有摩擦力,只有相互作用的弹力,而弹力总跟接触面垂直,且小环的速度总是沿大圆环的切线方向,故弹力一直不做功,A项正确,B项错误;当小环位于圆心上方时,FN沿半径向外,当小环位于圆心下方时,FN沿半径向里,故C、D两项错误。
【答案】A
4.(2015全国卷Ⅱ,17)一汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时,发动机的功率P随时间t的变化如图所示。假定汽车所受阻力的大小f恒定不变。下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图线中,可能正确的是(　　)。


【解析】0~t1时间内,功率P1不变,这一段时间如果汽车做匀速运动,那么速度v1=P1f,在 t1时刻功率突然变大,则牵引力突然变大,牵引力大于阻力,则汽车的速度增加,由P2=Fv可知,v增加时F减小,故汽车应做加速度减小的加速运动直至匀速,C项错误;如果0~t1时间内汽车加速,由P1=Fv可知0~t1时间内汽车应做加速度减小的加速运动直至匀速,故A项正确,B、D两项错误。
【答案】A

5.(2016全国卷Ⅲ,20)(多选)如图,一固定容器的内壁是半径为R的半球面;在半球面水平直径的一端有一质量为m的质点P。它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中,克服摩擦力做的功为W。重力加速度大小为g。设质点P在最低点时,向心加速度的大小为a,容器对它的支持力大小为N,则(　　)。
A.a=2(mgR-W)mR B.a=2mgR-WmR
C.N=3mgR-2WR D.N=2(mgR-W)R
【解析】质点P下滑到底端的过程,由动能定理得mgR-W=12mv2-0,可得v2=2(mgR-W)m,所以a=v2R=2(mgR-W)mR,A项正确,B项错误;在最低点,由牛顿第二定律得N-mg=mv2R,故N=mg+mv2R=mg+mR×2(mgR-W)m=3mgR-2WR,C项正确,D项错误。
【答案】AC
6.(2017全国卷Ⅱ,17)如图所示,半圆形光滑轨道固定在水平地面上,半圆的直径与地面垂直。一小物块以速度v从轨道下端滑入轨道,并从轨道上端水平飞出,小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关,此距离最大时对应的轨道半径为(重力加速度大小为g)(　　)。

A.v216g B.v28g C.v24g D.v22g
【解析】设小物块在最高处的速度为vt,因为在它运动过程中只有重力做功,所以机械能守恒。由机械能守恒定律有12mvt2-12mv2=-mg×2R,解得vt=v2-4gR。到达最高点之后小物块做平抛运动,根据平抛运动规律,有2R=12gt2,解得t=4Rg,所以水平位移x=vt·t=4v2R-4gR2g,由数学知识可知,当R=v28g时,x存在最大值,所以B项正确,A、C、D三项错误。
【答案】B

7.(2015全国卷Ⅰ,17)如图,一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置,直径POQ水平。一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开始下落,恰好从P点进入轨道。质点滑到轨道最低点N时,对轨道的压力为4mg,g为重力加速度的大小。用W表示质点从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功。则(　　)。

A.W=12mgR,质点恰好可以到达Q点
B.W>12mgR,质点不能到达Q点
C.W=12mgR,质点到达Q点后,继续上升一段距离
D.W