2021届新高考物理二轮复习专题强化双击训练 专题七 机械能守恒定律 B卷
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这是一份2021届新高考物理二轮复习专题强化双击训练 专题七 机械能守恒定律 B卷,共14页。试卷主要包含了机械能守恒定律等内容,欢迎下载使用。
2021届新高考物理二轮复习专题强化双击训练 专题七 机械能守恒定律 B卷1.“跳一跳”小游戏需要操作者控制棋子离开平台时的速度,使其能跳到旁边等高的平台上.如图所示的抛物线为棋子在某次跳跃过程中的运动轨迹,其最高点离平台的高度为h,在最高点时的速度为v,若质量为m、可视为质点的棋子在运动过程中,只受重力作用,重力加速度为g,以平台所在平面为零势能面,则( )A.棋子从最高点落到平台上所需时间B.棋子在两平台上落点间的距离C.棋子落到后一个平台上时的机械能D.棋子落到后一个平台上时的动能2.目前,我国在人工智能和无人驾驶技术方面已取得较大突破.为早日实现无人驾驶,某公司对汽车性能进行了一项测试,让质量为m的汽车沿一山坡直线行驶.测试中发现,下坡时若关掉油门,则汽车的速度保持不变;若以恒定的功率P上坡,则汽车从静止开始做加速运动,行驶位移s时速度刚好达到最大值.设汽车在上坡和下坡过程中所受阻力的大小分别保持不变,下列说法正确的是( )A.关掉油门后的下坡过程,汽车的机械能守恒B.关掉油门后的下坡过程,坡面对汽车的支持力的冲量为零C.上坡过程中,汽车速度由增至所用的时间可能等于D.上坡过程中,汽车从静止启动到刚好达到最大速度所用时间一定小于3.内壁光滑的环形凹槽半径为R,固定在竖直平面内,一根长度为的轻杆,一端固定有质量为m的小球甲,另一端固定有质量为的小球乙.现将两小球放入凹槽内,小球乙位于凹槽的最低点,如图所示,由静止释放后( )A.下滑过程中甲球减少的机械能总是等于乙球增加的机械能B.下滑过程中甲球减少的重力势能总是等于乙球增加的重力势能C.甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点D.杆从右向左滑回时,乙球一定不能回到凹槽的最低点4.如图所示,一钢绳的两端分别固定在两座山的处,P点高于Q点,某人抓住套在绳子上的光滑圆环从P处滑到Q处.滑行过程中绳子始终处于绷紧状态,不计一切阻力.关于人从P处滑到Q处的过程说法正确的是( )A.机械能先减小后增大B.从P处滑到最低位置的过程重力做功的功率一直增大C.滑到最低位置时人受到水平方向的合力为零D.动能最大位置与P处的水平距离小于与Q处的水平距离5.如图甲所示,用竖直向上的力F拉静止在水平地面上的一物体,物体在向上运动的过程中,其机械能E与位移x的关系如图乙所示,其中为曲线,其余部分为直线,下列说法不正确的是( )A.在0~的过程中,物体所受拉力不变B.在~的过程中,物体的加速度先减小后增大C.在0~的过程中,物体的动能先增大后减小D.在0~的过程中,物体克服重力做功的功率一直增大6.如图所示,质量为m的物块从A点由静止开始下落,加速度是,下落H到B点后与一轻弹簧接触,又下落h后到达最低点C,在由A运动到C的过程中,空气阻力恒定,则( )A.物块机械能守恒B.物块和弹簧组成的系统机械能守恒C.物块机械能减少D.物块和弹簧组成的系统机械能减少7.如图所示,一小物块被夹子夹紧,夹子通过轻绳悬挂在小环上,小环套在水平光滑细杆上,物块质量为,到小环的距离为,其两侧面与夹子间的最大静摩擦力均为。小环和物块以速度v向右匀速运动,小环碰到杆上的钉子后立刻停止,物块向上摆动。整个过程中,物块在夹子中没有滑动。小环和夹子的质量均不计,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A.物块向右匀速运动时,绳中的张力等于
B.小环碰到钉子时,绳中的张力大于
C.物块上升的最大高度为
D.速度v不能超过8.如图所示为著名的“阿特伍德机”装置示意图.跨过轻质定滑轮的轻绳两端悬挂两个质量均为M的物块,当左侧物块附上质量为m的小物块时,该物块由静止开始加速下落,下落h后小物块撞击挡板自动脱离,系统以v匀速运动.忽略系统一切阻力,重力加速度为g.若测出v,则可完成多个力学实验.下列关于此次实验的说法,正确的是( )A.系统放上小物块后,轻绳的张力增加了B.可测得当地重力加速度C.要验证机械能守恒,需验证等式,是否成立D..要探究合外力与加速度的关系,需探究是否成立9.如图所示,在地面上以速度抛出质量为的物体,抛出后物体落到比地面低的海平面上。若以地面为零势能面且不计空气阻力,则下列说法中正确的是( )A.物体到海平面时的重力势能为B.重力对物体做的功为C.物体在海平面上的动能为D.物体在海平面上的机械能为10.某同学为了研究物体下落过程的特点,设计了如图甲所示的实验,将两本书从高楼楼顶放手让其落下,两本书下落过程中没有翻转和分离,由于受到空气阻力的影响,其图像如图乙所示,倾斜的虚线在P点与图线相切,已知,则( )A.时A处于超重状态 B.时的加速度大小为C.下落过程中系统的机械能守恒 D.0~2 s内系统的机械能减少量大于99 J11.如图所示,倾角为的光滑斜面固定在水平面上,顶端有一轻质小滑轮,劲度系数为的轻质弹簧一端固定在斜面底端挡板上,另一端与质量为的滑块相连,滑块通过细线与另一质量也为的物块相连,初始时刻用手托着物块,使系统处于静止状态,此时细线上的张力恰好为零。现突然释放物块,在滑块沿斜面向上滑动的过程中,弹簧形变始终处于弹性限度内,不计一切阻力,始终未与滑轮相碰,物块始终未落地,重力加速度为,则下列说法正确的是( )A.刚释放物块的瞬间,的加速度大小为B.组成的系统速度最大时,滑块的位移为C.在滑块向上滑动到最高点的过程中,滑块和弹簧组成的系统的机楲能一直增大D.在滑块向上滑动到最高点的过程中,滑块的机械能一直增大12.一物块在高3.0 m、长5.0 m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑,其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示,重力加速度取。则( )A.物块下滑过程中机械能不守恒 B.物块与斜面间的动摩擦因数为0.5C.物块下滑时加速度的大小为 D.当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 J13.如图所示,轻弹簧竖直固定在水平地面上,处于原长状态。现有一小球以初速度落在弹簧上端,某同学以初始时弹簧上端的位置为坐标原点,向下为坐标轴的正方向,作出了小球下落过程中所受合力与下落位移的关系图像,其中小球下落至最低点时,重力加速度取。根据图像可知( )A.小球的质量B.小球的初速度C.小球下落过程中的最大速度D.最低点时,弹簧的弹性势能14.如图所示,固定在竖直面内的光滑圆环半径为R,圆环上套有质量分别为m和的小球(均可看作质点),且小球用一长为的轻质细杆相连,在小球B从最高点由静止开始沿圆环下滑至最低点的过程中(重力加速度为g),下列说法正确的是( )A.A球增加的机械能等于B球减少的机械能 B.A球增加的重力势能等于B球减少的重力势能C.A球的最大速度为 D.细杆对A做的功为15.如图所示,半径的四分之一光滑圆弧形轨道固定于水平桌面上,切口水平且与桌边对齐,切口离地面高度,离切口水平距离处有一个与桌面高度相同竖直固定的木板,一质量的小球从距B点高度的A点自由下落,并从B点沿切线方向进入圆弧形轨道,最后打在木板上.若小球在运动过程中空气阻力不计,小球可视为质点,,求:(1)小球到达圆弧形轨道的最低点C时对圆弧形轨道的压力;(2)若只改变H的大小,其他条件不变,为了使小球能打在木板上,H的最小值是多少?(3)若只改变H的大小,其他条件不变,为了使小球打在木板上时的动能最小,则H的取值应为多少?小球打在木板上时的最小动能为多少?
答案以及解析1.答案:C解析:棋子从最高点落到平台上,竖直方向上做自由落体运动,下落时间,A错误;根据运动的对称性,上升和下落的总时间,棋子在水平方向上做匀速直线运动,所以棋子在两平台上落点间的距离,B错误;棋子运动过程中机械能守恒,以平台所在平面为零势能面,棋子在最高点的机械能,与落到后一个平台上时的机械能相等,故C正确,D错误.2.答案:D解析:关掉油门后的下坡过程,汽车的速度不变,动能不变,重力势能减小,则汽车的机械能减小,故A错误;关掉油门后的下坡过程,坡面对汽车的支持力大小不为零,作用时间不为零,则冲量不为零,故B错误;设上坡过程中,汽车所受阻力大小为f,汽车速度由增至所用的时间为t,根据动能定理可得,解得,故C错误;上坡过程中,汽车从静止启动到刚好达到最大速度,功率不变,则速度增大、加速度减小,设所用时间为,则,解得,故D正确.3.答案:A解析:环形凹槽光滑,甲、乙组成的系统在运动过程中只有重力做功,故系统机械能守恒,下滑过程中甲减少的机械能总是等于乙增加的机械能,甲、乙系统减少的重力势能等于系统增加的动能;甲减少的重力势能等于乙增加的势能与甲、乙增加的动能之和;由于乙的质量较大,系统的重心偏向乙一端,由机械能守恒,知甲不可能滑到槽的最低点,杆从右向左滑回时乙一定会回到槽的最低点.4.答案:C解析:人在滑动过程中,只有动能和重力势能相互转化,机械能守恒,选项A错误;在P点时速度为零,则重力做功的功率为零,滑到最低位置时速度与重力垂直,可知重力做功的功率也为零,故人从P滑到最低位置的过程重力做功的功率先增大后减小,选项B错误;依题意分析可知动能最大的位置在平衡位置,设在此位置时两段绳子与竖直方向的夹角均为θ,可知(L为总绳长,d为间的水平距离),即θ角一定,因Q点的位置较低,由几何关系可知,此平衡位置距离Q点的水平距离较小,即动能最大位置处与P处的水平距离大于其与Q处的水平距离,选项D错误;滑到最低位置时,人处于平衡状态,此时人受到水平方向的合力为零,选项C正确.5.答案:D解析:根据功能关系可得,得,则图线的斜率表示F,则在0~的过程中物体所受拉力不变,故A正确;在~的过程中,拉力逐渐减小,合力先减小后增大,则加速度先减小后反向增大,故B正确;由题图分析知,在0~的过程中,物体先向上做匀加速运动,然后做加速度逐渐减小的加速运动,再做加速度反向逐渐增大的减速运动,最后做匀减速直线运动,可知物体的速度先增大后减小,即动能先增大后减小,故C正确;在0~的过程中,物体的速度先增大后减小,则物体克服重力做功的功率先增大后减小,故D错误.6.答案:D解析:对于物块,从A到C要克服空气阻力做功,从B到C又将一部分机械能转化为弹簧的弹性势能,因此机械能减少,故A错误;对于物块和弹簧组成的系统来说,物块减少的机械能(克服空气阻力所做的功+弹簧弹性势能,而弹簧则增加了弹性势能),因此整个系统机械能减少量即为克服空气阻力所做的功,故B错误;由A运动到C的过程中,物块的动能变化为零,重力势能减小量等于机械能的减小量,所以物块机械能减少,故C错误;物块从A点由静止开始下落,加速度是,根据牛顿第二定律得:,所以空气阻力所做的功为,整个系统机械能减少量即为克服空气阻力所做的功,所以物块、弹簧组成的系统机械能减少,故D正确.7.答案:D解析:A. 物块向右匀速运动时,则夹子与物体M,处于平衡状态,那么绳中的张力等于Mg,而物块摆动时和夹子间没有滑动,说明匀速时没有达到最大静摩擦力,绳中的张力一定小于2F,故A正确;B. 小环碰到钉子P时,物体M做圆周运动,依据最低点由拉力与重力的合力提供向心力,因此绳中的张力大于Mg,而与2F大小关系不确定,故B错误;C. 依据机械能守恒定律,减小的动能转化为重力势能,则有:,那么物块上升的最大高度为g,故C正确;D. 因夹子对物体M的最大静摩擦力为2F,依据牛顿第二定律,结合向心力表达式,对物体M,则有:,解得:,故D正确;故选:ACD。8.答案:B解析:对系统,由牛顿第二定律得,加速度:,对M,由牛顿第二定律得:,解得:,故A错误;对系统,由动能定理得:,解得:,故B正确;如果机械能守恒,则:,整理得:,故C错误;物体做初速度为零的匀加速直线运动,加速度:,由牛顿第二定律得:,整理得:,要探究合外力与加速度的关系,需探究是否成立,故D错误.9.答案:BCD解析:A.以地面为零势能面,海平面低于地面,所以物体在海平面上时的重力势能为,故A错误。B.重力做功与路径无关,只与始末位置的高度差有关,抛出点与海平面的高度差为,并且重力做正功,所以整个过程重力对物体做功为,故B正确。C.由动能定理,则得,物体在海平面上的动能,故C正确。D.整个过程机械能守恒,即初末状态的机械能相等,以地面为零势能面,抛出时的机械能为,所以物体在海平面时的机械能也为,故D正确。故选:BCD10.答案:BD解析:根据图线切线的斜率表示加速度,知时A的加速度为正,方向竖直向下,则A处于失重状态,故A错误.时的加速度大小为,故B正确.由于空气阻力对做负功,则下落过程中系统的机械能不守恒,故C错误.0~2 s内下落的高度,系统的重力势能减少量,动能增加量,则系统的机械能减少量,故D正确.11.答案:BCD解析:初始时,A、B组成的系统处于静止状态,且细线的张力为零,则此时弹簧处于压缩状态,对滑块A有;释放物块B的瞬间,弹簧弹力不突变,设此时细线的张力为,对物块B有,滑块A有,解得,A错误;当A、B组成的系统速度最大时,系统的加速度为零,此时弹簧处于伸长状态,有,则滑块的位移,B正确;在滑块A向上滑动到最高点的过程中,滑块A先向上做加速运动后向上做减速运动直到速度为零,对滑块A和弹簧组成的系统,细线的拉力对系统做正功,则系统的机械能一直增大,C正确;滑块A在最低点时加速度大小为,方向沿斜面向上,由运动的对称性可知滑块A在最高点时加速度方向沿斜面向下,大小也为,此时滑块A受到的细线拉力和弹簧弹力的合力为零,故滑块A向上运动过程中,受到的细线拉力和弹簧弹力的合力沿斜面向上,且一直减小,A到最高点时恰好为零,滑块A受到的细线拉力和弹簧弹力的合力一直做正功故滑块A的机械能一直增大,D正确。12.答案:AB解析:由重力势能和动能随下滑距离s变化的图像可知,重力势能和动能之和随下滑距离s的增大而减小,可知物块下滑过程中机械能不守恒,A项正确;在斜面顶端,重力势能,解得物块质量,由重力势能随下滑距离s变化图像可知,重力势能可以表示为,由动能随下滑距离s变化图像可知,动能可以表示为,设斜面倾角为θ,则有,由功能关系有,可得,B项正确;由可得,,对比匀变速直线运动公式,可得,即物块下滑时加速度的大小为,C项错误;由重力势能和动能随下滑距离s变化图像可知,当物块下滑2.0 m时机械能为,机械能损失了,D项错误。13.答案:BD解析:A.初始位置时,弹簧的弹力为零,合力就是小球重力,因此小球质量为,A错误;BD.弹簧压缩时,弹簧的弹力等于小球重力,根据可得弹簧的劲度系数在压缩时小球速度减为零,这个过程中,小球与弹簧组成的系统机械能守恒整理得,初速度此时最大弹性势能最大,为BD正确;C.弹簧压缩时,加速度减小到零,速度达到最大值,根据机械能守恒定律代入数据,解得C错误。故选BD。14.答案:AD解析:由题意知,两球组成的系统机械能守恒,故A球增加的机械能等于B球减少的机械能,A正确;A球重力势能增加,B球重力势能减少,故B错误;两球组成的系统机械能守恒,当B球运动到最低点时速度最大,有,解得,故C错误;除重力外其余力做的功等于机械能的增加量,故细杆对A球做的功等于A球动能及重力势能的增加量,有,D正确.15.答案:(1)110 N,方向竖直向下(2)0.25 m(3)0.5 m;30 J解析:(1)小球从A点运动到C点的过程,由机械能守恒定律得,解得,在C点,对小球受力分析,可得,解得,根据牛顿第三定律知,小球到达圆弧形轨道的最低点C时对圆弧形轨道的压力大小为110 N,方向竖直向下.(2)小球离开C点后做平抛运动,通过C点的最小速度,小球从A点运动到C点的过程,由机械能守恒定律得,解得.(3)设小球通过C点时的速度为,则小球打在木板上时的动能,根据数学知识可知,当,即时小球打在木板上时的动能最小,根据可得,小球在木板上时的最小动能.
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