2020屆高三高考物理一輪復(fù)習(xí)《機(jī)械能》題型強(qiáng)化練習(xí)題

1、2020屆高三高考物理一輪復(fù)習(xí)機(jī)械能題型強(qiáng)化練習(xí)題機(jī)械能題型一.恒力做功與功率的相關(guān)知識考查例1.如圖所示，用一與水平方向成角的恒力F拉一質(zhì)量為m的物體，使它沿水平方向勻速移動距離x，若物體和地面間的動摩擦因數(shù)為，則下列關(guān)于此力F對物體做的功W的表達(dá)式中正確的有()A.WFxcosB.WmgxC.Wmgx/(cossin)D.Wmgxcos/(cossin)【答案】AD【解析】由功的定義式可得，力F做的功為WFxcos，選項A正確；對物體受力分析，由豎直方向受力平衡有mgFsinFN，由水平方向受力平衡有FcosFN，聯(lián)立解得Fmg/(cossin)，將結(jié)果代入WFxcos可知選項B、C錯誤、

2、選項D正確。例2.如圖所示，細(xì)線的一端固定于O點(diǎn)，另一端系一小球。在水平拉力作用下，小球以恒定速率在豎直平面內(nèi)由A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)。在此過程中拉力的瞬時功率變化情況是()A.逐漸增大B.逐漸減小C.先增大，后減小D.先減小，后增大【答案】A【解析】因小球速率不變，所以小球以O(shè)點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動。受力如圖所示，因此在切線方向上應(yīng)有：mgsinFcos，得Fmgtan。則拉力F的瞬時功率PFvcosmgvsin。從A運(yùn)動到B的過程中，拉力的瞬時功率隨的增大而增大。A項正確。1/172020屆高三高考物理一輪復(fù)習(xí)機(jī)械能題型強(qiáng)化練習(xí)題方法總結(jié)：計算功率的基本思路(1)首先要弄清楚是平均功率還是瞬時功率

3、。(2)平均功率與一段時間(或過程)相對應(yīng)，計算時應(yīng)明確是哪個力在哪段時間(或過程)內(nèi)做功的平均功率。(3)瞬時功率計算時應(yīng)明確是哪個力在哪個時刻(或狀態(tài))的功率。求解瞬時功率時，如果F與v不同向，可用力F乘以F方向的分速度，或速度v乘以速度方向的分力求解。題型二.機(jī)車的兩種啟動方式例3.質(zhì)量是2000kg、額定功率為80kW的汽車，在平直公路上行駛中的最大速度為20m/s.若汽車從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，加速度大小為2m/s2，運(yùn)動中的阻力不變.求：汽車所受阻力的大小.3s末汽車的瞬時功率.汽車做勻加速運(yùn)動的時間。汽車在勻加速運(yùn)動中牽引力所做的功.【答案】見解析【解析】.所求的是運(yùn)動中的阻

4、力，若不注意“運(yùn)動中的阻力不變”，則阻力不易求出以最大速度行駛時，根據(jù)P=Fv，可求得F=4000N.而此時牽引力和阻力大小相等.由于3s時的速度v=at=6m/s，而牽引力由FFf=ma得F=8000N，故此時的功率為P=Fv=4.8104W.設(shè)勻加速運(yùn)動的時間為t，則t時刻的速度為v=at=2t，這時汽車的功率為額定功率.由P=Fv，將F=8000N和v=2t代入得t=5s.勻加速運(yùn)動階段牽引力為恒力，牽引力所做的功WFsF12at218000252J2105J2例4.一汽車以速度v0在平直路面上勻速行駛，在t0時刻汽車進(jìn)入一定傾角的上坡路段，設(shè)汽車行駛過程中受到的阻力大小恒定不變，發(fā)動機(jī)

5、的輸出功率不變，已知汽車上坡路面足夠長。從t0時刻開始，汽車運(yùn)動的vt圖2/172020屆高三高考物理一輪復(fù)習(xí)機(jī)械能題型強(qiáng)化練習(xí)題象可能正確的有()【答案】D【解析】汽車在平直路面上以速度v0勻速行駛時，設(shè)汽車受到的阻力大小為f，汽車的牽引力大小為F，t0時刻fmgsinFPm汽車上坡，加速度a，汽車立即減速，又牽引力Fv隨速度減小而增大，汽車做加速度減小的減速運(yùn)動，當(dāng)加速度減小為0時，汽車勻速運(yùn)動，選項D正確。技巧秘訣方法總結(jié)：三個重要關(guān)系式P(1)無論哪種運(yùn)行過程，機(jī)車的最大速度都等于其勻速運(yùn)動時的速度，即vmaxFmin(式中Fmin為最小牽引力，其值等于阻力F阻)。(2)機(jī)車以恒定加速

6、度啟動的運(yùn)動過程中，勻加速過程結(jié)束時，功率最大，速度不是最大，即v1Ff，所以物體不能停留在斜面上物體在斜面上滑動時，由于摩擦力做功，物體的機(jī)械能逐漸減小，物體滑到斜面上的高度逐漸降低，物體最終將在B、C間做往復(fù)運(yùn)動。設(shè)物體在斜面上運(yùn)動的總路程為s，對全過程應(yīng)用動能定理得1mghR(1cos60)mgscos6002mv2解得s280m。方法總結(jié)：運(yùn)用動能定理需注意的問題(1)若過程包含了幾個運(yùn)動性質(zhì)不同的分過程，既可分段考慮，也可整個過程考慮。但求功時，有些力不是全過程作用的，必須根據(jù)不同的情況分別求功，然后再求出總功。W(2)運(yùn)用動能定理時，必須明確各力做功的正、負(fù)。當(dāng)一個力做負(fù)功時，可設(shè)

7、物體克服該力做功為，將該力做功表4/172020屆高三高考物理一輪復(fù)習(xí)機(jī)械能題型強(qiáng)化練習(xí)題達(dá)為W，也可以直接用字母W表示該力做功，使字母W本身含有負(fù)號。題型四.動能定理與圓周運(yùn)動相結(jié)合的綜合應(yīng)用例7.如圖，一半徑為R的半圓形軌道豎直固定放置，軌道兩端等高，質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)自軌道端點(diǎn)P由靜止開始滑下，滑到最低點(diǎn)Q時，對軌道的正壓力為2mg，重力加速度大小為g。質(zhì)點(diǎn)自P滑到Q的過程中，克服摩擦力所做的功為()1A.4mgR【答案】C11B.3mgRC.2mgRD.4mgRv2【解析】在Q點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)受到豎直向下的重力和豎直向上的支持力，兩力的合力充當(dāng)向心力，所以有FNmgmR，11FN2mg，聯(lián)立解得vg

8、R，下滑過程中，根據(jù)動能定理可得mgRWf2mv2，解得Wf2mgR，所以克服摩擦力做1功2mgR，C正確。例8.如圖，一半徑為R、粗糙程度處處相同的半圓形軌道如圖放置，三點(diǎn)POQ水平。一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)上方高度R處由靜止開始下落，恰好從P點(diǎn)進(jìn)入軌道，質(zhì)點(diǎn)滑到軌道最低點(diǎn)N時，對軌道的壓力為4mg,g為重力加速度的大小，用W表示質(zhì)點(diǎn)從P運(yùn)動到N點(diǎn)的過程中克服摩擦力所做的功，則A.W=12mgR,質(zhì)點(diǎn)恰好可以到達(dá)Q點(diǎn)1B.WmgR,質(zhì)點(diǎn)不能到達(dá)Q點(diǎn)21C.W=mgR,質(zhì)點(diǎn)到達(dá)Q點(diǎn)后，繼續(xù)上升一段距離21D.W0,力，故從N到Q質(zhì)點(diǎn)克服摩擦力做功WNQ3.75m，所以選手可以順利沖過終點(diǎn)1設(shè)選手

9、從A到B運(yùn)動的時間為t，則sABvxt2at2得t11.5s，t22.5s(舍去)在這段時間內(nèi)傳送帶通過的位移為x1v1t14.5m摩擦力做的功WfQkmg(sABx1)990J。8/172020屆高三高考物理一輪復(fù)習(xí)機(jī)械能題型強(qiáng)化練習(xí)題方法總結(jié)：靜摩擦力做功的過程中，只有機(jī)械能的轉(zhuǎn)移(靜摩擦力起著傳遞機(jī)械能的作用)，而沒有內(nèi)能的產(chǎn)生?；瑒幽Σ亮ψ龉Φ倪^程中，能量的轉(zhuǎn)化有兩個方向，一是相互摩擦的物體之間機(jī)械能的轉(zhuǎn)移；二是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量值等于機(jī)械能的減少量，表達(dá)式為QF滑.l相對。例12.圖為某游樂場內(nèi)水上滑梯軌道示意圖，整個軌道在同一豎直平面內(nèi)，表面粗糙的AB段軌道與四分之一

10、光滑圓弧軌道BC在B點(diǎn)水平相切點(diǎn)A距水面的高度為H，圓弧軌道BC的半徑為R，圓心O恰在水面一質(zhì)量為m的游客(視為質(zhì)點(diǎn))可從軌道AB的任意位置滑下，不計空氣阻力(1)若游客從A點(diǎn)由靜止開始滑下，到B點(diǎn)時沿切線方向滑離軌道落在水面上的D點(diǎn)，OD2R，求游客滑到B點(diǎn)時的速度vB大小及運(yùn)動過程軌道摩擦力對其所做的功Wf；(2)若游客從AB段某處滑下，恰好停在B點(diǎn)，又因受到微小擾動，繼續(xù)沿圓弧軌道滑到P點(diǎn)后滑離軌道，求P點(diǎn)離v2水面的高度h.(提示：在圓周運(yùn)動過程中任一點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)所受的向心力與其速率的關(guān)系為F向mR)2【答案】(1)2gR(mgH2mgR)(2)3R【解析】(1)游客從B點(diǎn)做平拋運(yùn)動，有2

11、RvBt1R2gt2由式得vB2gR從A到B，根據(jù)動能定理，有1mg(HR)Wf2mv2B0由式得Wf(mgH2mgR)(2)設(shè)OP與OB間夾角為，游客在P點(diǎn)時的速度為vP，受到的支持力為N，從B到P由機(jī)械能守恒定律，有1mg(RRcos)2mv2P0v2P過P點(diǎn)時，根據(jù)向心力公式，有mgcosNmRN0hcosR2由式解得h3R.9/172020屆高三高考物理一輪復(fù)習(xí)機(jī)械能題型強(qiáng)化練習(xí)題題型七.動能定理在圖像類問題中的綜合應(yīng)用例13.從地面豎直向上拋出一物體，物體在運(yùn)動過程中除受到重力外，還受到一大小不變、方向始終與運(yùn)動方向相反的外力作用。距地面高度h在3m以內(nèi)時，物體上升、下落過程中動能E

12、k隨h的變化如圖所示。重力加速度取10m/s2。該物體的質(zhì)量為；（）A2kgB1.5kgC1kgD0.5kg【答案】C【解析】分別選擇上升過程與下落過程對物體應(yīng)用動能定理處理；上升過程，由動能定理，(Fmg)hEkEk0，得EkEk0(Fmg)h，即F+mg=12N；下落過程，(mgF)(6h)Ek，即mgFk8N，聯(lián)立兩公式，得到m=1kg、F=2N。例14.例10.小軍看到打樁機(jī)，對打樁機(jī)的工作原理產(chǎn)生了興趣他構(gòu)建了一個打樁機(jī)的簡易模型，如圖甲所示他設(shè)想，用恒定大小的拉力F拉動繩端B，使物體從A點(diǎn)(與釘子接觸處)由靜止開始運(yùn)動，上升一段高度后撤去F，物體運(yùn)動到最高點(diǎn)后自由下落并撞擊釘子，將

13、釘子打入一定深度按此模型分析，若物體質(zhì)量m1kg，上升了1m高度時撤去拉力，撤去拉力前物體的動能Ek與上升高度h的關(guān)系圖象如圖乙所示(g取10m/s2，不計空氣阻力)(1)求物體上升到0.4m高度處時F的瞬時功率(2)若物體撞擊釘子后瞬間彈起，且使其不再落下，釘子獲得20J的動能向下運(yùn)動釘子總長為10cm.撞擊前插入部分可以忽略，不計釘子重力已知釘子在插入過程中所受阻力Ff與深度x的關(guān)系圖象如圖丙所示，求釘子能夠插入的最大深度【審題】“用恒定大小的拉力F拉動繩端B”拉動物體做勻變速運(yùn)動“已知釘子在插入過程中所受阻力Ff與深度x的關(guān)系圖象如圖丙所示”阻力與位移成線性關(guān)系找關(guān)聯(lián)：(1)動能與勢能之

14、和是物體的機(jī)械能，由圖乙所示圖象可以求出物體上升0.4m時物體的速度，根據(jù)動能定理求得力F的大小，然后代入功率的計算式即可；10/172020屆高三高考物理一輪復(fù)習(xí)機(jī)械能題型強(qiáng)化練習(xí)題(2)釘子在插入過程中所受阻力Ff對釘子做功，數(shù)值等于釘子動能的改變，根據(jù)動能定理即可求得結(jié)果【答案】(1)120W(2)0.02m【解析】(1)撤去F前，根據(jù)動能定理，有(Fmg)hEk0，由題圖乙得，斜率為kFmg20N，得F30N.又由題圖乙得，h0.4m時，Ek8J，則v4m/s，PFv120W.(2)碰撞后，對釘子，有Ffx0Ek.已知Ek20J，kxFf2，又由題圖丙得k105N/m，解得：x0.02

15、m.方法總結(jié)：動能定理與圖象結(jié)合問題的分析方法(1)首先看清楚所給圖象的種類(如vt圖象、Ft圖象、Ekx圖象等)(2)挖掘圖象的隱含條件求出所需要的物理量，如由st圖象斜率求速度，由Fx圖象所包圍的“面積”求功等(3)分析有哪些力做功，根據(jù)動能定理列方程，求出相應(yīng)的物理量題型八.機(jī)械能守恒的判斷以及機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用例15.質(zhì)量分別為m和M(其中M2m)的兩個小球P和Q，中間用輕質(zhì)桿固定連接，在桿的中點(diǎn)O處有一個固定轉(zhuǎn)軸，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的過程中，下列有關(guān)能量的說法正確的是()A.Q球的重力勢能減少、動能增加，Q球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守

16、恒B.P球的重力勢能、動能都增加，P球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒C.P球、Q球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D.P球、Q球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒11/172020屆高三高考物理一輪復(fù)習(xí)機(jī)械能題型強(qiáng)化練習(xí)題【答案】BC【解析】Q錯因分析Q球下擺的過程中受重力、桿的拉力作用，因為拉力不做功，只有重力做功，所以球重力勢能減少，動能增加，Q球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒；同理，P球、Q球和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，選擇A、C。正解Q球從水平位置下擺到最低點(diǎn)的過程中，受重力和桿的作用力，桿的作用力是Q球運(yùn)動的阻力(重力是動力)，對Q球做負(fù)功；P球是在桿的作用下上升的，桿的作用力是動力(重力是阻力)，對

17、P球做正功。所以，由功能關(guān)系可以判斷，在Q球下擺過程中，P球重力勢能增加、動能增加、機(jī)械能增加，Q球重力勢能減少、動能增加、機(jī)械能減少；由于P和Q整體只有重力做功，所以系統(tǒng)機(jī)械能守恒。例16.如圖所示，一很長的、不可伸長的柔軟輕繩跨過光滑定滑輪，繩兩端各系一小球a和b.a球質(zhì)量為m，靜置于地面；b球質(zhì)量為3m，用手托住，高度為h，此時輕繩剛好拉緊從靜止開始釋放b后，a可能達(dá)到的最大高度為()hB1.5hC2hD2.5h動，在這個過程中機(jī)械能守恒，2mv2mgh，h2，所以a球可能達(dá)到的最大高度為1.5h，B項正確【答案】B【解析】考查機(jī)械能守恒定律在b球落地前，a、b球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，且

18、a、b兩球速度大小相等，根據(jù)1機(jī)械能守恒定律可知：3mghmgh2(m3m)v2，vgh，b球落地時，a球高度為h，之后a球向上做豎直上拋運(yùn)1v2h2g題型九.探究合外力做功與物體動能變化的關(guān)系17.某學(xué)習(xí)小組做探究“合力的功和物體速度變化的關(guān)系”的實驗，圖甲中小車是在1條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行，這時橡皮筋對小車做的功記為W。當(dāng)用2條、3條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次實驗時，使每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致。每次實驗中小車獲得的速度由打點(diǎn)計時器所打的紙帶測出。(1)除了圖中已有的實驗器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、_(填測量工具)和_(填“交流”或“直流”)12/17202

19、0屆高三高考物理一輪復(fù)習(xí)機(jī)械能題型強(qiáng)化練習(xí)題電源。實驗中，小車會受到摩擦阻力的作用，可以使木板適當(dāng)傾斜來平衡掉摩擦阻力，則下面操作正確的是()A放開小車，能夠自由下滑即可B放開小車，能夠勻速下滑即可C放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可D放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可(3)若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運(yùn)動，當(dāng)小車速度最大時，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是()A橡皮筋處于原長狀態(tài)B橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)C小車在兩個鐵釘?shù)倪B線處D小車已過兩個鐵釘?shù)倪B線(4)在正確操作情況下，打在紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，為了測量小車獲得的速度，應(yīng)選用圖乙中紙帶的_部分進(jìn)行測量

20、。乙【答案】（1）刻度尺、交流（2）D（3）B（4）GK【解析】（3）木板水平放置說明未平衡摩擦力，當(dāng)小車所受合外力為0時，小車的速度最大，因而該時刻橡皮筋處于拉伸狀態(tài)即T=f；（4）取點(diǎn)距均勻的部分說明彈簧已經(jīng)恢復(fù)原長，彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為小車的動能；例18.如圖所示，用質(zhì)量為m的重物通過滑輪牽引小車，使它在長木板上運(yùn)動，打點(diǎn)計時器在紙帶上記錄小車的運(yùn)動情況。利用該裝置可以完成“探究動能定理”的實驗。(1)打點(diǎn)計時器使用的電源是_(選填選項前的字母)。A直流電源B.交流電源(2)實驗中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正確操作方法是_(選填選項前的字母)。13/172020屆高三高考物理一輪復(fù)習(xí)機(jī)械

21、能題型強(qiáng)化練習(xí)題A把長木板右端墊高B改變小車的質(zhì)量在不掛重物且_(選填選項前的字母)的情況下，輕推一下小車。若小車拖著紙帶做勻速運(yùn)動，表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響。A計時器不打點(diǎn)B計時器打點(diǎn)B(3)接通電源，釋放小車，打點(diǎn)計時器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，將打下的第一個點(diǎn)標(biāo)為O。在紙帶上依次取A、C若干個計數(shù)點(diǎn)，已知相鄰計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為T。測得A、B、C各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為x1、x2、x3如圖2所示。實驗中，重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，可認(rèn)為小車所受的拉力大小為mg。從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中，拉力對小車做的功W_，打B點(diǎn)時小車的速度v_。(4)以v2為縱坐標(biāo)，W為橫坐標(biāo)，利用實驗數(shù)據(jù)作出如圖3

22、所示的v2W圖象。由此圖象可得v2隨W變化的表達(dá)式為_。根據(jù)功與能的關(guān)系，動能的表達(dá)式中可能包含v2這個因子；分析實驗結(jié)果的單位關(guān)系，與圖線斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是_。(5)假設(shè)已經(jīng)完全消除了摩擦力和其他阻力的影響，若重物質(zhì)量不滿足遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件，則從理論上分析，圖4中正確反映v2W關(guān)系的是_?！敬鸢浮浚?）B（2）A、B（3）mgx2，x32Tx1(4)v24.7W質(zhì)量(5)A【解析】(1)打點(diǎn)計時器使用交變電流，故應(yīng)選用交流電源。(2)平衡摩擦力和其他阻力時采用墊高長木板右端，使小車的重力的分力與摩擦力及其他阻力平衡，阻力包含了打14/172020屆高三高考物理一輪復(fù)習(xí)機(jī)械能題型強(qiáng)化練習(xí)

23、題點(diǎn)時振針與紙帶之間的摩擦，故需要在打點(diǎn)狀態(tài)下判斷是否達(dá)到平衡要求。B(3)由做功公式知：Wmgx2；利用勻變速直線運(yùn)動中間時刻的速度等于本段時間內(nèi)的平均速度知，點(diǎn)速度等于ACx3x1段的平均速度，vB2T。(4)根據(jù)圖線，關(guān)系式寫為v2kWb，在直線上取兩點(diǎn)，如(1.4102，0.07)(8102,0.38)，代入上式，解得k4.7，b0.004，在作圖誤差允許的范圍內(nèi)，表達(dá)式可寫為v24.7W。把功的單位用基本單位表示，JNmkgm2s2，容易得出與圖線斜率有關(guān)的物理量單位為kg1，故與圖線斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是質(zhì)量。(5)若重物質(zhì)量m不滿足遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量M，則繩子對小車的拉力實際不等于重物

24、的重力，由mg(Mm)a和FMaM知FMmmg，12F2Mg由動能定理得：2mv2Fx，v2mxMmx，而Wmgx，2M則實際v2W圖線的斜率k，重物質(zhì)量m與小車質(zhì)量M不變，速度雖然增大，但斜率不變，選項A正確題型十.機(jī)械能守恒定律的驗證例19.如圖甲所示，打點(diǎn)計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置驗證機(jī)械能守恒定律。(1)對于該實驗，下列操作中對減小實驗誤差有利的是_。A重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘B兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對正C精確測量出重物的質(zhì)量D用手托穩(wěn)重物、接通電源后，撤手釋放重物甲(2)某實驗小組利用上述裝置將打點(diǎn)計時器接到50Hz的交流電源上，按正確操作得到了一條完整的紙帶，由于紙帶較長，圖中有部分未畫出，如圖乙所示。紙帶上各點(diǎn)是打點(diǎn)計時器打出的計時點(diǎn)，其中O點(diǎn)為紙帶上打出的第一個點(diǎn)。重物下落高度應(yīng)從紙帶上計時點(diǎn)間的距離直接測出，利用下列測量值能完成驗證機(jī)械能守恒定律的選項有_。15/172020屆高三高考物理一輪復(fù)習(xí)機(jī)械能題型強(qiáng)化練習(xí)題乙AOA、AD和EG的長度BOC、BC和CD的長度CBD、CF和EG的長度DAC、BD和EG的長度【答案】(1)AB(2)BC【解析】(1)A對：驗證機(jī)械能守恒定