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文檔簡介
2023新高考新教材版物理高考第二輪復習專題六機械能1.物理科技(2022河南名校聯(lián)盟二模)2018年7月1日,由我國自行研制的全球最長高鐵列車一一16節(jié)長編組“復興號”在北京南站正式上線運營.“復興號”動車組由16節(jié)車廂組成,其中第1、2、5、6、9、10、13、M節(jié)車廂為動車,其余為拖車。假設動車組各車廂質量均為m,每節(jié)動車的額定功率均為P,動車組在水平直軌道上運行過程中阻力與車重成正比(比例系數(shù)為k),下列說法正確的是()RP“復興號”行駛的最大速度kmg“復興號”的配置如果改成10節(jié)動車和6節(jié)拖車,最大速度將提高到原來的1.5倍“復興號”進站沿水平軌道做勻減速直線運動時,T立乘客單手持手機瀏覽網(wǎng)頁,手對手機的力與車廂運動方向相反“復興號”沿水平軌道做勻加速直線運動時,第13、14節(jié)車廂間作用力與第2、3節(jié)車廂間的作用力之比為1:2opp答案I)當牽引力等于阻力時,速度達到最大,根據(jù)P=Fv,可知最大速度為故A錯誤;“復興號”的配置如果16kmgZkmg10P改成10節(jié)動車和6節(jié)拖車,最大速度V,丁笄=1.25V,故B錯誤;“復興號”進站做勻減速直線運動時,一位乘客單手持手機lokrng瀏覽網(wǎng)頁,手對手機的作用力水平方向分力與車廂運動的方向相反,豎直方向分力豎直向上,所以手對手機的作用力與車廂運動方向不在T直線上,故c錯誤:設每節(jié)動車的動力為F,對16節(jié)車廂整體有8F-16kmg=16ma,對第14、15、16節(jié)車廂整體有T「3kmg+F=3ma,解得"手,對1、2節(jié)車廂整體有2F-2kmg-Tz=2ma,解得T2=F,即第13、14節(jié)車廂間作用力與第2、3節(jié)車廂間的作用力之比為1:2,故D正確。.(2022山東泰安一模,5)如圖所示,水平平臺與水平細桿間的高度差為II,質量為M的物塊放在水平臺上,質量為M的小球套在水平桿上,物塊和小球通過小滑輪與用輕質細線相連,滑輪右側細線恰好豎直.現(xiàn)用一水平恒力F由靜止沿桿拉動小球,物塊始終在水平平臺上,不計一切摩擦.則小球前進211時,物塊的速度為()由圖可知cos。=套,小球沿繩子方向的分速度等于物塊的速度,則有物塊的速度為v產vcos。=京,對物塊和小球組成的系統(tǒng),由功能關系可得F?2H=$fv,*M憂,vgj胃,A、B、C錯誤,I)正確..物理生活(2022廣東湛江二模,10)(多選)懸崖速降是選擇崖面平坦、高度適合的崖壁,用專業(yè)的登山繩作保護,由崖壁主體沿繩下滑,從崖頂下降到崖底的一種運動.如圖所示,某次速降可視為豎直方向的直線運動,速降者先從靜止開始做勻加速運動(加速度小于重力加速度),之后做勻減速運動,到達地面時速度恰好減為零.則下列說法正確的是()A.在加速下降階段,速降者處于失重狀態(tài)B.在加速下降階段,速降者的機械能增大,在減速下降階段,速降者的機械能減小C.在整個下降過程中,速降者的重力勢能一直減小D.在整個下降過程中,繩對速降者先做正功后做負功答案AC對速降者受力分析可知,受繩的拉力和重力,當加速下降時,加速度向下,則速降者處于失重狀態(tài),故A正確:對速降者而言,無論是加速下降還是減速下降,都是位移向下而拉力向上,故繩的拉力始終做負功,即除重力以外的其他力做功,則速降者的機械能一直減小,故B、D錯誤;在整個下降過程中,重力做正功,則速降者的重力勢能一直減小,故C正確.4.物理生活(2022廣東執(zhí)信中學模擬,7)將一乒乓球豎直向上拋出,乒乓球在運動過程中,它的動能隨時間變化的關系圖線如圖所示.已知乒乓球運動過程中,受到的空氣阻力與速率成正比,重力加速度為g.則乒乓球在整個運動過程中加速度的最大值為()A.4gB.3gC.2gD.g答案A乒乓球剛拋出時動能為9E°,此時速度向上最大,所受合力向下最大,加速度最大,設速度大小為v°,此時有mg+kv產祗a,9氏=手吟,乒乓球下落過程速度增大,阻力增大,當阻力增大到等于重力時,速度不變,動能不變,由圖像可知此時動能為出,設此時速度為、%此時有mg=kv,,&=$心聯(lián)立以上各式可得a=4g,故A正確,B、C、D錯誤。5.(2022株洲一模,10)(多選)如圖所示,籃球比賽的某次快攻中,球員甲將球斜向上傳給前方隊友,球傳出時離地面高1m,速度大小為10m/s;對方球員乙原地豎直起跳攔截,躍起后手離地面的最大高度為2.8m,球越過乙時速度沿水平方向,且恰好未被攔.球可視為質點,質量為0.6kg,重力加速度g取10m/s1以地面為零勢能面,忽略空氣阻力,則()A.籃球在空中上升過程中處于失重狀態(tài)B.甲傳球時,球與乙的水平距離為4.8mC.隊友接球前瞬間,球的機械能為36JD.隊友接球前瞬間,球的動能一定為30J答案ABC籃球在空中上升過程中只受重力作用,則處于失重狀態(tài),選項A正確;豎直方向球上升的高度為h=2.8mTm=L8m,所用時間1=&0.6s,球剛拋出時的豎直速度v后gt=6m/s,則水平速度為V。尸J哈詔y=8m/s,則甲傳球時,球與乙的水平距離為x=v0,t=4.8m,選項B正確;球剛拋出時的機械能E=mgh.*m呼=36J,球在運動過程中機械能守恒,則隊友接球前瞬間,1o球的機械能為36J,選項C正確;球剛拋出時的動能為%=于喘=3。J,隊友接球前瞬間,球離地面的高度不一定是1叫則此時球的動能不一定為30J,選項D錯誤.(2022三湘名校教育聯(lián)盟3月大聯(lián)考.3)質量m=50kg的小強同學參加學校運動會的三級跳遠項目,從靜止開始助跑直至落地過程如圖所示.已知小強每次起跳騰空之后重心離地的高度是前一次的2倍,每次四歐的水平位移也是前一次的2倍,最終跳出了X.產10.5m的成績.將小強同學看成質點,已知小強最高的騰空距離h=lm,從0點靜止開始到D點落地,全過程克服阻力做功用=200J.空氣阻力忽略不計,重力加速度g=10m/s:.下列說法正確的是()OARC I)A.第三步演罐在空中運動的時間為七s□B.運動到第三次起跳騰空之后最高點時的動能為1050JC.運動到D點著地時的動能為1625JD.全過程運動員做的功為1425J答案C小強從最高點下落過程可看成平拋運動,豎直方向上有h=%t:解得t=ys,由對稱性可知,第三步取歐在空中運動的時間為等s,A錯誤;由題意可知,第三次起跳騰空的水平位移x『6m,水平方向勻速直線運動,竿八通,解得\%=3函m/s,即運動到第三次起跳騰空之后最高點時的動能為E后受埠=1125J,B錯誤:平拋到D點過程由動能定理可知mgh=E、-鼠,解得&=1625J,C正確:全過程由動能定理可知產EH),解得樂=1825J,D錯誤.(2022湖南名校聯(lián)盟專題卷,6)有一種被稱為“魔力陀螺”的玩具如圖甲所示,陀螺可在圓軌道旋轉而不脫落,好像軌道對它施加了魔法一樣,它可等效為一質點在圓軌道外側運動模型,如圖乙所示.在豎直平面內固定的強磁性圓軌道半徑為R,A、B兩點分別為軌道的最高點與最低點.質點沿軌道夕做完整的圓周運動,受圓軌道的強磁性引力始終指向圓心0且大小恒為F,當質點以速率v=?A通過A點時,對軌道的壓力為其重力的7倍,不計摩擦和空氣阻力,質點質量為m,重力加速度為g,則()A.強磁性引力的大小F=7mgB.質點在A點對軌道的壓力小于在B點對軌道的壓力C.只要質點能做完整的圓周運動,則質點對A、B兩點的壓力差恒為5mgD.若強磁性引力大小為2F,為確保質點做完整的圓周運動,則質點通過B點的最大速率為2答案A在A點,對質點由牛頓第二定律有F+mg-行、=吟,根據(jù)牛頓第三定律有F產F;=7mg,解得l-7mg,故A正確;質點能完成K7 2圓周運動,在A點根據(jù)牛頓第二定律有F+mg-N廣點,根據(jù)牛頓第三定律有"N1在B點根據(jù)牛頓第二定律有F-mg-N,<=n^,根K K1rlr據(jù)牛頓第三定律有%=?,從A點到B點過程,根據(jù)動能定理有mgX2R=加哈加心解得N;-N;=6mg,故B、C錯誤;若強磁性引力大小恒為2F,在B點,根據(jù)牛頓第二定律有2F-mg-F產mg,當F“=0,質點速度最大為皿,2F-mg=n^,解得yJ13gR、故D錯誤。(2021湖南湘潭一模)質量為2nkg的均勻條形鐵鏈AB在半徑m的光滑半球體上方保持靜止,已知NA0B=60°,給ABTT一個微小的擾動使之向右沿球面下滑,當端點A滑至C處時鐵鏈變?yōu)樨Q直狀態(tài)且其速度大小為2V14m/s,以0C所在平面為參考平面(零勢能面),取g=10m/s;則下列關于鐵鏈的說法中正確的是()OCA.鐵鏈在初始位置時具有的重力勢能為120JB.麒在初始時其重心高度小于百mC.鐵鏈的端點A滑至C點時其重心下降約2.91mD.鐵鏈的端點B滑至(處時其速度大小為3V2m/s答案D鐵鏈的長度為1=AR=2m,設鐵鏈重心的高度為h,由機械能守恒定律得mgh=%l^+(-mg,可得h=l.8m,鐵鏈在初始位置時具有的重力勢能為E.=mgh=l13J,故A、B錯誤;鐵鏈的端點A滑至C點時其重心下降Ah=h-(-0=2.8m,故(:錯誤;鐵鏈的端點B滑至C處時,由幾何關系可知,重心下降也由機械能守恒定律得mgh=%詢+mgg,可得v2=3a/2m/s,故I)正確。思路點撥鐵鏈重心位置的判斷是解題關鍵,鐵鏈的端點B滑至C處的過程中,由于鐵鏈形狀沒有變化,故其重心'相對于鐵鏈的位置沒有變化,相當于鐵鏈重心繞0點轉動了60°。(2022北京東城一模,7)如圖所示,高速公路上汽車定速巡航(即保持汽車的速率不變),忽略空氣阻力和摩擦力大小的變化.汽車沿拱形路面上坡的過程中()A.牽引力大〃壞變 B.牽引力逐漸增大C.輸出功率保持不變 D.輸出功率逐漸減小答案D對汽車受力分析如圖設拱形路面傾角為9,則牽引力與水平方向夾角為葭由于汽車速率不變,故F葷=f+mgsin8,汽車上坡過程中,f不變,路面傾角。變小,故F率減小;由P=F牽v可知,v不變F牽減小,P減小.(2022北京石景山一模,14)抽油煙機可將廚房內產生的廢氣排出到室外,以保持室內空氣清新,如圖所示為常用的一種抽油煙機的示意圖.若使抽油煙機在單位時間內排出的氣體增加到原來的2倍,則抽油煙機所提供的功率P至少要提高到原來的()A.2倍B.4倍C.6倍D.8倍答案D設排氣速度為v,則排出氣體的流量Q=Sv,若單位時間排出的氣體增加到原來的2倍,則有Q'=2Q,S不變,v'=2v0.ft1 1油煙機所提供的功率在數(shù)值上應等于單位時間內氣體增加的動能,故P'q?2m(2v)J=i?m/X8=8P,故D正確.思路點撥本題的考查點包括流量計、功能關系,關鍵是要注意到氣體的質量與速度均發(fā)生了變化..物理生活(2022浙江海鹽開學考,8)如圖所示,質量為m的〃庫在與豎直方向成。角的恒定拉力F作用下,沿水平地面向左運動一段距離L,車與地面之間的動摩擦因數(shù)為口,重力加速度為K.下列說法正確的是()A.拉力對小車做功為FL B.拉力對小車做功為FLsin□C.摩擦力對〃庫做功為-UmgL D.重力對小車做功為mgL答案B拉力對〃庫做功為W=FLsina,A錯誤,B正確;摩擦力對小車做功為fL=-UNL=-M(mg-Fcos9)L,C錯誤;沿重力方向小車沒有位移,則重力對小車做功為零,D錯誤..物理生活(2022浙江義烏中學選考模擬,L0)如圖所示,在2022年北京冬奧會冰壺比賽中,某次運動員從投擲線MN放手投擲后,發(fā)現(xiàn)冰壺投擲的初速度V。較小,直接滑行不能使冰壺沿虛線到達更近圓心0的位置,于是運動員在冰壺到達前用毛刷摩擦冰壺運行前方的冰面,這樣可以使冰壺與冰面間的動摩擦因數(shù)從u減小至某一較小值小,恰使冰壺滑行到圓心。點.在運動過程中,只要投擲成功,以下說法正確的是()30mP.qZZVo. t.L.J-J發(fā)球區(qū)二、欣山 2rN言擲線 營4區(qū)A.在冰壺直線滑行路徑上任意區(qū)間擦冰,擦冰距離都是一樣的B.在冰壺直線滑行路徑上靠近0點的區(qū)間擦冰,擦冰距離要小一些C.在冰壺直線滑行路徑上靠近。點的區(qū)間擦冰,冰壺滑行的總時間要小些D.在冰壺直線滑行路徑上任意區(qū)間擦冰,冰壺滑行的總時間都一定答案A從投擲到0點,應用動能定理有7mgL.-u'mgL=0-/詔,所以可以在冰壺滑行路徑上的不同區(qū)間擦冰,只要保證擦冰的妲離一定就可以,故A正確.B錯誤:擦冰區(qū)間越靠近投擲線,則開始階段冰壺的平均速度就越大,總的平均速度越大,距離一定,滑行時間越短,故C、D錯誤。.物理生活(2022江蘇宿遷月考,6)全運會小輪車泥地競速賽賽道由半徑為R的;圓弧組成,如圖所示,選手從賽道頂端A由靜止無動力出發(fā)沖到坡底B,設阻力大〃壞變,恒為f,始終與速度方向相反,且滿足f=鱉,選手和車總質量為m,重力加速度為7T答案D路程s產2s”,所以NA0cWnA0B=30°,則小車下降高度為h=Rsin30。=*:圓弧長為;X2"R=^,因此s昌X哈器由動能定理得:mgh-fs昌nv;代入數(shù)據(jù)得:mg產X哈加,解得:v=:gR,故D正確。3/6 L ZIToZ Vd.物理生活(2022江蘇南京、鹽城一模,7)草地滑坡是不少生態(tài)公園中的休閑項目。甲、乙兩游客先后分別乘坐相同滑車從同一滑道的同T立置由靜止下滑。游客乙的質量比甲大。將滑道簡化為一傾斜的斜面,滑車與滑道的動摩擦因數(shù)處處相同。則()■‘A.乙滑到底端時的速度更大B.乙在滑道上滑行的時間更長C,下滑相同高度時,乙重力的功率更大D.滑車在滑道上兩次滑行產生的熱量相同答案C根據(jù)牛頓第二定律可知,mgsin。-Umgcos9=ma,解得a=gsin9-Ugcos。,則兩人下滑的加速度相等,根據(jù)v;=2as可知到達底端時的速度相等,根據(jù)s=;at可知到達底端所需的時間相等,故A、B錯誤;下滑相同高度時速度相同,乙的質量比甲的大,根據(jù)lymgvsin0可知,乙的重力的功率更大,故C正確;根據(jù)Q=umgcos0?s可知,滑車在滑道上兩次滑行產生的熱量不相同,故I)錯誤.15.(2022江蘇泰州三模,14)如圖所示,半球形光滑圓弧槽固定在水平轉臺上,轉臺可繞豎直軸。0'轉動,圓弧槽半徑為R,圓心為0.質量為"的小球A通過長L=3R的細線連接小球B,兩球靜止時,A球恰在槽內壁P點,P0與水平方向間夾角0,=60°o現(xiàn)將A球移至圓弧槽的左端點Q由靜止釋放,轉臺保持靜止.已知重力加速度為g.⑴求B球的質量m,;(2)求A球運動到P點時的動能!■:?;(3)若將A球固定在P點,使轉臺繞00’軸從靜止開始緩慢加速轉動,直到細線QB與豎直方向間夾角0匹30°,求此過程中轉臺對兩球做的功W.解析⑴對A球在P點進行受力分析,如圖所示.可知三角形0QP為等邊三角形,槽對A球的支持力F、與線中張力T大小相等,(2)設A球運動到P點時的速度為v.?此時B球的速度為v“則有vAsin0i=vB取兩球組成的系統(tǒng)為研究對象,研究從釋放到A球運動到P點的過程,根據(jù)機械能守恒定律有聯(lián)立解得Ek,=——m,gR(3)細線QB與豎直方向間夾角。2=30。時,設A、B球做圓周運動的半徑分別為n、m轉臺轉動的角速度為3,則有n=Rcos9i,re=R+(L-R)sin02對B球,根據(jù)牛頓第二定律可得mugtan32rB轉臺對兩球做的功為(3 (3rB)2+m,g(L-R)(1-cos92)聯(lián)立解得33存32W=48")磔16.物理生活(2022云南第一次統(tǒng)考)2022年2月16日,我國運動員齊廣璞在北京冬奧會男子自由滑雪空中技巧賽上獲得冠軍,圖甲為比賽大跳臺的場景?,F(xiàn)將部分賽道簡化,如圖乙所示,若運動員從雪道上的A點由靜止滑下后沿切線從B點進入半徑R=15m的豎直冰面圓弧軌道BDC,從軌道上的(,點飛出.A、B之間的豎直距離h=27m,0B與0C互相垂直,NBOD=37°.運動員和裝備的總質量m=60kg且視為質點,摩擦和空氣阻力不計.取重力加速度g=10m/s:,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:(1)在軌道最低點D時,軌道對運動員的支持力大小;(2)運動員滑離C點后在空中飛行過程中距D點的最大高度.cc答案(1)3000N(2)21.36m解析(D運動員從雪道上的A點由靜止滑到D點過程中,由動能定理得mg(h+R-Rcos37°)Vp解得 m/s在軌道最低點I)時,根據(jù)牛頓第二定律得匚_嚴詒F「mg=^―解得F?=3000N(2)運動員從D點滑到C點過程中,由動能定理得-mgR(l-cos53解得v<=4、/5Utn/s運動員滑離C點后在空中做斜拋運動,設拋出后的最高點與C點的高度差為h',則有(vcsin53°)2=2gh'在空中飛行過程中距D點的最大高度為H=h'+(R-Rcos530)聯(lián)立解得H=21.36m17.(2022山東荷澤一模,17)如圖所示,長為L的傳送帶在兩半徑為R的轉輪A、B帶動下順時針轉,某時刻在A端由靜止放上一質量為M=9m的木塊,當木塊運動到傳送帶的中點時,與傳送帶保持相對靜止,木塊到達B點后恰好能做平拋運動,落在D點,重力加速度為g.求:(1)木塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù):(2)當木塊運動到傳送帶中點時,被一水平飛來的子彈擊中,并停留在木塊內,子彈的質量為m.為使木塊仍落在D點,子彈擊中木塊前的速度最大是多少?答案見解析解析(D由于木塊到達B點后恰好能做平拋運動,根據(jù)牛頓第二定律可得9mg=9n第解得v0=JgR對木塊,從
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