2019高考物理大一輪復習 第5章 45分鐘高考熱點練（五）機械能精練（含解析）

《2019高考物理大一輪復習 第5章 45分鐘高考熱點練（五）機械能精練（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2019高考物理大一輪復習 第5章 45分鐘高考熱點練（五）機械能精練（含解析）（8頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、 45分鐘高考熱點練(五)　機械能 熱點一　功、功率的分析與計算 1. 如圖所示，某質點在外力作用下運動的速度—時間圖線按余弦規(guī)律變化。則下列說法中正確的是(　　) A．在0～t1時間內，外力做正功 B．在0～t1時間內，外力的功率逐漸增大 C．在t2時刻，外力的功率最大 D．在t1～t3時間內，外力做的總功為零 解析：　在0～t1時間內，質點速度減小，動能減小，由動能定理可知，外力做負功，選項A錯誤；v -t圖線的斜率表示加速度，0時刻，v -t圖線斜率為零，加速度為零，合外力為零，外力的功率為零，t1時刻，合外力最大，速度為零，外力的功率為零；0～t1時間內速度逐漸減

2、小，合外力逐漸增大，所以外力的功率先增大后減小，選項B錯誤；在t2時刻，外力為零，速度最大，外力的功率為零，選項C錯誤；由于t1時刻和t3時刻質點速度均為零，動能為零，由動能定理可知，外力做的總功為零，選項D正確。 答案：　D 2. (多選)(2016·全國卷Ⅱ·21)如圖，小球套在光滑的豎直桿上，輕彈簧一端固定于O點，另一端與小球相連。現(xiàn)將小球從M點由靜止釋放，它在下降的過程中經過了N點。已知在M、N兩點處，彈簧對小球的彈力大小相等，且∠ONM＜∠OMN＜。在小球從M點運動到N點的過程中(　　) A．彈力對小球先做正功后做負功 B．有兩個時刻小球的加速度等于重力加速度 C．彈

3、簧長度最短時，彈力對小球做功的功率為零 D．小球到達N點時的動能等于其在M、N兩點的重力勢能差 解析：　小球在從M點運動到N點的過程中，彈簧的壓縮量先增大，后減小，到某一位置時，彈簧處于原長，再繼續(xù)向下運動到N點的過程中，彈簧又伸長。彈簧的彈力方向與小球速度的方向的夾角先大于90°，再小于90°，最后又大于90°，因此彈力先做負功，再做正功，最后又做負功，A項錯誤；彈簧與桿垂直時，小球的加速度等于重力加速度，當彈簧的彈力為零時，小球的加速度也等于重力加速度，B項正確；彈簧長度最短時，彈力與小球的速度方向垂直，這時彈力對小球做功的功率為零，C項正確；由于在M、N兩點處，彈簧的彈力大小相等，即

4、彈簧的形變量相等，根據(jù)動能定理可知，小球從M點到N點的過程中，彈簧的彈力做功為零，重力做功等于動能的增量，即小球到達N點時的動能等于其在M、N兩點的重力勢能差，D項正確。 答案：　BCD 3．(多選)(2018·山西省高三名校聯(lián)考)如圖甲所示，水平面上的物體在水平向右的拉力F作用下，由靜止開始運動，運動過程中F的功率恒為5 W，物體運動速度的倒數(shù)與加速度a的關系如圖乙所示。下列說法正確的是(　　) A．該運動為勻加速直線運動 B．物體的質量為1 kg C．物體速度為1 m/s時的加速度大小為3 m/s2 D．物體加速運動的時間可能為1 s 解析：　由于功率恒定，物體在外力作用

5、下先做變加速直線運動，最終做勻速直線運動，選項A錯誤；對物體有，F(xiàn)－Ff＝ma，P＝Fv，＝＋a，在 -a圖象中，由其斜率k＝得，m＝1 kg，由＝0.4 s·m－1得，F(xiàn)f＝2 N，選項B正確；當速度v＝1 m/s，代入上述表達式得，a＝3 m/s2，選項C正確；物體的最大速度為vm＝＝2.5 m/s，由Pt－Ffx＝mv知，由于位移大小不確定，所以加速運動時間不確定，選項D錯誤。 答案：　BC 熱點二　實驗的拓展與創(chuàng)新 4．某實驗小組利用圖示裝置進行“探究動能定理”的實驗，實驗步驟如下： A．掛上鉤碼，調節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下做勻速運動； B．打開速

6、度傳感器，取下輕繩和鉤碼，保持A中調節(jié)好的長木板傾角不變，讓小車從長木板頂端由靜止下滑，分別記錄小車通過速度傳感器1和速度傳感器2時的速度大小v1和v2； C．重新掛上細繩和鉤碼，改變鉤碼的個數(shù)，重復A到B的步驟。 回答下列問題： (1)按上述方案做實驗，長木板表面粗糙對實驗結果是否有影響？________(填“是”或“否”)； (2)若要驗證動能定理的表達式，還需測量的物理量有________； A．懸掛鉤碼的總質量m B．長木板的傾角θ C．兩傳感器間的距離l D．小車的質量M (3)根據(jù)實驗所測的物理量，動能定理的表達式為________。(重力加速度為g) 解析：　

7、小車在重力、斜面彈力、摩擦力、細繩拉力作用下處于平衡狀態(tài)，撤去鉤碼后小車的合外力等于鉤碼的重力，所以長木板表面粗糙對實驗結果沒有影響。 根據(jù)動能定理可知，合外力對小車做的功等于小車動能的變化量，則有mgl＝Mv－Mv，所以要測量懸掛鉤碼的總質量m，兩傳感器間的距離l，小車的質量M。故選A、C、D。 答案：　(1)否　(2)ACD　(3)mgl＝Mv－Mv 5．(2017·江蘇卷·10)利用如圖甲所示的實驗裝置探究恒力做功與物體動能變化的關系。小車的質量為M＝200.0 g，鉤碼的質量為m＝10.0 g，打點計時器的電源為50 Hz的交流電。 甲 (1)掛鉤碼前，為了消除摩擦力的影

8、響，應調節(jié)木板右側的高度，直至向左輕推小車觀察到________________________________________________________________________。 (2)掛上鉤碼，按實驗要求打出的一條紙帶如圖乙所示。選擇某一點為O，依次每隔4個計時點取一個計數(shù)點。用刻度尺量出相鄰計數(shù)點間的距離Δx，記錄在紙帶上。計算打出各計數(shù)點時小車的速度v，其中打出計數(shù)點“1”時小車的速度v1＝________m/s。 乙 (3)將鉤碼的重力視為小車受到的拉力，取g＝9.80 m/s2，利用W＝mgΔx算出拉力對小車做的功W。利用Ek＝Mv2算出小車動能，并求出動能

9、的變化量ΔEk。計算結果見下表。 W/(×10－3 J) 2.45 2.92 3.35 3.81 4.26 ΔEk/(×10－3 J) 2.31 2.73 3.12 3.61 4.00 請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在圖丙中作出ΔEk -W圖象。 丙 (4)實驗結果表明，ΔEk總是略小于W。某同學猜想是由于小車所受拉力小于鉤碼重力造成的。用題中小車和鉤碼質量的數(shù)據(jù)可算出小車受到的實際拉力F＝________N。 解析：　(1)完全平衡摩擦力的標志是輕推小車，小車做勻速運動。 (2)兩計數(shù)點間的時間間隔T＝5×0.02 s＝0.1 s v1＝＝ m/s＝0.228

10、 m/s (3)確定標度，根據(jù)給出數(shù)據(jù)描點。作圖如圖所示。 (4)從圖線上取兩個點(4.5,4.24)，(2.15,2.0) 圖線的斜率k＝≈0.953① 又有k＝＝② 根據(jù)運動學公式有v2＝2aΔx③ 根據(jù)牛頓第二定律有 F＝Ma④ 由①②③④式解得F≈0.093 N 答案：　(1)小車做勻速運動　(2)0.228　(3)見解析圖 (4)0.093 熱點三　功能關系與平拋運動、圓周運動的結合 6. 如圖所示，用長為L的輕繩把一個小鐵球懸掛在高為2L的O點處，小鐵球以O點為圓心在豎直平面內做圓周運動且恰能到達最高點B處，不計空氣阻力。若運動中輕繩斷開，則小鐵

11、球落到地面時的速度大小為(　　) A.　　　　　　　　 B． C. D． 解析：　小鐵球恰能到達最高點B，則小鐵球在最高點處的速度v＝。以地面為零勢能面，小鐵球在B點處的總機械能為mg×3L＋mv2＝mgL，無論輕繩是在何處斷的，小鐵球的機械能總是守恒的，因此到達地面時的動能mv2＝mgL，故小鐵球落到地面的速度v′＝，D正確。 答案：　D 7．(2018·云南邵通二模)如圖甲所示，四分之一光滑圓弧軌道與水平平臺在B點處相切，圓弧半徑R＝1 m，質量為1 kg的物塊置于A點，A、B間距離為2 m，物塊與平臺間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2。現(xiàn)用水平恒力F拉物塊使之由靜止開始向右運動，到B點時

12、撤去拉力，則物塊剛好能滑到軌道最高點。(g取10 m/s2) (1)求F的大??； (2)求物塊剛滑到四分之一圓弧軌道時對軌道的壓力大小。 (3)若將四分之一圓弧軌道豎直向下平移，使圓心與B點重合，如圖乙所示，仍用水平恒力F拉物塊使之由靜止開始向右運動，到B點時撤去拉力，求物塊在圓弧軌道上的落點與平臺的高度差。(結果可用根式表示) 解析：　(1)設A、B間距離為x0，則滑塊從A點到圓弧軌道最高點，根據(jù)動能定理有Fx0－μmgx0－mgR＝0，解得F＝7 N (2)從B點到圓弧軌道最高點，根據(jù)機械能守恒定律有mv＝mgR，解得vB＝2 m/s 在圓弧軌道的最低點，根據(jù)牛頓第二定律有

13、FN－mg＝m，解得FN＝3mg＝30 N 根據(jù)牛頓第三定律，物塊對圓弧軌道的壓力大小為30 N (3)物塊從B點做平拋運動，設下落的高度為y，水平位移為x， 則有x＝vBt、y＝gt2，x2＋y2＝R2 解得物塊在圓弧軌道上的落點與平臺間的高度差為y＝(－2) m 答案：　(1)7 N　(2)30 N　(3)(－2) m 8．(2018·河北邢臺質檢)如圖所示，在距水平地面高為0.4 m處，水平固定一根長直光滑桿，在桿上P點固定一定滑輪，滑輪可繞水平軸無摩擦轉動，在P點的右邊，桿上套有一質量m＝2 kg的小球A。半徑R＝0.3 m的光滑半圓形細軌道，豎直地固定在地面上，其圓心O在

14、P點的正下方，在軌道上套有一質量也為m＝2 kg的小球B。用一條不可伸長的柔軟細繩，通過定滑輪將兩小球連接起來。桿和半圓形軌道在同一豎直面內，兩小球均可看做質點，且不計滑輪大小的影響，g取10 m/s2?，F(xiàn)給小球A一個水平向右的恒力F＝55 N。求： (1)把小球B從地面拉到P點正下方C點過程中，力F做的功； (2)把小球B從地面拉到P點正下方C點過程中，重力對小球B做的功； (3)把小球B從地面拉到P點正下方C點時，小球A速度的大小； (4)把小球B從地面拉到P點正下方C點時，小球B速度的大小； (5)小球B被拉到離地多高時與小球A速度大小相等。 解析：　(1)小球B被拉到C

15、點過程中，已知拉力為恒力 則拉力做功為：WF＝Fx 又x＝PB－PC 據(jù)勾股定理可知PB＝0.5 m，而PC＝0.1 m 解得WF＝22 J (2)小球B被拉到C點過程中，重力對小球B做負功，則 WG＝－mgR＝－6 J (3)小球B被拉到C點時，B球沿繩方向速度為0，則此時A球的速度也為0 (4)小球B被拉到C點時，據(jù)動能定理有：WF＋WG＝mv2 解得：v＝4 m/s (5)當繩與軌道相切時兩球速度大小相等，由相似三角形知識得 ＝ 所以h＝0.3× m＝0.225 m。 答案：　(1)22 J　(2)－6 J　(3)0　(4)4 m/s　(5)0.225 m 8