（新课标）2020版高考物理复习专题二第2讲机械能守恒定律功能关系精练（含解析）.docx

机械能守恒定律 功能关系(45分钟)刷基础1(2019四川内江第一次模拟)如图所示，弹性轻绳的一端套在手指上，另一端与弹力球连接，用手将弹力球以某一竖直向下的初速度向下抛出，抛出后手保持不动从球抛出瞬间至球第一次到达最低点的过程中(弹性轻绳始终在弹性限度内，空气阻力忽略不计)，下列说法正确的是()A绳伸直以后，绳的拉力始终做负功，球的动能一直减小B该过程中，手受到的绳的拉力先增大后减小C该过程中，重力对球做的功大于球克服绳的拉力做的功D最低点时，球、绳和地球组成的系统势能最大解析：绳伸直以后，绳的拉力始终做负功，但重力大于拉力时球的速度增大，故球的动能增大，当重力与拉力相等时球的速度最大，动能最大；继续向下，当重力小于拉力时球的速度减小，则球的动能减小，A错误该过程中，手受到绳的拉力一直增大，B错误该过程中重力对球做的功小于球克服绳的拉力做的功，C错误在最低点时，小球的动能为零，球、绳和地球组成的系统势能最大，D正确答案：D2(2019河南周口高三年级上学期期末调研)如图所示，一足够长的粗糙斜面固定在水平地面上，一小物块从斜面底端以初速度v0沿斜面上滑至最高点的过程中损失的机械能为E.若小物块以2v0的初速度沿斜面上滑，则滑至最高点的过程中损失的机械能为()AEB.EC2ED4E解析：对小物块上滑过程受力分析可知，重力和摩擦力做负功，由动能定理可知F合s0mv，则初速度由v0变为2v0时，可知滑行位移为s4s；而由功能关系可知除重力做功以外的摩擦力做负功使得机械能减小，即FfsE，故位移变为4倍后，摩擦力不变，可得损失的机械能为原来的4倍，E4E，故选项D正确答案：D3韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功1 900 J，他克服阻力做功100 J韩晓鹏在此过程中()A动能增加了1 900 JB动能增加了2 000 JC重力势能减小了1 900 JD重力势能减小了2 000 J解析：运动员在运动过程中受到重力和阻力的作用，合力做的功等于动能的增加量，故动能增加了Ek1 900 J100 J1 800 J，选项A、B错误；重力做多少正功，重力势能就减小多少，故重力势能减小了1 900 J，选项C正确，D错误答案：C4(2019湖北八校高三联考)如图所示，倾角为37、长度为x3 m 的光滑固定斜面，其底端与长木板B上表面等高，原来B静止在光滑水平地面上，左端与斜面接触但不粘连，斜面底端与B的上表面接触处圆滑一可视为质点的小滑块A从斜面顶端处由静止开始下滑，最终A刚好未从B上滑下已知A、B的质量相等，A与B上表面间的动摩擦因数0.5，sin 370.6，cos 370.8，重力加速度g取10 m/s2，则下列说法正确的是()AA在斜面上运动的时间为 sBA在B上滑动过程中，系统动量和机械能均守恒CA的最终速度为 3 m/sD长木板B的长度为1 m解析：斜面长x3 m，小滑块下滑的加速度agsin 37，下滑时间为t s1 s，A错误；A在B上运动过程中，存在摩擦力，故机械能不守恒，但A和B组成的系统动量守恒，B错误；下滑到底端时的速度为v0 m/s6 m/s，在水平面上运动过程中，A和B系统动量守恒，故mv02mv，解得两者最终速度为v3 m/s，C正确；最终A刚好未从B上滑下，说明A滑到B最右端时，两者速度相等，设木板B的长度为L，则根据能量守恒定律可得mgLmv2mv2，解得L1.8 m，D错误答案：C5(多选)(2019山东潍坊高三期末)将质量为m的小球在距地面高度为h处抛出，抛出时的速度大小为v0，小球落到地面时的速度大小为2v0，若小球受到的空气阻力不能忽略，则对于小球下落的整个过程，下面说法中正确的是()A小球克服空气阻力做的功小于mghB重力对小球做的功等于mghC合外力对小球做的功小于mvD重力势能的减少量等于动能的增加量解析：从抛出到落地过程中动能变大了，重力做的功大于克服空气阻力所做的功，而这个过程中重力对小球做的功为mgh，所以选项A、B正确；从抛出到落地过程中，合外力做的功等于小球动能的变化量，W合Ekm(2v0)2mvmvmv，选项C错误；因为小球在下落的过程中克服空气阻力做功，所以重力势能的减少量大于动能的增加量，选项D错误答案：AB6(多选)(2018高考江苏卷)如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端连接一小物块，O点为弹簧在原长时物块的位置物块由A点静止释放，沿粗糙程度相同的水平面向右运动，最远到达B点在从A到B的过程中，物块()A加速度先减小后增大B经过O点时的速度最大C所受弹簧弹力始终做正功D所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功解析：物体从A点到O点过程，刚开始弹簧弹力大于摩擦力，弹力大于摩擦力过程，合力向右，加速度也向右，由于弹力减小，摩擦力不变，小球所受合力减小，加速度减小，弹力等于摩擦力时速度最大，此位置在A点与O点之间；弹力小于摩擦力时，合力方向与运动方向相反，弹力减小，摩擦力大小不变，物体所受合力增大，物体的加速度随弹簧形变量的减小而增加，物体做减速运动；从O点到B点的过程弹力增大，合力向左，加速度继续增大，选项A正确，选项B错误从A点到O点过程，弹簧由压缩恢复原长弹力做正功，从O点到B点的过程，弹簧伸长，弹力做负功，故选项C错误从A到B的过程中根据动能定理知弹簧弹力做的功等于物体克服摩擦力做的功，故选项D正确答案：AD7(多选)如图所示，物体A、B通过细绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧，物体B的质量为2m，放置在倾角为30的光滑斜面上，物体A的质量为m，用手托着物体A使弹簧处于原长，细绳伸直，A与地面的距离为h，物体B静止在斜面上挡板P处放手后物体A下落，与地面即将接触时速度大小为v，此时物体B对挡板恰好无压力，则下列说法正确的是()A弹簧的劲度系数为B此时弹簧的弹性势能等于mghmv2C此时物体A的加速度大小为g，方向竖直向上D此后物体B可能离开挡板沿斜面向上运动解析：物体A即将落地时，弹簧伸长量为h，物体B受力平衡，所以kh2mgsin ，所以k，选项A对；物体A落地前，系统机械能守恒，所以弹性势能等于mghmv2，选项B对；物体A即将落地时，对A应用牛顿第二定律得mgkhma，所以a0，选项C错；物体A落地后，弹簧不再伸长，故物体B不可能离开挡板沿斜面向上运动，选项D错答案：AB8(多选)(2019安徽皖南八校高三联考)如图甲所示，水平传送带始终以恒定速率v1向右运行，质量为m的物块，以v2的初速度从与传送带等高的光滑水平地面上的A处向左滑入传送带，若从物块滑上传送带开始计时，物块在传送带上运动的v t图象(以地面为参考系)如图乙所示，已知v2v1，则() At1时刻，物块离A处的距离达到最大Bt2时刻，物块相对传送带滑动的距离达到最大C0t3时间内，物块一直受到方向向右的摩擦力Dt1t2时间内，由于带动物块电动机多做的功为mv解析：t1时刻小物块向左运动到速度为零，离A处的距离达到最大，故A正确t2时刻前小物块相对传送带向左运动，之后相对静止，故B正确t2t3时间内小物块不受摩擦力作用，故C错误t1t2时间内，小物块在滑动摩擦力作用下，做匀加速运动，对小物块，有mg(t2t1)mv，t1t2时间内，小物块增加的动能为mv，小物块相对传送带的位移xv1(t2t1)(t2t1)(t2t1)，则系统产生的内能为mg(t2t1)mv，电动机多做的功等于小物块增加的动能和系统产生的内能之和，即mv，故D正确答案：ABD9如图所示，在竖直平面内有一固定光滑轨道，其中AB是长为x10 m的水平直轨道，BCD是圆心为O、半径为R10 m的圆弧轨道，两轨道相切于B点在外力作用下，一小球从A点由静止开始做匀加速直线运动，到达B点时撤除外力已知小球刚好能沿圆轨道经过最高点C，重力加速度g取10 m/s2.求：(1)小球在AB段运动的加速度的大小；(2)小球从D点运动到A点所用的时间(结果可用根式表示) 解析：(1)小滑块恰好通过最高点，则有mgm解得vC10 m/s从B到C的过程中机械能守恒，有mvmvmg2R解得vB10 m/s从A到B根据速度位移公式得v2ax解得a25 m/s2.(2)从C到D的过程中机械能守恒，有mvmvmgR解得vD10 m/s由B到C再到A的过程机械能守恒，故vAvB10 m/s小球从DA做加速度为g的匀加速运动，由速度公式得vAvDgt解得t()s.答案：(1)25 m/s2(2)()s刷综合10(多选)如图所示，将质量为2m的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m的小环，小环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑定滑轮与直杆的距离为d.现将小环从与定滑轮等高的A处由静止释放，当小环沿直杆下滑距离也为d时(图中B处)，下列说法正确的是(重力加速度为g)()A环与重物、地球组成的系统机械能守恒B小环到达B处时，重物上升的高度也为dC小环在B处的速度与重物上升的速度大小之比等于D小环下落到B处时的速度为 解析：环与重物、地球组成的系统，只有小环和重物的重力做功，系统机械能守恒，选项A正确；小球到达B时，重物上升高度h(1)d0.414d，选项B错误；把小环的速度沿轻绳方向和垂直于轻绳方向分解，沿轻绳方向的分速度等于重物上升的速度v1，有vcos 45v1，解得vv1，选项C错误；对小环与重物、地球组成的系统，由机械能守恒定律得mgd2mgh2mvmv2，解得v，选项D正确答案：AD11(多选)如图所示，甲、乙两传送带与水平面的夹角相同，都以恒定速率v向上运动现将一质量为m的小物体(视为质点)轻轻放在A处，小物体在甲传送带上被传送到B处时恰好达到传送带的速率v，在乙传送带上被传送到离B处竖直高度为h的C处时达到传送带的速率v.已知B处离地面的高度均为H，则在小物体从A到B的过程中()A小物体与甲传送带间的动摩擦因数较小B两传送带对小物体做功相等C甲传送带消耗的电能比较大D两种情况下因摩擦产生的热量相等解析：根据公式v22ax可知，物体加速度关系a甲a乙，再由牛顿第二定律mgcos mgsin ma得知，甲Q乙，根据能量守恒定律，电动机消耗的电能E电等于摩擦产生的热量Q与物体增加机械能之和，因物块两次从A到B增加的机械能相同，Q甲Q乙，所以将小物体传送到B处，甲传送带消耗的电能更多，故C正确，D错误答案：ABC12(2019全国百强校高三调研考试)如图，轻质弹簧左端固定，右端连接一个光滑的滑块A，弹簧的劲度系数k500 N/m，弹簧的弹性势能表达式为Epkx2 (x为弹簧的形变量)滑块B靠在A的右侧与A不连接，A、B滑块均可视为质点，质量都为1 kg，最初弹簧的压缩量为x09 cm，由静止释放A、B，A到平台右端距离L15 cm，平台离地高为H5 m，在平台右侧与平台水平相距s处有一固定斜面，斜面高为d4.8 m，倾角37.若B撞到斜面上时，立刻以沿斜面的速度分量继续沿斜面下滑B与水平面和斜面之间动摩擦因数均为0.5，若B在斜面上滑动时有最大的摩擦生热，g取10 m/s2，求：(1)B离开平台的速度v1等于多少？(2)斜面距平台右端距离s为多少？(3)B滑到斜面底端的速度vB为多大？解析：(1)A、B分离时，A、B的加速度相同，A、B间弹力为0对B分析：mgma，解得ag5 m/s2对A分析：kx1ma，解得x10.01 m1 cm弹簧伸长量1 cm时，A、B分离，由释放至A、B分离，根