2020衡水名师物理专题卷专题六机械能 Word版含答案

1、 2020衡水名师原创物理专题卷 专题六 机械能 考点15 功与功率 考点16 动能定理及其应用 考点17 机械能守恒定律及其应用 考点18 功能关系 能量守恒 分。每题给出的四个选项中，有的只有一6817个小题，每题4分，共一、选择题（本题共分，有24分，选对但不全的得全部选对的得个选项符合题意，有的有多个选项符合题意， 分）选错或不答的得0FmM向的人正用恒力、如图所示,水平路面上有一辆质量为,的汽车车厢中有一个质量为1La( ) 的过程中前推车厢,在车以加速度,向前加速行驶距离下列说法正确的是 FL F做的功为人对车的推力A.maL 人对车做的功为B.ma 车对人的作用力大小为C.(F?

2、ma)L 车对人的摩擦力做的功为D.abR的四分之一圆是半径为,长度为2R;bc2、如图,abc是竖直面内的光滑固定轨道,水平bm的小球。始终受到与重力大小相等的水平外力的作用,点。一质量为,与ab相切于自弧aga点开始运动到其轨迹最高点,重力加速度大小为。小球从机械点从静止开始向右运动,能的增量为( ) 2mgR4mgR5mgR6mgR D.C.B.A. 3、根据伽利略理想斜面实验,利用如图所示的轨道装置做实验:在斜轨上先后铺垫三种粗糙O点由静止释放后沿斜轨向下运动,小球从左侧斜轨上的并沿右侧斜轨上程度不同的材料升到的最高位置依次为1、2、3。对比这三次实验可知( ) A.第一次实验中小球接

3、触的材料是最光滑的 B.第二次实验中小球的机械能守恒 C.第三次实验中小球的惯性最大 D.第三次实验中小球对轨道最低点的压力最大 4、估用两块材料相同的木板与竖直墙面搭成斜面1和2,斜面有相同的高和不同的底边,如图所示。一个小物块分别从两个斜面顶端由静止释放,并沿斜面下滑到底端。下列说法正确的是( ) A.沿着1和2下滑到底端时,物块的速度大小相等 B.物块下滑到底端时,速度大小与其质量无关 C.物块沿着1下滑到底端的过程,产生的热量更多 D.物块下滑到底端的过程中,产生的热量与其质量无关 5、车辆在行驶时,要克服的阻力有轮胎产生的滚动阻力(路阻)及空气阻力(风阻)。路阻恒为2bv?fb为风阻

4、系数。一辆质量为倍;风阻与车速的平方成正比,即,车重的0.053kg101.0?的汽车,牵引力的最大功率为94.8kW,在平直公路上运动时,最大速度可达210m/sg?)( ) ,汽车的最大加速度值约为取(60m/s。则当汽车的速度为20m/s时22229.0m/s3.6m/s4.6m/s4.1m/s C.D.A. B.6、已知一足够长的传送带与水平面的倾角为,以一定的速度匀速运动,某时刻在传送带适t?0时刻记录了小物块之后所示),以此时为如图当的位置放上具有一定初速度的物块(a在传送带上运动的速度随时间的变化关系,如图b所示(图中取沿传送带上表面所在斜面向|v|?v( ) 上的方向为正方向,

5、下列判断正确的是其中两纵坐标大小),21 tt时间内,A.物块对传送带一直做正功 21?tan? 物块与传送带间的动摩擦因数B.C.系统产生的热量一定比物块动能的减少量大 1122t0mv?mv ,传送带对物块做的功为时间内D. 212227、地下矿井中的矿石装在矿车中,用电机通过竖井运送至地面。某竖井中矿车提升的速度大vt的变化关系如图所示,其中图线分别描述两次不同的提升过程,小它们变速阶随时间段加速度的大小都相同;两次提升的高度相同,提升的质量相等。不考虑摩擦阻力和空气阻力。对于第次和第次提升过程( ) A.矿车上升所用的时间之比为4:5 B.电机的最大牵引力之比为2:1 C.电机输出的最

6、大功率之比为2:1 D.电机所做的功之比为4:5 8、如图所示,倾角为30的足够长的斜面与水平面平滑相连,水平面上用轻杆连接的小球 B、Algl?vBPm时速杆长为,到达斜面上某处以速度,向左运动小球质量均为当小球0g.则下列说法正确的是,重力加速度为( ) 度为零.不计一切摩擦 lP与水平面的高度差为A. 4lP 与水平面的髙度差为B. 2 mgl?A球所做的功为 C.两球上滑过程中杆对 4mglA 两球上滑过程中杆对球所做的功为D. 49、如图所示,一定质量的小球(可视为质点)套在固定的竖直光滑椭圆形轨道上,椭圆的左焦 AC3LLL2BDP的轻弹簧一端套在,长轴竖直且长为水平且长为.,短轴

7、原长为点为000PA点的小球连接.若小球逆时针沿椭圆轨道点的垂直纸面的光滑水平轴上,另一端与位于过vA,弹簧始终处于弹性限度内,点时的速度大小为则下列说法正确的是运动,在( ) 0 vC A.小球在点的速度大小为0D点时的动能最大 B.小球在B、D两点的机械能不相等 C.小球在ADC点的过程中机械能先变小后变大 D.小球在从点到达点经过m的小圆环，固定的竖直光滑长杆上套有质量为圆环与水平状态的轻质弹簧10、如图所示，一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，且处于原长状态现让圆环由静止开始下滑，已知弹LL（未超过弹性限度）2簧原长为，则在圆环下滑，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为到最大距离的过程中（

8、 ） 3mgL 弹簧弹性势能变化了A.圆环的机械能守恒 B.C.圆环下滑到最大距离时，所受合力为零 D.圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变 11、如图甲所示,一物体悬挂在细绳下端,由静止开始沿竖直方向运动,运动过程中物体的机 Exxxx 过程的图象为曲线其中械能与物体通过路程的关系图象如图乙所示,0,过程的211 图象为直线(忽略空气阻力)。则下列说法正确的是( ) x过程中物体所受拉力是变力,且一定不断减小A.0 1x过程中物体的动能一定增加B.0 1xx过程中物体一定做匀速直线运动C. 21xx过程中物体可能做匀加速直线运动,也可能做匀减速直线运动 D.21?vm的足够长的固定斜面,滑

9、上倾角为12、如图所示,质量为同时对滑块的滑块以初速度0?tan?F?mgsin,施加一沿斜面向上的恒力已知滑块与斜面间的动摩擦因数取出发EEQ、,滑块的动能势能点为坐标原点,能正确描述滑块运动到最高点过程中产生的热量kpEtx的关系的是与时间( ) 或位移机械能 B. A. C. D.13、在俄罗斯车里雅宾斯克州曾发生天体坠落事件.根据俄紧急情况部的说法，坠落的是一颗陨石.这颗陨石重量接近1万吨，进入地球大气层的速度约为4万英里每小时，随后与空气摩擦而发生剧烈燃烧，并在距离地面上空12?15英里处发生爆炸，产生大量碎片，假定 ( ) 、某一碎片自爆炸后落至地面并陷入地下一定深度过程中，其质量

10、不变，则14 A.该碎片在空中下落过程中重力做的功等于动能的增加量 B.该碎片在空中下落过程中重力做的功小于动能的增加量 C.该碎片在陷入地下的过程中重力做的功等于动能的改变量 D.该碎片在整个过程中克服阻力做的功等于机械能的减少量 2图象如图所示。其v-t,g取10m/s,06s14、一质点在内竖直向上运动,若取向上为止方向 ) ( 下列说法正确的是 A.质点在02s内减小的动能大于在46s内减小的动能 B.在46s內,质点处于失重状态,且机槭能增加 C.质点在第2s末的机械能大于在第6s末的机械能 D.质点在第2s末的机械能小于在第6s末的机械能 EEE之和。取地面为重等于动能15、从地面

11、竖直向上抛出一物体，其机械能与重力势能pk总EEh的变化如图所示。重力加速度取随它离开地面的高度力势能零点，该物体的10 和p总2( ) m/s。由图中数据可得 A物体的质量为2 kg h=0时，物体的速率为20 m/s BhE=40 J 时，物体的动能=2 mCkh=4 m，物体的动能减少从地面至100 J D?53?m角的固定的光滑细杆上,如图所示16、,质量为的圆环套在与水平面成圆环用一轻m的木块,初始时圆环与滑轮在同一水平高度上绳通过一光滑定滑轮挂一质量也为,这时定 已知重力.轻绳足够长,圆环及滑轮均可视为质点,现由静止释放圆环0.5m.滑轮与圆环相距 20.6?cos53?sin53

12、?0.810m/s?g( ) 则下列说法正确的是,加速度. A.圆环下滑0.6m时速度为零 B.圆环与木块的动能始终相等 C.圆环的机械能守恒 170m/s 时速度为D.圆环下滑0.3m 5ABCDAB与半径竖直平面内有一固定的光滑轨道=37的斜面,其中倾角为17、如图所示,RBCDOm的小球(可视为质点的圆弧轨道平滑相切于为圆心。质量为点,)为竖直直径,为BhA点沿斜面由静止释放。重力加速度大小为从与点高度差为的位置g,sin37=0.6,cos37=0.8,则下列说法正确的是( ) 27mgChR =2点时对轨道的压力大小为时,小球过A.当 5hRD点离开圆弧轨道做平拋运动小球会从 =2时

13、,B.当hRDmg 1.4点时对轨道的压力大小为时当C.,=3小球运动到hDB点 ,小球能从的值,并能恰好落在点离开圆弧轨道调整D. 二、计算题（共3小题 ，共42分，按题目要求作答，解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） F、一辆汽车在平直的路面上以恒定功率由静止行驶，设所受阻力大小不变，其牵引力18tssm，=60经历的路程，=10所用的时间点结束，B加速过程在图中的关系如图所示，与速度 s后汽车做匀速运动求： 10 （1）汽车运动过程中功率的大小； （2）汽车的质量 2m/s 时，此时车的速度大小（3）汽车加

14、速度为5 光滑曲的恒定速率顺时针转动水平传送带长,19、如图所示,且以 有一质量,面与传送带的右端B的物块从距传送带高的A点平滑链接 点由静止开始滑下。已知物块与传送带之间的滑动摩擦因数,重力加速度g取 : ,求 1.物块距传送带左端C的最小距离。 2.物块再次经过B点后滑上曲面的最大高度。 3.在整个运动过程中,物块与传送带间因摩擦而产生的热量。 v?4m/s0.1kg?m的初速度使其小物块,20、如图所示,水平面右端放一质量给小物块一0d?1mv?2m/s.向左运动,运动反弹回到出发点时物块速度大小若后将弹簧压至最紧,1?10m/sv 3mL?传送带以,的速度顺时针匀速转动。水平面与一长的

15、水平传送带平滑连接2R?0.8m.,圆轨道半径当小传送带右端又与一竖直平面内的光滑圆轨道的底端平滑连接物块进入圆轨道时会触发闭合装置将圆轨道封闭。20.6?cos53?sin53?0.810m/sg?: 求),( ?; 小物块与水平面间的动摩擦因数1.1E; 弹簧具有的最大弹性势能2.p?应满足的传送带与物体间的动摩擦因数3.要使小物块进入竖直圆轨道后不脱离圆轨道,2条件。 答案以及解析 1答案及解析： 答案：A W?FL,A正确人对车的推力做功;在水平方向上,由牛顿第二定解析：根据功的公式可知,?maW?maLF?ma,B故人以车做功为人对车的作用力为,律可知车对人的作用力为,ma,而车对人

16、还有支持力,错误;车以人水平方向上的合力为故车对人的作用力为 2222g?)m?(mg)a(N?ma,C错误;对人由牛顿第二定律可以f?F?maf?ma?FW?fL?(F?ma)L,D,错误车对人的摩擦力做功为. 2答案及解析： 答案：C vacc的过程,则对小球由由动能定理有解析：设小球运动到到点的速度大小为,c1 2v?2gRmv?mgR?3F?RcFmg点后,=,解得,小球离开在水平方向做初速度又, cc2为零的匀加速直线运动,竖直方向在重力作用下做匀减速直线运动,由牛顿第二定侓可知,小cg小球从离,则由竖直方向的运动可知,点后水平方向和竖直方向的加速度大小均为球离开 vRc?t?2c在

17、水平方向的位移大小为开点到其轨迹最高点所需的时间为, gg12gt?2Rx?a点开始运动到其轨迹最高点的过程中,小球从水平方向 ，由上分析可知, 2?E?F?5R?5mgR,C的位移大小为5R,则小球机械能的增加量为正确,ABD错误。 3答案及解析： 答案：D 解析：A、如果斜面光滑,则小球应到达等高的位置,则由图可知,三次实验中小球均受到阻力作用,第一次实验中小球上升的高度最低,接触的材料是最不光滑的,A错误;B、第二次实验中小球上升的高度低于原来的高度,说明有阻力做负功,故机械能不守恒,B错误;C、惯性只与质量有关,由于不知道三次实验所用小球的质量的大小关系,故不能明确小球的惯性大小,故C

18、错误;D、第三次实验中小球到达最低点的速度最大,则根据向心力公式可知,小球对轨道最低点的压力最大,故D正确.故选:D. 4答案及解析： 答案：BC 解析：设斜面的倾角为、物块与斜面之间的动摩擦因数为、斜面的高度为h。则对小h12?,物块由顶端下滑到底端的过程解得,由动能定理得mv?mgh?cosmg ?2sin 1?,则物块沿1滑到底端的速度较小,且速度的大小与物块的质量无关,Agh2gh?2?v?tanh1?则,正确;物块与斜面之间因摩擦而产生的热量为错误,Bmgh?Q?mgcos? ?tansin小物块沿1下滑到底端时因摩擦而产生的热量较多,且该热量的多少与质量成正比,C正确,D错误。 5

19、答案及解析： B 答案： P20?0.05mg?bv,根据平衡条件有代入数据解得解析：当汽车以最大速度行驶时, mvmP220m?0.3N?s/b?4740NF,牵引力根据牛顿第二定律,当汽车的速度为20m/s时 v22bv?0.05mgma?F?4.1m/s?a,故A、C,代入数据解得得、D错误,B正确. 6答案及解析： 答案：BC 0t时间内,物块先向下运动后向上运动则传送带的运动方向应向上。,解析：由图b知1tt时间内,则物块对传送带做负功。,物块相对物块对传送带的摩擦力方向沿传送带向下21传送带向下运动,因此,物块对传送带的摩擦力方向沿传送带向下,物块对传送带做负功,选tt时间内,物块

20、向上运动,但相对传送带向下运动项A错误。由于,因此传送带对物块的21?sin?F?mgmgcostan?,选项B,解得正确。滑动摩擦力沿传送带向上,且有f0t时间内,物块相对传送带有运动,物块的重力势能减小、动能也减小,都转化为系统的20t时C正确。,则由能量守恒知,系统产生的热量一定大于物块动能的减少量,选项内能2v?t图象与坐标轴所围图形的面积表示位移可知,物块的总位移向下由,高度下降,重间内,1122WmvW?mvW?,则传送带对物块做的力对物块做正功,设为根据动能定理有, G1G2221122mv?mvW,选项D错误。功 1222 7答案及解析：AC 答案：解析：根据位移相同可得两图线

21、与时间轴围成的面积相1111?,则对于第次和第次提升过程中,等解得?v?ttt2?tt?t?t?v2? 00000022221?且已知加速过程中的牵引力最大,A正确。,矿车上升所用的时间之比为54?tt2:2t:? 0002?两次加速时的加速度大小相等,故两次中最大牵引力相等,B错误。由题知两次提升的过程中P?Fv正确。两次提升过程2:1,C得最大功率之比为,由功率2:1,矿车的最大速变之比为 中矿车的初、末速度都为零,则电机所做的功等于克服重力做的功,重力做的功相等,故电机所做的功之比为1:1,D错误。 8答案及解析： 答案：AD 12?2mv?mgh?mg(h?lsin30?)hP,解析：

22、设由机械能守恒定律有与水平面的高度差为 02l?hAWA球,由动能,正确,B解得错误;设两球上滑过程中杆对对球所做的功为A后,选项 4112W?mg(h?lsin30?)?0?mvW?mgl,此选项C,解得错误,D正确定理有. 024 9答案及解析： 答案：AB 解析：小球运动过程中小球与弹簧组成的系统的重力势能、弹性势能和动能相互转化,但三LLA点弹簧处于压缩状态,故在因为弹簧原长为,半长轴的长为压缩量,者之和保持不变.0011POPOLLC点时弹簧长度等于小球在(等于即的长度,由椭圆公式知).长为 0022131POA、CLLL?L?两点弹簧的形变量相,故伸长量也等于所以在的长度,即 00

23、00222A、CC点的速度大小球在,弹簧的弹性势能相等,故在高度相同的两点小球的动能相等,等vPD?LD点时系统的重力势能、弹性势能都最正确.由几何关系可知小球在,小也为,A00B、DLP,点的距离都等于,所以此时小球动能最大,B正确.在小球到即等于弹两点时小0A点小球在从错误.,C,弹簧的弹性势能相同(一般视为零),小球的机械能也是相等的簧原长DC点的过程中弹簧的弹性势能先变小后变大,故小球的机械能先变大后变小经过点到达,D错误. 10答案及解析： 答案：B 解析：A、圆环沿杆滑下过程中，弹簧的拉力对圆环做功，圆环的机械能不守恒，故A错误， L，可得物2B、图中弹簧水平时恰好处于原长状态，圆

24、环下滑到最大距离时弹簧的长度变为 h?3L ，根据系统的机械能守恒得体下降的高度为 ?E?mgh?3mgL，故B正确弹簧的弹性势能增大量为 pC、圆环所受合力为零，速度最大，此后圆环继续向下运动，则弹簧的弹力增大，圆环下滑到最大距离时，所受合力不为零，故C错误 D、根据圆环与弹簧组成的系统机械能守恒，知圆环的动能先增大后减小，则圆环重力势能与弹簧弹性势能之和先减小后增大，故D错误 11答案及解析： 答案：A 解析：运动中只受重力和拉力,由于除重力之外的其它力做功,等于物体的机械能的变化,即DE,所以E-x图象的斜率的绝对值等于物体所受拉力的大小,由图可知在得Fx=E,=F Dx0 x内斜率的绝

25、对值逐渐减小,故在0 x内物体所受的拉力逐渐减小。故A正确;0 x内机械111能增加,绳子拉力做正功,物体向上运动,xx内机械能减小,绳子拉力做负功,物体向下运21动,则在x位置处速度为零,初始时刻速度为零,则0 x过程中物体的速度先增后减,动能一11定先增加后减小,选项B错误;由于物体在xx内E-x图象的斜率的绝对值不变,故物体所受21的拉力保持不变,因机械能减小,因此拉力方向竖直向上,当拉力等于重力时,物体匀速下降;当拉力小于重力时物体匀加速下降,不可能匀减速下降,选项CD错误; 故选A。点睛:本题是以力和运动、功能关系为命题背景,考查学生应用图象分析、推理的综合能力,对运动过程的分析是难

26、点,靠的是定性分析确定运动过程和应用. 12答案及解析： 答案：C ?F?mamgmgsincosa,解析：设滑块的加速度大小为由牛顿第二定律得?sin?tanF?mgsinga,方向沿斜而向下其中,联立解得则知滑块沿斜,12v?v?atx?atvt?滑块的位移.滑块运动过程,速度面向上做匀减速直线运动, 00212?)cosatt?mg(v?Q?fxtQ与中产生的热量等于克服滑动摩擦力做的功,即, 021122E)E?(mvat?mv?t不是一次函数关.,与滑块的动能错误故不成正比,A k0k22?sin?mghmgx?EEx与,系故,滑块的位移与高度是线性关系.B错误重力势能,pp E?x

27、图象是一条直线,故C正确.滑块运动过程中成正比,拉力和滑动摩擦力平衡,p两个力对滑块做功的代数和为零,滑块的机械能守恒,机械能不随时间变化,故D错误. 13答案及解析： 答案：D 解析：由动能定理可知，碎片下落过程中动能的增加量应等于重力与阻力做功的代数和.故W?EEW?W?.故B项错误,所以A项错误；由动能定理可得;碎片在陷入地下kGkG克EW?W?.故的过程中，应满足C项错误；根据功能关系可以知道.碎片在下落过程kfG中.克服阻力做的功应等于机械能的减少量.故D项正确. 14答案及解析： 答案：AD 122)=1000m-40m(60;内减小的动能: 在46s内减小的动能: 解析：质点在0

28、2s 212=800mm?40,则质点在02s内减小的动能大于在46s内减小的动能,选项A正确;在 2Vv4022=-2gm/s=-20m/sa=,因加速度为则,46s內质点的加速度向下,处于失重状态, Vt2t=2s时的;质点在,选项B错误除重力以外还有其他的力对物体做负功,则质点的机械能减小140+602+mg(E=m?40?2)=1800m;机械能质点在t=6s时的机械能: : 22240+601E=mg(?2+40?2+?2?40)=2200m;则质点在第2s末的机械能小于在第6s末的 622机械能,选项C错误,D正确;故选AD. 15答案及解析： 答案：AD 80JmEhGG=-，故

29、图像知其斜率为 =20N，解得=2kg，故A正确 解析：A p4m12mvvEhEEE B，故=100J-0=100J=100J，解得：=10m/s，故错误；-，时，B=0=0=ppk 机2hEEEE 错误C= =40JC=2m时，-，故=85J-40J=45Jppk机 hEEEhEEEEE=100J，时，=80J-80J=0J时，=0=，故-=100J-0=100J，- =4mDkppkkk机机故D正确 16答案及解析： 答案：D h?0.6sin53?m,木块高度不变,圆环高度下降了解析：当圆环下降0.6m时,由几何关系知,1v?vcos53?,由系统机械由运动的合成与分解得能守恒有环木1

30、122mv?mvmgh设;圆环与木块组成的系统机械能守恒,C错误,由此可知,A错误; 1环木22?cosvv?,当圆环下滑0.3m时轻绳与细杆的夹角为,由运动的合成与分解得,根据几环木?90?h?0.3sin53?m?0.24m,木块高度下,圆环高度下降了,何关系,木块速度为零1120.1m?sin53?mh?0.5m?0.5?mv?mgh?mgh,由机械能守恒定理得降了解得 221环2 170m/sv?,B错误,D正确. 环5 17答案及解析： 答案：AC hRAC点的过程,点运动到=2根据机械能守恒有时,小球从解析：当2v271?Cm?F?mg2C?根据牛顿第三定点时有解得,在mgmvRc

31、osF?mg?h?R? N CNR5227mgDC点离开圆弧轨道若小球恰好从,A律可知,小球过正确点时对轨道的压力大小为; 52mv1 ?gR?v2hRRhR?0时,则=2解得时,当,小球在=2.32mv?Rcosmg?R,mgh0 0002RDD点离开圆弧轨道做平抛运动,B错误;点前已经脱离轨道,不会从运动到由机械能守恒可2v1? 2D?得,由牛顿第二定律可得得,解得m?mg?FgR?2.4vmvRcos?mghR DNDR2Dmg;正确,C1.4点时对轨道的压力大小为小球运动到,根据牛顿第三定律可知,mgF1.4?N R12Dv?得若小球以速度且从,点离开后做平抛运动, ,t?6gtcos?R?R0 0010g2R6,D错误。 R?0.6x?vt 0010 18答案及解析： 532m/s （3）；（2）810kg；答案：（1）110w 4N?10f?1s/v?10m， 匀速速度（解析：1）由图像可知，摩擦力m5W10?fv?1?P 汽车的功率m12mv?Ptfs ）加速过程，由动能定理，得： （2 23kg10m?8? 解得P2s/?5ma?f?mav （3）当时，设车的速度，根据牛顿第二