（课标版）高考物理二轮复习 专题二 能量与动量 第6讲 选择题对“机械能守恒定律、功能关系”的考查限时练（含解析）-人教版高三全册物理试题

选择题对“机械能守恒定律、功能关系”的考查[A组基础题练熟练快]1.(多选)(2019·甘肃河西五市一模)某娱乐项目中，参与者抛出一小球去撞击触发器，从而进入下一关．现在将这个娱乐项目进行简化，假设参与者从触发器的正下方以v的速率竖直上抛一小球，小球恰好击中触发器．若参与者仍在刚才的抛出点，沿A、B、C、D四个不同的光滑轨道分别以速率v抛出小球，如图所示．则小球能够击中触发器的可能是()解析：小球以速率v竖直上抛的最大高度为h，到达最大高度时速率为0，A选项中，小球还没上升到最高点就做斜抛运动，不能击中触发器，故A错误；B选项中，小球离开斜面后做斜抛运动，不能击中触发器，故B错误；C选项中，根据机械能守恒定律可知，小球上升到最高点时速度刚好等于零，可以击中触发器，故C正确；D选项中，在双轨中做圆周运动时到达最高点的速度可以为零，所以小球可以上升到最高点并击中触发器，故D正确．答案：CD2．(2019·苏锡常镇四市调研)以一定的初速度从地面竖直向上抛出一小球，小球上升到最高点之后，又落回到抛出点，假设小球所受空气阻力与速度大小成正比，则小球在运动过程中的机械能E随离地高度h变化关系可能正确的是()解析：根据功能关系得ΔE＝fΔh，得eq\f(ΔE,Δh)＝f＝kv，即E­h图象切线斜率的绝对值等于空气阻力的大小．上升过程中，速度减小，故E­h图象的斜率减小；下降过程中，速度增大，故E­h图象的斜率变大；上升过程中平均阻力大于下降过程中的平均阻力，故上升过程中机械能减小的比下降过程中机械能减小的多，故选D.答案：D3．(多选)(2019·湖北天门等八市联考)如图所示，公园蹦极跳床深受儿童喜爱．一小孩系好安全带后静止时脚刚好接触蹦床，将小孩举高至每根轻质弹性绳都处于原长时由静止释放，对小孩下落过程的分析，下列说法正确的是()A．小孩一直处于失重状态B．弹性绳对小孩的作用力一直增大C．小孩的加速度一直增大D．小孩的机械能一直减小解析：由于初始时刻弹性绳处于原长，弹力为零，小孩加速度向下，接触蹦床后，速度会减小，加速度向上，故小孩先处于失重状态，后处于超重状态，A项错误；随着小孩的下落，弹性绳伸长，弹力增大，弹力之间夹角减小，弹性绳合力增大，B项正确；小孩加速下落时，mg－F弹＝ma，加速度减小，当接触蹦床后，做减速运动，F蹦＋F弹－mg＝ma，加速度增大，C项错误；由于弹性绳和蹦床都会对小孩做负功，所以小孩的机械能一直减小，D项正确．答案：BD4．(2019·湖南衡阳二模)2019年春晚在舞蹈《春海》中拉开帷幕．如图所示，五名领舞者在钢丝绳的拉动下以相同速度缓缓升起，若五名领舞者的质量(包括衣服和道具)相等，下面说法中正确的是()A．观众欣赏表演时可把领舞者看作质点B．2号和4号领舞者的重力势能相等C．3号领舞者处于超重状态D．她们在上升过程中机械能守恒解析：观众欣赏表演时，要看动作，不能把领舞者看作质点，故A错误；2号和4号领舞者的质量相等，高度相同，则重力势能相等，故B正确；3号领舞者缓缓升起，处于平衡状态，故C错误；她们在上升过程中，钢丝绳的拉力对她们做功，所以她们的机械能不守恒，故D错误．答案：B5．(2019·河南郑州二次预测)在奥运比赛项目中，10m跳台跳水是我国运动员的强项．某次训练中，质量为60kg的跳水运动员从跳台自由下落10m后入水，在水中竖直向下减速运动．设空中下落时空气阻力不计，水对他的阻力大小恒为2400N．那么在他入水后下降2.5m的过程中，下列说法正确的是(取g＝10m/s2)()A．他的加速度大小为40m/s2B．他的动量减少了300kg·m/sC．他的动能减少了4500JD．他的机械能减少了4500J解析：根据牛顿第二定律：f－mg＝ma，代入数据解得加速度大小为：a＝30m/s2，故A错误；自由下落10m后，根据veq\o\al(2,0)＝2gh，可得运动员的速度为：v0＝10eq\r(2)m/s，在水中下落2.5m后的速度为：veq\o\al(2,1)－veq\o\al(2,0)＝－2ah′，代入数据解得：v1＝5eq\r(2)m/s，他的动量减少了：Δp＝mv0－mv1＝300eq\r(2)kg·m/s，故B错误；减速下降的过程中，根据动能定理，动能的减少量等于克服合力做的功：W合＝(f－mg)h′＝(2400－600)×2.5J＝4500J，故C正确；减速下降的过程中，机械能的减少量等于克服阻力做的功为：fh′＝2400×2.5J＝6000J，故D错误．答案：C6．(2019·金学导航大联考)静止在粗糙斜面上的物体在沿斜面向上的恒定拉力F作用下沿斜面匀加速上升，在某一时刻撤去恒力F，空气阻力不计，则物体机械能E随时间t变化关系可能正确的是()解析：物体在拉力作用下匀加速上升时，拉力和滑动摩擦力的合力(F－f)做正功，根据功能关系可知物体机械能增加，即ΔE＝(F－f)×eq\f(1,2)at2，与时间成二次函数关系，故选项A、B错误；在撤去拉力后，滑动摩擦力做负功，机械能减少，仍然与时间成二次函数关系，故选项C错误，D正确．答案：D7．(2019·名校学术联盟押题)如图所示，物块P用细绳吊在天花板上，物块Q用轻弹簧吊在物块P下面，用竖直向上的推力推物块Q，使轻绳的张力刚好为零，保持两物块静止不动．现撤去推力F，则在物块Q向下运动的过程中，(轻绳不会被拉断)()A．物块P受到的合力先减小后增大B．物块Q的动能与弹簧的弹性势能之和不断增大C．物块Q减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能D．物块Q的机械能不断减小，转化成了弹簧的弹性势能解析：物块P保持静止，受到的合力始终为零，故A错误；在物块Q向下运动的过程中，物块Q与弹簧组成的系统，机械能守恒，物块Q的动能、物块Q的重力势能与弹簧的弹性势能之和保持不变，物块Q向下运动，物块Q的重力势能减小，物块Q减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能和物块Q的动能，所以物块Q的动能与弹簧的弹性势能之和不断增大，故B正确，C错误；开始时轻绳的张力刚好为零，弹簧处于压缩状态，物块Q向下运动，弹簧的弹力对物块Q先做正功后做负功，因此物块Q的机械能先增大后减小，故D错误．答案：B[B组中难题目练通抓牢]8．(2019·考试大纲调研卷10)如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为m、套在光滑竖直固定杆A处的圆环相连，弹簧水平且处于原长．圆环从A处由静止开始下滑，经过B处的速度最大，到达C处的速度为零，重力加速度为g，则下列说法不正确的是()A．由A到C的过程中，圆环的加速度先减小后增大B．由A到C的过程中，圆环的动能与重力势能之和先增大后减少C．由A到B的过程中，圆环动能的增加量小于重力势能的减少量D．在C处时，弹簧的弹性势能为mgh解析：圆环从A处由静止开始下滑，经过B处的速度最大，到达C处的速度为零，所以圆环先做加速运动，再做减速运动，经过B处的速度最大，所以经过B处的加速度为零，所以加速度先减小后增大，故A正确．圆环的动能、重力势能和弹性势能之和守恒，因由A到C的过程中，弹性势能逐渐变大，则圆环的动能与重力势能之和逐渐减少，选项B错误．由A到B的过程中，因圆环的动能、重力势能和弹性势能之和守恒，则弹性势能和动能增加量之和等于重力势能的减小量，则圆环动能的增加量小于重力势能的减少量，选项C正确．研究圆环从A处由静止开始下滑到C过程，由动能定理得：mgh－W弹＝0－0＝0，则W弹＝mgh，故D正确．答案：B9．(2019·湘赣十四校联考)如图，倾角为θ的传送带正以速度v0匀速顺时针转动，现将物块轻放在传送带的顶端A点，在物块向下运动的过程中，关于物块的速度v，所受摩擦力的大小f、摩擦力功率的大小P、重力势能Ep的图象一定不正确的是()解析：对物块受力分析可知，物块在传送带上运动的情况有三种情况：即①一直匀加速运动；②先匀加速到与传送带共速后再以更小的加速度加速；③先匀加速与传送带共速后再匀速．重力势能与时间在两个阶段不可能都是线性关系，故A错误．情况③对应的摩擦力先为滑动摩擦，后为静摩擦力，故B正确．情况②对应的摩擦力的功率为P＝fv＝fat可知，C正确．情况③对应的速度时间图象即为D，故D正确．本题选不正确的，故选A.答案：A10．(多选)(2019·湖北四地七校联考)如图所示，固定的光滑竖直杆上套一个滑块A，与滑块A连接的细线绕过光滑的轻质定滑轮连接滑块B，细线不可伸长，滑块B放在粗糙的固定斜面上，连接滑块B的细线和斜面平行，滑块A从细线水平位置由静止释放(不计轮轴处的摩擦)，到滑块A下降到速度最大(A未落地，B未上升至滑轮处)的过程中()A．滑块A和滑块B的加速度大小一直相等B．滑块A减小的机械能等于滑块B增加的机械能C．滑块A的速度最大时，滑块A的速度大于B的速度D．细线上张力对滑块A做的功等于滑块A机械能的变化量解析：两滑块与细线构成细线连接体，沿绳方向的加速度相等，则A的分加速度等于B的加速度，故A错误；细线连接体上的一对拉力做功不损失机械能，但B受到的斜面摩擦力对B做负功，由能量守恒可知滑块A减小的机械能等于滑块B增加的机械能和摩擦生热之和，故B错误；细线连接体沿细线的速度相等，则A沿细线的分速度等于B的运动速度，如图所示，即滑块A的速度大于B的速度，故C正确；对A受力分析可知，除重力外，只有细线的张力对滑块做功，由功能原理可知，细线上张力对滑块A做的功等于滑块A机械能的变化量，故D正确．答案：CD11.(2019·江西南昌一模)如图所示，物体A、B和轻弹簧静止竖立在水平地面上，轻弹簧的两端与两物体拴接，其劲度系数为k，重力加速度为g.在物体A上施加一个竖直向上的恒力，若恒力大小为F0，物体B恰好不会离开地面；若恒力大小为2F0，在物体B刚好离开地面时物体A的速度为eq\r(\f(3F0g,k))，设整个过程中弹簧都处于弹性限度内．则物体A与物体B的质量比值为()A．2∶1 B．1∶2C．3∶1 D．1∶3解析：开始时弹簧的压缩量x1＝eq\f(mAg,k)；物体刚好离开地面时，弹簧的伸长量为x2＝eq\f(mBg,k)；两次施加力F时弹簧的弹力做功相同；根据能量关系可知：若恒力大小为F0，则Ep＋mAg(x1＋x2)＝F0(x1＋x2)；若恒力大小为2F0，则Ep＋mAg(x1＋x2)＋eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,A)＝2F0(x1＋x2)，其中的vA＝eq\r(\f(3F0g,k))；联立解得mA∶mB＝2∶1，故选A.答案：A[C组探究创新从容应对]12．(2019·河南联考)如图所示，跳楼机是常见的大型机动游乐设备．这种设备的座舱装在竖直柱子上，由升降机送至高处后使其自由下落(不计阻力)，一段时间后，启动制动系统，座舱匀减速运动到地面时刚好停下．下列说法正确的是()A．自由下落阶段和制动阶段乘客机械能的变化量相等B．自由下落阶段和制动阶段，乘客所受合力的冲量相同C．自由下落阶段和制动阶段，乘客所受重力做的功一定相等D．整个下落过程中，乘客的最大速度是全程平均速度的两倍解析：自由下落阶段乘客的机械能不变，制动阶段乘客机械能减小，选项A错误；自由下落阶段和制动阶段，乘客的动量变化等大反向，则乘客所受合力的冲量大小相同，方向相反，选项B错误；自由下落阶段和制动阶段下降的距离不一定相同，则乘客所受重力做的功不一定相等，选项C错误；整个下落过程中，若乘客的最大速度是v，则自由下落阶段的平均速度为eq\f(v,2)，制动阶段的平均速度也是eq\f(v,2)，即最大速度是全程平均速度的两倍，选项D正确．答案：D13．(2019·山东枣庄期末)某马戏团演员做滑杆表演时，所用竖直滑杆的上端通过拉力传感器固定在支架上，下端悬空，滑杆的质量为20kg.从演员在滑杆上端做完动作时开始计时，演员先在杆上静止了0.5s，然后沿杆下滑，3.5s末刚好滑到杆底端，速度恰好为零，整个过程演员的vt图象和传感器显示的拉力随时间的变化情况分别如图甲、乙所示，取重力加速度g＝10m/s2，则下列说法正确的是()甲乙A．演员在1.0s时的加速度大小为2m/s2B．滑杆的长度为5.25mC．传感器显示的最小拉力为420ND．3.5s内演员损失的机械能为2700J解析：由vt图象可知，演员在1.0s时的加速度大小a＝eq\f(3－0,1.5－0.