发布时间 : 星期一 文章2021届课标版高考物理一轮复习专题训练：专题六 机械能及其守恒更新完毕开始阅读
(3)若只增大钩码的总质量m,则滑块相对传感器的位置随时间变化的规律可能是图乙中的曲线 .(选填“①”“②”或“③”)
12.[新角度,6分]某实验探究小组设计的验证动能定理的实验装置如图甲所示,细线一端拴一个球,另一端连接拉力传感器并固定在天花板上,图乙表示拉力传感器示数F随时间t变化的曲线,且图中拉力F的最大值F2和最小值F1为已知量,用天平测出球的质量为m,已知重力加速度为g.
(1)拉力F取最大值F2时,小球应位于 (选填“最低点”或“最高点”);拉力F取最小值时,小球应位于 (选填“最低点”或“最高点”).
(2)球从静止释放至运动到最低点过程中,满足动能定理的关系式为 (用测定物理量的符号表示).
(3)写出一条对提高实验结果准确程度的建议: . 13.[12分]竖直面内一倾斜轨道与一半径为R(R未知)的光滑半圆弧轨道平滑连接,如图(a)所示.t=0时刻,小物块A在倾斜轨道上从静止开始下滑,运动到与圆心等高处;然后又从与圆心等高处滑下,当返回到倾斜轨道上的P点(图
中未标出)时,速度减为0,此时对其施加一外力,使其在倾斜轨道上保持静止.物块A在倾斜轨道上运动的v-t图象如图(b)所示,图中的v1和t1均为未知量.已知物块A的质量为m,初始时A距地面的高度为H,重力加速度大小为g,不计空气阻力.求物块A克服摩擦力所做的功.
14.[12分]如图甲所示,一辆小汽车以5 m/s的速度从水平路段的A点,以P1=6 kW的恒定功率沿平直公路AB段行驶,在斜坡底端B处瞬间换挡,以P2=112 kW的恒定功率沿倾角为30°的BC段斜坡行驶,用12 s通过整个ABC路段,其速率的v-t图象如图乙所示,在图乙中t=12 s处水平虚线与曲线相切,假设小汽车在AB段和BC段受到的阻力(含地面摩擦力和空气阻力等)大小相等,换挡时小汽车的速率不变,重力加速度g取10 m/s2.求小汽车的质量m和小汽车在4~12 s时间段内运动的路程L.
15.[14分]一个弹珠游戏的简化模型如图所示.竖直安装在高H=1 m的桌面上的“过山车”轨道的水平轨道OB粗糙,长为1 m,BD光滑;光滑圆轨道半径为R=0.4 m.一弹簧左端固定,右端自由伸长到A点,OA长为0.1 m.距桌子右边沿水平距离s=1.6 m处有一高度h=0.8 m的竖直挡板.现在A点静止放置
一个质量m=1 kg的小物块,并用力缓慢把小物块推到O点,在这个过程中推力做的功W=22.4 J.已知小物块与轨道OB间的动摩擦因数μ=0.4,重力加速度g取10 m/s2,不计空气阻力. (1)把小物块推到O点时,弹簧的弹性势能Ep是多少?
(2)该小物块从O点由静止释放后,求其运动到圆轨道最高点C时对轨道的压力大小.
(3)只改变小物块的质量,为了使从O点由静止释放的小物块都能落在DF和挡板之间,小物块的质量m应满足什么条件?
答案解析
1.B 游客们在缓慢上升的过程中,动能不变,故合力对游客们做的功为零,选项A错误.游客们被提升到H高度的过程中,重力做的功WG=-mgH,重力势能增加mgH,选项B正确.电动机做的功,一方面用于增加游客们的重力势能,另一方面用于克服其他阻力做功,故电动机做的功大于mgH,选项C错误.游客们在上升的过程中,动能不变,重力势能增加,故机械能增加,选项D错误. 2.D 纸对魔方的摩擦力向左,因此纸对魔方的摩擦力对魔方做正功,故A错误;纸与魔方间因摩擦而产生的热量为μ1mg×
=0.059 4 J,故C错误;根据动能定理可知,纸对魔方做的功等于魔
方克服桌面摩擦力做的功,0-0=W纸+W桌=μ1mgx1-μ2mgx2,x1+x2=12 cm,解得x1=7.2 cm,x2=4.8 cm,魔方克服桌面摩擦力做的功为μ2mgx2=0.028 8 J,故B错误,D正确. 【易错警示】 本题的易错之处有两个,一是不能理解因摩擦而产生的热量对应的是魔方和纸
的相对位移;二是不能将魔方在纸上的运动过程和魔方在桌面上的运动过程结合起来分析. 3.D 小孩松手后,橡皮筋的伸长量一直在减少,所以橡皮筋的弹性势能减少,但是在向上弹射的过程中,飞机的速度并不是一直增大的,飞机在弹力和重力作用下,先加速运动后减速运动,所以A错误.从D到B的过程中,橡皮筋的弹性势能转化为飞机的机械能,所以飞机的机械能增加,B错误,D正确.因为DC段的弹力大于CB段的弹力,故从D到C过程橡皮筋对飞机做的功和从C到B过程橡皮筋对飞机做的功不相等,C错误.
4.C 当汽车匀速行驶时,F牵=Ff,又Ff=kv,P=F牵v,当汽车输出功率为1 kW时,汽车恰能以10 m/s的速度匀速行驶,则k=10 N·s/m,当功率变为4 kW时,若速度为20 m/s,可知此时F
牵
=200
N,Ff=200 N,则汽车正在匀速行驶,若速度为40 m/s,可知此时F牵=100 N,Ff=400 N,则汽车正在减速行驶,A、B错误;由以上分析可知,汽车以20 m/s的速度匀速行驶时,功率是以10 m/s的速度匀速行驶时的4倍,但由于行驶百公里所用时间减半,所以油耗为以10 m/s的速度匀速行驶时的2倍,C正确,D错误.
5.C 人在升起至最高点的过程中,喷水系统做的功应该等于人与喷水装置增加的重力势能和运动过程中水增加的机械能之和,而人增加的重力势能为Ep=mgh=5 525 J,A错;人悬停在8.5 m高处时,喷水系统对人不做功,但对水仍然要做功,B错;人悬停在8.5 m高处时,高压水泵的有效功为ηP'Δt=Δm·v2+Δm·gh=ρ·2SΔl·v2+ρ·2SΔl·gh,高压水泵的总功率P'=
=81 kW,C对;
人悬停在8.5 m高处时对单个喷口有PΔt=Δm·v2=ρSΔl·v2,单个喷口喷射水流的功率为
P=ρSv2=ρSv3=11.25 kW,两个喷口喷射水流的总功率为22.5 kW,D错.
6.B 小球从A位置运动到C位置的过程中,小球和弹簧组成的系统机械能守恒,小球的机械能不守恒,A错误.小球从A位置运动到B位置的过程中,小球受到的合力先向上后向下,小球的速度先增大后减小,故重力的功率先增大后减小,B正确.小球从A位置运动到B位置的过程中,先加速上升,后减速上升,故小球先处于超重状态,后处于失重状态;从B位置运动到C位置的过程中,小球减速上升,处于失重状态,C错误.小球从A位置运动到B位置的过程中,弹簧弹性势能的减少量等于小球动能的增加量和重力势能的增加量之和,D错误.
7.C 可把水的实际运动反向看成平抛运动,根据平抛运动知识可知,若水从窗户下边缘进入,则
运动的时间t1=,水平速度v01==,A错误.若水从窗户上边缘进入,则运动的时间
t2=,水平速度v02==,B错误.若水击中离地高h的位置,可知平抛运动的水平速度
v0h==,设水离开水炮时的速度为vt,根据能量守恒定律有m=mgh+m,得=2gh+,
水炮对水做功使水以速度vt离开,故水炮的功率P====ρS,联立可得
P=ρS(2gh+ ,由数学知识,可知当h=时,Pmin=ρS(2gd,故C正确,D错误.
【难点剖析】 本题C、D两项较难,首先需要知道如何表示水炮的功率,根据题意可知水炮对水做功,使水获得动能,离开水炮,故P==.其次需要结合平抛运动分析,离开水炮时的速度vt是一个因变量,击中的h是一个自变量,需要平抛运动和能量守恒定律联立获得两者之间的关系,最后结合数学知识,可求得相应的极值问题. 8.AC 结合题意可知,物块先后两次经过斜面上A点时摩擦力做功不相等,故动能不相等,由动能定理可知Ek1>Ek2,又高度相同,所以Ep1=Ep2,故A正确,B错误.重力做功只与初、末高度差有关,故WG1=WG2;合外力做功等于动能的变化量,物块第一次经过A点时的动能大,故动能的变化量小,W1 9.ACD 工件在传送带上先做匀加速直线运动,然后做匀速直线运动,每个工件滑上传送带后运动的规律相同,由x=vT,得传送带的速度v=,选项A正确;设每个工件做匀加速直线运动的位移为s,根据牛顿第二定律有μmg=ma,得工件的加速度a=μg,结合v2=2as,得传送带的速度v= ,选项B错误;工件与传送带相对滑动的路程Δs=v·-·=2s-s= ,则因摩擦产生的热 量Q=μmgΔs=,选项D正确;根据能量守恒定律得,传送带因传送一个工件多消耗的能量