（全国通用）2020年高考物理一轮题复习 第六章 机械能章末滚动练

机械能 一、单项选择题1物体放在水平地面上，在水平拉力的作用下，沿水平方向运动，在0.6 s内其速度与时间关系的图象和拉力的功率与时间关系的图象如图1甲、乙所示，由图象可以求得物体的质量为(取g10 m/s2)()图1A2 kg B2.5 kgC3 kg D3.5 kg2如图2甲所示，水平面上一质量为m的物体，在水平力F作用下开始加速运动，力F的功率P保持恒定，运动过程所受的阻力f大小不变，物体速度最终达到稳定值为vm，作用过程物体的速度v的倒数与加速度a的关系图象如图乙所示仅在已知功率P的情况下，根据图象所给信息()图2A可求出m、f和vmB不能求出mC不能求出fD可求出加速运动的时间3如图3，水平地面上有一固定光滑斜面AB，其底端B点与半径为R的四分之一圆弧光滑连接，圆弧的端点C与圆心在同一水平线上，M、N为C点正上方两点，距离C点分别为2R和R，现将一小球从M点静止释放，小球在AB上能到达最高处D点距水平面的高度为2R，接着小球沿斜面滑下返回进入圆弧轨道，若不考虑空气阻力，则()图3A小球返回轨道后沿轨道运动可能到不了C点B小球返回轨道后能沿轨道一直运动，并上升到N点C小球返回轨道后沿轨道运动到C点时，速度一定大于零D若将小球从N点静止释放，则小球在AB上能到达最高处距水平面的高度等于R4如图4所示，在水平地面上固定一倾角为的光滑绝缘斜面，斜面处于电场强度大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中，一劲度系数为k的绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端，整根弹簧处于自然状态，一带正电的滑块从距离弹簧上端为x0处静止释放，滑块在运动过程中电荷量保持不变，弹簧始终处在弹性限度内，则下列说法正确的是()图4A当滑块的速度最大时，弹簧的弹性势能最大B当滑块的速度最大时，滑块与弹簧系统的机械能最大C当滑块刚碰到弹簧时速度最大D滑块从接触弹簧开始向下运动到最低点的过程中，滑块的加速度先减小后增大二、多项选择题5质量为m1、m2的两物体，静止在光滑的水平面上，质量为m的人站在m1上用恒力F拉绳子，经过一段时间后，两物体的速度大小分别为v1和v2，位移分别为x1和x2，如图5所示则这段时间内此人所做的功的大小等于()图5AFx2BF(x1x2)C.m2v(mm1)vD.m2v6如图6所示，一质点在重力和水平恒力作用下，速度从竖直方向变为水平方向，在此过程中，质点的()图6A机械能守恒B机械能不断增加C重力势能不断减小D动能先减小后增大三、非选择题7某同学利用光电门传感器设计了一个研究小物体自由下落时机械能是否守恒的实验，实验装置如图7所示，图中A、B两位置分别固定了两个光电门传感器实验时测得小物体上宽度为d的挡光片通过A的挡光时间为t1，通过B的挡光时间为t2，重力加速度为g.为了证明小物体通过A、B时的机械能相等，还需要进行一些实验测量和列式证明图7(1)下列必要的实验测量步骤是_A用天平测出运动小物体的质量mB测出A、B两传感器之间的竖直距离hC测出小物体释放时离桌面的高度HD用秒表测出运动小物体通过A、B两传感器的时间t(2)若该同学用d和t1、t2的比值来反映小物体经过A、B光电门时的速度，并设想如果能满足_关系式，即能证明在自由落体过程中小物体的机械能是守恒的8如图8所示，A、B是水平传送带的两个端点，起初以v01 m/s的速度顺时针运转今将一小物块(可视为质点)无初速度地轻放在A处，同时传送带以a01 m/s2的加速度加速运转，物块和传送带间的动摩擦因数为0.2，水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道CPN，其形状为半径R0.8 m的圆环剪去了左上角135的圆弧，PN为其竖直直径，C点与B点的竖直距离为R，物体离开传送带后由C点恰好无碰撞落入轨道取g10 m/s2，求：图8(1)物块由A端运动到B端所经历的时间；(2)AC间的水平距离；(3)判断物块能否沿圆轨道到达N点9游客对过山车的兴趣在于感受到力的变化，这既能让游客感到刺激，但又不会受伤，设计者通过计算“受力因子”来衡量作用于游客身上的力，“受力因子”等于座椅施加给游客的力除以游客自身的重力，可以利用传感器直接显示数值如图9所示为过山车简化原理图：左边部分是装有弹射系统的弹射区，中间部分是作为娱乐主体的回旋区，右边部分是轨道末端的制动区某位质量为m60 kg的游客坐过山车运动过程中，在轨道A处时“受力因子”显示为7，在轨道B处时“受力因子”显示为0.5，在轨道C处时的“受力因子”显示为0.6.已知大回环轨道半径R10 m，重力加速度g取10 m/s2，则：图9(1)该游客在C处时是超重还是失重？(2)求该游客从A处运动到B处过程中损失的机械能；(3)在设计时能否将弹射区和制动区的位置互换？试用文字定性分析说明答案解析1B匀速运动时拉力等于摩擦力，为：F2Ff N2.5 N.匀加速运动拉力为恒力，v随时间均匀增大，所以P随t均匀增大F1 N7.5 NF1Ffma，a m/s22 m/s2可得m2.5 kg.故B正确，A、C、D错误2A当加速度为零时，物体做匀速运动，此时刻的牵引力等于阻力，速度为最大值；由功率的计算公式可得PFv，而Ffma，联立可得a，由题图乙可得斜率为，截距为，因此可求出m，f和vm，故A正确，B、C错误；物体做变加速运动，加速运动的时间不可求，故D错误故选A.3C据题意可知，小球从M点静止释放能到达D点，据此可知在B点损失的能量为mgR(在B点能量的损失与在B点的速度有关)；当小球从D点返回时，在B点损失的能量小于mgR.当小球从D点返回过程中，由于在B点损失的能量小于mgR，据能量守恒可知，小球返回时能到达C点以上，N点以下，故A、B错误，C正确；若将小球从N点静止释放，在B点损失能量且小于mgR，所以小球在AB上能到达最高处距水平面的高度h满足Rh2R，故D错误4D在斜面方向，滑块受到沿斜面向下的电场力和重力的分力、弹簧的弹力，弹簧的弹力先小于电场力与重力的分力之和，滑块先向下做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度为0时，速度最大，然后弹簧的弹力大于电场力与重力分力之和，做加速度逐渐增大的减速运动，到达最低点，速度减小到0，此时加速度最大，弹簧的弹性势能最大所以滑块的加速度先减小后增大，故A、C错误，D正确动能、重力势能和弹性势能统称为系统的机械能，根据能量守恒定律，电势能减小，系统的机械能增大，当滑块运动到最低点时，电场力做的正功最多，即电势能减小最多，此时系统机械能最大，故B错误5BC根据功的定义WFx，而其x应为拉过的绳子长度，也就是两个物体运动的位移之和，因此B正确，A错误；根据动能定理，拉力做的功等于两个物体增加的动能之和，即Wm2v(mm1)v，因此C正确，D错误6BD因为质点受竖直向下的重力和水平向右的恒力作用，故恒力对质点总做正功，故质点的机械能一直增加，选项B正确，A错误；随质点的高度增加，重力势能逐渐增大，选项C错误；因重力和水平恒力的合力方向指向右偏下，故开始时合力与速度夹角大于90，合力做负功；后来速度方向与合力夹角小于90，合力做正功，由动能定理可知，动能先减小后增大，选项D正确；故选B、D.7(1)B(2)()2()22gh解析(1)由于重力势能和动能中均包括质量m，因此小物体的质量m不需要测量，A错误；求物体重力势能的减小量，需要测量下落高度h，B正确；我们关心的是下落高度，与物体距离桌面的高度无关，C错误；不需要测量物体下落所需要的时间，D错误(2)物体通过两光电门速度分别为、，验证机械能守恒，即需要验证()2()22gh.8(1)3 s(2)8.6 m(3)不能解析(1)物块离开传送带后由C点无碰撞落入轨道，则得在C点物块的速度方向与C点相切，与竖直方向成45，有vCxvCy，物块从B点到C做平抛运动，竖直方向：Rgt得t30.4 svCygt3水平方向：xBCvBt3(vBvCx)得出vBvCxvCy4 m/svCvB4 m/s物块刚放上传送带时，由牛顿第二定律有：mgma得：a2 m/s2物块历时t1后与传送带共速，则有：at1v0a0t1，得：t11 s得：v1at12 m/s4 m/s故物块此时速度还没有达到vB，且此后的过程中由于a0g，物块将和传送带以共同的加速度运动，设又历时t2到达B点vBv1a0t2得：t22 s所以从A运动到B的时间为：tt1t23 sAB间的距离为：xatv1t2a0t7 m(2)从B到C的水平距离为：xBCvBt31.6 m所以A到C的水平距离为：xACxxBC8.6 m(3)物块能到达N点的速度要求：mgm解得：vN2 m/s对于小物块从C到N点，设能够到达N位置且速度为vN，由机械能守恒得：mvmgR(1)mvN2解得：vN m/svN，故物体不能到达N点9(1)失重(2)1.5103 J(3)见解析解析(1)因C处受力因子显示0.6，即游客对座椅的压力为0.6mg，所以处于失重状态(2)该游客在轨道A处受到的座椅的作用力FA7mg，由牛顿第二定律可得：FAmgm，则EkAmv3mgR该游客在轨道B处受到的座椅的作用力FB0.5mg，由牛顿第二定律可得：FBmgm，则EkBmv0.75mgR设游客机械能损失为E，则：EEkA(EkB2mgR)解得：E1.5103 J.(3)不能，这样存在安全问题和设计缺陷，因存在阻力，速度不断减小，过山车可能过不了B处