2019年高三物理二轮复习 专题3 第2讲机械能守恒定律功能关系检测试题.doc

2019年高三物理二轮复习 专题3 第2讲机械能守恒定律功能关系检测试题一、选择题(16题只有一个选项正确，710小题有多个选项正确)1(xx黑龙江齐齐哈尔二模)如图所示，质量相等、材料相同的两个小球A、B间用一劲度系数为k的轻质弹簧相连组成系统，系统穿过一粗糙的水平滑杆，在作用在B上的水平外力F的作用下由静止开始运动，一段时间后一起做匀加速运动，当它们的总动能为4Ek时撤去外力F，最后停止运动。不计空气阻力，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则在从撤去外力F到停止运动的过程中，下列说法正确的是()A撤去外力F的瞬间，弹簧的压缩量为B撤去外力F的瞬间，弹簧的伸长量为C系统克服摩擦力所做的功小于系统机械能的减少量DA克服外力所做的总功等于2EK答案D解析撤去F瞬时，弹簧处于拉伸状态，对系统在F作用下一起匀加速运动，由牛顿第二定律有F2mg2ma，对A有kxmgma，求得拉伸量x，则A、B两项错误；撤去F之后，系统运动过程中，克服摩擦力所做的功等于机械能的减少量，则C错误；对A利用动能定理W合0EkA，又有EkAEkB2Ek，则知A克服外力做的总功等于2Ek，则D项正确。2(xx广东)如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中和为楔块，和为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中()A缓冲器的机械能守恒B摩擦力做功消耗机械能C垫板的动能全部转化为内能D弹簧的弹性势能全部转化为动能答案B解析本题主要考查功能关系和能量守恒，要明确不同力做功涉及不同能的变化及机械能守恒的条件，在撞击缓冲过程中，摩擦力和弹力做负功，机械能转化为内能，动能转化为弹力势能和内能，机械能不守恒，B正确，ACD不正确，利用能量守恒解题时，要分析几个力做功，从而分析出几种形式能的转化，另外还要分析动能的转化。3(xx耀华中学)如图所示，一个质量为m的物体(可视为质点)以某一速度从A点冲上倾角为30的固定斜面，其运动的加速度为3g/4，这物体在斜面上上升的最大高度为h，则在这个过程中物体的()A机械能损失了mgh/4B动能损失了3mgh/2C重力势能增加了3mgh/4 D整个过程中物体机械能守恒答案B解析本题考查功能关系、牛顿第二定律，意在考查考生用功能观点去解决问题的能力。对物体分析由牛顿第二定律列方程mgsin30fmg，解得fmg。由于有摩擦力做功，机械能不守恒，机械能的损失等于克服摩擦力做功，损失为fxmg2hmgh，选项A、D均错；重力势能的增加值等于克服重力做的功，为mgh，C项错误；动能损失等于克服合力做的功，为mg2hmgh，B项正确。4(xx安徽卷)如图所示，有一内壁光滑的闭合椭圆形管道，置于竖直平面内，MN是通过椭圆中心O点的水平线。已知一小球从M点出发，初速率为v0，沿管道MPN运动，到N点的速率为v1，所需时间为t1；若该小球仍由M点以初速率v0出发，而沿管道MQN运动，到N点的速率为v2，所需时间为t2。则()Av1v2，t1t2Bv1t2Cv1v2，t1t2 Dv1v2，t1t2，A正确。本题的难点在于要理解A球向上运动的平均速率小于向下运动的平均速率。5(xx上海单科)静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升，在某一高度撤去恒力。不计空气阻力，在整个上升过程中，物体机械能随时间变化关系是()答案C解析以地面为零势能面，以竖直向上为正方向，则对物体，在撤去外力前，有Fmgma，hat2，某一时刻的机械能EEFh，解以上各式得E t2t2，撤去外力后，物体机械能守恒，故只有C正确。6(xx福建卷)如图，两根相同的轻质弹簧，沿足够长的光滑斜面放置，下端固定在斜面底部挡板上，斜面固定不动。质量不同、形状相同的两物块分别置于两弹簧上端。现用外力作用在物块上，使两弹簧具有相同的压缩量，若撤去外力后，两物块由静止沿斜面向上弹出并离开弹簧，则从撤去外力到物块速度第一次减为零的过程，两物块()A最大速度相同B最大加速度相同C上升的最大高度不同D重力势能的变化量不同答案C解析本题考查了弹性势能与重力势能及动能的变化。解题关键是各物理量所对应弹簧所处的状态及受力情况。开始压缩量相同，弹力相同，释放瞬间两球加速度最大，由牛顿第二定律，kx0mgsinmam，amgsin，由于两物块质量不同，因此最大加速度不同，因此B选项错误；当物块加速为零时，速度最大，则kxmgsin，由能量转化与守恒定律，有kxkx2mv，所以v，m越大，vm越小，两物块质量不同，最大速度不同，选项A错误；达到最大高度时速度为零，弹性势能转化为重力势能，则kxmgh，h，两物块质量不同，上升的最大高度不同，选项C正确；弹簧相同，开始压缩量相同，全过程释放的弹性势能完全转化为重力势能，即EPGEPO，重力势能的变化量相同，选项D错误。本题对最大速度的分析是难点，列出能量守恒关系式才能准确解答。7(xx豫东、豫北模拟)“健身弹跳球”是最近在少年儿童中特别流行的一种健身器材，少年儿童在玩弹跳球时如图所示，双脚站在弹跳球的水平板上，用力向下压弹跳球，人和形变的弹跳球能一起在地面上跳动。忽略阻力和弹跳球的质量，设跳动时人和弹跳球一直保持竖直。则从弹跳球下端触地后直到最低点的一段运动过程中()A人所受重力的瞬时功率逐渐减小B人的加速度先减少后增大C人的动能逐渐减小D人的机械能逐渐减小答案BD解析这段过程中，速度先增大后减小，人的动能先增大后减小，C错；重力的功率Pmgv也是先增后减，A错；人的加速度先向下减小后向上增大，B对，重力之外的其他力对人一直做负功，人的机械能一直减小，D对。8(xx许昌、新乡、平顶山模拟)如图所示，质量为m的物体在斜向上的传送带上由静止释放。传送带由电动机带动，始终保持以速度v匀速斜向上运动。物体在传送带上运动一段时间后与传送带保持相对静止。对于物体从静止释放到相对传送带静止这一过程，下列说法正确的是()A物体克服重力做的功为mv2B合外力对物体做的功为mv2C物体和传送带之间由于摩擦而产生的热量为mv2D摩擦力对物体做的功等于物体机械能的增量答案BD解析本题考查功的计算、功能关系，意在考查考生对动能定理的应用能力。在物块上升过程当中，受重力支持力和摩擦力，只有重力和摩擦力做功，由动能定理可知WfWGmv2/2，物体克服重力做功不为mv2/2，故A错误；合外力做的功为mv2/2，故B正确；产生的热量等于摩擦力与物块和传送的位移差值的乘积，故C错误；由动能定理可知摩擦力对物体做的功等于物体机械能的增量，故D正确。9(xx河北第三次质检)如图所示，轨道NO和OM底端对接且，小环自N点由静止滑下再滑上OM。已知小环在轨道NO下滑的距离小于在轨道OM上滑的距离，忽略小环经过O点时的机械能损失，轨道各处的摩擦系数相同。若用F、 f、v和E分别表示小环所受的合力、摩擦力、速度和机械能，这四个物理量的大小随环运动路程的变化关系如图。其中能正确反映小环自N点到右侧最高点运动过程的是()答案ABC解析环下滑过程所受合力F1mgsinmgcos，上滑过程所受合力F2mgsinmgcos。设小环运动至O点时速度为v，下滑过程v22a1x1，上滑过程v22a2x2，x1a2，合力Fma，则F1F2，A对；下滑过程受的摩擦力f1mgcos，上滑过程f2mgcos，则f1a2，x1x2，C项正确；设小球在初位置时机械能为E0，由功能关系EE0fxE0mgcosx，图象斜率为mgcos，则下滑过程斜率小于上滑过程斜率，D项错。10(xx衡水中学模拟)在倾角为的固定光滑斜面上有两个用轻弹簧相连接的物块A、B，它们的质量分别为m1、m2，弹簧劲度系数为k，C为一固定挡板，系统处于静止状态。现用一平行于斜面向上的恒力F拉物块A使之向上运动，当物块B刚要离开挡板C时，物块A运动的距离为d，速度为v。则此时()A拉力做功的瞬时功率为FvsinB物块B满足m2gsinkdC物块A的加速度为D弹簧弹性势能的增加量为Fdm1gdsinm1v2答案CD解析本题考查功能关系、功率、平均功率和瞬时功率，意在考查考生的理解能力。开始系统处于静止状态，弹簧弹力等于A的重力沿斜面向下的分力，当B刚离开C时，弹簧的弹力等于B的重力沿斜面向下的分力，故m2gsinkx2，x2为弹簧相对于原长的伸长量，但由于开始时弹簧是压缩的，故dx2，故m2gsinkd；当B刚离开C时，弹簧的弹力等于B的重力沿斜面下的分力，故m2gsinkx2，根据牛顿第二定律：Fm1gsinkx2ma，已知m1gsinkx1，x1x2d故物块A加速度等于；拉力的瞬时功率PFv，故A错误；根据功能关系，弹簧弹性势能的增加量等于拉力的功减去系统动能和重力势能的增加量，即为：Fdm1gdsinm1v2，故D正确。二、非选择题11(xx信息卷)如图所示，半径为R1.8m的光滑圆弧轨道AB，下端B恰与小车右端上表面平滑对接且到竖直挡板的距离为2.4m，小车固定在地面上，小车长未知，小车上表面距地面的高度h0.2m，现有一质量为m2kg的滑块，从圆弧轨道顶端由静止释放，滑到B端后冲上小车，滑块与小车上表面间的动摩擦因数0.8，重力加速度g10m/s2。(1)求滑块到达B端时，轨道对它支持力的大小；(2)滑块离开小车后恰好落在挡板底端，求小车的长度；(3)若撒去小车，在A点给滑块一竖直向下的初速度，滑块也可以从B点平抛落到挡板的底端，求此初速度的大小。答案(1)60N(2)2m或2.16m(3)6m/s解析(1)由机械能守恒定律和牛律第二定律得mgRmvvB6m/s，FNmgm则：FN60N(2)设小车的长度为x，则小车的左端到挡板的水平距离为2.4mx，滑块离开小车时的速度为v，则根据匀变速直线运动规律有v2v2gx滑块做平抛运动有：水平方向2.4mxvt竖直方向hgt2联立各式得x2m或x2.16m(3)滑块从B点平抛，竖直方向hgt2水平方向2.4mvtmgRmv2mvv06m/s12(xx内蒙古包头测评)如图所示，在倾角为30的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B，它们的质量均为m，弹簧的劲度系数为k，C为一固定挡板，系统处于静止状态。现开始用一沿斜面方向的力F拉物块A使之向上匀加速运动，当物块B刚要离开C时F的大小恰为2mg。问：(1)从F开始作用到物块B刚要离开C的过程中弹簧弹力对物块A做的功。(2)物块B刚要离开C时，物块A的动能。(3)从F开始作用到物块B刚要离开C的过程中力F做的功。答案(1)0(2)(3)解析(1)令x1表示未加F时弹簧的压缩量，对物块A有：kx1mgsin30令x2表示B刚要离开C时弹簧的伸长量，对物块B有：kx2mgsin30所以x1x2，弹力做的功为零(2)B刚要离开C时，对物块A，有Fmgsin30kx2ma将F2mg，代入上式得ag对A：2a(x1x2)v2Ekmv2(3)对A由动能定理有WFWGmv2WGmg(x1x2)sin30得WF13如图甲所示，一足够长、与水平面夹角53的倾斜轨道与竖直面内的光滑圆轨道相接，圆轨道的半径为R，其最低点为A，最高点为B。可视为质点的物块与斜轨间有摩擦，物块从斜轨上某处由静止释放，到达B点时与轨道间压力的大小F与释放的位置距最低点的高度h的关系图象如图乙所示，不计小球通过A点时的能量损失，重力加速度g10m/s2，sin53，cos53，求：(1)物块与斜轨间的动摩擦因数；(2)物块的质量m。答案(1)(2)0.2kg解析(1)由题图乙知，当h15R时，物块到达B点时与轨道间压力的大小为0，设此时物块在B点的速度大小为v1，则：mg对物块从释放至到达B点的过程，由动能定理得：mg(h12R)mgcosmv解得：(2)设物块从距最低点高为h处释放后到达B点时速度的大小为v，则：Fmg对物块从释放至到达B点的过程，由动能定理得：mg(h2R)mgcosmv2解得：F5mg则Fh图线的斜率k由题图乙可知k解得：m0.2kg