2021届新高考物理二轮复习专题强化双击训练 专题七 机械能守恒定律 B卷

2021届新高考物理二轮复习专题强化双击训练 专题七 机械能守恒定律 B卷

1.“跳一跳”小游戏需要操作者控制棋子离开平台时的速度，使其能跳到旁边等高的平台上.如图所示的抛物线为棋子在某次跳跃过程中的运动轨迹，其最高点离平台的高度为h，在最高点时的速度为v，若质量为m、可视为质点的棋子在运动过程中，只受重力作用，重力加速度为g，以平台所在平面为零势能面，则(   )

A.棋子从最高点落到平台上所需时间

B.棋子在两平台上落点间的距离

C.棋子落到后一个平台上时的机械能

D.棋子落到后一个平台上时的动能

2.目前,我国在人工智能和无人驾驶技术方面已取得较大突破.为早日实现无人驾驶,某公司对汽车性能进行了一项测试,让质量为m的汽车沿一山坡直线行驶.测试中发现,下坡时若关掉油门,则汽车的速度保持不变;若以恒定的功率P上坡,则汽车从静止开始做加速运动,行驶位移s时速度刚好达到最大值.设汽车在上坡和下坡过程中所受阻力的大小分别保持不变,下列说法正确的是(   )

A.关掉油门后的下坡过程,汽车的机械能守恒

B.关掉油门后的下坡过程,坡面对汽车的支持力的冲量为零

C.上坡过程中,汽车速度由增至所用的时间可能等于

D.上坡过程中,汽车从静止启动到刚好达到最大速度所用时间一定小于

3.内壁光滑的环形凹槽半径为R，固定在竖直平面内，一根长度为的轻杆，一端固定有质量为m的小球甲，另一端固定有质量为的小球乙．现将两小球放入凹槽内，小球乙位于凹槽的最低点，如图所示，由静止释放后(   )

A.下滑过程中甲球减少的机械能总是等于乙球增加的机械能

B.下滑过程中甲球减少的重力势能总是等于乙球增加的重力势能

C.甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点

D.杆从右向左滑回时，乙球一定不能回到凹槽的最低点

4.如图所示，一钢绳的两端分别固定在两座山的处，P点高于Q点，某人抓住套在绳子上的光滑圆环从P处滑到Q处.滑行过程中绳子始终处于绷紧状态，不计一切阻力.关于人从P处滑到Q处的过程说法正确的是(   )

A.机械能先减小后增大

B.从P处滑到最低位置的过程重力做功的功率一直增大

C.滑到最低位置时人受到水平方向的合力为零

D.动能最大位置与P处的水平距离小于与Q处的水平距离

5.如图甲所示，用竖直向上的力F拉静止在水平地面上的一物体，物体在向上运动的过程中，其机械能E与位移x的关系如图乙所示，其中为曲线，其余部分为直线，下列说法不正确的是(   )

A.在0~的过程中，物体所受拉力不变

B.在~的过程中，物体的加速度先减小后增大

C.在0~的过程中，物体的动能先增大后减小

D.在0~的过程中，物体克服重力做功的功率一直增大

6.如图所示，质量为m的物块从A点由静止开始下落，加速度是，下落H到B点后与一轻弹簧接触，又下落h后到达最低点C，在由A运动到C的过程中，空气阻力恒定，则(   )

A.物块机械能守恒

B.物块和弹簧组成的系统机械能守恒

C.物块机械能减少

D.物块和弹簧组成的系统机械能减少

7.如图所示，一小物块被夹子夹紧，夹子通过轻绳悬挂在小环上，小环套在水平光滑细杆上，物块质量为，到小环的距离为，其两侧面与夹子间的最大静摩擦力均为。小环和物块以速度v向右匀速运动，小环碰到杆上的钉子后立刻停止，物块向上摆动。整个过程中，物块在夹子中没有滑动。小环和夹子的质量均不计，重力加速度为g。下列说法正确的是(   )

A.物块向右匀速运动时，绳中的张力等于
B.小环碰到钉子时，绳中的张力大于
C.物块上升的最大高度为
D.速度v不能超过

8.如图所示为著名的“阿特伍德机”装置示意图．跨过轻质定滑轮的轻绳两端悬挂两个质量均为M的物块，当左侧物块附上质量为m的小物块时，该物块由静止开始加速下落，下落h后小物块撞击挡板自动脱离，系统以v匀速运动．忽略系统一切阻力，重力加速度为g.若测出v，则可完成多个力学实验．下列关于此次实验的说法，正确的是(   )

A.系统放上小物块后，轻绳的张力增加了

B.可测得当地重力加速度

C.要验证机械能守恒，需验证等式，是否成立

D..要探究合外力与加速度的关系，需探究是否成立

9.如图所示，在地面上以速度抛出质量为的物体，抛出后物体落到比地面低的海平面上。若以地面为零势能面且不计空气阻力，则下列说法中正确的是(   )

A．物体到海平面时的重力势能为

B．重力对物体做的功为

C．物体在海平面上的动能为

D．物体在海平面上的机械能为

10.某同学为了研究物体下落过程的特点,设计了如图甲所示的实验,将两本书从高楼楼顶放手让其落下,两本书下落过程中没有翻转和分离,由于受到空气阻力的影响,其图像如图乙所示,倾斜的虚线在P点与图线相切,已知,则(   )

A.时A处于超重状态 

B.时的加速度大小为

C.下落过程中系统的机械能守恒 

D.0~2 s内系统的机械能减少量大于99 J

11.如图所示，倾角为的光滑斜面固定在水平面上，顶端有一轻质小滑轮，劲度系数为的轻质弹簧一端固定在斜面底端挡板上，另一端与质量为的滑块相连，滑块通过细线与另一质量也为的物块相连，初始时刻用手托着物块，使系统处于静止状态，此时细线上的张力恰好为零。现突然释放物块，在滑块沿斜面向上滑动的过程中，弹簧形变始终处于弹性限度内，不计一切阻力，始终未与滑轮相碰，物块始终未落地，重力加速度为，则下列说法正确的是(   )

A.刚释放物块的瞬间，的加速度大小为

B.组成的系统速度最大时，滑块的位移为

C.在滑块向上滑动到最高点的过程中，滑块和弹簧组成的系统的机楲能一直增大

D.在滑块向上滑动到最高点的过程中，滑块的机械能一直增大

12.一物块在高3.0 m、长5.0 m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取。则（   ）

A．物块下滑过程中机械能不守恒 

B．物块与斜面间的动摩擦因数为0.5

C．物块下滑时加速度的大小为 

D．当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 J

13.如图所示，轻弹簧竖直固定在水平地面上，处于原长状态。现有一小球以初速度落在弹簧上端，某同学以初始时弹簧上端的位置为坐标原点，向下为坐标轴的正方向，作出了小球下落过程中所受合力与下落位移的关系图像，其中小球下落至最低点时，重力加速度取。根据图像可知(   )

A.小球的质量

B.小球的初速度

C.小球下落过程中的最大速度

D.最低点时，弹簧的弹性势能

14.如图所示，固定在竖直面内的光滑圆环半径为R，圆环上套有质量分别为m和的小球（均可看作质点），且小球用一长为的轻质细杆相连，在小球B从最高点由静止开始沿圆环下滑至最低点的过程中（重力加速度为g），下列说法正确的是(   )

A.A球增加的机械能等于B球减少的机械能 B.A球增加的重力势能等于B球减少的重力势能

C.A球的最大速度为 D.细杆对A做的功为

15.如图所示，半径的四分之一光滑圆弧形轨道固定于水平桌面上，切口水平且与桌边对齐，切口离地面高度，离切口水平距离处有一个与桌面高度相同竖直固定的木板，一质量的小球从距B点高度的A点自由下落，并从B点沿切线方向进入圆弧形轨道，最后打在木板上.若小球在运动过程中空气阻力不计，小球可视为质点，，求：

（1）小球到达圆弧形轨道的最低点C时对圆弧形轨道的压力；

（2）若只改变H的大小，其他条件不变，为了使小球能打在木板上，H的最小值是多少？

（3）若只改变H的大小，其他条件不变，为了使小球打在木板上时的动能最小，则H的取值应为多少？小球打在木板上时的最小动能为多少？

答案以及解析

1.答案：C

解析：棋子从最高点落到平台上，竖直方向上做自由落体运动，下落时间，A错误；根据运动的对称性，上升和下落的总时间，棋子在水平方向上做匀速直线运动，所以棋子在两平台上落点间的距离，B错误；棋子运动过程中机械能守恒，以平台所在平面为零势能面，棋子在最高点的机械能，与落到后一个平台上时的机械能相等，故C正确，D错误.

2.答案：D

解析：关掉油门后的下坡过程,汽车的速度不变,动能不变,重力势能减小,则汽车的机械能减小,故A错误;关掉油门后的下坡过程,坡面对汽车的支持力大小不为零,作用时间不为零,则冲量不为零,故B错误;设上坡过程中,汽车所受阻力大小为f,汽车速度由增至所用的时间为t,根据动能定理可得,解得,故C错误;上坡过程中,汽车从静止启动到刚好达到最大速度,功率不变,则速度增大、加速度减小，设所用时间为,则,解得,故D正确.

3.答案：A

解析：环形凹槽光滑，甲、乙组成的系统在运动过程中只有重力做功，故系统机械能守恒，下滑过程中甲减少的机械能总是等于乙增加的机械能，甲、乙系统减少的重力势能等于系统增加的动能；甲减少的重力势能等于乙增加的势能与甲、乙增加的动能之和；由于乙的质量较大，系统的重心偏向乙一端，由机械能守恒，知甲不可能滑到槽的最低点，杆从右向左滑回时乙一定会回到槽的最低点．

4.答案：C

解析：人在滑动过程中，只有动能和重力势能相互转化，机械能守恒，选项A错误；在P点时速度为零，则重力做功的功率为零，滑到最低位置时速度与重力垂直，可知重力做功的功率也为零，故人从P滑到最低位置的过程重力做功的功率先增大后减小，选项B错误；依题意分析可知动能最大的位置在平衡位置，设在此位置时两段绳子与竖直方向的夹角均为θ，可知（L为总绳长，d为间的水平距离），即θ角一定，因Q点的位置较低，由几何关系可知，此平衡位置距离Q点的水平距离较小，即动能最大位置处与P处的水平距离大于其与Q处的水平距离，选项D错误；滑到最低位置时，人处于平衡状态，此时人受到水平方向的合力为零，选项C正确.

5.答案：D

解析：根据功能关系可得，得，则图线的斜率表示F，则在0~的过程中物体所受拉力不变，故A正确；在~的过程中，拉力逐渐减小，合力先减小后增大，则加速度先减小后反向增大，故B正确；由题图分析知，在0~的过程中，物体先向上做匀加速运动，然后做加速度逐渐减小的加速运动，再做加速度反向逐渐增大的减速运动，最后做匀减速直线运动，可知物体的速度先增大后减小，即动能先增大后减小，故C正确；在0~的过程中，物体的速度先增大后减小，则物体克服重力做功的功率先增大后减小，故D错误.

6.答案：D

解析：对于物块，从A到C要克服空气阻力做功，从B到C又将一部分机械能转化为弹簧的弹性势能，因此机械能减少，故A错误；对于物块和弹簧组成的系统来说，物块减少的机械能(克服空气阻力所做的功+弹簧弹性势能，而弹簧则增加了弹性势能)，因此整个系统机械能减少量即为克服空气阻力所做的功，故B错误；由A运动到C的过程中，物块的动能变化为零，重力势能减小量等于机械能的减小量，所以物块机械能减少，故C错误；物块从A点由静止开始下落，加速度是，根据牛顿第二定律得：，所以空气阻力所做的功为，整个系统机械能减少量即为克服空气阻力所做的功，所以物块、弹簧组成的系统机械能减少，故D正确．

7.答案：D

解析：A. 物块向右匀速运动时，则夹子与物体M，处于平衡状态，那么绳中的张力等于Mg，而物块摆动时和夹子间没有滑动，说明匀速时没有达到最大静摩擦力，绳中的张力一定小于2F，故A正确；

B. 小环碰到钉子P时，物体M做圆周运动，依据最低点由拉力与重力的合力提供向心力，因此绳中的张力大于Mg，而与2F大小关系不确定，故B错误；

C. 依据机械能守恒定律，减小的动能转化为重力势能，则有：，那么物块上升的最大高度为g，故C正确；

D. 因夹子对物体M的最大静摩擦力为2F，依据牛顿第二定律，结合向心力表达式，对物体M，则有：，解得：，故D正确；

故选：ACD。

8.答案：B

解析：对系统，由牛顿第二定律得，加速度：，对M，由牛顿第二定律得：，解得：，故A错误；对系统，由动能定理得：，解得：，故B正确；如果机械能守恒，则：，整理得：，故C错误；物体做初速度为零的匀加速直线运动，加速度：，由牛顿第二定律得：，整理得：，要探究合外力与加速度的关系，需探究是否成立，故D错误．

9.答案：BCD

解析：A.以地面为零势能面，海平面低于地面，所以物体在海平面上时的重力势能为，故A错误。

B.重力做功与路径无关，只与始末位置的高度差有关，抛出点与海平面的高度差为，并且重力做正功，所以整个过程重力对物体做功为，故B正确。

C.由动能定理,则得,物体在海平面上的动能，故C正确。

D.整个过程机械能守恒,即初末状态的机械能相等,以地面为零势能面,抛出时的机械能为,所以物体在海平面时的机械能也为，故D正确。

故选：BCD

10.答案：BD

解析：根据图线切线的斜率表示加速度,知时A的加速度为正,方向竖直向下,则A处于失重状态,故A错误.时的加速度大小为,故B正确.由于空气阻力对做负功,则下落过程中系统的机械能不守恒,故C错误.0~2 s内下落的高度,系统的重力势能减少量,动能增加量,则系统的机械能减少量,故D正确.

11.答案：BCD

解析：初始时，A、B组成的系统处于静止状态，且细线的张力为零，则此时弹簧处于压缩状态，对滑块A有；释放物块B的瞬间，弹簧弹力不突变，设此时细线的张力为，对物块B有，滑块A有，解得,A错误；当A、B组成的系统速度最大时，系统的加速度为零，此时弹簧处于伸长状态，有，则滑块的位移，B正确；在滑块A向上滑动到最高点的过程中，滑块A先向上做加速运动后向上做减速运动直到速度为零，对滑块A和弹簧组成的系统，细线的拉力对系统做正功，则系统的机械能一直增大，C正确；滑块A在最低点时加速度大小为，方向沿斜面向上，由运动的对称性可知滑块A在最高点时加速度方向沿斜面向下，大小也为，此时滑块A受到的细线拉力和弹簧弹力的合力为零，故滑块A向上运动过程中，受到的细线拉力和弹簧弹力的合力沿斜面向上，且一直减小，A到最高点时恰好为零，滑块A受到的细线拉力和弹簧弹力的合力一直做正功故滑块A的机械能一直增大，D正确。

12.答案：AB

解析：由重力势能和动能随下滑距离s变化的图像可知，重力势能和动能之和随下滑距离s的增大而减小，可知物块下滑过程中机械能不守恒，A项正确；在斜面顶端，重力势能，解得物块质量，由重力势能随下滑距离s变化图像可知，重力势能可以表示为，由动能随下滑距离s变化图像可知，动能可以表示为，设斜面倾角为θ，则有，由功能关系有，可得，B项正确；由可得，，对比匀变速直线运动公式，可得，即物块下滑时加速度的大小为，C项错误；由重力势能和动能随下滑距离s变化图像可知，当物块下滑2.0 m时机械能为，机械能损失了，D项错误。

13.答案：BD

解析：A．初始位置时，弹簧的弹力为零，合力就是小球重力，因此小球质量为，A错误；

BD．弹簧压缩时，弹簧的弹力等于小球重力，根据

可得弹簧的劲度系数

在压缩时小球速度减为零，这个过程中，小球与弹簧组成的系统机械能守恒

整理得，初速度

此时最大弹性势能最大，为BD正确；

C．弹簧压缩时，加速度减小到零，速度达到最大值，根据机械能守恒定律

代入数据，解得C错误。故选BD。

14.答案：AD

解析：由题意知，两球组成的系统机械能守恒，故A球增加的机械能等于B球减少的机械能，A正确；A球重力势能增加，B球重力势能减少，故B错误；两球组成的系统机械能守恒，当B球运动到最低点时速度最大，有，解得，故C错误；除重力外其余力做的功等于机械能的增加量，故细杆对A球做的功等于A球动能及重力势能的增加量，有，D正确.

15.答案：（1）110 N，方向竖直向下

（2）0.25 m

（3）0.5 m；30 J

解析：（1）小球从A点运动到C点的过程，由机械能守恒定律得

，

解得，

在C点，对小球受力分析，可得，

解得，

根据牛顿第三定律知，小球到达圆弧形轨道的最低点C时对圆弧形轨道的压力大小为110 N，方向竖直向下.

（2）小球离开C点后做平抛运动，通过C点的最小速度，

小球从A点运动到C点的过程，由机械能守恒定律得，

解得.

（3）设小球通过C点时的速度为，则小球打在木板上时的动能，

根据数学知识可知，当，即时小球打在木板上时的动能最小，

根据可得，

小球在木板上时的最小动能