2021高考物理大一轮复习领航检测：第五章　机械能-第4节 Word版含解析

这是一份2021高考物理大一轮复习领航检测：第五章　机械能-第4节 Word版含解析，共7页。

1．韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员．他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功1 900 J，他克服阻力做功100 J．韩晓鹏在此过程中( )
A．动能增加了1 900 J
B．动能增加了2 000 J
C．重力势能减小了1 900 J
D．重力势能减小了2 000 J
解析：选C.由题可得，重力做功1 900 J，则重力势能减少1 900 J，可得C正确，D错误．由动能定理：WG－Wf＝ΔEk可得动能增加1 800 J，则A、B错误．
2．在今年上海的某活动中引入了全国首个户外风洞飞行体验装置，体验者在风力作用下漂浮在半空．若减小风力，体验者在加速下落过程中( )
A．失重且机械能增加 B．失重且机械能减少
C．超重且机械能增加 D．超重且机械能减少
解析：选B.体验者在加速下落过程中加速度方向向下，处于失重状态，除重力外其他力的合力做负功，机械能减少，B正确．
3．用恒力F竖直向上拉一物体，使其由地面处开始加速上升到某一高度．若该过程空气阻力不能忽略，则下列说法中正确的是( )
A．力F做的功和阻力做的功之和等于物体动能的增量
B．重力所做的功等于物体重力势能的增量
C．力F做的功和阻力做的功之和等于物体机械能的增量
D．力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于物体机械能的增量
解析：选C.在物体向上运动的过程中，恒力F、重力、空气阻力做功，根据动能定理可知，三力做的功之和等于物体的动能增量，所以A错误；克服重力做的功等于物体重力势能的增量，所以B错误；除重力外的其它力做的功之和等于物体机械能的增加量，所以C正确、D错误．
4. 如图所示，A、B、C三个一样的滑块从粗糙斜面上的同一高度同时开始运动，A由静止释放，B的初速度方向沿斜面向下，大小为v0，C的初速度方向沿斜面水平，大小也为v0.下列说法中正确的是( )
A．A和C将同时滑到斜面底端
B．滑到斜面底端时，B的机械能减少最多
C．滑到斜面底端时，B的动能最大
D．滑到斜面底端时，C的重力势能减少最多
解析：选C.滑块A和C通过的路程不同，在沿斜面方向的加速度大小也不相同，故A错；三个滑块滑到底端时重力势能减少量相同，故D错；滑块A和B滑到底端时经过的位移相等，克服摩擦力做功相等，而滑块C的路程较大，机械能减少得较多，故B错、C对．
5. 如图所示，轻质弹簧的上端固定，下端与物体A相连，物体B与物体A之间通过轻质不可伸长的细绳连接．开始时托住物体A，使A静止且弹簧处于原长，然后由静止释放A，从开始释放到物体A第一次速度最大的过程中，下列说法正确的有( )
A．A、B两物体的机械能总量守恒
B．B物体机械能的减少量一定等于A物体机械能的减少量
C．轻绳拉力对B物体做的功等于B物体机械能的变化
D．A物体所受合外力做的功等于A物体机械能的变化
解析：选C.A、B两物体和弹簧组成的系统的机械能总量守恒；轻绳拉力对B物体做的功等于B物体机械能的变化；A物体所受合外力做的功等于A物体动能的变化．
6. 如图所示，光滑坡道顶端距水平面高度为h，质量为m的小物块A从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时无机械能损失，为使A制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线M处的墙上，另一端恰位于坡道的底端O点，此时弹簧处于自然长度．已知在OM段，物块A与水平面间的动摩擦因数为μ，其余各处的摩擦不计，重力加速度为g.
(1)求物块滑到O点时的速度大小；
(2)求弹簧最大压缩量为d时的弹性势能(设弹簧处于原长时弹性势能为零)；
(3)当弹簧的最大压缩量为d时，若物块A能够被弹回到坡道上，则它能够上升的最大高度是多少．
解析：(1)由机械能守恒定律得mgh＝eq \f(1,2)mv2，
解得v＝eq \r(2gh).
(2)在水平滑道上物块A克服摩擦力所做的功为W＝μmgd
由能量守恒定律得eq \f(1,2)mv2＝Ep＋μmgd
以上各式联立得Ep＝mgh－μmgd.
(3)物块A被弹回的过程中，克服摩擦力所做的功仍为W＝μmgd
由能量守恒定律得Ep＝μmgd＋mgh′
所以物块A能够上升的最大高度为h′＝h－2μd.
答案：(1)eq \r(2gh) (2)mgh－μmgd (3)h－2μd
[综合应用题组]
7. 在儿童乐园的蹦床项目中，小孩在两根弹性绳和蹦床的协助下实现上下弹跳．如图所示，某次蹦床活动中小孩静止时处于O点，当其弹跳到最高点A后下落可将蹦床压到最低点B，小孩可看成质点，不计空气阻力．下列说法正确的是( )
A．从A运动到O，小孩重力势能减少量大于动能增加量
B．从O运动到B，小孩动能减少量等于蹦床弹性势能增加量
C．从A运动到B，小孩机械能减少量小于蹦床弹性势能增加量
D．若从B返回到A，小孩机械能增加量等于蹦床弹性势能减少量
解析：选A.从A运动到O，小孩重力势能减少量等于动能增加量与弹性绳的弹性势能的增加量之和，选项A正确；从O运动到B，小孩动能和重力势能的减少量等于弹性绳和蹦床的弹性势能的增加量，选项B错误；从A运动到B，小孩机械能减少量大于蹦床弹性势能增加量，选项C错误；若从B返回到A，小孩机械能增加量等于蹦床和弹性绳弹性势能减少量之和，选项D错误．
8．质量为m的物体由静止开始下落，由于空气阻力影响，物体下落的加速度为eq \f(4,5)g，在物体下落高度为h的过程中，下列说法正确的是( )
A．物体的动能增加了eq \f(4,5)mgh
B．物体的机械能减少了eq \f(4,5)mgh
C．物体克服阻力所做的功为eq \f(4,5)mgh
D．物体的重力势能减少了eq \f(4,5)mgh
解析：选A.下落阶段，物体受重力和空气阻力，由动能定理W＝ΔEk，即mgh－Ffh＝ΔEk，Ff＝mg－eq \f(4,5)mg＝eq \f(1,5)mg，可求ΔEk＝eq \f(4,5)mgh，选项A正确；机械能减少量等于克服阻力所做的功W＝Ffh＝eq \f(1,5)mgh，选项B、C错误；重力势能的减少量等于重力做的功ΔEp＝mgh，选项D错误．
9. 构建和谐型、节约型社会深得民心，遍布于生活的方方面面．自动充电式电动自行车就是很好的一例，电动自行车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接．当骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时，自行车就可以通过发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来．现有某人骑车以600 J的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭自动充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化关系如图中的线①所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移变化关系如图线②所示，则第二次向蓄电池所充的电能是( )
A．600 JB．360 J
C．300 J D．240 J
解析：选D.设自行车的总质量为m，第一次关闭自动充电装置，由动能定理有－μmgL1＝0－Ek，第二次启动自动充电装置，由功能关系有Ek＝μmgL2＋E电，代入数据解得E电＝240 J，D正确．
10．如图甲，长木板A放在光滑的水平面上，质量为m＝2 kg的另一物体B(可看做质点)以水平速度v0＝2 m/s滑上原来静止的长木板A的表面．由于A、B间存在摩擦，之后A、B速度随时间变化情况如图乙所示，则下列说法正确的是(g取10 m/s2)( )
A．木板获得的动能为2 J
B．系统损失的机械能为4 J
C．木板A的最小长度为2 m
D．A、B间的动摩擦因数为0.1
解析：选D.由图象可知，A、B的加速度大小都为1 m/s2，根据牛顿第二定律知二者质量相等，木板获得的动能为1 J，选项A错误；系统损失的机械能ΔE＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)－eq \f(1,2)·2m·v2＝2 J，选项B错误；由v­t图象可求出二者相对位移为1 m，所以C错误；分析B的受力，根据牛顿第二定律，可求出μ＝0.1，选项D正确．
11. (多选)如图所示，质量为m的滑块以一定初速度滑上倾角为θ的固定斜面，同时施加一沿斜面向上的恒力F＝mgsin θ；已知滑块与斜面间的动摩擦因数μ＝tan θ，取出发点为参考点，能正确描述滑块运动到最高点过程中产生的热量Q、滑块动能Ek、重力势能Ep、机械能E随时间t、位移x关系的是( )
解析：选CD.根据滑块与斜面间的动摩擦因数μ＝tan θ可知，滑动摩擦力等于重力沿斜面向下的分力．施加一沿斜面向上的恒力F＝mgsin θ，滑块机械能保持不变，重力势能随位移x均匀增大，选项C、D正确．产生的热量Q＝Ffx，随位移均匀增大，滑块动能Ek随位移x均匀减小，选项A、B错误．
12. 如图所示，ABCD为固定在竖直平面内的轨道，其中ABC为光滑半圆形轨道，半径为R，CD为水平粗糙轨道，一质量为m的小滑块(可视为质点)从圆轨道中点B由静止释放，滑至D点恰好静止，CD间距为4R.已知重力加速度为g.
(1)求小滑块与水平面间的动摩擦因数；
(2)求小滑块到达C点时，小滑块对圆轨道压力的大小；
(3)现使小滑块在D点获得一初动能，使它向左运动冲上圆轨道，恰好能通过最高点A，求小滑块在D点获得的初动能．
解析：(1)从B到D的过程中，根据动能定理得
mgR－4μmgR＝0－0
所以μ＝0.25
(2)设小滑块到达C点时的速度为vC，根据机械能守恒定律得
mgR＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,C)
解得：vC＝eq \r(2gR)
设小滑块到达C点时圆轨道对它的支持力为FN，根据牛顿第二定律得
FN－mg＝meq \f(v\\al(2,C),R)
解得FN＝3mg
根据牛顿第三定律，小滑块到达C点时，对圆轨道压力的大小
F′＝FN＝3mg
(3)根据题意，小滑块恰好到达圆轨道的最高点A，此时，重力充当向心力，设小滑块到达A点时的速度为vA，根据牛顿第二定律得
mg＝meq \f(v\\al(2,A),R)
解得vA＝eq \r(gR)
设小滑块在D点获得的初动能为Ek，根据能量守恒定律得
Ek＝Ep＋EkA＋Q
即Ek＝2mgR＋eq \f(1,2)mveq \\al(2,A)＋4μmgR＝3.5mgR.
答案：(1)0.25 (2)3mg (3)3.5mgR