课标版2021高考物理一轮复习专题六机械能守恒定律精练含解析.docx
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1、专题六机械能守恒定律【考情探究】考点考向5年考情预测热度考题示例学业水平关联考点素养要素解法功和功率功、功率2018课标,19,6分4v-t图像能量观念、模型建构图像法2017课标,14,6分3圆周运动能量观念、模型建构2016课标,19,6分3牛顿第二定律运动与相互作用观念、能量观念2016课标,21,6分4运动与相互作用观念、能量观念动能定理、机械能守恒定律及其应用动能定理及其应用2019课标,17,6分4Ek-h图像运动与相互作用观念、能量观念图像法2019课标,18,6分3E-h图像能量观念图像法2019课标,25,20分4f-t图像运动与相互作用观念、能量观念图像法2019天津理综,
2、10,16分3匀变速直线运动运动与相互作用观念、能量观念2019江苏单科,8,4分3运动与相互作用观念、能量观念2018课标,14,6分2能量观念2018课标,25,20分4动量科学推理2017课标,24,12分4匀变速运动规律科学推理2016课标,16,6分3模型建构2016课标,20,6分4科学推理2015课标,17,6分4牛顿第三定律科学推理机械能守恒定律及其应用2018课标,15,6分3动量定理能量观念2018天津理综,2,6分3圆周运动运动与相互作用观念、能量观念2016课标,24,12分4圆周运动科学推理2015课标,21,6分4能量观念功能关系、能量守恒定律功能关系2018课标,
3、18,6分4科学推理2017课标,24,12分4模型建构分析解读本专题是力学的重点内容之一,高考从三个角度进行考查:第一,功和功率;第二,动能定理及其应用;第三,功能关系、机械能守恒定律及其应用。一般是与其他知识(如牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动、电磁学等内容)结合起来,考查学生对规律的应用理解、对综合问题的分析能力以及对能量转化与守恒思想的建立情况。【真题探秘】破考点 练考向【考点集训】考点一功和功率1.(2020届甘肃兰州一中期中,17)(多选)质量为m的物体静止在粗糙的水平地面上,从t=0时刻开始受到方向恒定的水平拉力F作用,F与时间t的关系如图甲所示。物体在t02时刻开始运动,其v-
4、t图像如图乙所示,若可认为滑动摩擦力等于最大静摩擦力,则()A.物体在t0时刻的加速度大小为F0mB.物体与地面间的动摩擦因数为2F0mgC.物体所受合外力在t0时刻的功率为2F0v0D.水平力F在t0到2t0这段时间内的平均功率为F02v0+F0t0m答案AD2.(2020届内蒙古集宁一中摸底,14)如图所示,水平传送带在电动机带动下以速度v1=2m/s匀速运动,小物体P、Q质量分别为0.2kg和0.3kg,由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连,t=0时刻P放在传送带中点处由静止释放。已知P与传送带间的动摩擦因数为0.5,传送带水平部分两端点间的距离为4m,不计定滑轮质量及摩擦,P与定滑轮间的绳
5、水平,g取10m/s2。(1)判断P在传送带上的运动方向并求其加速度大小;(2)求P从开始到离开传送带水平端点的过程中,与传送带间因摩擦产生的热量;(3)求P从开始到离开传送带水平端点的过程中,电动机多消耗的电能。答案(1)向左4m/s2(2)4J(3)2J考点二动能定理、机械能守恒定律及其应用1.(2018课标,14,6分)如图, 某同学用绳子拉动木箱,使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度。木箱获得的动能一定()A.小于拉力所做的功 B.等于拉力所做的功C.等于克服摩擦力所做的功D.大于克服摩擦力所做的功答案A2.(2020届东北三校联考,6)如图所示,一个质量为m=60kg的物体
6、在沿固定斜面向上的恒定外力F作用下,由静止开始从斜面的底端沿光滑斜面向上做匀加速直线运动,经过一段时间后外力F做的功为120J,此后撤去外力F,物体又经过一段时间后回到出发点。若以地面为零势能面,则下列说法正确的是()A.在这个过程中,物体的最大动能小于120JB.在这个过程中,物体的最大重力势能大于120JC.在撤去外力F之后的过程中,物体的机械能等于120JD.在刚撤去外力F时,物体的速率为2m/s答案C3.(2020届陕西西安中学期中,2)如图,一光滑大圆环固定在桌面上,环面位于竖直平面内,在大圆环上套着一个小环。小环由大圆环的最高点从静止开始下滑,在小环下滑的过程中,当小环距桌面多高时
7、大圆环对它的作用力为零()A.53R B.65R C.R D.75R答案A4.(2018甘肃兰州摸底,8)如图所示,光滑轨道由AB、BCDE两段细圆管平滑连接组成,其中AB段水平,BCDE段为半径为R的四分之三圆弧,圆心O及D点与AB等高,整个轨道固定在竖直平面内,现有一质量为m,初速度v0=10gR2的光滑小球水平进入圆管AB,设小球经过管道交接处无能量损失,圆管内径远小于R,则(小球直径略小于管内径)()A.小球到达C点时的速度大小vC=3gR2B.小球能通过E点且抛出后恰好落至B点C.无论小球的初速度v0为多少,小球到达E点时的速度都不能为零D.若将DE段轨道拆除,则小球能上升的最大高度
8、与D点相距2R答案B5.(2018江西上饶六校一联)如图所示,质量m=3kg的小物块以初速度v0=4m/s水平向右抛出,恰好从A点沿着圆弧的切线方向进入圆弧轨道,圆弧轨道的半径为R=3.75m,B点是圆弧轨道的最低点,圆弧轨道与水平轨道BD平滑连接,A与圆心O的连线与竖直方向成37角。MN是一段粗糙的水平轨道,小物块与MN间的动摩擦因数=0.1,轨道其他部分光滑。最右侧是一个半径为r=0.4m的半圆轨道,C点是圆弧轨道的最高点,半圆轨道与水平轨道BD在D点平滑连接。已知重力加速度g=10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8。(1)求小物块的抛出点离A点的高度h;(2)若MN的长度为
9、L=6m,求小物块通过C点时所受轨道的弹力大小FN;(3)若小物块恰好能通过C点,求MN的长度L。答案(1)0.45m(2)60N(3)10m考点三功能关系、能量守恒定律1.如图所示,质量为m的物体A和质量为2m的物体B通过不可伸长的轻绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧。开始用手托着物体A使弹簧处于原长且细绳伸直,此时物体A与地面的距离为h,物体B静止在地面上。现由静止释放A,A与地面即将接触时速度恰好为0,此时物体B对地面恰好无压力,重力加速度为g,下列说法正确的是()A.物体A下落过程中一直处于失重状态B.物体A即将落地时,物体B处于失重状态C.物体A下落过程中,弹簧的弹性势能最大值为mghD.
10、物体A下落过程中,A的动能和弹簧的弹性势能之和先增大后减小答案C2.(多选)如图所示,两个可视为质点的小球a、b的质量均为m,a、b通过铰链用刚性轻杆连接,轻杆长度为L。a套在另一根固定的光滑竖直杆上,b放在光滑水平地面上,开始时a、b之间的轻杆可以认为是竖直静止的,在轻轻扰动下,a向下运动,b向右运动。不计一切摩擦,重力加速度大小为g。则()A.a落地前,轻杆对b一直做正功B.a落地时速度大小为2gLC.a下落过程中的某个时刻,其加速度大小可能等于gD.a落地前,当a的机械能最小时,杆对b所做的功为4mgL27答案BCD3.(2018河南九校联考,14)如图所示,传送带AB总长为l=10m,
11、与一个半径为R=0.4m的光滑四分之一圆弧轨道BC相切于B点,传送带速度恒为v=6m/s,方向向右,现有一个滑块以一定初速度从A点水平滑上传送带,滑块质量为m=10kg,滑块与传送带间的动摩擦因数为=0.1,已知滑块运动到B端时,刚好与传送带同速,求:(1)滑块的初速度;(2)滑块能上升的最大高度;(3)滑块第二次在传送带上滑行时,滑块和传送带系统产生的内能。答案(1)214m/s或4m/s(2)1.8m(3)220J4.(2020届四川成都联考,14)轻质弹簧原长为2l,将弹簧竖直放置在地面上,在其顶端将一质量为5m的物体由静止释放,当弹簧被压缩到最短时,弹簧长度为l。现将该弹簧水平放置,一
12、端固定在A点,另一端与物块P接触但不连接。AB是长度为5l的水平轨道,B端与半径为l的光滑半圆轨道BCD相切,半圆的直径BD竖直,如图所示。物块P与AB间的动摩擦因数=0.5。用外力推动物块P,将弹簧压缩至长度l,然后放开,P开始沿轨道运动。重力加速度大小为g。(1)若P的质量为m,求P到达B点时速度的大小,以及它离开半圆轨道后落回到AB上的位置与B点之间的距离;(2)若P能滑上半圆轨道,且仍能沿半圆轨道滑下,求P的质量的取值范围。答案(1)6gl22l(2)53mM52m炼技法 提能力【方法集训】方法1机车启动问题的处理方法1.(2020届中原名校联盟质检)如图甲所示,水平面上一质量为m的物
13、体在水平力F作用下开始做加速运动,力F的功率P保持恒定,运动过程中物体所受的阻力f大小不变,物体速度最终达到稳定值vm,作用过程物体速度的倒数1v与加速度a的关系图像如图乙所示。在已知功率P的情况下,根据图像所给信息可知以下说法中正确的是()A.可求出m、f和vmB.不能求出mC.不能求出fD.可求出加速运动时间答案A2.如图甲所示,一升降机在电动机的拉力作用下,由静止开始沿竖直方向向上运动,在电动机的带动下,升降机先做匀加速运动,5s末电动机达到额定功率,之后保持额定功率不变,升降机运动的v-t图像如图乙所示,已知电动机的额定功率P=36kW,重力加速度g取10m/s2,求:(1)升降机的总
14、质量。(2)升降机在08s内上升的高度。答案(1)300kg(2)58.8m方法2巧用动能定理求总路程的方法1.(2020届甘肃兰州一中期中,25)如图所示,一根轻弹簧左端固定于竖直墙上,右端被质量m=1kg可视为质点的小物块压缩而处于静止状态,且弹簧与物块不拴接,弹簧原长小于光滑平台的长度。在平台的右端有一传送带,AB长L=5m,物块与传送带间的动摩擦因数1=0.2,与传送带相邻的粗糙水平面BC长s=1.5m,它与物块间的动摩擦因数2=0.3,在C点右侧有一半径为R的光滑竖直圆弧轨道与BC平滑连接,圆弧对应的圆心角为=120,在圆弧轨道的最高点F处有一固定挡板,物块撞上挡板后会以原速率反弹回
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