2024年高考物理二轮复习提升核心素养 机械能守恒定律综合练（原卷版）.docx

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5.7机械能及其守恒定律综合练一、单选题1．如图所示，分别用力、、将质量为m的物体由静止沿同一光滑斜面以相同的加速度，从斜面底端拉到斜面的顶端。在此过程中，力、、做的功和功率分别为、、和、、。下列说法正确的是（　　）A．B．C．D．2．一电动摩托车在平直的公路上由静止启动，其运动的速度v与时间t的关系如图甲所示，图乙表示电动摩托车牵引力的功率P与时间t的关系。设电动摩托车在运动过程中所受阻力为车（包括驾驶员）总重力的k倍，在末电动摩托车的速度恰好达到最大。已知电动摩托车（包括驾驶员）总质量，重力加速度g取。则下列说法正确的是（　　）A．0到内电动摩托车一直匀加速运动B．C．0到内，电动摩托车的牵引力为D．到过程中，电动摩托车牵引力做功3．发光弹弓弹射飞箭是傍晚在广场常见的儿童玩具，其工作原理是利用弹弓将发光飞箭弹出后在空中飞行。若小朋友以大小为E的初动能将飞箭从地面竖直向上弹出，飞箭落回地面时动能大小为，设飞箭在运动过程中所受空气阻力的大小不变，重力加速度为g，以地面为零势能面，则下列说法正确的是（　　）A．飞箭下降阶段克服空气阻力做的功为学科网（北京）股份有限公司 B．飞箭上升过程中重力做功为C．飞箭在最高点具有的机械能为D．飞箭所受空气阻力与重力大小之比为1:154．如图所示，载有防疫物资的无人驾驶小车，在水平段以恒定功率、速度匀速行驶，在斜坡段以恒定功率、速度匀速行驶。已知小车总质量为，，段的倾角为，重力加速度g取，不计空气阻力。下列说法不正确的是（　　）A．从M到N，小车牵引力大小为B．从M到N，小车克服摩擦力做功C．从P到Q，小车克服摩擦力做功D．从P到Q，小车重力势能增加5．已知雨滴在空中运动时所受空气阻力，其中k为比例系数，r为雨滴半径，v为运动速率，一雨滴从高空由静止开始沿竖直方向下落，以地面为重力势能零势能面，用、、E、h表示雨滴重力势能、动能、机械能和下落高度，则下列四幅图像可能正确的是（　　）A．B．C．D．6．如图所示，传送带与水平面间的夹角为，其中A、B两点间的距离为，传送带在电动机的带动下以的速度顺时针匀速转动。现将一质量的小物块（可视为质点）轻放在传送带的B点，已知小物块与传送带间的动摩擦因数，g为取，则在传送带将小物块从B点传送到A点的过程中（　　）学科网（北京）股份有限公司 A．小物块经过后与传送带共速B．摩擦力对小物块做的功为C．摩擦产生的热量为D．因放小物块而使得电动机多消耗的电能为7．如图所示，把质量为0.4kg的小球放在竖直放置的弹簧上，并将小球缓慢向下按至图甲所示的位置，松手后弹簧将小球弹起，小球上升至最高位置的过程中其速度的平方随位移的变化图像如图乙所示，其中0.1~0.3m的图像为直线，弹簧的质量和空气的阻力均忽略不计，重力加速度g=10m/s2，则下列说法正确的是（　　）A．小球与弹簧分离时对应的位移小于0.1mB．小球的v2-x图像中最大的速度为v1=2m/sC．弹簧弹性势能的最大值为Ep=1.2JD．压缩小球的过程中外力F对小球所做的功为WF=0.6J8．一物体在光滑斜面上受到一平行于斜面、方向不变的力作用，由静止开始沿斜面运动。运动过程中小物块的机械能E与路程x的关系图像如图所示，其中0～x1过程的图线为曲线，x1～x2过程的图线为直线。忽略空气阻力。下列说法正确的是（　　）A．x1～x2过程中小物块一定做与拉力方向相同的匀加速直线运动学科网（北京）股份有限公司 B．0～x1过程中小物块所受拉力始终大于重力沿斜面的分力C．0～x2过程中小物块的重力势能一直增大D．0～x2过程中小物块在x1位置速度最小二、多选题9．如图所示，质量为3.5kg的物体B，其下端连接一固定在水平地面上的轻质弹簧，弹簧的劲度系数k=100N/m。一轻绳一端与物体B连接，另一端绕过两个光滑的轻质小定滑轮O2、O1后与套在光滑直杆顶端的、质量为1.6kg的小球A连接。已知直杆固定，杆长L为0.8m，且与水平面的夹角θ=37°，初始时使小球A静止不动，与A相连的绳子保持水平，此时绳子的张力F为45N。已知AO1=0.5m，图中直线CO1与杆垂直。现将小球A由静止释放（重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，轻绳不可伸长，滑轮O2、O1视为质点），则（　　）A．小球A与物体B组成的系统机械能守恒B．绳对A做功的功率与绳对B做功的功率总是大小相等C．物体B运动到最低点的过程中，轻绳拉力对其做功7JD．小球A运动到D点时的动能为3.2J10．如图甲所示，一根轻弹簧放在倾角为的光滑斜面上，弹簧下端与斜面底端的固定挡板连接，质量为1kg的物块从斜面上的P点由静止释放，物块从与弹簧接触后加速度的大小与弹簧的压缩量x关系如图乙所示，开始时P点到弹簧上端距离为40cm，重力加速度为，则（　　）A．斜面的倾角B．弹簧的劲度系数为100N/mC．物块与弹簧接触后，弹簧弹性势能与物块重力势能之和先增大后减小学科网（北京）股份有限公司 D．物块向下运动的最大速度为11．如图（1）所示，一个质量均匀的物体长为，放在水平桌面上，物体右侧桌面粗糙，其余桌面光滑。现用向右的水平拉力通过细线，缓慢拉动物体，直到物体完全进入粗糙部分，拉力做了的功，产生的内能为。如果是通过一根劲度系数为的轻弹簧缓慢拉动该物体，如图（2）所示，物体从开始进入到完全进入的过程中需要做功W，产生的内能为，那么（　　）A．B．C．D．图（2）中弹簧的最大弹性势能为12．“蹦极”是很多年轻人喜爱的极限运动（如图甲所示），质量为m的蹦极爱好者从跳台上落下，其加速度随下降位移变化的图像如图乙所示（图中、、g，已知，、未知），忽略空气阻力以及绳索的重力，蹦极所用的绳索可看成满足胡克定律的弹性绳，g为重力加速度，对于蹦极爱好者，下列说法正确的是（　　）A．下降位移为时，速度最大B．下降过程中的最大速度大小为C．下降的最大位移D．下降过程中的最大加速度大小为学科网（北京）股份有限公司 三、实验题13．某探究小组想利用验证机械能守恒定律的装置测量当地的重力加速度，如图甲所示。框架上装有可上下移动位置的光电门1和固定不动的光电门2；框架竖直部分紧贴一刻度尺，零刻度线在上端，可以测量出两个光电门到零刻度线的距离和；框架水平部分用电磁铁吸住一个质量为m的小铁块，小铁块的重心所在高度恰好与刻度尺零刻度线对齐。切断电磁铁线圈中的电流时，小铁块由静止释放，当小铁块先后经过两个光电门时，与光电门连接的传感器即可测算出其速度大小和。小组成员多次改变光电门1的位置，得到多组和的数据，建立如图乙所示的坐标系并描点连线，得出图线的斜率为k。（1）当地的重力加速度为________（用k表示）。（2）若选择光电门2所在高度为零势能面，则小铁块经过光电门1时的机械能表达式为______________（用题中物理量的字母表示）。（3）关于光电门1的位置，下面哪个做法可以减小重力加速度的测量误差________A．尽量靠近刻度尺零刻度线B．尽量靠近光电门2C．既不能太靠近刻度尺零刻度线，也不能太靠近光电门214．某研究性学习小组设计测量弹簧弹性势能的实验装置如图甲所示。实验器材有：上端带有挡板的斜面体、轻质弹簧。带有遮光片的滑块（总质量为m）、光电门、数字计时器、游标卡尺、毫米刻度尺。学科网（北京）股份有限公司 实验步骤如下：①用游标卡尺测得遮光片的宽度为d；②弹簧上端固定在挡板P上，下端与滑块不拴接，当弹簧为原长时，遮光片中心线通过斜面上的M点；③光电门固定在斜面上的N点，并与数字计时器相连；④压缩弹簧，然后用销钉把滑块锁定，此时遮光片中心线通过斜面上的O点；⑤用刻度尺分别测量出O、M两点间的距离x和M、N两点间的距离l；⑥拔去锁定滑块的销钉，记录滑块经过光电门时数字计时器显示的时间；⑦保持x不变，移动光电门位置，多次重复步骤④⑤⑥。根据实验数据做出的图像为图乙所示的一条倾斜直线，求得图像的斜率为k、纵轴截距为b。（1）下列做法中，有利于减小实验误差的有______A．选择宽度较小的遮光片       B．选择质量很大的滑块C．减小斜面倾角             D．增大光电门和M点距离（2）滑块在MN段运动的加速度______，滑块在M点的动能______，弹簧的弹性势能______。（用“m、d、x、k、b”表示）四、解答题15．某游乐场有一种“双环过山车”，其运行原理可以简化成如图所示的“物块轨道”模型。AB学科网（北京）股份有限公司 段和两竖直圆轨道1、2均光滑，圆轨道1、2的半径分别为R1＝2m，R2＝1.6m，B、C为两圆轨道的最低点且略微错开可以使物块通过。一个质量为m＝1kg的物块（视为质点），从右侧轨道的A点由静止开始沿轨道下滑，恰能通过第一个竖直圆轨道1，已知物块与BC段间的动摩擦因数可调节，物块与CD、DE、EF段平直轨道间的动摩擦因数均为μ＝0.1，LBC＝LCD＝6m，LDE＝1m，DE段与水平面的夹角α＝53°，EF段平直轨道足够长，所有轨道可认为在同一竖直面内，sin53°＝0.8，重力加速度g＝10m/s2。（1）求A点距BC水平轨道的高度h；（2）要使物块恰好通过1轨道后，进入轨道2而不脱离第二个圆轨道，求物块与BC段间的动摩擦因数μBC可设计的范围；（3）物块恰好通过2轨道后，沿轨道CDE运动到E处时，在光滑“挡板”作用下转变为做水平方向的直线运动，求物块在EF段停止的位置到E点的距离x。（不考虑物块在D、E点的能量损失）16．如图所示，地面和半圆轨道面均光滑。质量kg、长m的小车放在地面上，其右端与墙壁的距离为m，小车上表面与半圆轨道最低点P的切线相平。现有一质量kg的滑块（视为质点）以m/s的初速度滑上小车左端，带动小车向右运动。小车与墙壁碰撞时即被粘在墙壁上，已知滑块与小车表面间的动摩擦因数，g取10m/s2。（1）滑块与小车刚达相对静止时，滑块的速度大小和位移大小各是多少？（2）要使滑块在半圆轨道上运动时不脱离轨道，求半圆轨道的半径R的取值。17．如图所示，在竖直平面内，某一游戏轨道由直轨道AB和“S”型光滑细管道BCDE平滑连接组成，两段圆弧半径相等，B、D等高，图中θ角均为37°，AB与圆弧相切，AM水平。直轨道AB底端装有弹射系统（弹簧长度很短，长度和质量不计，可以认为弹珠从A学科网（北京）股份有限公司 点射出），某次弹射系统将直径略小于管道内径的弹珠弹出，弹珠冲上直轨道AB后，到达B点的速度大小为，然后进入“S”光滑细圆管道，最后从管道出口E点水平飞出，落到水平面上的G点（图中未画出）。已知弹珠的质量为，B点的高度，细圆管道圆弧半径，弹珠与轨道AB间的动摩擦因数，，。（1）求弹射系统对弹珠做的功；（2）求弹珠落到水平面上的G点时EG的水平距离L；（3）若弹射系统对弹珠做的功不变，“S”型光滑细圆管道BCDE的圆弧半径可调，求弹珠落地点到E点的最大水平距离。18．如图，半径R＝0.5m的光滑半圆弧轨道固定在竖直平面内，AB是轨道的竖直直径，轨道下端点B上静止着质量m＝2kg的小物块，轨道在B点与倾角的传送带（轮子半径很小）上端点相切；电动机带动传送带以v＝8m/s的速度逆时针匀速运动，传送带下端点C与水平面CDO平滑连接，B、C间距L＝4m；一轻质弹簧的右端固定在O处的挡板上，质量M＝10kg的物体靠在弹簧的左端D处，此时弹簧处于原长，C、D间距，OD段光滑，DC段粗糙。现将M压缩弹簧一定距离后由静止释放，M在传送带上一直做匀加速直线运动，当其到达轨道上B点时以的速度与m相碰（碰撞时间不计），碰后两物体粘在一起且恰好能沿圆轨道通过A点，上述过程中，M经C点滑上和经B点离开传送带时，速度大小不变，方向分别变为沿传送带向上和水平向左。已知M与传送带间的动摩擦因数为、与CD段间的动摩擦因数为，且m、M均可视为质点，重力加速度大小。求：（1）圆弧轨道的B点，m、M碰后粘在一起的瞬间对轨道的压力（2）M在传送带上运动的过程中，系统由于摩擦产生的热量Q；学科网（北京）股份有限公司 （3）M释放前，系统具有的弹性势能以及带动传送带的电动机由于运送M多输出的电能。学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司