高中人教版物理必修二练习第七章+机械能守恒定律+高考真题集训.docx
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高中人教版物理必修二练习第七章+机械能守恒定律+高考真题集训
第七章 高考真题集训
一、选择题
1.(2018·全国卷Ⅱ)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 A
解析
木箱受力如图所示,木箱在移动的过程中有两个力做功,拉力做正功,摩擦力做负功,根据动能定理可知即:
WF-Wf=mv2-0,所以动能小于拉力做的功,故A正确,B错误;无法比较动能与克服摩擦力做功的大小,C、D错误。
2.(2018·江苏高考)从地面竖直向上抛出一只小球,小球运动一段时间后落回地面。
忽略空气阻力,该过程中小球的动能Ek与时间t的关系图象是( )
答案 A
解析 小球做竖直上抛运动时,速度v=v0-gt,根据动能Ek=mv2得Ek=m(v0-gt)2,故A正确。
3.(2018·天津高考)滑雪运动深受人民群众喜爱,某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB,从滑道的A点滑行到最低点B的过程中,由于摩擦力的存在,运动员的速率不变,则运动员沿AB下滑过程中( )
A.所受合外力始终为零B.所受摩擦力大小不变
C.合外力做功一定为零D.机械能始终保持不变
答案 C
解析 因为运动员做曲线运动,所以合力一定不为零,A错误;运动员受力如图所示,运动过程中速率不变,重力沿曲线切线方向的分力与摩擦力平衡,Gsinθ=f,θ减小,f减小,B错误;运动员运动过程中速率不变,质量不变,即动能不变,动能变化量为零,根据动能定理可知合力做功为零,C正确;因为运动员克服摩擦力做功,所以机械能不守恒,D错误。
4.(2018·全国卷Ⅲ)(多选)地下矿井中的矿石装在矿车中,用电机通过竖井运送至地面。
某竖井中矿车提升的速度大小v随时间t的变化关系如图所示,其中图线①②分别描述两次不同的提升过程,它们变速阶段加速度的大小都相同;两次提升的高度相同,提升的质量相等。
不考虑摩擦阻力和空气阻力。
对于第①次和第②次提升过程( )
A.矿车上升所用的时间之比为4∶5
B.电机的最大牵引力之比为2∶1
C.电机输出的最大功率之比为2∶1
D.电机所做的功之比为4∶5
答案 AC
解析 设第②次所用时间为t,根据速度图象与t轴所围的面积等于位移(此题中为提升的高度)可知,×2t0×v0=××v0,解得:
t=,所以第①次和第②次提升过程所用时间之比为2t0∶=4∶5,A正确;由于两次提升过程中变速阶段的加速度大小相同,在匀加速阶段,由牛顿第二定律知F-mg=ma,可得提升的最大牵引力之比为1∶1,B错误;由功率公式P=Fv知,电机输出的最大功率之比等于最大速度之比,为2∶1,C正确;两次提升过程中动能增加量均为0,由动能定理得W电-mgh=0,两次提升高度h相同,所以电机两次做功相同,D错误。
5.(2018·江苏高考)(多选)如图所示,轻质弹簧一端固定,另一端连接一小物块,O点为弹簧在原长时物块的位置。
物块由A点静止释放,沿粗糙程度相同的水平面向右运动,最远到达B点。
在从A到B的过程中,物块( )
A.加速度先减小后增大
B.经过O点时的速度最大
C.所受弹簧弹力始终做正功
D.所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功
答案 AD
解析 物体从A点到O点的过程,弹力逐渐减为零,刚开始弹簧弹力大于摩擦力,故可分为弹力大于摩擦力过程和弹力小于摩擦力过程:
弹力大于摩擦力过程,合力向右,加速度也向右,由于弹力逐渐减小,摩擦力不变,物块所受合力逐渐减小,加速度逐渐减小,当弹力等于摩擦力时速度最大,此位置在A点与O点之间;弹力小于摩擦力过程,合力方向与运动方向相反,弹力减小,摩擦力大小不变,物体所受合力增大,物体的加速度随弹簧形变量的减小而增大,方向向左,物体做减速运动;从O点到B点的过程弹力增大,合力向左,加速度继续增大,A正确,B错误。
从A点到O点过程,弹簧由压缩恢复原长,弹力做正功,从O点到B点的过程,弹簧被拉伸,弹力做负功,故C错误。
从A到B的过程中根据动能定理可知,弹簧弹力做的功等于物体克服摩擦力做的功,故D正确。
6.(2018·全国卷Ⅰ)如图,abc是竖直面内的光滑固定轨道,ab水平,长度为2R;bc是半径为R的四分之一圆弧,与ab相切于b点。
一质量为m的小球,始终受到与重力大小相等的水平外力的作用,自a点处从静止开始向右运动。
重力加速度大小为g。
小球从a点开始运动到其轨迹最高点,机械能的增量为( )
A.2mgRB.4mgRC.5mgRD.6mgR
答案 C
解析 小球始终受到与重力大小相等的水平外力的作用,机械能的增量ΔE机=W除G外力,机械能的增量等于水平外力在从a点开始运动到其轨迹最高点过程做的功。
设小球运动到c点的速度为vc,由动能定理有:
F·3R-mgR=mv,解得:
vc=2。
小球运动到c点后,根据小球受力情况,可分解为水平方向初速度为零的匀加速运动,加速度为ax=g,竖直方向的竖直上抛运动,加速度也为g,小球上升至最高点时,竖直方向速度减小为零,时间为t==,水平方向的位移为:
x=axt2=g2=2R,综上所述小球从a点开始运动到其轨迹最高点,机械能的增量为ΔE机=F·(3R+x)=5mgR,正确答案为C。
7.(2017·全国卷Ⅱ)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,大圆环对它的作用力( )
A.一直不做功B.一直做正功
C.始终指向大圆环圆心D.始终背离大圆环圆心
答案 A
解析 光滑大圆环对小环只有弹力作用。
弹力方向沿大圆环的半径方向(下滑过程先背离圆心,后指向圆心),与小环的速度方向始终垂直,不做功。
故选A。
8.(2017·全国卷Ⅲ)如图,一质量为m、长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂。
用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点,M点与绳的上端P相距。
重力加速度大小为g。
在此过程中,外力做的功为( )
A.mglB.mglC.mglD.mgl
答案 A
解析 以均匀柔软细绳MQ段为研究对象,其质量为m,取M点所在的水平面为零势能面,开始时,细绳MQ段的重力势能Ep1=-mg·=-mgl,用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点时,细绳MQ段的重力势能Ep2=-mg·=-mgl,则外力做的功即克服重力做的功,等于细绳MQ段的重力势能的变化,即W=Ep2-Ep1=-mgl+mgl=mgl,A正确。
9.(2017·江苏高考)一小物块沿斜面向上滑动,然后滑回到原处。
物块初动能为Ek0,与斜面间的动摩擦因数不变,则该过程中,物块的动能Ek与位移x关系的图线是( )
答案 C
解析 设斜面倾角为θ,当小物块沿斜面上滑时,根据动能定理,有-(mgsinθ+f)x=Ek-Ek0,即Ek=-(f+mgsinθ)x+Ek0,所以Ek与x的函数关系图象为直线,且斜率为负。
当小物块沿斜面下滑时,根据动能定理有(mgsinθ-f)(x0-x)=Ek-0(x0为小物块到达最高点时的位移),即Ek=-(mgsinθ-f)x+(mgsinθ-f)x0,所以下滑时Ek与x的函数图象为直线,且斜率为负。
综上所述,C正确。
10.(2017·全国卷Ⅱ)如图,半圆形光滑轨道固定在水平地面上,半圆的直径与地面垂直。
一小物块以速度v从轨道下端滑入轨道,并从轨道上端水平飞出,小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关,此距离最大时对应的轨道半径为(重力加速度大小为g)( )
A.B.C.D.
答案 B
解析 设小物块的质量为m,滑到轨道上端时的速度为v1。
小物块上滑过程中,机械能守恒,有
mv2-mv=2mgR①
小物块从轨道上端水平飞出,做平抛运动,设水平位移为x,下落时间为t,有2R=gt2②
x=v1t③
联立①②③式整理得x2=2-2
可得x有最大值,对应的轨道半径R=。
故选B。
11.(2017·江苏高考)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M,到小环的距离为L,其两侧面与夹子间的最大静摩擦力均为F。
小环和物块以速度v向右匀速运动,小环碰到杆上的钉子P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2F
B.小环碰到钉子P时,绳中的张力大于2F
C.物块上升的最大高度为
D.速度v不能超过
答案 D
解析 由题意知,F为夹子与物块间的最大静摩擦力,但在实际运动过程中,夹子与物块间的静摩擦力没有达到最大,故物块向右匀速运动时,绳中的张力等于Mg,A错误;小环碰到钉子时,物块做圆周运动,FT-Mg=M,绳中的张力大于物块的重力Mg,当绳中的张力达到2F时,物块将从夹子中滑出,即2F-Mg=M,此时速度vm=,故B错误,D正确;由机械能守恒定律,mgh=mv2,得物块能上升的最大高度h=,所以C错误。
12.(2017·江苏高考)(多选)如图所示,三个小球A、B、C的质量均为m,A与B、C间通过铰链用轻杆连接,杆长为L。
B、C置于水平地面上,用一轻质弹簧连接,弹簧处于原长。
现A由静止释放下降到最低点,两轻杆间夹角α由60°变为120°。
A、B、C在同一竖直平面内运动,弹簧在弹性限度内,忽略一切摩擦,重力加速度为g。
则此下降过程中( )
A.A的动能达到最大前,B受到地面的支持力小于mg
B.A的动能最大时,B受到地面的支持力等于mg
C.弹簧的弹性势能最大时,A的加速度方向竖直向下
D.弹簧的弹性势能最大值为mgL
答案 AB
解析 取A、B、C整体研究,三个小球皆静止时,地面对B、C球的弹力各为mg。
当A球下降时,只要A球未达最大速度,有竖直向下的加速度,A球就处于失重状态,地面对B球的支持力小于mg,A正确;A球的动能最大时,aA=0,系统在竖直方向上F合=0,则地面对B球的弹力为mg,B正确;弹簧的弹性势能最大时,对应着弹簧伸长量最大,A球运动到最低点,此时vA=0,但aA≠0,A的加速度方向竖直向上,C错误;两杆间夹角由60°变为120°,A球下落的高度h=Lsin60°-Lsin30°=L,A球重力势能的减少量为ΔEp=mgL,由能量转化知,弹簧的弹性势能最大值为mgL,D错误。
13.(2016·天津高考)(多选)我国高铁技术处于世界领先水平。
和谐号动车组是由动车和拖车编组而成的,提供动力的车厢叫动车,不提供动力的车厢叫拖车。
假设动车组各车厢质量均相等,动车的额定功率都相同,动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比。
某列动车组由8节车厢组成,其中第1、5节车厢为动车,其余为拖车,则该动车组( )
A.启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反
B.做匀加速运动时,第5、6节与第6、7节车厢间的作用力之比为3∶2
C.进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比
D.与改为4节动车带4节拖车的动车组最大速度之比为1∶2
答案 BD
解析 启动时,动车组做加速运动,加速度方向向前,乘客受到竖直向下的重力和车厢对乘客的作用力,由牛顿第二定律可知,这两个力的合力方向向前,所以启动时乘客受到车厢作用力的方向一定倾斜向前,A错误;设每节车厢质量为m,动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比,则有每节车厢所受阻力f=kmg。
设动车组匀加速直线运动的加速度为a,每节动车的牵引力为F,对8节车厢组成的动车组整体,由牛顿第二定律,2F-8f=8ma;设第5节车厢对第6节车厢的拉力为F5,隔离第6、7、8
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- 中人 物理 必修 练习 第七 机械能 守恒定律 高考 集训