2025届高考物理二轮复习限时强化训练：04 机械能

2025届高考物理二轮复习冲刺（四） 机械能 1．一物块放在水平地面上，受到水平推力F的作用，力F与时间t的关系如图甲所示，物块的运动速度v与时间t的关系如图乙所示。10 s后的v ­t图象没有画出，重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是(　　) A．物块滑动时受到的摩擦力大小是6 N B．物块的质量为1 kg C．物块在0～10 s内克服摩擦力做功为50 J D．物块在10～15 s内的位移为6.25 m 2．(多选)一质量为m的物体静止在光滑水平面上，从t＝0时刻开始受到水平外力的作用。力的大小F与时间t的关系如图所示，力的方向保持不变。下列说法中正确的是(　　) A．在0～t0和t0～2t0时间内水平外力做功之比是1∶10 B．在0～t0和t0～2t0时间内水平外力做功之比是1∶8 C．外力在t0和2t0时刻的瞬时功率之比是1∶8 D．外力在t0和2t0时刻的瞬时功率之比是1∶6 3．(多选)如图所示，一遥控电动赛车(可视为质点)从A点由静止以恒定的功率沿水平地面向右加速运动，当到达固定在竖直面内的光滑半圆轨道最低点B时关闭发动机，由于惯性，赛车继续沿半圆轨道运动，并恰好能通过最高点C(BC为半圆轨道的竖直直径)。已知赛车的质量为m，半圆轨道的半径为R，A、B两点间的距离为1.5R，赛车在地面上运动时受到的阻力大小恒为mg。不计空气阻力，重力加速度为g。下列判断正确的是(　　) A．赛车通过C点后落回地面的位置到B点的距离为2R B．赛车通过B点时的速度大小为2 C．赛车从A点运动到B点的过程中，其电动机所做的功为 D．要使赛车能滑过B点并沿半圆轨道滑回地面，其电动机所做的功W电需满足 的条件为<W电≤ 4．(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 5．如图甲所示，轻弹簧左端固定在竖直墙上，右端点在O点位置。质量为m的物块A(可视为质点)以初速度v0从距O点右方x0的P点处向左运动，与弹簧接触后压缩弹簧，将弹簧右端压到O′点位置后，A又被弹簧弹回。A离开弹簧后，恰好回到P点。物块A与水平面间的动摩擦因数为μ。求： (1)物块A从P点出发又回到P点的过程，克服摩擦力所做的功； (2)O点和O′点间的距离x1； (3)如图乙所示，若将另一个与A完全相同的物块B(可视为质点)与弹簧右端拴接，将A放在B右边，向左推A、B，使弹簧右端压缩到O′点位置，然后从静止释放，A、B共同滑行一段距离后分离。分离后物块A向右滑行的最大距离x2是多少？ 6．(多选)如图所示，一轻弹簧一端固定在O点，另一端系一小球，将小球从与悬点O在同一水平面且使弹簧保持原长的A点无初速度释放，让小球自由摆下。不计空气阻力。在小球由A点摆向最低点B的过程中，下列说法正确的是(　　) A．小球的机械能守恒 B．小球的机械能减少 C．小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和不变 D．小球和弹簧组成的系统机械能守恒 7．(多选)如图所示在一个固定的十字架上(横竖两杆连结点为O点)，小球A套在竖直杆上，小球B套在水平杆上，A、B两球通过转轴用长度为L的刚性轻杆连接，并竖直静止。由于微小扰动，B球从O点开始由静止沿水平杆向右运动。A、B两球的质量均为m，不计一切摩擦，小球A、B视为质点。在A球下滑到O点的过程中，下列说法中正确的是(　　) A．在A球下滑到O点之前轻杆对B球一直做正功 B．小球A的机械能先减小后增大 C．A球运动到O点时的速度为 D．B球的速度最大时，B球对水平杆的压力大小为2mg 8．(多选)如图，质量为M、长度为L的小车静止在光滑水平面上，质量为m的小物块(可视为质点)放在小车的最左端。现用一水平恒力F作用在小物块上，使小物块从静止开始做匀加速直线运动。小物块和小车之间的摩擦力为Ff，小物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为x。此过程中，下列结论正确的是(　　) A．小物块到达小车最右端时具有的动能为(F－Ff)(L＋x) B．小物块到达小车最右端时，小车具有的动能为Ffx C．小物块克服摩擦力所做的功为Ff(L＋x) D．小物块和小车增加的机械能为Fx 9．(多选)如图所示，固定在水平面上的光滑斜面倾角为30°，质量分别为M、m的两个物体A、B通过细绳及轻弹簧连接于光滑定滑轮两侧，斜面底端有一与斜面垂直的挡板。开始时用手按住物体A，此时A与挡板的距离为s，B静止于地面上，滑轮两侧的细绳恰好伸直，且弹簧处于原长状态。已知M＝2m，空气阻力不计。松开手后，关于A、B两物体的运动(整个过程弹簧形变不超过其弹性限度)，下列说法正确的是(　　) A．A和B组成的系统机械能守恒 B．当A的速度最大时，B与地面间的作用力为零 C．若A恰好能到达挡板处，则此时B的速度为零 D．若A恰好能到达挡板处，则此过程中重力对A做的功等于弹簧弹性势能的增加量与物体B的机械能增加量之和 10．如图所示，质量为m的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持以图示速度v匀速运动。物体与传送带间的动摩擦因数为μ，物体运动一段距离能保持与传送带相对静止。对于物体从静止释放到相对传送带静止这一过程，下列说法正确的是(　　) A．电动机多做的功为mv2 B．摩擦力对物体做的功为mv2 C．传送带克服摩擦力做的功为mv2 D．物体与传送带因摩擦产生的热量为mv2 11．(多选)一物体静止在水平地面上，在竖直向上的拉力F的作用下开始向上运动，如图甲所示．在物体运动过程中，空气阻力不计，其机械能E与位移x的关系图象如图乙所示，其中曲线上点A处的切线的斜率最大．则 (　　) A．在x1处物体所受拉力最大 B．在x2处物体的速度最大 C．在x1～x3过程中，物体的动能先增大后减小 D．在0～x2过程中，物体的加速度先增大后减小 12．(多选)如图所示，一质量为m的小球以初动能Ek0从地面竖直向上抛出，已知运动过程中受到恒定阻力Ff＝kmg作用(k为常数且满足0<k<1).图中两条图线分别表示小球在上升过程中动能和重力势能与其上升高度之间的关系(以地面为零势能面)，h0表示上升的最大高度.则由图可知，下列结论正确的是(　　) A．E1是最大势能，且E1＝ B．上升的最大高度h0＝ C．落地时的动能Ek＝ D．在h1处，小球的动能和势能相等，且h1＝ 13．如图所示，一根长为l的轻质软绳一端固定在O点，另一端与质量为m的小球连接，初始时将小球放在与O点等高的A点，OA＝l，现将小球由静止状态释放，则当小球运动到O点正下方时，绳对小球拉力为(已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(　　) A．2mg B．3mg C．mg D．mg 14．(多选)水平地面上固定有两个高度相同的粗糙斜面体甲和乙，斜面长分别为s、L1，如图所示。两个完全相同的小滑块A、B可视为质点，同时由静止开始从甲、乙两个斜面的顶端释放，小滑块A一直沿斜面甲滑到底端C点，而小滑块B沿斜面乙滑到底端P点后又沿水平面滑行距离L2到D点(小滑块B在P点从斜面滑到水平面时速度大小不变)，且s＝L1＋L2。小滑块A、B与两个斜面以及水平面间的动摩擦因数相同，则(　　) A．滑块A到达底端C点时的动能一定比滑块B到达D点时的动能小 B．两个滑块在斜面上加速下滑的过程中，到达同一高度时，动能可能相同 C．A、B两个滑块从斜面顶端分别运动到C、D的过程中，滑块A重力做功的平均功率小于滑块B重力做功的平均功率 D．A、B两个滑块从斜面顶端分别运动到C、D的过程中，由于克服摩擦而产生的热量一定相同 15．如图所示，绷紧的传送带与水平面的夹角θ＝30°，皮带在电动机的带动下，始终保持v0＝2 m/s的速率运行，现把一质量为m＝10 kg的工件(可看做质点)轻轻放在皮带的底端，经过时间1.9 s，工件被传送到h＝1.5 m的高处，取g＝10 m/s2，求： (1)工件与传送带间的动摩擦因数； (2)电动机由于传送工件多消耗的电能。 【参考答案】 1．D 2．BD 3．AD 4．AD 5．答案：(1)mv02　(2)－x0　(3)x0－ 解析：(1)物块A从P点出发又回到P点的过程，根据动能定理得 克服摩擦力所做的功为：Wf＝mv02。 (2)物块A从P点出发又回到P点的过程，根据动能定理得： －2μmg(x1＋x0)＝0－mv02 解得x1＝－x0。 (3)A、B在弹簧处于原长处分离，设此时它们的共同速度是v1，弹出过程弹力做功为WF 只有物块A时，从O′到P有WF－μmg(x1＋x0)＝0－0 A、B共同从O′到O有：WF－2μmgx1＝×2mv12 分离后对A有：mv12＝μmgx2 联立以上各式可得：x2＝x0－。 6．BD 7．BC 8．ABC 9．BD 10．D 11．AC 12．ABD 13．C 14．AC 15．答案：　(1)　(2)230 J 解析：(1)由题图可知，皮带长x＝＝3 m。工件速度达v0前， 做匀加速运动的位移x1＝vt1＝t1 匀速运动的位移为x－x1＝v0(t－t1) 解得加速运动的时间t1＝0.8 s 加速运动的位移x1＝0.8 m 所以加速度a＝＝2.5 m/s2 由牛顿第二定律有：μmgcos θ－mgsin θ＝ma 解得：μ＝。 (2)从能量守恒的观点，显然电动机多消耗的电能用于增加工件的动能、势能以及克服传送带与工件之间发生相对位移时摩擦力做功发出的热量。 在时间t1内，皮带运动的位移 x皮＝v0t1＝1.6 m 在时间t1内，工件相对皮带的位移 x相＝x皮－x1＝0.8 m 在时间t1内，摩擦生热Q＝μmgcos θ·x相＝60 J 工件获得的动能Ek＝mv＝20 J 工件增加的势能Ep＝mgh＝150 J 电动机多消耗的电能W＝Q＋Ek＋Ep＝230 J。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$