特训5 机械能守恒定律-【创新教程·微点特训】2026年考前复盘高考物理冲刺

物理 特训5 机械能守恒定律 (时间：45分钟满分：60分) ,单选题：本题7小题，每小题3分，共21分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1.目前长沙城区的老居民小区正在进行水路改造，改造中用到了一种打孔 工具一冲击钻。冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下不断地冲击墙 壁，打出圆孔，如图所示。冲击钻在工作过程中，其能量转化关系是 整 A.内能转化为机械能 B.内能转化为电能 C.只有机械能和内能的转化 D.有电能、机械能和内能的转化 2.图为某高空翼装飞行爱好者在空中滑翔的情景，关于滑翔者在空中 郑 长距离滑翔的过程中，下列说法正确的是 ( A.滑翔者机械能守恒 B.滑翔者动能的增加量大于合力做的功 C.滑翔者重力势能的减少量等于重力做的功 D.滑翔者重力势能的减少量等于动能的增加量 h 3.如图所示的人造卫星系统，假设卫星的质量相等，均做匀速圆周运动，规 和 定无限远处的重力势能为0，下列说法正确的是 ( A.这些卫星的重力势能有些为正值，有些为负值 B.公转轨道半径越大的卫星动能越大，重力势能越小 C.公转轨道半径越小的卫星重力势能越小，机械能越大 D.动能越小的卫星，机械能越大 1 4.如图所示，将弹簧跳跳人玩具按压到桌面上，松手后能够弹起一定高度。 从压缩状态到上升至最高点的过程中，不计空气阻力，下列说法中正确 数 的是 ( A.跳跳人玩具克服重力做的功小于跳跳人玩具重力势能的增加量 B.弹簧弹力对跳跳人玩具做的功等于弹簧的弹性势能增加量 7h11ANK C.当弹簧恢复到原长时，弹簧上方的头部的动能最大 D.在弹簧恢复到原长之前，弹簧上方的头部的机械能增加 5.图为某新能源汽车在路面测试照片，假设汽车能在平直轨道上由静止 凶 开始沿直线加速行驶，经过时间t,速度刚好达到最大值m。设在此加 速过程中汽车电动机的功率恒为P,汽车质量为m,运行中所受阻力恒 定。关于汽车加速过程中，下列说法正确的是 A汽车所受阻力为心 B.汽车平均速度为2 C.合外力做功为Pt D.汽车位移为vmt一 mom 2P 17· 6.无人机快递是一种以无人机为载体的新型快递方式。如图，已知质 量为8kg的物资在无人机拉力作用下先竖直向上加速10m,再匀速 上升35m,然后减速直到悬停，再水平方向匀加速移动20m后，保 持水平匀速运动。若空气阻力不能忽略，重力加速度g=10m/s2。 则下列说法正确的是 ( A.竖直向上加速过程中，物资处于失重状态 B.整个过程，物资机械能增加了3600J C.物资在匀速上升过程中机械能增加了2800J D.无人机水平移动过程中空气对它的作用力、重力均不做功 7.冬梦飞扬，冬奥梦圆。第二十五届冬季奥林匹克运动会在米兰·科尔蒂纳丹佩佐举办。 跳台滑雪是一项深受勇敢者喜爱的滑雪运动。图甲为某跳台滑雪运动员从跳台α（长度 可忽略不计)处沿水平方向飞出、经2s在斜坡b处着陆的示意图，图乙为运动员从α到b 飞行时的动能Ek随飞行时间t变化的关系图像。不计空气阻力作用，重力加速度g取 10m/s2,则下列说法正确的是 () ↑E/(×10J 1 2年 t/s 甲 乙 A.斜坡的倾角为30 B.运动员在a处的速度大小为20m/s C.运动员运动到b处时重力的瞬时功率为1.2×10W D.运动员在0.8s末时离坡面的距离最大 二、多选题：本题3小题，每小题4分，共12分。在每小题给出的四个选项中有多个选项符 合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得零分。 8.劲度系数k=100N/m的轻弹簧一端固定(“轻”即质量不计)，另一端与质量0.4kg的小 物块接触，此时弹簧压缩量x=0.02m。由静止释放物块，小物块与水平地面之间的滑动 摩擦力大小为1N,在之后向右运动过程中，当物体所受合外力为零时速度最大，则此过 程中 () A.弹簧恢复原长时，小物块的速度最大 B.弹簧压缩量为x'=0.01m,小物块的速度最大 C.小物块的最大速度大小为 20m/s D.小物块的最大速度大小为mS 9.我国CR400BF型复兴号智能高铁在平直轨道上启动，列车总质量为4.0 ×105kg,以1.0/s2的加速度由静止开始加速，经20s达到额定功率 后保持额定功率行驶。已知行驶时阻力为列车总重力的2.5%，重力加 速度为10m/s2,则下列判断正确的是 ·18· A.列车的额定功率为1.0×10W B.列车能达到的最大速度为120m/s C.第12s时牵引力的瞬时功率为6.0×10W D.当车速为40m/s时，加速度大小为0.35m/s2 10.古代抛石机原理简化如图所示，轻杆AB可绕转轴O在竖直面内转 动，两臂长度分别为OA=2m、OB=8m。A处固定质量为24kg的重 物，B处放一质量为1kg的石块。将轻杆拉到水平并从静止释放，当 m B石块 2m A 0重物 轻杆运动到竖直位置时石块脱离轻杆。重物与石块均可看成质点，不 计空气阻力和摩擦力，取重力加速度大小g=10m/s2,下列说法正确的是 A.从释放到抛出前，石块机械能守恒 B.石块脱离瞬间，石块所受重力的功率为0 C.石块脱离瞬间的速度大小为20√2m/s D.石块脱离前瞬间，OA段轻杆上的弹力大小为480N 三、实验题：本题1小题，共8分。 11.小明利用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律。细绳跨过固定在铁架台上的 小滑轮，两端各悬挂一个重锤。 2 光电门■O 0 遮光片 177777771111777 下遮光片 甲 乙 (1)部分实验步骤如下： ①用刻度尺测量遮光片中心到光电门的竖直距离H ②将遮光片固定在重锤1上，用天平测量重锤1（含遮光片）的质量、重锤2的质量M (M>m) ③将光电门安装在铁架台上，将重锤1压在桌面上，保持系统静止，重锤2离桌面高度适当 ④用刻度尺测量遮光片的宽度d ⑤启动光电门，释放重锤1，用毫秒计测出遮光片经过光电门所用时间t 其合理的顺序是 (选填“A”“B”或“C”)。 A.③④②⑤①B.④②③①⑤C.②④③⑤① (2)测量d时，刻度尺的示数如图乙所示，可知遮光片的宽度d= cm。 (3)重锤1通过光电门时的速度大小v= (用题中物理量的符号表示)。 (4)已知重力加速度为g。若满足关系式 (用题中物理量的符号表示)，则验证 了两重锤组成的系统机械能守恒。 (5)实验中，忽略空气阻力，细绳与滑轮间没有相对滑动。小明认为细绳与滑轮间的静 摩擦力做功但不产生内能，因此两重锤组成的系统机械能守恒。你是否同意他的观点， 并简要说明理由 ·19· 四、解答题：本题2小题，共19分，写出必要的文字说明和重要的演算步骤，有数字计算的 要注明单位，只写最后结果的不得分。 12.(8分)劳动人民智慧多，在农村某工程队为了方便将屋顶上拆下来的瓦片运送到地面， 便架起了如图所示的轨道进行运输。质量m=2kg的可看作质点的瓦片在轨道P点静 止释放后，沿着轨道运动到末端N点速度恰好为零。已知轨道QMV段为半径R=2.5m 的圆弧，其两端点N、Q离地面高度分别为h1=1.25m、h2=1m。PQ段为长L=7.5m、 倾角a=53°的直线。瓦片与PQ段轨道间的动摩擦因数μ=0.5，不计空气阻力，重力加 速度取10m/s2,sin53°=0.8，cos53°=0.6。求： p N 77777777777777 (1)瓦片滑至Q点时的速度大小； (2)瓦片在轨道QMN段克服摩擦力做的功； (3)若瓦片经过QM和MN段克服摩擦力做功相等，则瓦片滑至轨道最低点M对轨道 的压力多大。 13.(11分)如图为某游戏装置原理示意图。光滑水平桌面上固定一个内 表面粗糙的半圆形竖直挡板，其半径为2R,挡板的两端A、B在桌面 边缘，B与半径为R的固定光滑圆弧轨道CDE在同一竖直平面内，过C 点的轨道半径与竖直方向的夹角为60°。一质量为m的小物块在一 大小不变，方向与运动方向始终相同的力F的作用下以某一水平初速 60 度由A点切入挡板内侧，使挡板对小球的支持力大小恒为2g,从B点飞出桌面瞬间撤 烯 去F,在C点沿圆弧切线方向进入轨道CDE内侧。小物块与挡板之间的动摩擦因数为 ,重力加速度大小为g,忽略空气阻力，小物块可视为质点。求： (1)F做的功W; (2)B和C两点的高度差H: (3)小球是否能到达D点并说明理由。 ·20·8.ACD[运动的周期约为T=2红≈16S,A正 确；圆周运动的半径为x2=(32十5)一3，解得 r=5m,B错误；线速度大小为v=awr=2m/s,C 正确；所受向心力大小为F=mwr=48N,D 正确。] 9.BD[a、c的角速度相等，根据a=wr可得，a、c 的向心加速度的大小之比为a。:a。=R:r2,故 A错误，B正确；a、c的周期相等，所以a、b的周 期之比等于c、b的周期之比，根据开普勒第三 定律可得亮-齐可得a山的网期之北为工： T=T。:Tb=√r:√，故C错误，D正确。] 10.AC[鸟食做平地运动，根据=？g,可知 在M点的鸟先接到鸟食，故A正确，B错误； 在水平方向上，有x=t,因为在M点的鸟先 接到鸟食，所以在M点被接到的鸟食平抛的 初速度较大，故C正确，D错误。] 11.解析：(1)要保证每次小球A都做平抛运动，则 必须确保弹射器水平放置，A项正确；为了减 小实验误差，减少空气阻力的影响，应选用体 积小密度大的小球，A,B项正确；只需要弹射 器弹出小球A有初速度即可，大小没有关系， 不一定需要底面光滑，C项错误。 (3)由竖直位移可知，a、b、c、d四点竖直位移为 1:2:3,不满足1：3：5，故小球A在a,点有 竖直初速度，因此a点不是平抛起点； 根据题意，由图乙可知，相邻两点间的水平位 移相等，则相邻两点间的时间间隔相等，设相 等时间为T,水平方向有2L=T 竖直方向有2L一L=gT 联立解得T=0.05s,v=1m/s 小球A运动到b点时，竖直分速度为，= L+2L=0.75m/s 2T 则小球A经过b点时的速度大小为？B= √6+vw=1.25m/s 答案：(1)AB(3)不是0.0511.25 12.解析：(1)箭做斜抛运动，水平方向上做匀速直 线运动，竖直方向上做竖直上抛运动，则⑦，= wsim0,y=2g’ 解得最高点与水平地面的距离H=h十y =6.05m (2)设箭射到侧壁的速度为v,因为垂直射到一 个倾角为37°的侧壁上，则vsin37°=v,c0s0 解得v=20m/s 故飞行时间t=,sin0+cos37° =2.5s g 答案：(1)6.05m(2)2.5s 7 13.解析：(1)小球恰好能从A,点飞出，设此时速度 为，对在A点的小球受力分析，只受重力，根 据牛颜第二定律Mg=M只 又小球落地时间1满足2R=号8， 水平位移x=t, 联立解得x=1.8m (2)将小球在C处的速度分解，在竖直方向上 有v=2gX2R 在水平方向上有心n月 联立并代入数据得v,=8m/s 对小球在A处受力分析，由牛顿第二定律得 F'+ME-M 解得FA'=5N 根据牛顿第三定律知，圆孤轨道受到的压力大 小F,-5N ③)小球在C处速度心c三日10m/s 其受力分析如图所示 C Mg cos 0< 、 Mg sin 0 Mg 由牛领第二定律得F。-Mgcos0=M兰 解得Fc=208N 答案：(1)1.8m (2)550N(3)208N 9 特训5 1.D[冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下，先 将电能转化为机械能；当钻头在电动机的带动 下不断地冲击墙壁时，部分机械能转化为内能， 所以冲击钻在工作过程中，其能量转化关系是： 有电能、机械能和内能的转化，故选D。] 2.C[滑翔者在空中长距离滑翔的过程中，滑翔 者受空气阻力作用，故机械能不守恒，故A错 误；根据动能定理，合力做的功等于滑翔者动能 的增加量，故B错误；根据重力做功的特点，重 力做正功，滑翔者重力势能减少，且重力势能的 减少量等于重力做的功，考虑到空气阻力做负 功，故根据动能定理△Es=WG十W,重力势能 的减少量大于动能的增加量，故C正确，D 错误。] 3.D[规定无限远处的重力势能为0，则卫星逐 渐运动到无限远处时，重力（引力）做负功，重力 势能增大，所以所有卫星重力势能均为负值，故 A错误：根据万有引力提供向心力做匀速圆周 运功可件=，又因为E=之m,解得 2 E=GMm,所以公转轨道半径越大的卫星，动 能越小，但卫星从低轨道到高轨道时，外力需克 服重力（引力）做正功，所以轨道半径越大，重力 势能越大，机械能越大，故B、C错误，D正确。] 4.D[跳跳人玩具克服重力做的功等于跳跳人玩 具重力势能的增加量，故A错误；弹力对跳跳人 玩具做的功，等于弹簧弹性势能的减少量，故B 错误；当弹簧的弹力与头部的重力平衡时，速度 最大，动能最大，故C错误；弹簧恢复原长前，弹 力对头部做正功，头部的机械能增加，故D 正确。] 5.D[电动机的功率恒为P,根据P=Fv,可知随 着小车速度的增加，小车受到的牵引力逐渐减 小，而阻力恒定，故加速过程中小车加速度减 小，当牵引力等于阻力时，速度最大，加速过程 中小车所受阻力为∫=卫，根据速度图像判断 平均速度大于2，故A,B错误： 0 加速过程中，根据动能定理可得小车受到的合 外力所做的功W=Pt-fx=2m品<Pt,故C 错误；牵引力微的功为W◆=P:=fx十2m, 解得=一器故D正确] 6.C[物资竖直向上加速过程中，具有向上的加 遠度，受到的拉力大于重力，所以物资处于超重 状态，故A错误；由分析可知，物资在竖直方向 加速和匀速过程的总位移为h=（10十35)m= 45m,增加的重力势能为△E。=mgh=8×10× 45J=3600J,由于物资还要继续减速上升直到 悬停，故上升的总高度大于45m,所以增加的总 的重力势能也大于3600J。另外在水平方向运 动时，动能也增加，所以整个过程物资机械能增 加量大于3600J,故B错误；物资匀速上升了 35m,此过程机械能的增加值△E=△Ek十△E,1 =0十mgh'=8×10×35J=2800J,故C正确： 无人机水平移动过程中，重力方向与运动方向 垂直，重力不做功：但空气对它的作用力与运动 方向相反，所以空气对它的作用力做负功，故 D错误。] ·71 7.C[设运动员在a处的速度大小为v。,根据图 乙可得m成=3×10小，号n(+心) 15×103J,其中v,=gt=20m/s,联立解得，= 10m/s,m=60kg,则运动员运动到b处时重力 的瞬时功率为P=mgv,=1.2×10W,故B错 误，C正确；t=2s时，运动员落在斜坡上，斜坡 1 的领角满足an0=三 -=1,解得0=45°，故A vot 错误；运动员离坡面距离最远时，速度方向与坡 面平行，有tan0=L=1,解得=1s,故D 错误。] 8.BC[由于物体所受合外力为零时速度最大，则 此时弹力与摩擦力平衡，可知，弹簧仍处于压缩 状态，小物块的速度最大，故A错误；结合上述， 物体所受合外力为零时速度最大，根据平衡条 件有kx=f,解得x=0.01m,故B正确；物体 从释放到速度达到最大有如-”=f 一+合m说解得平m/s,故C正 20 确，D错误。] 9.AC[根据题意可知阻力大小f=0.025mg= 1.0×10N,匀加速阶段，由牛顿第二定律得F 一f=ma,解得F=5×10N,匀加速阶段最大 速度为v=at=20m/s,则额定功率为P=Fv= 1.0X10W,故A正确：最大速度为=于 100m/s,故B错误；第12s时的瞬时速度为2 =at12=12m/s,瞬时功率为P12=Fv12=6× 10W,故C正确；车速为40m/s时的牵引力为 上=2.5X10N,由牛顿第二定律 一f=maw,解得此时的加速度大小为ao= 0.375m/s2,故D错误。] 10.BD[从释放到抛出前，石块的重力势能和动 能都增加，故石块的机械能不断增加，故A错 误；石块脱离瞬间，石块的瞬时速度水平向右， 重力的瞬时功率为PG=ngvcos90°=0，故B 正确；设石块脱离轻杆的瞬间重物的速度为 1,石块的速度大小为2，对石块和重物组成 的系统，根据机械能守恒定律有1g·OA mg·0B=m,+宁话，石块与重物的角 速度相等，根据v=rw,可得速度关系1= 子w,解得=2后m/s,=8V5m/s,故 C错误；石块脱离前瞬间，对重物分析有T 01g=m,解得T=480N,故D正确] 11.解析：(1)首先，用刻度尺测量遮光片的宽度d (步骤④)，这是测量速度的关键物理量。接 着，用天平测量重锤1（含遮光片）的质量m、重 锤2的质量M(M>m)(步骤②)，为后续计算 机械能做准备。然后，将光电门安装在铁架台 上，将重锤1压在桌面上，保持系统静止，重锤 2离桌面高度适当（步骤③），完成装置的安装 与调试。之后，用刻度尺测量遮光片中心到光 电门的竖直距离H(步骤①)，确定下落高度。 最后，启动光电门，释放重锤1，用毫秒计测出 遮光片经过光电门所用时间t(步骤⑤)，进行 实验数据采集。所以合理的顺序是④②③① ⑤，故选B。 (2)由图乙可知，刻度尺的分度值为1mm,遮 光片的宽度d=0.53cm (3)由于遮光片通过光电门的时间t很短，可认 为遮光片通过光电门的平均速度等于瞬时速 度，所以= (4)系统重力势能的减少量为(M一m)gH,系 统动能的增加量为2(M十m)=之(M+ () 若机械能守恒，则(M-m)gH=号(M十 ) (5)不同意。因为滑轮会转动，细绳与滑轮间 的静摩擦力对滑轮做功，使滑轮获得动能，而 滑轮的动能是由两重锤组成的系统的机械能 转化而来的，所以两重锤组成的系统机械能不 守恒，系统机械能减小。 答案：(1)B(2)0.53(0.51~0.54)(3)4 4M-mgH2M+m〔任) (5)不同意。因为静摩擦力对两重锤组成的系 统做负功，所以系统机械能减小。 12.解析：(1)瓦片由P点滑至Q,点的过程，由动能 定理得mgl.sin53°-ugcOs53r·L=7md 一0 求得v=53m/s (2)瓦片由Q滑到N的过程，由动能定理得 -mg(h1一h2）一W克=0-2m8 求得W克=70J (3)瓦片由Q滑到M的过程，由动能定理得 _W&=1m 21 mgh:2-2 mvy-2mv 求得vM=2√15m/s 在M点有FN一mg=mR 求得F、=68N 由牛顿第三定律得瓦片在M点对轨道的压力 FN=FN-68 N 答案：(1)5√3m/s(2)70J(3)68N 13.解析：(1)小物块沿着挡板运动，挡板对小物块 22 的支持力不变2mg=m2R' 解得v=2√gR 小物块从A到B的过程中，根据动能定理有 W+(-aX2mgX2xR)-7mi-m 解得F做的功W=2mgR (2)从B点飞出时的速度为vB=v=2√gR 由题知，小物块从C点沿圆孤切线方向进入 CDE轨道内侧，在C点有cos60°=B 则小物块从B到C的过程中，根据动能定理有 mgH=m呢-m呢 21 联立解得H=6R (3)若小物块能运动到D点，小物块从C到D 的过程中，根据动能定理有一mg(R十Rcos60°) 、1 在D点：FN一mg=m D 解得F、=12mg>0,小物块在最高，点和轨道存 在接触，能到达D点。 答案：(1)2mgR(2)6R(3)见解析 特训6 1.A[物体做受迫振动时，其振动频率始终等于 驱动力的频率，故金属管做受迫振动的振动频 率等于风力频率，A正确；金属管振动幅度大小 主要取决于风力频率与金属管固有频率是否接 近。只有当风力频率接近金属管固有频率时， 才会发生共振，振动幅度才会显著增大，并非风 力频率越高，振动幅度就越大，B错误；不同长 度的金属管，由于结构参数不同，其固有频率也 不同。振动周期和频率互为倒数，各管的振动 周期并不相等，C错误；只要是机械振动就一定 存在回复力，金属管振动时，其自身的弹性以及 重力等因素会形成促使其回到平衡位置的力， 即回复力，D错误。] 2.C题图表示的是多普勒效应，A错误；根据波 的图样可知，前侧形成的波纹比较密，后侧形成 的波纹比较稀疏，由多普勒效应可知，前侧波的 频率大于后侧波的频率，左侧波的频率等于右