特训5 机械能守恒定律-【创新教程】2027年高考物理艺考生文化课百日冲关课时作业

丨物理 在水平方向上有，=tan日 联立并代入数据得=8m/s 对小球在A处受力分析，由牛顿第二定律得 E+Mg=M爱 解得FA'=550N 9 根据牛顿第三定律知，圆孤轨道受到的压力大小 FA=550 N 9 cos 0-10 m/s (3)小球在C处速度e= 其受力分析如图所示 Fo0 0 Mg cos0、 Mg sin 0 Mg 由牛顿第二定律得Fe-Mgcos0=M足 解得Fc=208N 答案：(1)1.8m (2)3sN(3)208N 特训5机械能守恒定律 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△Ek=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 供向心力做匀速国周运动可得GMm=m世，又因为E 合m,解得E=G,所以公特轨道丰径越大的卫 2r 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.门 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.门 39 5.D[电动机的功率恒为P,根据P=F,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 Um 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<Pt,故C错误；牵引力微 1 mw。,故D 的功为W华=P1=fx+2m,解得x=nt一2P 正确.门 6.C[物资竖直向上加速过程中，具有向上的加速度，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+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+△E'=0+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，门 7,C[设运动员在a处的速度大小为v。,根据图乙可得 m听=3X10J,合m(6+可)=15x10J,其中，=g 1 =20m/s,联立解得=10m/s,m=60kg,则运动员运 动到b处时重力的瞬时功牵为P=mgy,=1.2×10W, 故B错误，C正确；t=2s时，运动员落在斜坡上，斜坡的 领角满足1an9=豆 -=1,解得0=45°，故A错误；运动 员离坡面距离最远时，速度方向与坡面平行，有tnB= =1，解得=1s,故D错误.] 00 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：物体从释放到连度达到最大有合r一子kr =f-+专m解得a=罗m/s,故C正 1 确，D错误.门 9.AC[根据题意可知阻力大小f=0.025mg= 1.0X10N,匀加速阶段，由牛顿第二定律得F-f=ma, 解得F=5X10N,匀加速阶段最大速度为v=at=20m/s, 则额定功率为P=F0=1.0X10W,故A正确：最大速 度为=三100m/s,故B错误；第12s时的瞬时速 度为2=at12=12m/s,瞬时功率为P12=Fu12= 6×10W,故C正确；车速为40m/s时的牵引力为Fo= 卫=2.5X10N,由牛顿第二定律得Fo-∫=mao,解 得此时的加速度大小为ao=0.375m/s°，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P。= ngucos90°=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，对石块和重物组成 的系统，根据机械能守恒定律有m1g·OA一m2g·OB 子叫，心十子m,G,石块与重物的角速度相等，根据v =,可得速度关系=子，解得u,=25m/s,心= 8√5m/s,故C错误；石块脱离前瞬间，对重物分析有T vi 一mg=m1OA,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 t (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+m)时=合(M+m)(号)》 2 2 若机栽能守恒，则(M-mgH=合(M+m)() (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-m)H-(M+m)(4) (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. 39 练习册参考答案 12.解析：(1)瓦片由P点滑至Q点的过程，由动能定理得 nglsin53°-cos532·L=7md-0 求得v=5√3m/s (2)瓦片由Q滑到N的过程，由动能定理得一mg(h1一 A:)-w&=0-合m心 求得W意=70J (3)瓦片由Q滑到M的过程，由动能定理得mgh, 1 2=2m0w-2mu 求得w=2√/15m/s 在M点有FN-mg=mR 求得Fx=68N 由牛顿第三定律得瓦片在M点对轨道的压力F'N=FN =68N 答案：(1)5√3m/s(2)70J(3)68N 13.解析：(1)小物块沿着挡板运动，挡板对小物块的支持 力不变2mg=m2R' 解得u=2√gR 小物块从A到B的过程中，根据动能定理有 W+(-nX2mgX2xR)-mu-mo 解得F做的功W=2mgR (2)从B点飞出时的速度为vB=u=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°=s ve 则小物块从B到C的过程中，根据动能定理有 mgH=2n呢-之moi 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， 根搭动能定理有-mg(R+Rcos60)=子m心。-子m或 在D点：FN-mg=mR 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动量守恒定律机械振动机械波 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.]考前复盘特训川 ⑧错题序号： 特训5机械能守恒定律 @错因分析： (时间：45分钟满分：60分) 一、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 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 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 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 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，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 () 4.汽车所受阻力为2之 B.汽车平均速度为。 C.合外力做功为Pt D.汽车位移为上2%】 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8 kg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 249 丨物理 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10/s2,则下列说法正确 的是 () E/(×103D) 15 b t/s 甲 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1.2×104W 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小物块的鼓大速度大小为ms D.小物块的最大速度大小为m/S 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4.0×10kg, 以1.0m/s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 ( 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/s 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，当轻杆运动到竖直位置 8m 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 zbmm 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 250 考前复盘特训川 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。 0 遮光片 d nnnnnnnnnn 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m、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 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QMN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4=0.5，不计空气阻力，重力加速度取10m/s2,sin53°=0.8， c0s53°=0.6.求： p N a 0 251 1物理 (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°.一质量为的小物块在一大小不变，方向与运动方 60 向始终相同的力F的作用下以某一水平初速度由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点飞出桌面瞬间撤去F,在C点沿圆弧切线方向进入 轨道60内侧，小物块与挡板之间的动摩擦因数为2云，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. 252