机械能及其守恒定律 专题训练-2027届高考物理一轮复习

机械能及其守恒定律 专题训练-2027届高考物理一轮复习

一、选择题（1-7题单选题，每小题4分，8-10题多选题，每小题6分，共46分）

1．在掷铅球时，铅球出手时距地面的高度为，若出手时的速度为，不计空气阻力，铅球在下落过程中，下列说法中正确的是（     ）

A．铅球在C点比在A点具有的机械能大

B．铅球在B点比在C点具有的动能大

C．铅球在A，B，C三点具有的动能一样大

D．铅球在A，B，C三点具有的机械能相等

2．一辆玩具汽车在水平地面做直线运动，其速度与时间的关系如图所示。已知玩具汽车的质量为2kg，受到的阻力始终为车重的0.1倍，重力加速度g取。则（　　）

A．汽车在时间内加速度方向不变

B．汽车在2s末的位移大小为4m

C．汽车在时间内因刹车额外产生的制动力的大小为6N

D．汽车在时间内克服阻力做的功为6J

3．如图甲为一玩具竹筒水车，用长度相同的竹竿将竹筒固定在同一个转轴上，水流冲击竹筒时，所有竹筒在竖直平面内做半径相等的匀速圆周运动，不计空气阻力及竹筒中水的质量，简化如图乙所示，A、B分别为最高点和最低点，下列说法正确的是（     ）

A．竹筒转动一圈，重力对其做的功不为零

B．竹筒经过A点时，所受重力的瞬时功率不为零

C．从B到A的过程竹竿对竹筒做的功小于竹筒重力势能的增加量

D．从A到B的过程，水流速度越大，竹筒重力对竹筒做功的平均功率越大

4．如图所示，小物块以某一初速度冲上固定斜面，已知物块与斜面动摩擦因数，斜面足够长，则下列关于速度、加速度、动能随时间变化的图像，机械能随路程变化的图像中正确的是（     ）

A． B．C． D．

5．如图甲所示，被称为“魔力陀螺”玩具的陀螺能在圆轨道外侧旋转不脱落，其原理可等效为如图乙所示的模型：半径为R的磁性圆轨道竖直固定，质量为m的铁球（视为质点）沿轨道外侧运动，A、B分别为轨道的最高点和最低点，轨道对铁球的磁性引力始终指向圆心且大小不变，不计摩擦和空气阻力，重力加速度为g，则（     ）

A．铁球绕轨道可能做匀速圆周运动

B．铁球绕轨道运动过程中机械能不守恒

C．铁球在A点的速度必须大于

D．轨道对铁球的磁性引力至少为5mg，才能使铁球不脱轨

6．将小球自地面以某一初速度竖直上抛，一段时间后落回地面。该小球的动能Ek随位移x的变化关系如图所示，已知阻力大小恒定，下列说法正确的是（　　）

A．上升过程克服重力做功的平均功率比下降过程重力做功的平均功率大

B．上升过程重力做功比下降过程多

C．上升过程机械能损失比下降过程机械能损失大

D．全过程重力做功为0，阻力做功也为0

7．如图所示，光滑水平地面上，质量为2kg、上表面粗糙的木板B正以的速度向右运动。某时刻在木板右端向左滑上可视为质点的物块A，其质量为1kg，速度大小也是。经过2s后，物块刚好滑到木板左端且二者相对静止，重力加速度。在这一过程中，下列说法中正确的是（　　）

A．二者相对静止时向左运动 B．二者相对静止时速度的大小是

C．物块和木板之间因摩擦产生的热量为12J D．物块和木板间的动摩擦因数为

8．一质量为100kg的赛车在平直赛道上行驶，第一阶段以恒定加速度加速行驶，达到额定功率后，第二阶段以额定功率加速行驶，第三阶段以最大速度匀速行驶。设全程赛车受到的阻力不变，其加速度a和速度的倒数的关系如图所示，则（　　）

A．第一阶段达到的最大速度为100m/s

B．赛车受到的最大牵引力为500N

C．赛车的最大输出功率为50kW

D．赛车在第一阶段匀加速行驶了80s

9．“反向蹦极”区别于传统蹦极，让人们在欢笑与惊叹中体验到了别样的刺激。情境简化为图乙所示，弹性轻绳的上端固定在点，下端固定在体验者身上，工作人员将体验者竖直下拉并与固定在地面上的力传感器相连，体验者静止时传感器示数为。打开扣环，体验者从点像火箭一样被“竖直发射”，经速度最大位置上升到最高点。已知，体验者（含装备）总质量（可视为质点）。忽略空气阻力，重力加速度取，弹性轻绳的弹性势能表达式为（k为轻绳的劲度系数，为轻绳的伸长量），下列说法正确的是（    ）

A．打开扣环瞬间，体验者在最低点时的加速度大小为零

B．体验者在最低点时，弹性轻绳被拉长了5 m

C．弹性绳的劲度系数为

D．体验者从向最高点运动的过程中，加速度一直增大

10．如图（a）所示，倾角为的传送带以恒定的速率顺时针转动。质量为0.5kg的物块在传送带的顶端无初速度释放，物块在传送带上运动0.8s后离开传送带，运动的整个过程中物块的速率随时间变化的关系如图（b）所示。已知重力加速度取，下列说法正确的是（　　）

A．物块在传送带上运动的路程为2m

B．物块与传动带之间的动摩擦因数为

C．运动的整个过程中，摩擦力对物块做的功为－1J

D．运动的整个过程中，物块与传送带之间因摩擦产生的热量为0.5J

二、非选择题（11题12分，12题6分，13题8分，14题10分，15题18分，共54分）

11．实验小组用质量为m的小球和质量为的物块来验证机械能守恒定律。如图1所示，O点固定一个光滑的圆环，轻质细线穿过圆环，一端系在小球上（视为质点），另一端连在物块上，把物块放置在O点正下方力传感器上，实验时将小球拉至O点等高点（细线伸直），由静止释放，当小球运动到最低点时，读出力传感器的示数为；撤去力传感器，并安装光电门，如图2所示，细线伸直，系统由静止开始释放，当小球上升的高度为h时，小球通过光电门的时间为，已知小球的直径为d，重力加速度为g，回答下列问题。

(1)对图1，若小球的机械能守恒，则小球运动到最低点时，细线的拉力为________，当________mg（选填“”“1”或“2”）就可验证小球在下降过程中的机械能守恒。

(2)对图2，小球上升的高度为h，小球与物块组成的系统，重力势能的减小量________。

(3)对图2，当等式________成立时，就验证了系统的机械能守恒。

 

12．某学习小组用如图所示的装置验证动能定理，实验步骤如下：

（1）右侧带定滑轮的长木板水平放置，质量为的小车（含遮光条）与砂桶用跨过定滑轮的细线相连，调节定滑轮的高度使定滑轮与小车间的细线与长木板平行；

（2）向砂桶中加入适量细砂，直到轻推小车后，小车上的遮光条通过光电门A、B时的遮光时间相等，用天平称出此时细砂及砂桶的总质量为；

（3）将小车放回原位置，再向砂桶中加入适量的细砂，释放后小车加速向右运动，小车上的遮光条通过光电门A、B的遮光时间分别为、，用天平称出此时细砂及砂桶的总质量为；

（4）测出两光电门间的距离及小车上遮光条的宽度，重力加速度为，则小车上的遮光条通过光电门A、B的过程中，小车、细砂及砂桶组成系统的动能增加量可表示为_____，合外力对系统所做的总功可表示为_____；（均用题中已知量及测量物理量字母表示）

（5）多次重复实验，在误差允许的范围内，若，则动能定理得以验证。

 

13．2024年12月29日，全球最快高铁列车CR450动车组样车发布，这标志着“CR450科技创新工程”取得重大突破，将极大提升我国铁路科技创新水平和科技自立自强能力，进一步巩固扩大我国高铁技术世界领跑优势。某动车组由4辆提供动力的动车和4辆无动力的拖车组成，其中第2、4、5、7节车厢为动车，其余为拖车。每节车厢的质量均为50吨，每节动车的额定功率均为2750千瓦，各节车厢之间只有水平方向的相互作用力。行驶过程中，每节动车提供的动力相同，每节车厢所受阻力大小恒为其重力的0.025倍。某次测试中，动车组由始发站以的加速度匀加速启动，达到额定功率后以额定功率行驶。设铁轨为水平直线，重力加速度取。求：

(1)匀加速阶段，第3节与第4节车厢间的相互作用力多大；

(2)动车组匀加速的时间和位移分别为多少；

(3)若动车组行驶过程中所受总阻力与速度的平方成正比，即（各量均取国际单位），则动车组匀速行驶的速度为多大。

 

 

14．如图甲为某种旋转调速器装置的结构示意图，质量为的重物套在固定的竖直轴上，可以在竖直轴上滑动，质量为的两个完全相同的小环、与轻弹簧两端连接并套在水平杆上，、及、之间通过铰链与长为的两根轻杆相连接，当装置静止时，轻杆与竖直轴的夹角为。使水平杆绕竖直轴匀速转动且高度保持不变，稳定后轻杆与竖直轴的夹角为，如图乙所示。已知，弹簧原长为，重力加速度大小为，不计一切摩擦，，。求：

(1)装置静止时每根轻杆对重物的拉力大小（用表示）；

(2)轻质弹簧的劲度系数（用表示）；

(3)装置匀速转动时的角速度的大小。