2019-2020年高三物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時(shí)練6 第1部分 專題6 機(jī)械能守恒定律 功能關(guān)系一、選擇題(本題共8小題，每小題6分在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第15題只有一項(xiàng)符合題目要求，第68題有多項(xiàng)符合題目要求全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有錯(cuò)選的得0分)1(xx湘譚模擬)如圖615所示，分別用力F1、F2、F3將質(zhì)量為m的物體，由靜止沿同一光滑斜面以相同的加速度，從斜面底端拉到斜面的頂端，物體到達(dá)斜面頂端時(shí)，力F1、F2、F3的平均功率關(guān)系為()圖615AP1P2P3BP1>P2P3CP3>P2>P1DP1>P2>P32. (xx巴中模擬)用長(zhǎng)為l的細(xì)線，一端固定在O點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為m的小球，小球可在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖616所示，MD為豎直方向上的直徑，OB為水平半徑，A點(diǎn)位于M、B之間的圓弧上，C點(diǎn)位于B、D之間的圓弧上，開始時(shí)，小球處于圓周的最低點(diǎn)M，現(xiàn)給小球某一初速度，下述說法正確的是()圖616A若小球通過A點(diǎn)的速度大于，則小球不一定能通過D點(diǎn)B若小球通過B點(diǎn)時(shí)，繩的拉力大于3mg，則小球必能通過D點(diǎn)C若小球通過C點(diǎn)的速度大于，則小球必能通過D點(diǎn)D小球通過D點(diǎn)的速度可能會(huì)小于3如圖617所示，質(zhì)量m10 kg和M20 kg的兩物塊，疊放在光滑水平面上，其中物塊m通過處于水平方向的輕彈簧與豎直墻壁相連，初始時(shí)刻，彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài)，彈簧的勁度系數(shù)k250 N/m.現(xiàn)用水平力F作用在物塊M上，使其緩慢地向墻壁移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)40 cm時(shí)，兩物塊間開始相對(duì)滑動(dòng)，在相對(duì)滑動(dòng)前的過程中，下列說法中正確的是()圖617AM受到的摩擦力保持不變B物塊m受到的摩擦力對(duì)物塊m不做功C推力做的功等于彈簧增加的彈性勢(shì)能D開始相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，推力F的大小等于200 N4(xx佛山模擬)靜止在地面上的物體在豎直向上的恒力作用下上升，在某一高度撤去恒力不計(jì)空氣阻力，在整個(gè)上升過程中，如圖所示，物體機(jī)械能隨時(shí)間變化的關(guān)系是()5(xx唐山模擬)足夠長(zhǎng)的水平傳送帶始終以速度v勻速運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻，一質(zhì)量為m、速度大小為v，方向與傳送帶運(yùn)動(dòng)方向相反的物體，在傳送帶上運(yùn)動(dòng)，最后物體與傳送帶相對(duì)靜止物體在傳送帶上相對(duì)滑動(dòng)的過程中，滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體做的功為W1，傳送帶克服滑動(dòng)摩擦力做的功為W2，物體與傳送帶間摩擦產(chǎn)生的熱量為Q，則()AW1mv2BW12mv2CW2mv2DQ2mv26(xx石家莊模擬)下列各圖是反映汽車(額定功率為P額)從靜止開始勻加速啟動(dòng)，最后做勻速運(yùn)動(dòng)的過程中，其速度隨時(shí)間以及加速度、牽引力和功率隨速度變化的圖象，其中正確的是()7(xx淄博二模)在傾角為的固定光滑斜面上有兩個(gè)用輕彈簧相連接的物塊A、B，它們的質(zhì)量分別為m1、m2，彈簧勁度系數(shù)為k，C為一固定擋板，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)用一平行于斜面向上的恒力F拉物塊A使之向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物塊B剛要離開擋板C時(shí)，物塊A運(yùn)動(dòng)的距離為d，速度為v.則此時(shí)()圖618A拉力做功的瞬時(shí)功率為Fvsin B物塊B滿足m2gsin kdC物塊A的加速度為D彈簧彈性勢(shì)能的增加量為Fdm1gdsin m1v28(xx鷹譚模擬)如圖619所示，在豎直平面內(nèi)半徑為R的四分之一圓弧軌道AB、水平軌道BC與斜面CD平滑連接在一起，斜面足夠長(zhǎng)在圓弧軌道上靜止著N個(gè)半徑為r(rR)的光滑剛性小球，小球恰好將圓弧軌道鋪滿，從最高點(diǎn)A到最低點(diǎn)B依次標(biāo)記為1，2，3，N.現(xiàn)將圓弧軌道末端B處的阻擋物拿走，N個(gè)小球由靜止開始沿軌道運(yùn)動(dòng)，不計(jì)摩擦與空氣阻力，下列說法正確的是()圖619AN個(gè)小球在運(yùn)動(dòng)過程中始終不會(huì)散開B第N個(gè)小球在斜面上能達(dá)到的最大高度為RC第1個(gè)小球到達(dá)最低點(diǎn)的速度滿足>v>D第1個(gè)小球到達(dá)最低點(diǎn)的速度v<二、計(jì)算題(本題共2小題，共計(jì)32分解答過程要有必要的文字說明和解題步驟)9. (16分)如圖620所示，勁度系數(shù)為k的輕彈簧下端固定在水平地面上，上端連接一質(zhì)量為m的物體A，一不可伸長(zhǎng)的輕繩跨過滑輪，兩端分別與物體A及質(zhì)量為2m的物體B連接不計(jì)空氣阻力和定滑輪與輕繩間的摩擦，重力加速度為g，彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi). 圖620(1)用手托住物體B，使兩邊輕繩和彈簧都處于豎直狀態(tài)，輕繩恰能拉直且彈簧處于原長(zhǎng)，然后無初速度釋放物體B，物體B可下落的最大距離為l.求物體B下落過程中，彈簧的最大彈性勢(shì)能(2)用手托住物體B，使兩邊輕繩和彈簧都處于豎直狀態(tài)，輕繩中恰好不產(chǎn)生拉力，然后無初速度釋放物體B，求物體A的最大速度(3)將物體B放在動(dòng)摩擦因數(shù)為、傾角為30的固定斜面上，用手按住，恰能使輕繩拉直，且彈簧處于原長(zhǎng)，如圖所示若要使物體B下滑距離也為l，則物體B沿斜面向下的初速度至少要多大？ 10(16分)(xx煙臺(tái)一模)如圖621甲是用傳送帶傳送行李的示意圖圖甲中水平傳送帶AB間的長(zhǎng)度為8 m，它的右側(cè)是一豎直的半徑為0.8 m的圓形光滑軌道，軌道底端與傳送帶在B點(diǎn)相切若傳送帶向右以6 m/s的恒定速度勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)在傳送帶的左側(cè)A點(diǎn)輕輕放上一個(gè)質(zhì)量為4 kg的行李箱時(shí)，箱子運(yùn)動(dòng)到傳送帶的最右側(cè)如果沒被撿起，能滑上圓形軌道，而后做往復(fù)運(yùn)動(dòng)直到被撿起為止已知箱子與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1，重力加速度大小為g10 m/s2，求：(1)箱子從A點(diǎn)到B點(diǎn)所用的時(shí)間及箱子滑到圓形軌道底端時(shí)對(duì)軌道的壓力大?。?2)若行李箱放上A點(diǎn)時(shí)給它一個(gè)5 m/s的水平向右的初速度，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)如果沒被撿起，則箱子離開圓形軌道最高點(diǎn)后還能上升多大高度？在如圖乙給定的坐標(biāo)系中定性畫出箱子從A點(diǎn)到最高點(diǎn)過程中速率v隨時(shí)間t變化的圖象圖621【詳解答案】1A物體的加速度相同，說明物體受到的合力相同，即拉力F沿著斜面方向的分力都相同由于斜面的長(zhǎng)度相同，物體的加速度相同，所以物體到達(dá)頂端的時(shí)候，物體的速度大小也是相同的拉力沿著斜面方向上的分力相同，位移相同，所以拉力做的功相同，由于物體的運(yùn)動(dòng)情況相同，則物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間也相同，所以拉力的功率也就相同，故A正確2B若小球恰能通過最高點(diǎn)，由重力提供向心力，有mgm，解得vD，故D錯(cuò)誤小球做圓周運(yùn)動(dòng)，只有重力做功，機(jī)械能守恒，設(shè)此種情況到B點(diǎn)速度為vB，在M點(diǎn)速度為vM，有mglmvmv，mg2lmvmv，解得vB，vM.若小球通過A點(diǎn)的速度大于，小球一定能通過D點(diǎn)由于在B點(diǎn)，Tm3mg，則小球在B點(diǎn)繩的拉力大于3mg時(shí)，小球一定過D點(diǎn)，故A錯(cuò)誤，B正確；若小球通過C點(diǎn)的速度大于，則小球不一定能通過D點(diǎn)，故C錯(cuò)誤3C對(duì)m進(jìn)行受力分析，水平方向受向右的彈簧的彈力和向左的靜摩擦力，由于彈簧在縮短，所以彈力越來越大，由于緩慢地向墻壁移動(dòng)，也就可以看成平衡狀態(tài)，所以M對(duì)m的摩擦力也在增大，所以M受到的摩擦力在增大，故A錯(cuò)誤物塊m受到的摩擦力方向向左，m向左運(yùn)動(dòng)，所以摩擦力做正功，故B錯(cuò)誤，把m和M看成整體進(jìn)行受力分析，水平方向受向右的彈簧彈力和向左的推力，當(dāng)移動(dòng)40 cm時(shí)，兩物塊間開始相對(duì)滑動(dòng)，此時(shí)彈力大小為Fkx100 N推力F的大小也應(yīng)為100 N，D錯(cuò)誤，緩慢移動(dòng)，且m、M間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，說明動(dòng)能不變，無內(nèi)能產(chǎn)生，C項(xiàng)正確4C設(shè)在恒力作用下物體的加速度為a，則機(jī)械能增量EFhFat2，可知機(jī)械能隨時(shí)間不是線性增大，撤去拉力后，機(jī)械能守恒，則機(jī)械能隨時(shí)間不變，選項(xiàng)C正確5D設(shè)小物體速度由v減到零過程對(duì)地位移大小為s，則該過程傳送帶對(duì)地位移為2s，兩者相對(duì)移動(dòng)的路程為3s；當(dāng)小物體速度由零增加到v過程，小物體和傳送帶對(duì)地位移分別為s和2s，兩者相對(duì)移動(dòng)的路程為s，因此全過程兩者相對(duì)移動(dòng)的路程為4s，摩擦生熱Q4fs，而fsmv2，所以Q2mv2.滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體做的功W1mv2mv20，物體相對(duì)傳送帶滑動(dòng)的過程中，傳送帶克服摩擦力做的功，由功能關(guān)系得W2W1Q2mv2.6ACD汽車開始做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)達(dá)到額定功率時(shí)，勻加速過程結(jié)束，然后做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，直至最后做勻速運(yùn)動(dòng)開始勻加速時(shí)，F(xiàn)fma，設(shè)勻加速剛結(jié)束時(shí)汽車速度為v1，有P額Fv1，最后勻速時(shí)Ff，有P額Fvm，由以上各式解得，勻加速過程的末速度為v1，最后做勻速運(yùn)動(dòng)速度為vm，在vt圖象中斜率表示加速度，汽車開始加速度不變，后來逐漸減小，故A正確；汽車運(yùn)動(dòng)過程中開始加速度不變，后來加速度逐漸減小，最后加速度為零，故B錯(cuò)誤；汽車牽引力開始大小不變，然后逐漸減小，最后牽引力等于阻力，故C正確；開始汽車功率逐漸增大，PFvFat，故為過原點(diǎn)直線，后來功率恒定，故D正確7CD拉力的瞬時(shí)功率PFv，故A錯(cuò)誤；開始系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧彈力等于A的重力沿斜面向下的分力，當(dāng)B剛離開C時(shí)，彈簧的彈力等于B的重力沿斜面向下的分力，故m2gsin kx2，但由于開始彈簧是壓縮的，故d>x2，故m2gsin <kd，故B錯(cuò)誤；當(dāng)B剛離開C時(shí)，對(duì)A，根據(jù)牛頓第二定律得：Fm1gsin kx2m1a1，又開始時(shí)，A平衡，則有：m1gsin kx1，而dx1x2，解得：物塊A加速度為a1，故C正確；根據(jù)功能關(guān)系，彈簧彈性勢(shì)能的增加量等于拉力的功減去系統(tǒng)動(dòng)能和重力勢(shì)能的增加量，即為：Fdm1gdsin m1v2，故D正確8AD在下滑的過程中，水平面上的小球要做勻速運(yùn)動(dòng)，而曲面上的小球要做加速運(yùn)動(dòng)，則后面的小球?qū)η懊娴男∏蛴邢蚯暗膲毫ψ饔茫孕∏蛑g始終相互擠壓，沖上斜面后，后面的小球把前面的小球往上擠，所以小球之間始終相互擠壓，故N個(gè)小球在運(yùn)動(dòng)過程中始終不會(huì)散開，故A正確；把N個(gè)小球看成整體，則小球運(yùn)動(dòng)過程中只有重力做功，機(jī)械能守恒，圓弧AB的長(zhǎng)度等于小球全部到斜面上的長(zhǎng)度，而在圓弧上的重心位置比在斜面上的重心位置可能高也可能低，所以第N個(gè)小球在斜面上能達(dá)到的最大高度可能比R小，也可能比R大；故B錯(cuò)誤；N個(gè)小球整體的重心運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得mv2mg，解得v.而第1個(gè)球在下滑過程中，始終受到第2個(gè)球?qū)λ膲毫?，所以?個(gè)小球到達(dá)最低點(diǎn)的速度v<，故C錯(cuò)誤，D正確9解析：(1)根據(jù)題意知，物體A、B與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒彈簧的最大彈性勢(shì)能Ep2mglmglmgl.(2)釋放前，設(shè)彈簧的壓縮量為x1；則mgkx1，解得x1當(dāng)物體A的速度最大時(shí)，設(shè)彈簧的伸長(zhǎng)量為x2，有mgkx22mg解得x2因?yàn)閤1x2，所以物體A速度最大時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能與釋放前的彈性勢(shì)能相等根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律得2mg(x1x2)mg(x1x2)3mv2解得v2.(3)由(1)知，物體B在斜面上下滑距離為l時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能最大，仍為Epmgl由能量守恒定律得3mv2mglsin mgl2mglcos Ep解得v0.答案：(1)mgl(2)2(3)10解析：(1)皮帶的速度v06 m/s箱子在傳送帶上勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度ag1 m/s設(shè)箱子在B點(diǎn)的速度為vB，由v2ax解得：vB4 m/s<v0所以箱子從A點(diǎn)到B點(diǎn)一直做勻加速運(yùn)動(dòng)由xat2，解得從A點(diǎn)到B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t4 s箱子在圓形軌道最低點(diǎn)時(shí)， 由牛頓第二定律得：Fmgm解得：F120 N由牛頓第三定律知箱子對(duì)軌道的壓力大小為120 N.(2)設(shè)箱子速度達(dá)到v06 m/s時(shí)位移為x，則vx2ax解得x5.5 m<8 m因此箱子先勻加速運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間，速度達(dá)到6 m/s后開始做勻速運(yùn)動(dòng)，即在B點(diǎn)的速度為v0由機(jī)械能守恒定律得：mvmg(Rh)解得箱子離開圓形軌道還能上升的高度h1 m箱于從A點(diǎn)到最高點(diǎn)過程中速率v隨時(shí)間t變化的圖象如圖答案：(1)4 s120 N(2)1 m，定性畫出箱子從A點(diǎn)到最高點(diǎn)過程中速率v隨時(shí)間t變化的圖象見解析