高三物理（第01期）好题速递分项解析汇编 专题05 机械能（含解析）
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专题05 机械能 一、选择题 A．小物体下降至高度时，弹簧形变量为0 B．小物体下落至高度时，加速度为0 C．小物体从高度下降到，弹簧的弹性势能增加了 D．小物体从高度下降到，弹簧的最大弹性势能为 【答案】ABC 在时弹簧的弹力一定是重力的2倍；此时弹簧的压缩量：，小物体从高度下降到，重力做功：．物体从高度下降到，重力做功等于弹簧的弹性势能增加，所以小物体从高度下降到，弹簧的弹性势能增加了，故C错误；小物体从高度下降到，重力做功等于弹簧弹性势能的增大，所以弹簧的最大弹性势能为：，故D正确。 考点：功能关系 【名师点睛】解决本题的关键要根据图象的信息分析物体的运动情况，知道物体压缩弹簧的过程，就可以逐个分析位移和加速度．要注意在压缩弹簧的过程中，弹力是个变力，加速度是变化的，当速度等于零时，弹簧被压缩到最短。 2.【广东省佛山市第一中学2016届高三第三次模拟考试】如图甲所示，在倾角为θ的光滑斜面上，有一个质量为m的物体在沿斜面方向的力F的作用下由静止开始运动，物体的机械能E随位移x的变化关系如图乙所示。其中0～x1过程的图线是曲线，x1～x2过程的图线为平行于x轴的直线，则下列说法中正确的是 A．物体在沿斜面向下运动 B．在0～x1过程中，物体的加速度一直增大 C．在0～x2过程中，物体先减速再匀速 D．在x1～x2过程中，物体的加速度为gsinθ 【答案】ABD 【解析】 考点: 功能关系、牛顿第二定律。 3.【安徽省六安市第一中学2017届高三上学期第一次月考】库仑通过实验研究电荷间的相互作用力与距离、电荷量的关系时，先保持电荷量不变，寻找作用力与电荷间距离的关系；再保持距离不变，寻找作用力与电荷量的关系，这种研究方法被称为“控制变量法”。下列应用了控制变量法的是实验是 A．验证机械能守恒定律 B．探究力的平行四边形定则 C．探究加速度与力、质量的关系 D．探究匀变速直线运动速度随时间变化的规律 【答案】C 考点：考查了物理研究方法 【名师点睛】在高中物理学习中，我们会遇到多种不同的物理分析方法，如控制变量法、理想实验、理想化模型、极限思想等，这些方法对我们理解物理有很大的帮助；故在理解概念和规律的基础上，更要注意科学方法的积累与学习 4.【河北定州中学2016-2017学年第一学期高三物理周练试题（一）】如图所示，质量为M 的木块静止在光滑的水平面上，质量为m 的子弹以速度v0 沿水平方向射中木块并最终留在木块中与木块一起以速度v 运动．已知当子弹相对木块静止时，木块前进距离L，子弹进入木块的深度为L′，木块对子弹的阻力为F（F 视为恒力），则下列判断正确的是 A．子弹和木块组成的系统机械能守恒 B．子弹克服阻力所做的功为 C．系统产生的热量为 D．子弹对木块做的功为 【答案】D 【解析】子弹打入木块，子弹和木块位移不相等，所以相互作用力对子弹做的功即子弹动能的减少量，与相互作用力对木块做的功即木块动能的增加量不相等，因此有内能产生，系统机械能不守恒；二者之差即为产生的内能。力做的功等于力乘以物体的对地位移。此过程中由于有内能产生，子弹和木块组成的系统机械能不守恒，A错误；子弹克服阻力所做的功即阻力所做的功的大小为，B错误；根据能量守恒得，摩擦力与相对位移的乘积等于系统能量的损失，系统产生的热量为，C错误；对木块运用动能定理得，，D正确． 考点：功能转化 【名师点睛】相互作用的过程有没有内能产生，关键看两物体位移是否相等，即两物体是否有相对位移，如果两物体位移不相等，有内能产生，系统机械能不守恒。产生的内能等于力乘以两物体的相对位移。而力做的功等于力乘以物体的对地位移。 5.【河北定州中学2016-2017学年第一学期高三物理周练试题（一）】如图所示，在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆轨道，外圆光滑，内圆粗糙．一质量为m的小球从轨道的最低点以初速度v0向右运动，球的直径略小于两圆间距，球运动的轨道半径为R，不计空气阻力．设小球过最低点时重力势能为零，下列说法正确的是 A．若小球运动到最高点时速度为0，则小球机械能一定不守恒 B．若经过足够长时间，小球最终的机械能可能为 C．若使小球始终做完整的圆周运动，则v0一定不小于 D．若小球第一次运动到最高点时速度大小为0，则v0一定大于 【答案】ACD ，小球在最低点时的最小速度，所以若使小球始终做完整的圆周运动，则一定不小于．故C正确；如果内圆光滑，小球在运动过程中不受摩擦力，小球在运动过程中机械能守恒，如果小球运动到最高点时速度为0，由机械能守恒定律得：，小球在最低点时的速度，由于内圆粗糙，小球在运动过程中要克服摩擦力做功，则小球在最低点时的速度一定大于，故D正确． 考点：考查了圆周运动，机械能守恒定律 【名师点睛】内圆粗糙，小球与内圆接触时要受到摩擦力作用，要克服摩擦力做功，机械能不守恒；外圆光滑，小球与外圆接触时不受摩擦力作用，只有重力做功，机械能守恒，应用牛顿第二定律与机械能守恒定律分析答题． 6.【河北定州中学2016-2017学年第一学期高四物理周练试题（一）】如图所示，质量为m的小球套在倾斜放置的固定光滑杆上，一根轻质弹簧一端固定于O点，另一端与小球相连，弹簧与杆在同一竖直平面内，将小球沿杆拉到弹簧水平位置由静止释放，小球沿杆下滑，当弹簧位于竖直位置时，小球速度恰好为零，此时小球下降的竖直高度为h，若全过程中弹簧始终处于伸长状态且处于弹性限度范围内，下列说法正确的是（ ） A．弹簧与杆垂直时，小球速度最大 B．弹簧与杆垂直时，小球的动能与重力势能之和最大 C．小球下滑至最低点的过程中，弹簧的弹性势能增加量小于mgh D．小球下滑至最低点的过程中，弹簧的弹性势能增加量等于mgh 【答案】BD 考点：机械能守恒定律 【名师点睛】弹簧与杆垂直时，合外力方向沿杆向下，小球继续加速，速度没有达到最大值，运动过程中，只有重力和弹簧弹力做功，系统机械能守恒，根据机械能守恒定律分析即可求解。 7.【黑龙江省牡丹江市第一中学2017届高三上学期开学摸底考试物理试题】如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，一质量为m=0.2kg的小球，从弹簧上端某高度处自由下落，从它接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中（弹簧始终在弹性限度内），其速度v和弹簧压缩量△x之间的函数图象如图乙所示，其中A为曲线的最高点，小球和弹簧接触瞬间机械能损失不计，取g=10m/s2，则下列说法正确的是（ ） A.小球刚接触弹簧时加速度最大 B.当△x=0.1m时，小球处于失重状态 C.该弹簧的劲度系数为20.0N/m D.从接触弹簧到压缩至最短的过程中，小球的机械能一直减小 【答案】CD 考点：考查了牛顿第二定律，机械能 【名师点睛】解答本题要求同学们能正确分析小球的运动情况，能根据机械能守恒的条件以及牛顿第二定律解题，知道从接触弹簧到压缩至最短的过程中，弹簧弹力一直做增大，弹簧的弹性势能一直增大 8.【黑龙江省牡丹江市第一中学2017届高三上学期开学摸底考试物理试题】如图，小物块P位于光滑斜面上，斜面Q位于光滑水平地面上，小物块P从静止开始沿斜面下滑的过程中（ ） A．斜面静止不动 B．物块P的机械能守恒 C．物块P对斜面的弹力对斜面做正功 D．斜面对物块P的弹力对P不做功 【答案】C 【解析】斜面体Q在小滑块P的推动下向右加速，故A错误；P与Q物体系统内，物体P减小的重力势能转化为P与Q的动能，即PQ系统机械能守恒，P的机械能增大，故B错误；斜面体Q在小滑块P的推动下向右加速，动能增加，根据动能定理可知，物块P对斜面的弹力对斜面做正功，斜面对物块P的弹力对P做负功，故C正确，D错误； 考点：考查了功能关系；机械能守恒定律． 【名师点睛】本题关键是P与Q系统内部，只有动能和重力势能相互转化，故系统机械能守恒，而单个物体机械能不守恒；同时系统水平方向动量守恒． 9.【辽宁省葫芦岛市六校协作体2017届高三上学期期初考试物理试题】如图所示，光滑固定的竖直杆上套有小物块 a，不可伸长的轻质细绳通过大小可忽略的定滑轮连接物块 a 和小物块 b，虚线 cd 水平．现由静止释放两物块，物块 a 从图示位置上升，并恰好能到达c处．在此过程中，若不计摩擦和空气阻力，下列说法正确的是( ) A．物块 a 到达 c 点时加速度为零 B．绳拉力对物块 a 做的功等于物块 a 重力势能的增加量 C．绳拉力对物块 b先做负功后做正功 D．绳拉力对物块 b 做的功在数值上等于物块 b机械能的减少量 【答案】BD 考点：机械能守恒定律、功能关系． 10.【长兴中学2016届高三全真模拟考试理科综合物理试卷】某空间区域的竖直平面内存在电场，其中竖直的一条电场线如图1中虚线所示。一个质量为m、电荷量为q的带正电小球，在电场中从O点由静止开始沿电场线竖直向下运动。以O为坐标原点，取竖直向下为x轴的正方向，小球的机械能E与位移x的关系如图2所示，不计空气阻力。则 A．电场强度大小恒定，方向沿x轴负方向 B．到达x1位置时，小球速度的大小为 C．从O到x1的过程中，相等的位移内小球克服电场力做的功相等 D．从O到x1的过程中，小球的速率越来越大，加速度也越来越大 【答案】BD 考点：考查了电场力做功与与物体机械能的变化关系 11.【长兴中学2016届高三全真模拟考试理科综合物理试卷】如图所示，一个质量为0.4 kg的小物块从高h＝0.05m的坡面顶端由静止释放， 滑到水平台上，滑行一段距离后，从边缘O点水平飞出，击中平台右下侧挡板上的P点．现以O为原点在竖直面内建立如图所示的平面直角坐标系，挡板的形状满足方程y＝x2－6（单位：m），不计一切摩擦和空气阻力，g＝10m/s2，则下列说法正确的是 A．小物块从水平台上O点飞出的速度大小为1m/s B．小物块从O点运动到P点的时间为l s C．小物块刚到P点时速度方向与水平方向夹角的正切值等于5 D．小物块刚到P点时速度的大小为10 m/s 【答案】AB 考点：考查了平抛运动，动能定理 12.【湖北省襄阳市第五中学2017届高三上学期开学考试（8月）物理试题】如图所示，由不同材料拼接成的长直杆CPD，P为两材料分界点，DP＞CP，现让直杆以下面两种情况与水平面成45。一个套在长直杆上的圆环静止开始从顶端滑到底端，两种情况下圆环经过相同的时间滑到P点。则圆环（ ） A．与杆CP段的动摩擦因数较大 B．两次滑到P点的速度一定不相同 C．两次滑到P点摩擦力做功一定相同 D．到达底端D所用时间较长 【答案】ABD 【解析】第一种情况：从C到P过程，，第二种情况：从D到P过程，，因为DP＞CP，所以μ1＞μ2，即圆环与直杆CP段的动摩擦因数大于圆环与直杆DP段之间的动摩擦因数，故A正确；由题意可知，小物块两次滑动经过P点的时间相同，且DP＞CP，因此从D到P的平均速度大于从C到P的平均速度，设从C到P点时速度为v1，从D到P时速度为v2，则根据匀变速直线运动特点有：，即从D到P点速度大于从C到P点的速度，则得v1＜v2，故B正确；由于不知道动摩擦因数以及DP和CP的具体关系，所以不能判断两次滑到P点摩擦力做功是否相等，故C错误；从C到D和从D到C过程中摩擦力做功相等，重力做功相等，根据动能定理可知，两次滑动中物块到达底端速度相等，设圆环滑到底端的速度大小为v．则第一种情况：从P到D过程，第二种情况：从P到C过程，因为DP＞CP，v1＜v2．所以t1＞t2．则得第一次圆环到达底端所用时间长．故D正确．故选D。 考点：牛顿第二定律；动能定理 【名师点睛】本题应用牛顿第二定律和运动学、动能定理是解答这类问题的关键．应用动能定理时注意正确选择两个状态，弄清运动过程中外力做功情况，可以不用关心具体的运动细节。 13.【广西陆川县中学2017届高三8月月考理科综合物理试题】如图所示，半径为R的竖直光滑圆轨道内侧底部静止着一个光滑的小球，现给小球一个冲击使其在瞬间得到一个水平初速度，若大小不同，则小球能够上升到的最大高度（距离底部）也不同，下列说法正确的是 A．如果，则小球能够上升的最大高度为 B．如果，则小球能够上升的最大高度为R C．如果，则小球能够上升的最大高度为 D．如果，则小球能够上升的最大高度为2R 【答案】ABD ，解得 ，所以时，小球不能上升到圆轨道的最高点，会脱离轨道，在最高点的速度不为零；根据，知最大高度，当时，上升的最大高度为2R．故C错误D正确． 考点：考查了机械能守恒定律在圆周运动中的运用 【名师点睛】要判断在竖直方向圆周运动中哪些位置速度可以等于零，哪些位置速度不可以等于零．要明确最高点临界速度的求法：重力等于向心力． 14.【湖南省石门县第一中学2017届高三8月单元检测物理试题】如图所示，水平桌面上的轻质弹簧一端固定，另一端与小物块相连，弹簧处于自然长度时物块位于O点（图中未画出）物块的质量为m，AB=a，物块与桌面间的动摩擦因数为μ．现用水平向右的力将物块从O点缓慢拉至A点，拉力做的功为W．撤去拉力后物块由静止向左运动，经O点到达B点时速度减小为零，重力加速度为g．则上述过程中（ ） A．物块在A点时，弹簧的弹性势能等于 B．物块在B点时，弹簧的弹性势能小于 C.经O点时，物体的动能等于 D．物块动能最大时，弹簧的弹性势能小于物块在B点时弹簧的弹性势能 【答案】B 考点：动能定理 【名师点睛】此题利用反证法得到O点并非AB连线的中点是很巧妙的，此外要求同学对功能关系和动能定理理解透彻。 15.【湖南省石门县第一中学2017届高三8月单元检测物理试题】如图所示，位于水平面上的物体在斜向上的恒力F1的作用下，做速度为v的匀速运动，此时力F1与水平方向的夹角为θ1；现将该夹角增大到θ2，对应恒力变为F2，则以下说法正确的是（ ） A．若物体仍以速度v做匀速运动，则可能有F2=F1 B．若物体仍以速度v做匀速运动，则一定有F2＞F1 C．若物体仍以速度v做匀速运动，则F2的功率可能等于F1的功率 D．若物体以大于v的速度做匀速运动，则F1的功率可能等于F2的功率 【答案】AD 当θ1+θ2+2β=π时，sin（θ1+β）=sin（θ2+β），则F2的大小可能等于F1．故A正确，B错误． 因为物体做匀速直线运动，合力为零，则F1 cosθ1=μ（mg-F1sinθ1）；F2 cosθ2=μ（mg-F2sinθ2） 功率P=Fvcosθ，v相等，要使功率相等，则F1 cosθ1=F2 cosθ2，F1sinθ1=F2sinθ2，而θ2＞θ1，不可能同时满足，所以F2的功率不可能等于F1的功率，故C错误；根据C的分析可知，当物体以大于v的速度做匀速运动时，F1 cosθ1可以大于F2 cosθ2，则F1的功率可能等于F2的功率，故D正确．故选AD。 考点：物体的平衡；功率 【名师点睛】解决本题的关键能够正确地受力分析，运用共点力平衡，结合功率相等列式求解，注意物体做匀速直线运动，合力为零，拉力的功率大小等于摩擦力功率的大小，难度适中。 16.【湖南省长沙市长郡中学2017届高三入学考试理科综合物理试题】如图所示，梯形物块静止与墙角附近的水平面上，现将一小球从图示位置由静止释放，不计一切摩擦，则在小球从释放至地面的过程中，下列说法正确的是 A、梯形物块的机械能守恒 B、小球与梯形物块之间的弹力不做功 C、梯形物块与小球组成的系统机械能守恒 D、小球重力势能的减少量等于梯形物块动能的增加量 【答案】C 考点：考查了功的计算，机械能守恒 【名师点睛】本题关键分析清楚物体的运动和能量的转化情况，要明确是小球和梯形物块组成的系统机械能守恒，而不是单个物体机械能守恒． 17.【湖南省长沙市长郡中学2017届高三入学考试理科综合物理试题】如图所示的电路由电源、电阻箱和电流表组成，电源电动势E=4V，内阻。电流表内阻忽略不计，闭合开关，调节电阻箱，当电阻箱读数分别等于和时，电流表对应的读数分别为和，这两种情况下电源的输出功率相等，下列说法中正确的是 A、 B、 C、 D、 【答案】AD 【解析】电源的输出功率，故可得，即，解得，A正确B错误；根据公式，联立可得，C错误D正确； 考点：考查了电功率的计算 【名师点睛】电阻箱读数等于和时，根据闭合电路欧姆定律列式，而这两种情况下电源的输出功率相等，根据列式，联立方程即可求解． 18.【内蒙古杭锦后旗奋斗中学2017届高三上学期入学摸底考试理科综合】如图所示，斜面体B静置于水平桌面上，斜面上各处粗糙程度相同。一质量为m的木块A从斜面底端开始以初速度v0上滑，然后又返回出发点，此时速度为v，且v
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