届物理二轮机械能 专题卷全国通用.docx

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届物理二轮机械能专题卷全国通用

2019届物理二轮机械能专题卷（全国通用）

一、单选题（共15小题）

1.一个排球在A点被竖直抛出时动能为20J，上升到最大高度后，又回到A点，动能变为12J，设排球在运动中受到的阻力大小恒定，则（　　）

A．上升到最高点过程重力势能增加了20J

B．上升到最高点过程机械能减少了8J

C．从最高点回到A点过程克服阻力做功4J

D．从最高点回到A点过程重力势能减少了12J

2.如图4所示，一小物块被夹子夹紧，夹子通过轻绳悬挂在小环上，小环套在水平光滑细杆上．物块质量为M，到小环的距离为L，其两侧面与夹子间的最大静摩擦力均为F.小环和物块以速度v向右匀速运动，小环碰到杆上的钉子P后立刻停止，物块向上摆动．整个过程中，物块在夹子中没有滑动．小环和夹子的质量均不计，重力加速度为g.下列说法正确的是（　　）

图4

A．物块向右匀速运动时，绳中的张力等于2F

B．小环碰到钉子P时，绳中的张力大于2F

C．物块上升的最大高度为

D．速度v不能超过

3.竖直向上的恒力F作用在质量为m的物体上，使物体从静止开始运动．当物体升高h时，速度为v.在运动过程中，设阻力恒为f，则（　　）

A．恒力F对物体做的功等于物体动能的增量

B．恒力F对物体做的功等于物体机械能的增量

C．恒力F与阻力f对物体做的功转化为物体的机械能

D．恒力F与阻力f对物体做的功等于物体机械能的增量

4.质量为m的物体从倾角为α且固定的光滑斜面顶端由静止开始下滑，斜面高为h，当物体滑至斜面底端时，重力做功的瞬时功率为（　　）

A．mg

B．mgsinα

C．mgsinα

D．mg

5.冲击钻是一种打孔的工具，工作时，钻头在电动机带动下不断地冲击墙壁打出圆孔冲击钻在工作的过程中（　　）

A．有电能和机械能、内能的转化

B．只有电能和机械能的转化

C．只有电能和内能的转化

D．只有机械能和内能的转化

6.汽车越来越成为我们生活的必需品，提高汽车运动速率的有效途径是增大发动机的功率和减小阻力因数（设阻力与汽车运动速率的平方成正比，即F＝kv2，k是阻力因数）．当发动机的额定功率为P0时，汽车运动的最大速率为vm，如果要使汽车运动的最大速率增大到2vm，则下列办法可行的是（　　）

A．阻力因数不变，使发动机额定功率增大到4P0

B．发动机额定功率不变，使阻力因数减小到k/4

C．阻力因数不变，使发动机额定功率增大到2P0

D．发动机额定功率不变，使阻力因数减小到k/8

7.起重机将质量为m的货物由静止开始以加速度a匀加速提升，在t时间内上升h高度，设在t时间内起重机对货物的拉力做的功为W、平均功率为

，则（　　）

A．W＝mah

B．W＝mgh

C．

＝

D．

＝

8.如图所示，一足够长的木板在光滑的水平面上以速度v向右匀速运动，现将质量为m的物体竖直向下轻轻地放置在木板上的右端，已知物体m和木板之间的动摩擦因数为μ，为保持木板的速度不变，从物体m放到木板上到它相对木板静止的过程中，须对木板施一水平向右的作用力F，那么力F对木板做功的数值为（　　）

A．mv2/4

B．mv2/2

C．mv2

D．2mv2

9.如图，一长为L的轻杆一端固定在光滑铰链上，另一端固定一质量为m的小球．一水平向右的拉力作用于杆的中点，使杆以角速度ω匀速转动，当杆与水平方向成60°时，拉力的功率为（　　）

A．mgLω

B．

mgLω

C．

mgLω

D．

mgLω

10.如图所示是质量为1kg的滑块在水平面上做直线运动的v－t图象．下列判断正确的是（　　）

A．在t＝1s时，滑块的加速度为零

B．在4～6s时间内，滑块的平均速度为2.5m/s

C．在3～7s时间内，合力做功的平均功率为2W

D．在5～6s时间内，滑块受到的合力为2N

11.质量为2kg的物体，放在动摩擦因数为μ＝0.1的水平面上，在水平拉力F的作用下，由静止开始运动，拉力做的功W和物体发生的位移x之间的关系如图所示，g＝10m/s2，下列说法中正确的是（　　）

A．此物体在AB段做匀加速直线运动，且整个过程中拉力的最大功率为15W

B．此物体在AB段做匀速直线运动，且整个过程中拉力的最大功率为6W

C．此物体在AB段做匀加速直线运动，且整个过程中拉力的最大功率为6W

D．此物体在AB段做匀速直线运动，且整个过程中拉力的最大功率为15W

12.如图所示，一质量为m的滑块以初速度v0从固定于地面的斜面底端A开始冲上斜面，到达某一高度后返回A，斜面与滑块之间有摩擦．下列各项分别表示它在斜面上运动的速度v、加速度a、重力势能Ep和机械能E随时间变化的图象，可能正确的是（　　）

A．

B．

C．

D．

13.如图所示，大小相同的力F作用在同一个物体上，物体分别沿光滑水平面、粗糙水平面、光滑斜面、竖直方向运动一段相等的距离s，已知力F与物体的运动方向均相同．

则上述四种情景中都相同的是（　　）

A．拉力F对物体做的功

B．物体的动能增量

C．物体加速度的大小

D．物体运动的时间

14.静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升，在某一高度撤去恒力．不计空气阻力，在整个上升过程中，物体机械能随时间变化关系是

A．

B．

C．

D．

15.某同学将一个质量为m的小球竖直向上抛出，小球上升的最大高度为H.设上升过程中空气阻力F大小恒定．则在上升过程中（　　）

A．小球的动能减小了mgH

B．小球机械能减小了FH

C．小球重力势能减小了mgH

D．小球克服空气阻力做功（F＋mg）H

二、实验题（共3小题）

16.用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．打点计时器所用交流电源频率为50Hz，重锤从高处由静止开始下落，打点计时器在重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上相关点间距离进行测量，即可验证机械能守恒定律．

（1）下面列举了关于该实验的几个操作步骤，其中不恰当的是________．

A．按照图示的装置安装器件

B．将打点计时器接到电压值符合要求的直流电源上

C．打开夹紧纸带的夹子后，再接通电源开关，打出一条纸带

D．测量纸带上打出的相关点之间的距离

（2）实验中某同学得到的一条点迹清晰的完整纸带如图乙所示．纸带上的第一个点记为O，另选连续的三个计时点A、B、C进行测量，图中给出了这三个点到O点的距离hA、hB和hC的值．当地重力加速度为g＝9.80m/s2.回答下列问题（计算结果保留3位有效数字）：

①打点计时器打B点时，重物速度的大小vB＝________m/s.

②通过分析该同学测量的实验数据，他的实验结果是否验证了机械能守恒定律？

简要说明分析的依据．________.

17.某学习小组在“探究功与速度变化关系”的实验中采用了如图所示的实验装置．

（1）将气垫导轨接通气泵，通过调平螺丝调整气垫导轨使之水平，检查是否调平的方法是________．

（2）如下图所示，游标卡尺测得遮光条的宽度Δd＝________cm；实验时，将橡皮条挂在滑块的挂钩上，向后拉伸一定的距离，并做好标记，以保证每次拉伸的距离恒定．现测得挂一根橡皮条时，滑块弹离橡皮条后，经过光电门的时间为Δt，则滑块最后匀速运动的速度表达式为________（用字母表示）．

（3）逐条增加橡皮条，记录每次遮光条经过光电门的时间，并计算出对应的速度．则画出的W－v2图象应是________．

18.在“验证机械能守恒定律”的实验中

（1）实验的研究对象是________．

（2）供选择的重物有以下四个，应选择（　　）

A．质量为100g的钩码

B．质量为10g的砝码

C．质量为200g的木球

D．质量为10g的塑料球

（3）给打点计时器提供的电源如下，应选择（　　）

A．4节干电池

B．3节蓄电池

C．学生电源4V～6V，交流输出

D．学生电源4V～6V，直流输出

三、计算题（共3小题）

19.如图甲所示，一质量为m＝1kg的物块静止在粗糙水平面上的A点，从t＝0时刻开始物块受到如图乙所示规律变化的水平力F的作用并向右运动，第3s末物块运动到B点时速度刚好为0，第5s末物块刚好回到A点，已知物块与粗糙水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，求：

（g＝10m/s2）

（1）A与B间的距离；

（2）水平力F在前5s内对物块做的功．

20.滑板运动是极限运动的鼻祖，许多极限运动项目均由滑板项目延伸而来．如图是滑板运动的轨道，BC和DE是两段光滑圆弧形轨道，BC段的圆心为O点，圆心角为60°，半径OC与水平轨道CD垂直，水平轨道CD段粗糙且长8m．一运动员从轨道上的A点以3m/s的速度水平滑出，在B点刚好沿轨道的切线方向滑入圆弧轨道BC，经CD轨道后冲上DE轨道，到达E点时速度减为零，然后返回．已知运动员和滑板的总质量为60kg，B、E两点与水平面CD的竖直高度为h和H，且h＝2m，H＝2.8m，g取10m/s2.求：

（1）运动员从A运动到达B点时的速度大小vB；

（2）轨道CD段的动摩擦因数μ；

（3）通过计算说明，第一次返回时，运动员能否回到B点？

如能，请求出回到B点时速度的大小；如不能，则最后停在何处？

21.如图14所示，物块A和B通过一根轻质不可伸长的细绳相连，跨放在质量不计的光滑定滑轮两侧，质量分别为mA＝2kg、mB＝1kg.初始时A静止于水平地面上，B悬于空中．现将B竖直向上再举高h＝1.8m（未触及滑轮），然后由静止释放．一段时间后细绳绷直，A、B以大小相等的速度一起运动，之后B恰好可以和地面接触．取g＝10m/s2，空气阻力不计．求：

图14

（1）B从释放到细绳刚绷直时的运动时间t；

（2）A的最大速度v的大小；

（3）初始时B离地面的高度H.

四、填空题（共2小题）

22.某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌面上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码使小车在钩码的牵引下运动，以此定量研究绳拉力做功与小车动能变化的关系．此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等．组装的实验装置如图所示．

（1）若要完成该实验，必须的实验器材还有哪些___________________________．

（2）实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行．他这样做的目的是下列的哪个________（填字母代号）

A．避免小车在运动过程中发生抖动

B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰

C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动

D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力

（3）平衡摩擦后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数太少，难以选到合适的点计算小车的速度．在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决方法：

_______________________________________________________

________________________________________________________________________.

（4）他将钩码重力做的功当做细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些，这一情况可能是下列哪些原因造成的______________（填字母代号）．

A．在接通电源的同时释放了小车

B．小车释放时离打点计时器太近

C．阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉

D．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力

23.利用图a所示实验装置可粗略测量人吹气产生的压强．两端开口的细玻璃管水平放置，管内塞有潮湿小棉球，实验者从玻璃管的一端A吹气，棉球从另一端B飞出，测得玻璃管内部截面积S，距地面高度h，棉球质量m，开始时的静止位置与管口B的距离x，落地点C与管口B的水平距离l.然后多次改变x，测出对应的l，画出l2－x关系图线，如图b所示，并由此得出相应的斜率k.

（1）若不计棉球在空中运动时的空气阻力，根据以上测得的物理量可得，棉球从B端飞出的速度v0＝________.

（2）假设实验者吹气能保持玻璃管内气体压强始终为恒定值，不计棉球与管壁的摩擦，重力加速度g，大气压强p0均为已知，利用图b中拟合直线的斜率k可得，管内气体压强p＝________.

（3）考虑到实验时棉球与管壁间有摩擦，则

（2）中得到的p与实际压强相比________（填偏大、偏小）．

五、简答题（共1小题）

24.利用如图8甲所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系．小车的质量为M＝200.0g，钩码的质量为m＝10.0g，打点计时器的电源为50Hz的交流电．

甲

乙

图8

（1）挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到________．

（2）挂上钩码，按实验要求打出的一条纸带如图乙所示．选择某一点为O，依次每隔4个计时点取一个计数点．用刻度尺量出相邻计数点间的距离Δx，记录在纸带上．计算打出各计数点时小车的速度v，其中打出计数点“1”时小车的速度v1＝________m/s.

（3）将钩码的重力视为小车受到的拉力，取g＝9.80m/s2，利用W＝mgΔx算出拉力对小车做的功W.利用Ek＝Mv2算出小车动能，并求出动能的变化量ΔEk.计算结果见下表.

请根据表中的数据，在方格纸上作出ΔEkW图象．

图9

（4）实验结果表明，ΔEk总是略小于W.某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的．用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力F＝________N.

答案解析

1.【答案】C

【解析】由题意知整体过程中动能（机械能）减少了8J，则上升过程克服阻力做功4J，下落过程克服阻力做功4J；上升到最高点过程动能减少量为20J，克服阻力做功4J即机械能减少4J，则重力势能增加了16J；A错误；由题意知整体过程中机械能减少了8J，上升过程机械能减少4J，B错误；由前面分析知C正确；从最高点回到A点过程动能增加了12J，机械能减少4J，则重力势能减少16J；D错误．

2.【答案】D

【解析】　物块向右匀速运动时，设物块与夹子间的静摩擦力为Ff，则Ff＜F.对物块，根据平衡条件可得，2Ff＝Mg，则绳中的张力FT＝2Ff＜2F，故A错误；小环碰到钉子后，物块向上摆动的过程中，物块在夹子中没有滑动，可知夹子的两侧面与物块间的摩擦力Ff′≤F，所以绳中的张力FT＝2Ff′≤2F，故B错误；物块向上摆动的过程，由机械能守恒定律得，Mgh＝Mv2，解得h＝

，即物块上升的最大高度为

，故选项C错误；假设物块在开始摆动时，两侧面与夹子间刚好达到最大静摩擦力F，由牛顿第二定律得，2F－Mg＝M

，解得v＝

，所以速度v不能超过

，选项D正确．

3.【答案】D

【解析】整个运动过程中，恒力F做正功，阻力f做负功，重力mg做负功，由动能定理可知，合外力所做的功等于物体动能的变化量，故选项A错误；根据功能原理，除了重力（或弹力）以外的力所做的功等于物体机械能的变化量，故选项B错误，D正确；功不能转化为能，只能是能与能之间转化，在能与能的转化过程中需要做功，故选项C错误．

4.【答案】C

【解析】由于斜面是光滑的，由牛顿运动定律和运动学公式有：

a＝gsinα，2a＝v2，故物体滑至底端时的速度v＝

，如图所示可知，

重力的方向和v方向的夹角θ为90°－α.

则物体滑至底端时重力的瞬时功率为

P＝mgcos（90°－α）＝mgsinα，故C选项正确．

5.【答案】A

【解析】冲击钻的工作原理是：

由电动机经齿轮传动，带动曲柄、连杆，使压气活塞在冲击活塞缸中做往复运动，压缩气体推动冲击活塞缸锤头以较高的冲击频率打击工具的尾端，使工具向前冲打．从能量的转化情况看，电动机工作消耗电能，通过做功的手段把电能转化成曲柄、连杆的机械能，压缩气体带动冲击活塞冲击工具的尾端，使工具向前冲打，钻头与摩擦产生大量的热能，所以有电能和机械能、内能的转化．A正确．

6.【答案】D

【解析】当发动机的额定功率为P0时，物体运动的最大速率为vm，有P0＝fvm＝kvm3，则k＝

.阻力因数不变，使发动机额定功率增大到4P0，有4P0＝kv3，则v＝

vm，A错误；发动机额定功率不变，使阻力因数减小到k/4，则有P0＝kv3/4，v＝

vm，B错误；阻力因数不变，使发动机额定功率增大到2P0，则有2P0＝kv3，解得v＝

vm，C错误；发动机额定功率不变，使阻力因数减小到k/8，有P0＝kv3/8，解得v＝2vm，D正确．

7.【答案】D

【解析】对货物进行受力分析，货物受重力和起重机对货物拉力F，根据牛顿第二定律得：

F－mg＝ma，解得：

F＝m，上升h高度，起重机对货物拉力做功W＝Fh＝mh，故A、B错误；由于货物做匀加速运动，所以平均速度等于过程中的中间时刻速度，所以在t时间内的平均速度为

＝

at，起重机对货物拉力做功平均功率为

＝F＝

mat，故C错误，D正确．所以选D.

8.【答案】C

【解析】由能量转化和守恒定律可知，拉力F对木板所做的功W一部分转化为物体m的动能，一部分转化为系统内能，故W＝

mv2＋μmg·s相，s相＝vt－

t，v＝μgt，以上三式联立可得：

W＝mv2，故C正确．

9.【答案】C

【解析】由能的转化及守恒可知：

拉力的功率等于克服重力的功率．PG＝mgvy＝mgvcos60°＝

mgωL，故选C.

10.【答案】C

【解析】由题图可知，t＝1s时，滑块的加速度大小为2m/s2，A选项错误；4～6s时间内，滑块的位移x＝（4×1＋

×1）m＝6m，所以平均速度为

＝

＝3m/s，B选项错误；3～7s时间内，合力做功W＝－

mv2＝－

×1×42J＝－8J，所以合力做功的平均功率

＝

＝

W＝2W，C选项正确；5～6s时间内F＝ma＝4N，选项D错误．

11.【答案】D

【解析】由题图知前3m位移内拉力大小为5N，摩擦力大小为Ff＝μmg＝2N，根据牛顿第二定律可得加速度为a＝1.5m/s2，所用时间为t＝

＝2s，末速度为3m/s；后6m位移内拉力大小等于2N，与摩擦力等大反向，所以物体在AB段做匀速直线运动，整个过程中拉力的最大功率为Pm＝Fmvm＝15W，D对．

12.【答案】C

【解析】因为斜面与滑块之间有摩擦，所以物体没斜面向上运动和向下运动的加速度是不一样的，所以A错；物体在上滑与下滑两个过程中，所受的合力方向均沿斜面向下，加速度方向相同．故B错误；设斜面的倾角为α.在上滑过程中：

上滑的位移大小为x1＝v0t－

a1t2，重力势能为Ep＝mgx1sinθ＝mgsinθ（v0t－

a1t2），此为抛物线方程．下滑过程：

重力势能为Ep＝mg[H－

a2（t－t0）2sinθ]，H为斜面的最大高度，t0是上滑的时间，此为开口向下的抛物线方程．所以C是可能的．故C正确；由于物体克服摩擦力做功，其机械能不断减小，不可能增大，所以D图不可能．故D错误．

13.【答案】A

【解析】根据功的计算公式W＝Fscosθ可知F、s、θ相同，故功相同，A正确；根据动能定理知W合＝ΔEk，只拉力做功相同，其他力做功不同，故动能增量不同，故B错误；根据F合＝ma知只有拉力F相同，加速度不一定相同，故C错误；根据s＝

at2知加速度不相同，t不相同，故D错误．

14.【答案】C

【解析】物体手拉力加速上升时，拉力做正功，物体的机械能增大，又因为拉力做功为：

W＝T×

at2，与时间成二次函数关系，A、B项错误；撤去拉力后，物体只受重力作用，所以机械能守恒，D项错误，C项正确．

15.【答案】B

【解析】小球上升的过程中，重力和阻力都做负功，根据动能定理得：

－mgH－FH＝ΔEk，则得动能的减小量等于mgH＋FH，故A错误；根据功能关系知：

除重力外其余力做的功等于机械能的变化量．在上升过程中，物体克服阻力做功FH，故机械能减小FH，故B正确，D错误；小球上升H，故重力势能增加mgH，故C错误．

16.【答案】

（1）3.90　

（2）验证了机械能守恒定律，因为在误差范围内，重力势能减少量等于动能增加量．

【解析】

（1）B：

将打点计时器接到电源的“交流输出”上，故B错误，操作不当．

C：

先接触电源后释放纸带，故C操作不当．故选：

BC.

（2）①由

＝

可知重物速度的大小vB＝

＝

m/s＝3.90m/s

②设重物质量为m，OB对应的下落过程中，重力势能减少量为ΔEp减＝mghB＝7.70m，

动能增加量为ΔEk增＝

mv＝7.61m，在误差允许范围内，可以认为相等，因此验证了机械能守恒定律．

17.【答案】见解析

【解析】

（1）将滑块轻置于气垫导轨上，看其是否滑动，或者将滑块轻置于气垫导轨上，轻推滑块看是否匀速运动．

（2）遮光条宽度Δd＝5mm＋0.05×10mm＝5.50mm＝0.0cm.由速度的定义得v＝

.

（3）由动能定理得W＝

mv2，所以W－v2图象应是过坐标原点的一条倾斜直线．

18.【答案】

（1）带纸带夹的重锤　

（2）A　（3）C

【解析】

（1）实验中是研究重锤下落过程中重力势能的变化量与动能变化量之间的关系的，所以研究对象为带纸带的重锤

（2）重物的选择原则为密度大，体积小，所以选A.

（3）打点计时器都是用的交流电源，所以选C.

19.【答案】

（1）4m　

（2）24J

【解析】

（1）A、B间的距离与物块在后2s内的位移大小相等，在后2s内物块在水平恒力作用下由B点匀加速运动到A点，由牛顿第二定律知F－μmg＝ma，代入数值得a＝2m/s2，所以A与B间的距离为x＝

at2＝4m.

（2）前3s内物块所受力F是变力，设整个过程中力F做的功为W，物块回到A点时速度为v，则v2＝2ax，由动能定理知W－2μmgx＝

mv2，所以W＝2μmgx＋max＝24J.

20.【答案】

（1）6m/s　

（2）0.125　（3）最后停在D点左侧6.4m处，或C点右侧1.6m处

【解析】

（1）由题意可知：

vB＝

①

解得：

vB＝2v0＝6m/s

（2）由B点到E点，由动能定理可得：

mgh－μmgsCD－mgH＝0－

mv②

由①②带入数据可得：

μ＝0.125

（3）运动员能到达左侧的最大高度为h′，从B到第一次返回左侧最高处，根据动能定理mgh－mgh′－μmg·2SCD＝0－

mv

解得h′＝1.8m

所以：

第一次返回时，运动员不能回到B点

设运动员从B点运动到停止，在CD段的总路程为s，由动能定理可得：

mgh－μmgs＝0－

mv

解得：

s＝30.4m

因为s＝3sCD＋6.4m，所以运动员最后停在D点左侧6.4m处，或C点右侧1.6m处．

21.【答案】　

（1）0.6s　

（2）2m/s　（3）0.6m

【解析】　

（1）B从释放到细绳刚绷直前做自由落体运动，有

h＝gt2①

代入数据解得t＝0.6s②

（2）设细绳绷直前瞬间B速度大小为vB，有

vB＝gt③

细绳绷直瞬间，细绳张力远大于A、B的重力，A、B相互作用，由动量守恒得mBvB＝（mA＋mB）v④

之后A做匀减速运动，所以细绳绷直后瞬间的速度v即为最大速度，联立②③④式，代入数据解得

v＝2m/s⑤

（