专题07 机械能(必考部分)-巧学高考物理热点快速突破 含解析

【高考命题热点】主要考查有关功、功率、动能定理和机械能等选择题和综合型大题。

【知识清单】1. 功：力对空间的积累，力与在力方向上发生位移的乘积。

单位：J 或kJ 。

（1）恒力做功 θcos Fl W =说明：当0≤θ＜2π时，W ＞0,做正功；当θ=2π时，W =0，不做功（即垂直不做功）； 当2π＜θ≤π时，W ＜0,做负功。

（2）变力做功①力方向不变大小在变时，用平均力法例：如上图所示，在光滑水平面上一物体受一方向不变大小随时间变化如下图所示的力 作用向右运动，经过时间0t 发生位移l ，求该段时间内该力对物体做的功。

θθcos 2cos 0l F l F W ==②力大小不变方向在变时，用联系点法 A B2. 功率：表示做功的快慢,即单位时间内做的功，单位：瓦特，W 或kW 。

当力为恒力且力与位移间夹角为0时，Fv tFlt W P ===说明：当v 为平均速度时，P 为平均功率（v F t W P ==总总）； 当v 为瞬时速度时，P 为瞬时功率（或即时功率）。

汽车两种启动方式：（1）以恒定功率启动：先变加速，后匀速。

⇒===fPv a f a m ）时有（0匀速直线运动 v0 t 0 t（2）以恒定加速度启动：先匀加速，后变加速，最后匀速。

−−−−−→−-=↑↑=Fv P F mf F a 不变，当P =额P 时匀加速结束↑⇒↓−−−→−↑↓=v a v F P 额当)0(==a f F 时有⇒=fPv m 匀速直线运动t v -图像：0 t 1 t 2 t3. 机械能动能 221mv E K =由于物体运动而具有的能量，动能具有瞬时性。

机械能 重力势能 mgh E PG =由于受到地球的吸引而具有的能量，h 与所选基准平面有关。

弹性势能 221kx E PK =因弹簧发生形变而具有的能量。

机械能守恒定律：只有重力或弹力做功时，机械能守恒。

即：221121P K P K E E E E E E +=+→=机械能守恒的具体情况：（1）只受重力，只发生k E 和PG E 间的相互转化：自由落体运动、抛体运动（竖直上抛、 斜上抛、平抛、斜下抛、竖直下抛）；（2）只有弹力做功，只发生k E 和Pk E 间的相互转化：光滑水平面上弹簧与木块相互作用； （3）既受重力又受弹力，但只有重力和弹力做功，只发生k E 、pG E 和pk E 间相互转化：竖 直平面内弹簧与小球相互作用（忽略空气阻力）；（4）受重力（或受弹力）外，受其它力，但其它力不做功或其它力做功代数和为零时，机 械能也守恒。

4. 动能定理：合外力做的功等于动能的改变量。

数学表达式：2122122121mv mv E E E W W K K K i F -=-=∆==∑合（先求合外力，再求合 外力做功；先求各力做功，再求其代数和） 5. 重力做功与重力势能变化关系：重力做正功，↓⇒>P G E W 0；重力做负功↑⇒<P G E W 0。

6. 动能定理和机械能守恒定律区别：可用动能定理解决的问题机械能守恒定律不一定可以 用，因为机械能不一定守恒，即动能定理适用范围更广，需重点理解熟练掌握。

热点突破提升练七1、关于机械能的叙述，下列说法中正确的是( ) A 、做匀速直线运动的物体机械能一定守恒 B 、做匀速圆周运动的物体机械能一定守恒 C 、做平抛运动的物体机械能一定守恒D 、外力对物体做功为零时，物体机械能一定守恒2、一汽车在平直公路上行驶。

从某时刻开始计时，发动机的功率P 随时间t 的变化如图所示。

假定汽车所受阻力的大小f 恒定不变。

下列描述该汽车的速度v 随时间t 变化的图线中，可能正确的是( )3、一物体静止在粗糙水平地面上。

现用一大小为F 1的水平拉力拉动物体，经过一段时间后其速度变为v 。

若将水平拉力的大小改为F 2，物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v 。

对于上述两个过程，用W F 1、W F 2分别表示拉力F 1、F 2所做的功，W f 1、W f 2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功，则( )A 、W F 2＞4W F 1，W f 2＞2W f 1B 、W F 2＞4W F 1，W f 2＝2W f 1C 、W F 2＜4W F 1，W f 2＝2W f 1D 、W F 2＜4W F 1，W f 2＜2W f 14、一辆汽车在平直公路上行驶时，受到的阻力为其重力的n 倍，当其速度为v 、加速度为a 时，发动机的实际功率为P ，重力加速度为g ，则该汽车的质量为( ) A.P （a ＋ng ）v B.（a ＋ng ）v P C.P （ng －a ）v D.（ng －a ）vP5. 如图甲所示，静止于光滑水平面上的小物块，在水平拉力F 的作用下从坐标原点O 开 始沿x 轴正方向运动，F 随物块所在位置坐标x 的变化关系如图乙所示，图线右半部分 为四分之一圆弧，则小物块运动到2x 。

处时的动能可表示为( )A 、0B 、0m F xC 、01(1)2m F x π+ D 、01(1)22m F x π+ 6、如图，一半径为R 、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径POQ 水平。

一质量为m 的质点自P 点上方高度R 处由静止开始下落，恰好从P 点进入轨道。

质点滑到轨道最低点N 时，对轨道的压力为4mg ，g 为重力加速度的大小。

用W 表示质点从P 点运动到N 点的过程中克服摩擦力所做的功。

则( )A 、W ＝12mgR ，质点恰好可以到达Q 点B 、W ＞12mgR ，质点不能到达Q 点C 、W ＝12mgR ，质点到达Q 点后，继续上升一段距离D 、W ＜12mgR ，质点到达Q 点后，继续上升一段距离7、(多选)如图所示，A 和B 两个小球固定在一根轻杆的两端，A 球的质量为m ，B 球的质量为2m ，此杆可绕穿过O 点的水平轴无摩擦地转动。

现使轻杆从水平位置由静止释放，则在杆从释放到转过90°的过程中，下列说法正确的是( ) A 、A 球的机械能增加 B 、杆对A 球始终不做功C 、B 球重力势能的减少量等于B 球动能的增加量D 、A 球和B 球的总机械能守恒8、如图所示，一质量为m 的小球固定于轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定于O 点。

将小球拉至A 点，弹簧恰好无形变，由静止释放小球，当小球运动到O 点正下方与A 点的竖直高度差为h 的B 点时，速度大小为v 。

已知重力加速度为g ，下列说法正确的是( )A 、小球运动到B 点时的动能等于mgh B 、小球由A 点到B 点重力势能减少12mv 2C 、小球由A 点到B 点克服弹力做功为mghD 、小球到达B 点时弹簧的弹性势能为mgh －12mv29、质量为m 的汽车，额定功率为P ，与水平地面间的动摩擦因数为μ，以额定功率匀速前进一段时间后驶过一半径为R 的圆弧形凹桥，汽车在凹桥最低点时的速度与匀速行驶时相同，则此时汽车对桥面的压力F N 的大小为( ) A 、mgB.m R (Pμmg)2C 、m [g ＋1R (P μmg )2]D 、m [g －1R(P μmg)2]10、如图，一质量为m 、长度为l 的均匀柔软细绳PQ 竖直悬挂。

用外力将绳的下端Q 缓慢地竖直向上拉起至M 点，M 点与绳的上端P 相距13l 。

重力加速度大小为g 。

在此过程中，外力做的功为（ ） A 、19mgl B 、16mgl C 、13mglD 、12mgl 11.一物块沿倾角为θ的斜坡向上滑动。

当物块的初速度为v 时，上升的最大高度为H ，如图所示；当物块的初速度为v2时，上升的最大高度记为h 。

重力加速度大小为g 。

物块与斜坡间的动摩擦因数和h 分别为( ) A 、tan θ和H 2B 、(v 22gH －1)tan θ和H 2C 、tan θ和H4D 、(v 22gH －1)tan θ和H 412、(多选)如图，小球套在光滑的竖直杆上，轻弹簧一端固定于O 点，另一端与小球相连。

现将小球从M 点由静止释放，它在下降的过程中经过了N 点。

已知在M 、N 两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且∠ONM <∠OMN <π2。

在小球从M 点运动到N 点的过程中( )A 、弹力对小球先做正功后做负功B 、有两个时刻小球的加速度等于重力加速度C 、弹簧长度最短时，弹力对小球做功的功率为零D 、小球到达N 点时的动能等于其在M 、N 两点的重力势能差13.如图是某小组验证动能定理的实验装置，在滑块上安装一遮光条与拉力传感器，把滑块放在水平气垫导轨上，通过定滑轮的细绳与钩码相连，光电门安装在B 处。

测得滑块(含遮光条和拉力传感器)质量为M 、钩码的总质量为m 、遮光条的宽度为d ，当地的重力加速度为g 。

当气垫导轨充气后，将滑块在图示A 位置由静止释放后，拉力传感器记录的读数为F ，光电门记录的时间为Δt 。

(1)实验中是否要求钩码总质量m 远小于滑块质量M ？________(填“是”或“否”)；(2)测得AB之间的距离为L，则对滑块验证动能定理的表达式为________(用以上对应物理量的符号表示)；(3)为减少实验误差，可采取的方法是( )A、增大AB之间的距离B、减少钩码的总质量C、增大滑块的质量D、减少遮光条的宽度14. 一打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下，如图(a)所示。

用刻度尺测量斜面的高度与长度之比为1∶4，小车质量为400 g，图(b)是打出纸带的一段，相邻计数点间还有四个点未画出，已知打点计时器使用的交流电频率50 Hz。

由图(b)可知，打纸带上B点时小车的瞬时速度v B＝________m/s，打纸带上E点时小车的瞬时速度v E＝________m/s，打纸带上B点到E点过程中小车重力势能的减少量为________J，此过程中小车克服阻力所做的功为________J。

(g取10 m/s2，结果保留两位有效数字)15、某实验小组用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。

(1)实验中除了打点计时器，还必须用到的测量工具为________。

(2)在实验操作和数据处理过程中，下列做法必须有的是________。

A、用天平测出重物的质量B、为减小长度测量的误差，处理纸带时每五个点取一个计数点C、必须选择打的第1个点与第2个点的间隔约为2 mm的纸带D、必须先接通电源，再释放纸带(3)图乙为实验中得到的一条纸带，O 为打的第一个点，A 、B 、C 、D 、E 为纸带上打点计时器打出的五个连续的点，测出这五点到O 点的距离分别为x A 、x B 、x C 、x D 、x E 。

打点计时器所接交流电的频率为f ，当地的重力加速度为g ，现用OC 段验证机械能守恒定律，要验证的表达式为________，若实验中算得动能的增加量大于重力势能的减少量，可能原因是 ___________________________________。