高考物理专项分类预热试卷 4 功和机械能

功和机械能第I卷（选择题）一、选择题1．如图所示的装置中,木块B与水平桌面间的接触是光滑的,子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内,将弹簧压缩到最短。

现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统),则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中 ( )A. 动量守恒,机械能守恒B. 动量不守恒,机械能不守恒C. 动量守恒,机械能不守恒D. 动量不守恒,机械能守恒2．如图所示，一质量为m的小球，用长为L的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F作用下慢慢地从平衡位置P点移到Q点，此时悬线与竖直方向夹角为θ，则拉力F做的功 ( )．A. mgL cosθB. mgL(1－cosθ)C. Fl sinθD. FL cosθ3．质量为m的物体从地面上方H高处无初速度释放，落在地面后出现一个深度h的坑，如图所示，在全过程中，以下说法不正确的是（）A. 外力对物体做的总功为零B. 重力对物体做功为mgHC. 物体的机械能减少mg(H+h)D. 地面对物体的平均阻力大小为mg(H+h)／h4．质量为m的物块，在几个共点力的作用下静止在光滑的水平桌面上，现把其中一个水平方向的力从F突然增大到4F,保持其它力不变，则在t秒末该力的功率为( )5．如图所示，半径为R的金属环竖直放置，环上套有一质量为m的小球，小球开始时静止于最低点。

现使小球以初速度v0高点的过程中( )A．小球机械能守恒B．小球在最低点时对金属环的压力是6mgC．小球在最高点时，重力的功率是D．小球机械能不守恒，且克服摩擦力做的功是0．5mgR6．如图所示，倾斜的传送带保持静止，一木块从顶端以一定的初速度匀加速下滑到底端，如果让传送带沿图中虚线箭头所示的方向匀速运动，同样的木块从顶端以同样的初速度下滑到底端的过程中，与传送带保持静止时相比( )A．木块在滑到底端的过程中，运动时间将变长B．木块在滑到底端的过程中，木块克服摩擦力所做功不变C．木块在滑到底端的过程中，动能的增加量减小D．木块在滑到底端的过程中，系统产生的内能减小7．汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P，牵引力为F0. t1时刻，司机减小了油门，使汽车的功率立即减小一半，并保持该功率继续行驶，到t2时刻，汽车又恢复了匀速直线运动(设整个过程中汽车所受的阻力不变)．在下图中能正确反映汽车牵引力F、汽车速度v在这个过程中随时间t变化的是 ( )A. ①②B. ②③C. ①④D. ②④8．测定运动员体能的一种装置如图所示，运动员质量为m1，绳拴在腰间沿水平方向跨过滑轮（不计滑轮质量及摩擦）,下悬一质量为m2的重物，人用力蹬传送带而人的重心不动，使传送带以速率v匀速向右运动。

下面是人对传送带做功的四种说法，其中正确的是( )A. 人对传送带做功B. 人对传送带不做功C. 人对传送带做功的功率为m2gvD. 人对传送带做功的功率为（m1+m2）gv第II卷（非选择题）二、实验题9．如图所示为“用打点计时器验证机械能守恒定律”的实验装置．(1)若已知打点计时器的电源频率为50 Hz，当地的重力加速度取g＝9.80 m/s2，重物质量为0.2 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示，打P点时，重物的速度为零，A、B、C为另外3个连续点．根据图中的数据可知，重物由P点运动到B点，重力势能减少量ΔE p＝________J．(结果保留三位有效数字)(2)若PB的距离用h表示，打B点时重物的速度为v B，理论上当两者间的关系式满足__________时，说明下落过程中重锤的机械能守恒(已知重力加速度为g)．(3)实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能，其主要原因是________．A. 重物的质量过大B. 重物的体积过小C. 电源的电压偏低D. 重物及纸带在下落时受到阻力10．某同学为了探究杆转动时的动能表达式，设计了一实验：质量为m的均匀长直杆一端固定在光滑转轴O 处，杆由水平位置静止释放，用光电门测出另一端A经过某位置时的瞬时速度v A，并记下该位置与转轴O的高度差h。

调节h的大小并记录对应的速度v A，数据如下表。

为了形象直观地反映v A和h的关系，应选择______（填“v A”、“v A-1”或“v A2”）为纵坐标，并在坐标纸中标明纵坐标，画出图象。

当地重力加速度g取10m/s2，结合图象分析，杆转动时的动能E k=___________（请用质量m、速度v A表示）11．某兴趣小组测量小物块与水平面之间的动摩擦因数和弹簧压缩后弹性势能大小的装置如图所示。

弹簧左端固定在挡板上，右端被带有挡光条的小物块压至C处。

现由静止释放小物块，小物块与弹簧分离后通过P处光电计时器的光电门，最终停在水平面上某点B。

已知挡光条的宽度为d，当地重力加速度为g。

(1)现测得挡光条通过光电门的时间为t，小物块停止处到光电门的距离为x，则小物块通过光电门处的速度v=_____，小物块与水平面间的动摩擦因数μ=____(用g、d、t、x表示)。

(2)若小物块质量为m，释放处C到光电门P的距离为x0，则小物块释放瞬间弹簧的弹性势能E P=________(用m、d、t、x、x0表示)。

三、计算题12．如图所示，在水平面上依次放置小物块A和C以及曲面劈B,其中A与C的质量相等均为m，曲面劈B的质量M=3m,劈B的曲面下端与水平面相切，且劈B足够高，各接触面均光滑。

现让小物块C以水平速度v 0向右运动，与A 发生碰撞，碰撞后两个小物块粘在一起又滑上劈B 。

求：（1）碰撞过程中系统损失的机械能；（2）碰后物块A 与C 在曲面劈B 上能够达到的最大高度。

13．如图所示，光滑水平直导轨上有三个质量均为m 的物块A 、B 、C ，物块B 、C 静止，物块B 的左侧固定一轻弹簧（弹簧左侧的挡板质量不计）；让物块A 以速度v 0朝B 运动，压缩弹簧；当A 、B 速度相等时，B 与C 恰好相碰并粘接在一起，然后继续运动．假设B 和C 碰撞过程时间极短．那么从A 开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中，求．（1）A 、B 第一次速度相同时的速度大小； （2）A 、B 第二次速度相同时的速度大小； （3）弹簧被压缩到最短时的弹性势能大小14．如图所示，固定的光滑平台上固定有光滑的半圆轨道，轨道半径R=0．6m 。

平台上静止着两个滑块A 、B ，m A =0．1kg ，m B =0．2kg ，两滑块间夹有少量炸药，平台右侧有一带挡板的小车，静止在光滑的水平地面上。

小车质量为M=0．3kg ，车面与平台的台面等高，小车的上表面的右侧固定一根轻弹簧，弹簧的自由端在Q 点，小车的上表面左端点P 与Q 点之间是粗糙的，滑块B 与PQ 之间表面的动摩擦因数为μ=0．2，Q 点右侧表面是光滑的。

点燃炸药后，A 、B 分离瞬间A 滑块获得向左的速度6=A υm/s ，而滑块B 则冲向小车。

两滑块都可以看作质点，炸药的质量忽略不计，爆炸的时间极短，爆炸后两个物块的速度方向在同一水平直线上，且g=10m/s 2。

求：（1）滑块A 在半圆轨道最高点对轨道的压力；（2）若L=0．8m ，滑块B 滑上小车后的运动过程中弹簧的最大弹性势能；（3）要使滑块B既能挤压弹簧，又最终没有滑离小车，则小车上PQ之间的距离L应在什么范围内？参考答案1．B【解析】子弹水平射入置于光滑水平面上的木块后，木块压缩弹簧，对子弹、木块和弹簧系统受到的合力不为零，故动量不守恒；在子弹打中木块B有滑动摩擦力做功，系统机械能不守恒．故ACD错误，B正确. 2．B3．B【解析】物体的初末动能都为零，根据动能定理可知，合外力做的功等于物体动能的变化量，所以外力对物体做的总功为零，故A正确；物体落至坑底时，以坑底为参考平面，重力对物体为mg（ H+h），在此过程中物体的重力势能减少量为△E p=mg（H+h）．故B不正确，C正确．整体过程中，根据动能定理得：mg（H+h）-Fh=0解得地面对物体的平均阻力为()mg H hFh+=．故D正确．本题选不正确的，故选B．4．D【解析】把其中一个水平方向的力从F突然增大到4F,保持其它力不变，则物体所受的合外力为3F，由牛在t秒末物块的速度：再利用瞬时功率的计算式P Fv=得，在t秒ABC错误；D正确；故选D。

5．D【解析】试题分析：小球在最高点与环作用力恰为0时，设速度为v到最高点，由动能定理得：-mg•2R-W克202，又v0W克=0．5mgR，所以机械能不守恒，且克服摩擦力所做的功是0．5mgR ，故A 错误，D 正确．在最低点，解得：N=7mg ，则由牛顿第三定律知，小球在最低点时对金属环的压力是7mg ，故B 错误；小球在最高点时，重力方向与速度方向垂直，重力的功率为零，故C 错误．故选D 。

考点：动能定理及牛顿第二定律的应用【名师点睛】本题考查了机械能守恒定律、向心力公式以及动能定理的直接应用，要求同学们明确圆周运动最高点的临界条件，知道重力功率与竖直分速度有关。

6．B 【解析】考点：牛顿第二定律、功能关系。

【名师点睛】传送带静止和传送带沿顺时针匀速转动时，物体的运动情况不变，所以备选答案中的各项结果不变。

运动时间的长短要考虑加速度，克服摩擦力做功可用s f W ⋅=，动能的增加量看合外力的功，系统产生的内能用相对fs Q =。

7．C点睛：本题考查分析汽车运动过程的能力，要抓住汽车的功率P=Fv ，在功率一定时，牵引力与速度成反比，是相互制约的关系． 8．AC【解析】A 、B 、人对传送带的摩擦力方向向右，传送带在力的方向上有位移，所以人对传送带做功，A 正确；B 错误；C 、D 、人的重心不动，绳对人的拉力和人与传送带间的摩擦力平衡，而拉力又等于m 2g ．所以人对传送带做功的功率为m2gv．C正确；D错误；故选AC。

9．（1）9.82×10﹣2；（2）v B2=2gh；（3）D．【解析】（1）重力势能减小量：△E p=mgh=0.2×9.8×0.0501J=9.82×10﹣2J．（2）要验证物体从P到B的过程中机械能是否守恒，则需满足mv B2=mgh，即v B2=2gh，说明下落过程中重锤的机械能守恒；（3）A、重物的质量过大，重物和纸带受到的阻力相对较小，所以有利于减小误差，故A错误．B、重物的体积过小，有利于较小阻力，所以有利于减小误差，故B错误．C、电源的电压偏低，电磁铁产生的吸力就会减小，吸力不够，打出的点也就不清晰了，与误差的产生没有关系，故C错误．D、重物及纸带在下落时受到阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能，所以重物增加的动能略小于减少的重力势能，故D正确．故选：D10．v A2 作图如图【解析】（1）由表格中数据知，h成倍数增大时，成倍数增大，所以纵轴应为；（2）描点画图，如图所示；（3）由图象可得：，杆在下落的过程中重力势能转化为动能，即，联立得11．（2）从C 到静止利用动能定理可知E P -μmg （x 0+x ）=0-0解得点睛：本题主要考查了动能定理，抓住过程即可求得，明确瞬时速度等于平均速度即可判断。