（课标Ⅱ卷）2020届高考物理一轮复习 专题六 机械能及其守恒定律课件

专题六机械能及其守恒定律高考物理(课标Ⅱ专用)考点一功和功率五年高考A组统一命题·课标卷题组1.(2018课标Ⅲ,19,6分)(多选)地下矿井中的矿石装在矿车中,用电机通过竖井运送到地面。某竖井中矿车提升的速度大小v随时间t的变化关系如图所示,其中图线①②分别描述两次不同的提升过程,它们变速阶段加速度的大小都相同;两次提升的高度相同,提升的质量相等。不考虑摩擦阻力和空气阻力。对于第①次和第②次提升过程, ()A.矿车上升所用的时间之比为4∶5B.电机的最大牵引力之比为2∶1C.电机输出的最大功率之比为2∶1D.电机所做的功之比为4∶5答案AC本题考查v-t图像的应用。在v-t图像中,图线的斜率表示物体运动的加速度,而两次提升过程变速阶段加速度的大小都相同,即在v-t图像中,它们变速阶段对应的图线要么重合,要么平行,由图中几何关系可得:第②次所用时间t= t0,即矿车上升所用时间之比为4∶5,选项A正确;对矿车受力分析可知,当矿车向上做匀加速直线运动时,电机的牵引力最大,即F-mg=ma,得F=mg+ma,即最大牵引力之比为1∶1,选项B错误;在第①次提升过程中,电机输出的最大功率P1=(mg+ma)v0,在第②次提升过程中,电机输出的最大功率P2=(mg+ma)· v0,即 = ,选项C正确;对①②两次提升过程,由动能定理可知W-mgh=0,即 = ,选项D错误。 易错点拨瞬时功率与平均功率的区别瞬时功率对应的是点(位置、时刻);平均功率对应的是段(过程、时间)。本题选项C中的功率521212PP2112WW11为瞬时功率。2.(2016课标Ⅱ,19,6分)(多选)两实心小球甲和乙由同一种材料制成,甲球质量大于乙球质量。两球在空气中由静止下落,假设它们运动时受到的阻力与球的半径成正比,与球的速率无关。若它们下落相同的距离,则 ()A.甲球用的时间比乙球长B.甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小C.甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小D.甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功答案BD甲、乙下落的时间与加速度有关,应先求加速度,由m甲=ρV甲=ρ( π )得R甲= ,阻力f甲=kR甲=k ,由牛顿第二定律知a甲= =g-k ,同理a乙=g-k ,因m甲m乙,所以a甲a乙,故C项错误;再由位移公式h= at2可知t甲t乙,故A项错误;再由速度位移公式v2=2ah得v甲v乙,B项正确;甲球受到的阻力大,甲、乙下落距离相等,故甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功,D项正确。考查点功、牛顿第二定律解题关键解本题的关键是推出下落的加速度的函数表达式。433R甲334mρ甲334mρ甲mgfm甲甲甲3234ρm甲3234ρm乙123.(2016课标Ⅱ,21,6分)(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 。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2答案BCD如图所示,OP垂直于竖直杆,Q点与M点关于OP对称,在小球从M点到Q点的过程中,弹簧弹力先做负功后做正功,故A错。在P点弹簧长度最短,弹力方向与速度方向垂直,故此时弹力对小球做功的功率为零,即C正确。小球在P点时所受弹簧弹力等于竖直杆给它的弹力,竖直方向上只受重力,此时小球加速度为g,当弹簧处于自由长度时,小球只受重力作用,此时小球的加速度也为g,故B正确。小球和弹簧组成的系统机械能守恒,小球在M点和N点时弹簧的弹性势能相等,故小球从M到N重力势能的减少量等于动能的增加量,而小球在M点的动能为零,故D正确。考查点功、机械能守恒审题指导审题时关键的词、句:“光滑”“静止释放”“在M、N两点处,弹簧对小球的弹力大小相等”“∠ONM∠OMN ”。理解了上述词、句的含意,本题就不难解决了。24.(2015课标Ⅱ,17,6分)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 ()  答案A由题意知汽车发动机的功率为P1、P2时,汽车匀速运动的速度v1、v2满足P1=fv1、P2=fv2,即v1=P1/f、v2=P2/f。若t=0时刻v0v1,则0~t1时间内汽车先加速有: -f=ma1,可见a1随着v的增大而减小,选项B、D错误。若v0=v1,汽车在0~t1时间内匀速运动,因选项中不涉及v0v1的情况,故不做分析。在t1时刻,发动机的功率突然由P1增大到P2,而瞬时速度未来得及变化,则由P=Fv知牵引力突然增大,则汽车立即开始做加速运动,有: -f=ma2,同样,a2随v的增大而减小,直到a2=0时开始匀速运动,故A正确、C错误。考查点功率解题关键当汽车发动机功率P突然增大时,加速度怎样变化。1Pv2Pv5.(2015课标Ⅱ,21,6分)(多选)如图,滑块a、b的质量均为m,a套在固定竖直杆上,与光滑水平地面相距h,b放在地面上。a、b通过铰链用刚性轻杆连接,由静止开始运动。不计摩擦,a、b可视为质点,重力加速度大小为g。则 ()A.a落地前,轻杆对b一直做正功B.a落地时速度大小为 C.a下落过程中,其加速度大小始终不大于gD.a落地前,当a的机械能最小时,b对地面的压力大小为mg2gh答案BD因为杆对滑块b的限制,a落地时b的速度为零,所以b的运动为先加速后减速,杆对b的作用力对b做的功即b所受合外力做的总功,由动能定理可知,杆对b先做正功后做负功,故A错。对a、b组成的系统应用机械能守恒定律有:mgh= m ,va= ,故B正确。杆对a的作用效果为先推后拉,杆对a的作用力为拉力时,a下落过程中的加速度大小会大于g,即C错。由功能关系可知,当杆对a的推力减为零的时刻,即a的机械能最小的时刻,此时杆对a和b的作用力均为零,故b对地面的压力大小为mg,D正确。考查点功、机械能守恒定律、动能定理解题关键①b的速度变化情况。②杆对a、b做功的变化情况。易错警示当b速度最大时,a的机械能最小,杆的作用力为零。122av2gh6.(2019课标Ⅲ,17,6分)从地面竖直向上抛出一物体,物体在运动过程中除受到重力外,还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用。距地面高度h在3m以内时,物体上升、下落过程中动能Ek随h的变化如图所示。重力加速度取10m/s2。该物体的质量为 () A.2kgB.1.5kgC.1kgD.0.5kg考点二动能定理及其应用答案C本题考查动能定理,体现了模型建构素养。设外力大小为f,在距地面高度3m内的上升过程中,由动能定理知-(mg+f)h= m - m ,由图像可知, m =72J, m =36J,得mg+f=12N。同理结合物体在下落过程中的Ek-h图像有mg-f=8N,联立解得mg=10N,则m=1kg,选项C正确。审题指导物体受到大小不变的外力,方向始终与速度方向相反,即上升时外力方向向下,下落时外力方向向上,这是解答此题的关键。1222v1221v1221v1222v7.(2018课标Ⅱ,14,6分)如图,某同学用绳子拉动木箱,使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度。木箱获得的动能一定 () A.小于拉力所做的功B.等于拉力所做的功C.等于克服摩擦力所做的功D.大于克服摩擦力所做的功答案A本题考查动能定理。由动能定理可知W拉-Wf=Ek-0,因此,EkW拉,故A正确,B错误;Ek可能大于、等于或小于Wf,选项C、D错误。思路分析外力做功与动能变化的关系动能的改变是物体所受合外力做功引起的。8.(2016课标Ⅱ,16,6分)小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上,P球的质量大于Q球的质量,悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短。将两球拉起,使两绳均被水平拉直,如图所示。将两球由静止释放。在各自轨迹的最低点 () A.P球的速度一定大于Q球的速度B.P球的动能一定小于Q球的动能C.P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力D.P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度答案C设小球的质量为m,绳长为L,根据动能定理得mgL= mv2,解得v= ,LPLQ,所以vPvQ,故A项错误。小球动能Ek=mgL,其中mPmQ,LPLQ,所以无法判断它们的动能大小关系,B项错误。F拉-mg= ,将v= 代入得F拉=3mg,因为mPmQ,所以P球所受绳的拉力大于Q球所受绳的拉力,故C项正确。向心加速度a= =2g,所以在轨迹的最低点,P、Q两球的向心加速度相同,故D项错误。考查点动能定理、向心力解题关键推出摆到最低点时向心力的表达式。温馨提示最低点时的拉力为3mg,这个结果留意一下,今后会经常遇到哟!122gL2mvL2gL2vL9.(2016课标Ⅲ,20,6分)(多选)如图,一固定容器的内壁是半径为R的半球面;在半球面水平直径的一端有一质量为m的质点P。它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中,克服摩擦力做的功为W。重力加速度大小为g。设质点P在最低点时,向心加速度的大小为a,容器对它的支持力大小为N,则 ()A.a= B.a= C.N= D.N= 2()mgRWmR2mgRWmR32mgRWR2()mgRWR答案AC由动能定理知,在P从最高点下滑到最低点的过程中mgR-W= mv2,在最低点的向心加速度a= ,联立得a= ,选项A正确;在最低点时有N-mg=ma,所以N= ,选项C正确。考查点动能定理易错点拨(1)由于有摩擦力存在,下滑过程机械能不守恒,只能用动能定理求解。(2)a为质点在最低点时的瞬时加速度大小,a= 中的v为质点在最低点时的瞬时速度大小。一题多解假设内壁光滑,W=0,由 可得:a=2g,N=3mg,可判定D错误;假设质点P到最低点时速度为零,由 122vR2()mgRWmR32mgRWR2vR22212mgRmvvaRmvNmgR20mgRWvaR得:W=mgR,a=0,可判断B错误,故A、C正确。10.(2015课标Ⅰ,17,6分)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= mgR,质点恰好可以到达Q点B.W mgR,质点不能到达Q点C.W= mgR,质点到达Q点后,继续上升一段距离D.W mgR,质点到达Q点后,继续上升一段距离12121212答案C质点由静止开始下落到最低点N的过程中由动能定理:mg·2R-W= mv2质点在最低点:FN-mg= 由牛顿第三定律得:FN=4mg联立得W= mgR,质点由N点到Q点的过程中在等高位置处的速度总小于由P点到N点下滑时的速度,故由N点到Q点过程克服摩擦力做功W'W,故质点到达Q点后,会继续上升一段距离,选项C正确。解题关键①利用动能定理求出W。②分析P→N段与N→Q段克服摩擦力所做功的不同。审题技巧审题时的关键句:“粗糙程度处处相同的半圆形轨道”。122mvR1211.(2019课标Ⅱ,25,20分)一质量为m=2000kg的汽车以某一速度在平直公路上匀速行驶。行驶过程中,司机突然发现前方100m处有一警示牌,立即刹车。刹车过程中,汽车所受阻力大小随时间的变化可简化为图(a)中的图线。图(a)中,0~t1时间段为从司机发现警示牌到采取措施的反应时间(这段时间内汽车所受阻力已忽略,汽车仍保持匀速行驶),t1=0.8s;t1~t2时间段为刹车系统的启动时间,t2=1.3s;从t2时刻开始汽车的刹车系统稳定工作,直至汽车