（江苏专用）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(江苏省专用)A组自主命题·江苏卷题组考点一功和功率五年高考1.(2011江苏单科,4,3分)如图所示,演员正在进行杂技表演。由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于 ()A.0.3JB.3JC.30JD.300J答案A一只鸡蛋重约为0.6N,人的身高一般为1.6m,则鸡蛋被抛出的高度约为0.6m,则鸡蛋获得的最大机械能约为E=0.6×0.6J=0.36J,故人对鸡蛋做的功约为0.36J,最接近0.3J,故A正确,其他错误。错因分析不能从生活实际出发估算一只鸡蛋的重力和被抛出的最大高度是导致错解的主要原因,另外,不理解人抛鸡蛋过程的能量转化关系也易导致错解。评析本题从生活实际出发,是一道立意新颖的估算题,考查了生活常识,估算能力和能量转化规律,难度适中。2.(2012江苏单科,3,3分)如图所示,细线的一端固定于O点,另一端系一小球。在水平拉力作用下,小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点。在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是 () A.逐渐增大B.逐渐减小C.先增大,后减小D.先减小,后增大答案A因小球速率不变,所以小球以O点为圆心做匀速圆周运动。受力如图所示,故在运动轨迹切线方向上应有:mgsinθ=Fcosθ,F=mgtanθ。则拉力F的瞬时功率P=F·vcosθ=mgv·sinθ。从A运动到B的过程中,拉力的瞬时功率随θ的增大而增大。A项正确。3.(2018江苏单科,7,4分)(多选)如图所示,轻质弹簧一端固定,另一端连接一小物块,O点为弹簧在原长时物块的位置。物块由A点静止释放,沿粗糙程度相同的水平面向右运动,最远到达B点。在从A到B的过程中,物块 () A.加速度先减小后增大B.经过O点时的速度最大C.所受弹簧弹力始终做正功D.所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功答案AD本题考查牛顿第二定律的应用、动能定理。对物块受力分析,当弹簧处于压缩状态时,由牛顿第二定律可得kx-f=ma,x减小,a减小,当a=0时,物块速度最大,此时,物块在O点左侧,选项B错误;从加速度a=0处到O点过程,由牛顿第二定律得f-kx=ma,x减小,a增大,当弹簧处于伸长状态时,由牛顿第二定律可得kx+f=ma,x增大,a继续增大,可知物块的加速度先减小后增大,选项A正确;物块所受弹簧的弹力对物块先做正功,后做负功,选项C错误;从A到B的过程,由动能定理可得W弹-Wf=0,选项D正确。思路分析物块运动状态的确定根据题设条件,对物块受力分析,并分阶段讨论物块的加速度和速度的变化情况。4.(2017江苏单科,14,16分)如图所示,两个半圆柱A、B紧靠着静置于水平地面上,其上有一光滑圆柱C,三者半径均为R。C的质量为m,A、B的质量都为 ,与地面间的动摩擦因数均为μ。现用水平向右的力拉A,使A缓慢移动,直至C恰好降到地面。整个过程中B保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。求:(1)未拉A时,C受到B作用力的大小F;(2)动摩擦因数的最小值μmin;(3)A移动的整个过程中,拉力做的功W。2m答案(1) mg(2) (3)(2μ-1)( -1)mgR33323解析本题考查共点力作用下物体的平衡、力的分解、动能定理。(1)C受力平衡2Fcos30°=mg解得F= mg(2)C恰好降到地面时,B受C压力的水平分力最大Fxmax= mgB受地面的最大静摩擦力f=μmg根据题意fmin=Fxmax解得μmin= (3)C下降的高度h=( -1)RA的位移x=2( -1)R摩擦力做功的大小Wf=fx=2( -1)μmgR根据动能定理W-Wf+mgh=0-0解得W=(2μ-1)( -1)mgR3332323333难点突破临界状态分析、力做功的计算。(2)对A、B、C组成的系统受力分析,在C落地前,A和B对地的压力始终为mg。隔离C受力分析,由平衡条件可得,C对B的压力为FNC= (其中θ为B、C圆心连线与竖直方向的夹角),该力在水平方向的分力FNCx=FNCsinθ= mg·tanθ,由此式可见,当C刚要触地时,B受C压力的水平分力最大,此时B未动,就能在整个过程中保持静止。(3)C对A做功为变力做功,由功能关系可知,此功等于C重力势能的减少量。2cosmgθ125.(2018江苏单科,4,3分)从地面竖直向上抛出一只小球,小球运动一段时间后落回地面。忽略空气阻力,该过程中小球的动能Ek与时间t的关系图像是 ()考点二动能定理答案A设小球初动能为Ek0,初速度为v0,重力加速度为g。瞬时动能Ek=Ek0-mgh,h=v0t- gt2,联立得Ek= mg2t2-mgv0t+Ek0,故A正确。1212方法技巧函数法解题应用小球抛出后,在运动过程中所满足的物理关系和规律,推导出相应的数学函数关系式,应用数学工具解决物理问题。6.(2017江苏单科,3,3分)一小物块沿斜面向上滑动,然后滑回到原处。物块初动能为Ek0,与斜面间的动摩擦因数不变,则该过程中,物块的动能Ek与位移x关系的图线是 ()  答案C本题考查动能定理和图像的应用。依据动能定理,上升过程中F升=mgsinα+μmgcosα,F升大小恒定,下降过程中F降=mgsinα-μmgcosα,F降大小恒定。说明在Ek-x图像中,上升、下降两阶段图线的斜率均恒定,图线均为直线,则选项B、D错误。物块能够返回,返回过程位移减小,而动能增加,则A项错误。因整个过程中摩擦力做负功,则EktEk0,故选项C正确。审题指导图像语言理解、隐含条件明显化①图像语言重点在于理解:点、线、面、轴、斜、截的物理含义。本题注重斜率、截距。②能够返回出发点说明mgsinαμmgcosα。③f=μmgcosα,因μ和α不变,则f大小不变。④以出发点为原点,上升时x增加,返回时x减小。7.(2013江苏单科,5,3分)水平面上,一白球与一静止的灰球碰撞,两球质量相等。碰撞过程的频闪照片如图所示,据此可推断,碰撞过程中系统损失的动能约占碰撞前动能的 ()A.30%B.50%C.70%D.90%答案A由题图测量可得白、灰两球在碰撞前后相邻两次闪光时间内照片上球的间距分别为:x1=6mm、x1‘=x2’=3.5mm,设照片的放大率为k、闪光周期为T,则有 = =0.319,故A正确。22211221''11122212xxxmmmkTkTkTxmkT22211221''xxxx考查点本题考查位移、速度和动能的知识,要求考生有较高的推理和分析能力,属于中等难度题。学习指导在实际问题中,一些信息往往以照片、图表、图像等形式呈现,如我们常见的“如图所示”,此时我们要仔细观察、深入挖掘图表中的信息,找到解决问题所需要的信息。8.(2019江苏单科,8,4分)(多选)如图所示,轻质弹簧的左端固定,并处于自然状态。小物块的质量为m,从A点向左沿水平地面运动,压缩弹簧后被弹回,运动到A点恰好静止。物块向左运动的最大距离为s,与地面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,弹簧未超出弹性限度。在上述过程中 () A.弹簧的最大弹力为μmgB.物块克服摩擦力做的功为2μmgsC.弹簧的最大弹性势能为μmgsD.物块在A点的初速度为 2μgs答案BC本题考查动能定理,对物块不同运动过程的分析能体现学生的综合分析能力。对物块从A点开始到再回到A点整个过程,由动能定理可知Wf=-2μmgs=0- m ,则vA=2 ,故B正确,D错误。对物块从A点开始到弹簧压缩量最大这一过程,由动能定理可知W弹+Wf'=0- m ,Wf'=-μmgs,则W弹=-μmgs,即物块克服弹力做功为μmgs,所以弹簧弹性势能增加μmgs,故C正确。当克服弹力做功为μmgs时,弹簧的最大弹力要大于μmg,故A错误。122Avμgs122Av9.(2015江苏单科,9,4分)(多选)如图所示,轻质弹簧一端固定,另一端与一质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连,弹簧水平且处于原长。圆环从A处由静止开始下滑,经过B处的速度最大,到达C处的速度为零,AC=h。圆环在C处获得一竖直向上的速度v,恰好能回到A。弹簧始终在弹性限度内,重力加速度为g。则圆环 () A.下滑过程中,加速度一直减小B.下滑过程中,克服摩擦力做的功为 mv2C.在C处,弹簧的弹性势能为 mv2-mghD.上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度1414答案BD圆环在B处速度最大,加速度为0,BC段加速度在增大,因此,下滑过程中,加速度先减小后增大,选项A错误。下滑过程中,设克服摩擦力做的功为Wf,由动能定理mgh-Wf-W弹=0-0上滑过程中-mgh-Wf+W弹=0- mv2联立得Wf= mv2,选项B正确。W弹=mgh- mv2,在C处,弹簧的弹性势能等于圆环从A→C过程克服弹簧弹力做的功,选项C错误。设从B到C克服弹簧弹力做功为W弹',克服摩擦力做功为Wf'故有下滑过程从B→C-W弹'+mghBC-Wf'=0- m  ①上滑过程从C→B121414122BvW弹'-mghBC-Wf'= mvB'2- mv2 ②联立①②可得 m -2Wf'+ mv2= mvB'2因Wf'Wf= mv2故2Wf' mv2则有 mvB'2 m vB‘vB,选项D正确。1212122Bv1212141212122Bv考查点本题考查了牛顿运动定律及其应用、动能定理、弹性势能等知识和分析综合能力,要求考生能够理清复杂的物理情景中的物理模型。属于较难题。解题关键圆环下滑和上滑过程看似对称,其实并不对称,要仔细分析判断运动过程中弹力、摩擦力和弹性势能的变化,从而弄清运动状态,通过列式比较进行判断。10.(2012江苏单科,14,16分)某缓冲装置的理想模型如图所示,劲度系数足够大的轻质弹簧与轻杆相连,轻杆可在固定的槽内移动,与槽间的滑动摩擦力恒为f。轻杆向右移动不超过l时,装置可安全工作。一质量为m的小车若以速度v0撞击弹簧,将导致轻杆向右移动 。轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且不计小车与地面的摩擦。(1)若弹簧的劲度系数为k,求轻杆开始移动时,弹簧的压缩量x;(2)求为使装置安全工作,允许该小车撞击的最大速度vm;(3)讨论在装置安全工作时,该小车弹回速度v‘和撞击速度v的关系。4l答案(1) (2) (3)当v 时,v'=v当 ≤v≤ 时,v'= fk2032flvm202flvm202flvm2032flvm202flvm解析(1)轻杆开始移动时,弹簧的弹力F=kx ①且F=f ②解得x=  ③(2)设轻杆移动前小车对弹簧所做的功为W,则小车从撞击到停止的过程中由动能定理有-f· -W=0- m  ④同理,小车以vm撞击弹簧时-fl-W=0- m ⑤解得vm=  ⑥(3)设轻杆恰好移动时,小车撞击速度为v1则有 m =W ⑦由④⑦解得v1= 当v 时,v'=vfk4l1220v122mv2032flvm1221v202flvm202flvm当 ≤v≤ 时,v'= 202flvm2032flvm202flvm11.(2017江苏单科,9,4分)(多选)如图所示,三个小球A、B、C的质量均为m,A与B、C间通过铰链用轻杆连接,杆长为L。B、C置于水平地面上,用一轻质弹簧连接,弹簧处于原长。现A由静止释放下降到最低点,两轻杆间夹角α由60°变为120°。A、B、C在同一竖直平面内运动,弹簧在弹性限度内,忽略一切摩擦,重力加速度为g。则此下降过程中 ()A.A的动能达到最大前,B受到地面的支持力小于 mgB.A的动能最大时,B受到地面的支持力等于 mgC.弹簧的弹性势能最大时,A的加速度方向竖直向下3232考点三机械能守恒定律功能关系D.弹簧的弹性势能最大值为 mgL32答案AB本题考查牛顿运动定律、能量守恒。A球初态v0=0,末态v=0,因此A球在运动过程中先加速后减速,当速度最大时,动能最大,加速度为0,故A的动能达到最大前,A具有向下的加速度,处于失重状态,由整体法可知在A