1、2022届高考物理二轮复习专题06机械能守恒定律提升篇一、单选题，共10小题1（2022福建福清西山学校高一阶段练习）小球以一定的初速度竖直上抛，在其向上运动过程中，空气阻力与速度大小成正比，则其机械能E（以抛出点为零势能点，抛出时机械能为E0）随小球上升高度h变化的规律下列描绘正确的是（）ABCD2（2022全国高三专题练习）在儿童乐园的蹦床项目中，小孩在两根弹性绳和蹦床的协助下实现上下弹跳。如图所示，某次蹦床活动中小孩静止时处于O点，当其弹跳到最高点A后下落可将蹦床压到最低点B，小孩可看成质点，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A从A运动到O，小孩重力势能减少量大于动能增加量B从O运动到B
2、，小孩动能减少量等于蹦床弹性势能增加量C从A运动到B，小孩机械能减少量小于蹦床弹性势能增加量D若从B返回到A，小孩机械能增加量等于蹦床弹性势能减少量3（2022山西吕梁一模）将某物体从地面竖直向上抛出，一段时间后物体又落回地面。在此过程中物体所受空气阻力大小不变，其动能Ek随距离地面高度h的变化关系如图所示，取g=10m/s2，下列说法中正确的是（）A上升过程中机械能减少，下降过程中机械能增加B全过程中克服空气阻力做功120JC上升与下降的时间之比为：D上升过程中动能减少量与机械能减少量之比为6：14（2021北京模拟预测）如图所示，小明在体验蹦极运动时，把一端固定的长弹性绳绑在踝关节处，从高
3、处由静止落下。将小明的蹦极过程近似为在竖直方向的运动，在运动过程中，把小明视作质点，不计空气阻力。下列判断中正确的是（）A下落到弹性绳刚好被拉直时，小明的下落速度最大B从开始到下落速度最大，小明动能的增加量小于其重力势能的减少量C从开始到下落至最低点的过程，小明的机械能守恒D从开始到下落至最低点，小明重力势能的减少量大于弹性绳弹性势能的增加量5（2022全国高三专题练习）一个质量为m的小铁块沿半径为R的固定半圆轨道上边缘由静止滑下，到半圆底部时，轨道所受压力为铁块重力的1.5倍，则此过程中铁块损失的机械能为ABCD6（2022江苏模拟预测）如图甲所示，粗细均匀的筷子一头缠上铁丝竖直漂浮在水中，
4、水面足够大。把筷子向下缓慢按压一小段距离后释放，以竖直向上为正方向，筷子振动图像如图乙所示。则（）A筷子在t1时刻浮力小于重力B筷子在t2时刻动量最小C筷子在t2到t3过程合外力的冲量方向竖直向下D筷子在振动过程中机械能守恒7（2022全国高三专题练习）某小组利用频闪照相的方法研究单摆的运动过程，即用在同一张底片上多次曝光的方法，在远处从与单摆摆动平面垂直的视角拍摄单摆在摆动过程中的多个位置的照片。从摆球离开左侧最高点A时开始，每隔相同时间曝光一次，得到了一张记录摆球从A位置由静止运动到右侧最高点B的照片，如图所示，其中摆球运动到最低点O时摆线被一把刻度尺挡住。对照片进行分析可知（）AA和B位
5、置等高，说明摆球在运动过程中机械能守恒B摆球在A点的所受合力大小大于在B点的合力C摆球经过O点前后瞬间加速度大小不变D摆球经过O点前后瞬间角速度大小不变8（2022全国高三专题练习）从地面竖直上抛一个质量为的小球，小球上升的最大高度为设上升和下降过程中空气阻力大小恒定为下列说法正确的是（）A小球上升的过程中动能减少了B小球上升和下降的整个过程中机械能减少了C小球上升的过程中重力势能增加了D小球上升和下降的整个过程中动能减少了9（2022全国高三专题练习）如图所示，运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，在这两个过程中，下列说法正确的是A运动员先处于超重状态后处于失重状态B空气浮力对系统始终
6、做负功C加速下降时，重力做功大于系统重力势能的减小量D任意相等的时间内系统重力势能的减小量相等10（2022辽宁沈阳捷登教育培训学校模拟预测）如图甲所示，竖直放置的轻弹簧一端固定于风洞实验室的水平地面，质量m0.1 kg的小球在轻弹簧正上方某处由静止下落，同时受到一个竖直向上恒定的风力。以小球开始下落的位置为原点，竖直向下为x轴正方向，取地面为零势能参考面，在小球下落的全过程中，小球重力势能随小球位移变化关系如图乙中的图线，弹簧弹性势能随小球位移变化关系如图乙中的图线，弹簧始终在弹性限度范围内，取重力加速度g10 m/s2，则（）A小球释放位置距地面的高度为0.6 mB小球在下落过程受到的风力
7、为0.06 NC小球刚接触弹簧时的动能为0.45 JD小球的最大加速度大小为10 m/s2二、多选题，共4小题11（2022河北邯郸一模）如图所示，A、B两小球通过绕过轻质光滑定滑轮的不可伸长的细线相连，A球放在足够长的固定光滑斜面上，B、C两小球在竖直方向上通过劲度系数为的轻质弹簧相连，C球放在水平地面上。现用手控制住A球，并使连接A、B球的细线刚刚拉直但无拉力作用，且保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行。已知A球的质量为，B、C球的质量均为，取重力加速度大小，开始时整个系统处于静止状态。释放A球后，A球沿斜面下滑至速度最大时C球恰好离开地面。弹簧一直在弹性限度内，下列描述正确的是（）A
8、斜面的倾角为30BA球的最大速度为CC球刚离开地面时，B球的加速度最大D从释放A球到C球刚离开地面的过程中，A、B两小球组成的系统机械能先增加后减少12（2022全国高三专题练习）滑沙是人们喜爱的游乐活动，如图是滑沙场地的一段斜面，其倾角为30，设参加活动的人和滑车总质量为m，人和滑车从距底端高为h处的顶端A沿滑道由静止开始匀加速下滑，加速度为0.4g，人和滑车可视为质点，则从顶端向下滑到底端B的过程中，下列说法正确的是()A人和滑车减少的重力势能全部转化为动能B人和滑车获得的动能为0.8mghC整个下滑过程中人和滑车减少的机械能为0.2mghD人和滑车克服摩擦力做功为0.6mgh13（202
9、2全国高三专题练习）如图所示，电梯质量为M，电梯地板上放置一个质量为m的物块，轻质钢索拉动电梯由静止开始竖直向上做匀加速直线运动，当上升高度为H时，速度达到v不计空气阻力，重力加速度为g，在这个过程中A物块所受支持力与钢索拉力之比为m：MB地板对物块的支持力做的功等于C物块克服重力做功的平均功率等于D电梯及物块构成的系统机械能增加量等于14（2022云南江川一中高三阶段练习）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
10、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三、填空题，共4小题15（2017上海普陀一模）如图所示，一个竖直放置半径为R的半圆形轨道ABC，B是最低点，AC与圆心O在同一水平高度，圆弧AB表面是光滑的，圆弧BC表面是粗糙的。现有一根长也为R、质量不计的细杆EF，上端连接质量为m的小球E，下端连接质量为2m的小球F。E球从A点静止释放，两球一起沿轨道下滑，当E球到达最低点B时速度刚好为零。在下滑过程中，F球经过B点的瞬时速度大小是_，在E球从A运动到B的过程中，两球克服摩擦力做功的大小是_。16（2019上海青浦二模）直升飞机下挂一质量为10kg的重物，以=10 m/s匀速上升，当
11、到达离地高h =175m处时，悬挂重物的绳子突然断裂，求：从绳子断裂开始，重物经_s落到地面，重物落地时的机械能为_J （取地面为零势能面，空气阻力不计，g取10 m/s2）17（2021上海金山区世界外国语学校高一期末）物体在地面附近以2m/s2的加速度匀减速竖直上升，则在上升过程中，物体的动能将_，物体的机械能将_（选填增大、减小或不变）18（2020上海市崇明中学高三期末）如图是伽利略理想斜面实验中的一幅图，小球从A点沿光滑轨道由静止开始运动到另一侧最高点B，则B点_选填（“高于”、“低于”或“等于”)A点的高度；若轨道仅CD部分光滑，小球仍从A点静止下滑，经过4秒达到斜面另一侧最高点B
12、，B的高度是A点高度的，A到B的总路程是2m，且已知小球在水平部分运动的时间为1s，则C到D的距离是_m四、解答题，共4小题19（2022福建模拟预测）如图所示，半径R=7m的光滑圆弧轨道BC固定在水平面，O是圆心，C是轨道最低点，长L=7.5m、质量为M=2kg的木板静止于光滑水平面上，紧挨着轨道BC且与C点等高相切，木板的右端固定有薄挡板。质量为m=1kg的小物块（可视为质点）从距B点高h=0.8m的A点以的初速度水平抛出，恰好沿切线从B点进入轨道BC。然后又滑上木板，物块与木板间的动摩擦因数。已知物块与挡板的碰撞是弹性碰撞，且碰撞时间极短，。求，（1）物块到达B点时的速度大小和方向，（2
13、）通过计算说明物块最终能否滑离木板，如果能，求物块滑离木板时的速度，如果不能，求物块最终停在木板上何处？20（2022全国高三专题练习）如下图所示，让摆球从图中的C位置由静止开始摆下，摆到最低点D处，摆线刚好被拉断，小球在粗糙的水平面上由D点向右做匀减速运动，到达A孔进入半径0.2m的竖直放置的光滑圆弧轨道，当摆球进入圆轨道立即关闭A孔。已知摆线长L=2m，=60，小球质量为m2=2kg，D点与小孔A的水平距离s=2m，g取10m/s2。试求：（1）求摆线能承受的最大拉力为多大？（2）要使摆球进入圆轨道后恰能通过轨道的最高点，求粗糙水平面摩擦因数。21（2022全国高三专题练习）如图所示，从A
14、点以水平速度抛出质量的小物块P（可视为质点），当物块P运动至点时，恰好沿切线方向进入半径、圆心角的固定光滑圆弧轨道，轨道最低点与水平地面相切，点右侧水平地面某处固定挡板上连接一水平轻质弹簧。物块P与水平地面间动摩擦因数为某一定值，取，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力。求： （1）抛出点A距水平地面的高度；（2）若小物块P第一次压缩弹簧被弹回后恰好能回到点，求弹簧压缩过程中的最大弹性势能。22（2022全国高三专题练习）动车组列车由一节或若干节动力车厢与无动力车厢构成，根据不同用途和型号进行编组，再通过挂接形成整列列车，具有加速性能好、运行速度高、平均能耗低等诸多优点。我国自主研发的复兴号动车
15、组列车时速可达350km/h，由于车钩缓冲系统搭载了我国研制的超大容量能量吸收设备，可以有效吸收挂接过程中损失的动能，使车厢在挂接过程中更加平稳。假设在编组站进行的某次挂接实验中，共有n节车厢。为了测试碰撞性能，动力车厢置于编组区外，编号为1，其余车厢在编组区内依次排列，车厢之间间隙均为L，编号分别为2、3n。若所有车厢质量均为m，所有车厢与铁轨之间的动摩擦因数均为。现在使动力车厢以某一初速度平稳运行，车头到达编组区立即关闭发动机。重力加速度为g，不计空气阻力以及内部零件运转产生的机械能损失。（1）设动力车厢与第二节车厢挂接前瞬间动能为E，试求挂接后的动能以及挂接过程中损失的动能；（2）第（n
16、-1）节车厢挂接以后继续滑行l（lL）静止下来，试求动力车厢关闭发动机前速度大小；（3）在（2）的条件下，若能量吸收设备可以吸收由于挂接损失的动能的倍（0mgF风而x再增大，小球做加速度增大的减速运动，直到小球速度减为0，由题图乙可知小球速度减为0时小球下落h2=0.6 m，故mgh2F风h20.54J解得F风0.1 NB错误；C刚接触弹簧时，小球下落了0.5 m，则0.5mg0.5F风mv2解得mv20.45JC正确；D根据牛顿第二定律知，小球下落过程中最大加速度大小为 m/s29 m/s2D错误。故选C。11ABD【解析】ACC球恰好离开地面时，对C球有此时A、B球有最大速度，但加速度最小
17、，即则对B球有对A球有解得选项A正确、C错误。B初始系统静止，且线上无拉力，对B球有由此可知则从释放A球至C球恰好离开地面的过程中，弹簧的弹性势能变化量为零；此过程中A、B球的速率始终相等，A、B、C球组成的系统（包括弹簧）机械能守恒，有解得所以A球的最大速度为，选项B正确。D从释放A球到C球刚离开地面的过程中，弹簧对B球的弹力方向先为竖直向上，后为竖直向下，故弹簧弹力对A、B球组成的系统先做正功，后做负功，从而使得系统的机械能先增加后减少，选项D正确。故选ABD。12BC【解析】A由题知，加速度大小为0.4g，设受到的摩擦力是f，则沿斜面的方向，根据牛顿第二定律有所以f=0.1mg；则人下滑
18、的过程中受到摩擦力的作用，人和滑车减少的重力势能转化为动能和内能，故A错误；B人和滑车下滑的过程中重力和摩擦力做功，根据动能定理，可得获得的动能为故B正确；C整个下滑过程中人和滑车减少的机械能为故C正确；D整个下滑过程中克服摩擦力做功等于人和滑车减少的机械能，所以人和滑车克服摩擦力做功为0.2mgh，故D错误。故选BC。13BC【解析】A设电梯的加速度为a，则物块所受的支持力为钢索的拉力则物块所受支持力与钢索拉力之比为m：(M+m)，选项A错误；B由动能定理则地板对物块的支持力做的功等于，选项B正确；C物块克服重力做功的平均功率等于选项C正确；D电梯及物块构成的系统机械能增加量等于选项D错误；
19、故选BC。14AD【解析】AB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=max减小，a减小，当a=0时，物块速度最大，此时，物块在O点左侧；从加速度a=0处到O点过程，由牛顿第二定律得fkx=max减小，a增大，当弹簧处于伸长状态时，由牛顿第二定律可得kxf=max增大，a继续增大，可知物块的加速度先减小后增大，故A正确,故B错误；C物块所受弹簧的弹力对物块先做正功，后做负功，故C错误；D从A到B的过程，由动能定理可得W弹-Wf=0故D正确。故选AD。15 （2）mgR【解析】E球从A点静止释放到F球经过B点的过程中，系统的机械能守恒，由机械能守恒定律求F球经过B点的瞬
20、时速度大小。对整个过程，根据功能关系求解两球克服摩擦力做功的大小。设F球经过B点的瞬时速度大小是v，E球从A点静止释放到F球经过B点的过程中，系统的机械能守恒，则得：解得：；设在E球从A运动到B的过程中，两球克服摩擦力做功的大小是W，根据功能关系得知：两球克服摩擦力做功的大小等于系统机械能的减少量，则解得：。解决本题的关键要明确能量是如何转化的，可根据哪些能量增加，哪些能量减小，由增加的能量等于减小的能量列式。16 7 18000【解析】设向上为正方向，则即解得t=7s（另一解舍掉）绳子刚断时重物的机械能因绳子断开后重物的机械能守恒，可知重物落地时的机械能为18000J。17 减小 增大【解析
21、】物体在地面附近以2m/s2的加速度匀减速竖直上升，则加速度向下，则由牛顿第二定律：F+mg=ma解得F=ma-mg=-8m，则F方向向上；因速度减小，则物体的动能将减小；因F向上，则除重力外的其它力（即F）做正功，物体的机械能将增大18 等于 0.8【解析】.由于理想实验中机械能守恒，故小球到达右侧后能到达等高的位置，故B点等于A点的高度；.设CD长度为x，CD过程运动时间为t1，则物体在CD面上的速度；则AC过程和DB过程均为匀减速运动，则平均速度；则根据题意可知：解得：x=0.8m；19（1）5m/s，方向与水平方向成53角斜向下；（2）不能滑离木板，木块停在离木板左端1.5m处【解析】
22、（1）小物块从A点以的初速度水平抛出，由平抛运动的规律可知，在竖直方向有则有所以有（2）小物块刚滑到C点时，由能量关系解得vC=9m/s小物块滑上长木板后，物块木板在水平方向无外力作用，则在水平方向满足动量守恒，则有小物块滑到挡板时，由能量守恒则有联立以上两式代入数据解得在和挡板碰撞后，设小物块速度为，长木板碰撞后速度为，由动量守恒定律，有与挡板碰撞，由于是弹性碰撞，机械能守恒，则有解得碰后假设能共速，则有设在此运动过程中，物块相对木板滑动的距离为x，由能量守恒定律可得代入数据解得x=6mx=6mL=7.5m因此物块不能滑离木板，则有即木块离木板左端1.5m处，即最后木块和木板以共同速度做匀速
23、运动，木块停在离木板左端1.5m处。20（1）40N；（2）0.25【解析】（1）当摆球由C到D运动，由机械能守恒可得 在D点，由牛顿第二定律可得联立可得摆线的最大拉力为（2）要使摆球进入圆轨道后恰能通过轨道的最高点，在圆周的最高点由牛顿第二定律可得由动能定理可得解得21（1）1.6m；（2）14J【解析】（1）物体经过点时有可得小球运动至点的竖直分位移A点距地面的高度（2）以地面为零势面，设物块在水平地面向右的位移为，从点下滑到第一次返回点过程中有可得从点下滑到弹簧压缩最短过程中有22（1），；（2）；（3）【解析】(1)设挂接前瞬间车厢1的速度为v1，车厢2的速度为0，挂接后共同速度为v，
24、则挂接前的动能挂接前后动量守恒，有mv1=2mv挂接后系统动能为联立解得损失的动能为(2)设车厢1关闭发动机前速度为v10，则其动能车厢1滑行距离L，1、2挂接前的瞬间，系统剩余动能为E1f=E0-mgL据(1)的分析可得，1、2车厢挂接后的瞬前，系统剩余动能为在1、2车厢共同滑行距离L、第2与第3车厢挂接前的瞬间，系统剩余动能为2、3车厢挂接后的瞬间，系统剩余动能为在1、2、3车厢共同滑行距离L、第3与第4车厢挂接前的瞬间，系统剩余动能为依次类推，在第（n-2）与（n-1）车厢挂接前的瞬间，系统剩余动能为（n-2）与（n-1）车厢挂接后的瞬间，系统剩余动能为由题意（n-2）与（n-1）车厢挂接后还可继续滑行距离l（0lL）后静止，因而有E（n-1）0=(n-1)mgl联立解得车厢1关闭发动机前速度大小(3)整个过程中克服摩擦力所做的功为在整个过程中仅仅由于挂接引起的动能损失为由题意，储能装置存储的能量为可解得
