1、2021届高考物理二轮复习动能定理与能量守恒专练（1）1.某质量为m的电动玩具小车在平直的水泥路上由静止沿直线加速行驶.经过时间t前进的距离为x，且速度达到最大值，设这一过程中电动机的功率恒为P，小车受阻力恒为F，则在t时间内( )A.小车做匀加速运动B.小车受到的牵引力逐渐增大C.合外力对小车所做的功为D.牵引力对小车所做的功为2.如图所示,小物块套在固定竖直杆上,用轻绳连接后跨过小定滑轮与小球相连,开始时物块与定滑轮等高.已知小球质量是物块质量的2倍,杆与滑轮间的距离为d,重力加速度为g,轻绳及杆足够长,不计一切摩擦.现将物块由静止释放,在物块向下运动的过程中,下列说法正确的是( )A.刚
2、释放时物块的加速度大小为B.小球重力的功率一直增大C.物块下降的最大距离为D.物块速度最大时,轻绳的拉力一定等于物块的重力3.高速公路部分路段旁建有如图所示的避险车道，车辆可驶入避险。若质量为的货车刹车后以初速度经点冲上避险车道，前进距离时到点减速为0,货车所受阻力恒定，两点高度差为为中点，已知重力加速度为，下列关于该货车从运动到过程说法正确的是（ ）A.克服阻力做的功为B.该过程产生的热量为C.在段克服阻力做的功小于段克服阻力做的功D.在段的运动时间等于段的运动时间4.如图所示，一钢绳的两端分别固定在两座山的处，P点高于Q点，某人抓住套在绳子上的光滑圆环从P处滑到Q处.滑行过程中绳子始终处于
3、绷紧状态，不计一切阻力.关于人从P处滑到Q处的过程说法正确的是( )A.机械能先减小后增大B.从P处滑到最低位置的过程重力做功的功率一直增大C.滑到最低位置时人受到水平方向的合力为零D.动能最大位置与P处的水平距离小于与Q处的水平距离5.高度为d的仓库起火，现需要利用仓库前方固定在地面上的消防水炮灭火.如图所示，水炮与仓库的距离为d，出水口的横截面积为S.喷水方向可自由调节，功率也可以改变，仓库的窗户上、下边缘离地高度分别为，要使灭火效果最好，要求水喷入时的方向与窗户面垂直，已知水炮的效率为，水的密度为，重力加速度为g，不计空气阻力，忽略水炮离地面的高度.为使灭火效果最好，下列说法正确的是(
4、)A.若水从窗户下边缘进入，则进入时的速度大小为B.若水从窗户上边缘进入，则进入时的速度大小为C.若水从窗户的正中间进入，则此时的水炮功率最小D.满足水从窗户进入的水炮功率最小值为6.如图甲所示,轻弹簧下端固定在倾角的粗糙斜面底端A处,上端连接质量的滑块(视为质点),斜面固定在水平面上,弹簧与斜面平行.将滑块沿斜面拉动到弹簧处于原长位置的O点,由静止释放到第一次把弹簧压缩到最短的过程中,其加速度a随位移x的变化关系如图乙所示.已知弹簧的劲度系数,重力加速度g取,.下列说法正确的是( )A.滑块在下滑的过程中,滑块和弹簧组成的系统机械能守恒B.滑块与斜面间的动摩擦因数为0.1C.滑块下滑过程中的
5、最大速度为D.滑块在最低点时,弹簧的弹性势能为10.4 J7.如图所示,同一竖直平面内的、四点为长方形的四个顶点,水平面上的两点间的距离为L,在A点正上方距离为h处,B点在A点正下方距离为处.同时将质量均为m的小球甲、乙(均可视为质点)分别从点沿水平方向和竖直方向抛出,结果两球恰好在B点相遇.不计空气阻力,下列说法正确的是( )A.甲、乙抛出时的初速度大小之比为B.两球在运动过程中均处于超重状态C.甲、乙相遇前瞬间的动能之比为D.甲、乙相遇前瞬间所受重力的功率之比为8.如图所示,水平传送带两端间的距离为L,传送带沿顺时针方向运动,一个质量为m的小物块以一定的初速度从A端滑上传送带,运动到B端,
6、此过程中物块先做匀加速直线运动后做匀速直线运动,物块做匀加速直线运动的时间与做匀速直线运动的时间相等,两过程中物块运动的位移之比为2:3,重力加速度为g,传送带速度大小v不变.下列说法正确的是( )A.物块的初速度大小为B.物块做匀加速直线运动的时间为C.物块与传送带间的动摩擦因数为D.整个过程中物块与传送带因摩擦产生的热量为9.如图所示，质量为M、长度为的小车静止在光滑水平面上，质量为m的小物块放在小车的最左端.现用一水平恒力F作用在小物块上，使它从静止开始运动，物块和小车之间摩擦力的大小为，当小车运动的位移为x时，物块刚好滑到小车的最右端.若小物块可视为质点，则( )A.物块受到的摩擦力对
7、物块做的功与小车受到的摩擦力对小车做功的代数和为零B.整个过程物块和小车间因摩擦产生的热量为C.小车的末动能为D.整个过程物块和小车增加的机械能为10.如图所示，是由光滑细杆弯成的半圆弧，其半径为R，半圆弧的一端固定在天花板上的N点，是半圆弧的直径，处于竖直方向，P点是半圆弧上与圆心等高的点.质量为m的小球A（可视为质点）穿在细杆上，通过轻绳与质量也为m的小球B相连，轻绳绕过固定在C处的轻质小定滑轮.将小球A移到P点，此时段轻绳处于水平伸直状态，然后将小球A由静止释放.不计一切摩擦，已知重力加速度为g，在小球A由P点运动到圆弧最低点Q的过程中，下列说法正确的是( )A.小球A的动能可能先增大后
8、减小B.小球A始终比小球B运动得快（除A在释放点P处外）C.当小球A绕滑轮转过时，小球A的动能为D.小球A刚释放时，小球的加速度大小分别为11.（）小李同学利用图甲装置验证机械能守恒定律时，打出如图乙所示的纸带，已知打点计时器频率为50 Hz.（1）下列关于该实验说法正确的是_.A.纸带必须尽量保持竖直方向以减小摩擦阻力作用B.为了验证机械能守恒，必须选择纸带上打出的第一个点作为起点C.将电磁打点计时器改成电火花计时器可以减小纸带和打点计时器间的摩擦D.可以选择较轻的物体作为重物以延长下落的时间，实验效果更好（2）根据图乙中纸带的数据，打下C点时重物的速度为_m/s（结果保留两位小数）.（3）
9、小明同学用两个形状完全相同，但质量不同的重物P和Q分别进行实验，测得几组数据，并作出图像，如图丙所示，由图像可判断P的质量_（填“大于”或“小于”）Q的质量.（）如图所示，在利用力传感器做“探究作用力与反作用力的关系”的实验中，下列相关叙述正确的是_.A.左手向左拉动传感器时，右边的传感器显示拉力为0B.两个传感器相互拉动，一起向右做加速运动时，右边传感器显示的拉力更大C.实验时，当一个传感器的示数增大，发现另一个传感器的示数过一会儿才增大D.两个传感器显示的力的大小总是一样的12.如图,半径为的圆弧轨道竖直固定,其末端B切线水平,在最低点B安装有压力传感器.两轮半径,传送带右端点C距水平地面
10、的高度,两点间的距离是,E为C的竖直投影点.一质量为的小滑块,从光滑圆弧轨道上的A点由静止滑下,g取.(1)小滑块经过B点时,对B端的压力为多大?(2)若传送带静止时,滑块落地点离E点的水平距离为1.5 m.求滑块与传送带间的动摩擦因数.(3)若滑块与传送带间的动摩擦因数,当两轮以某一角速度顺时针转动时,滑块从C点飞出后落到地面上,要使落地点离E点最远,求两轮转动的角速度最小值和落地点离E点的最远距离.答案以及解析1.答案：D解析：电动机的功率恒定，则，结合牛顿第二定律可知，当速度增大时，牵引力减小，加速度减小，故小车做加速度减小的变加速运动，A、B错误；整个过程中，牵引力做正功为，阻力做负功
11、，故合外力对小车所做的功，C错误；根据动能定理可知，解得，D正确.2.答案：C解析：刚开始释放物块时,物块在水平方向受力平衡,在竖直方向只受重力,根据牛顿第二定律可知其加速度大小为g,故A错误;刚释放时物块的速度为零,小球重力的功率为零,物块下降到最低点时小球的速度为零,小球重力的功率又为零,所以在物块向下运动过程中,小球重力的功率不是一直增大,故B错误;设物块下降的最大距离为s,物块的质量为m,根据系统机械能守恒,有,解得,故C正确;物块所受的合力为零时速度最大,此时轻绳拉力沿竖直向上的分力等于物块的重力,所以轻绳的拉力一定大于物块的重力,故D错误.3.答案：B解析：根据动能定理，克服阻力做
12、的功为，A错误;克服阻力做的功等于系统产生的内能，该过程产生的热量为,B正确；阻力做的功与位移成正比，在段克服阻力做的功等于段克服阻力做的功,C错误;从到做匀减速运动，在段的运动时间小于段的运动时间，D错误。4.答案：C解析：人在滑动过程中，只有动能和重力势能相互转化，机械能守恒，选项A错误；在P点时速度为零，则重力做功的功率为零，滑到最低位置时速度与重力垂直，可知重力做功的功率也为零，故人从P滑到最低位置的过程重力做功的功率先增大后减小，选项B错误；依题意分析可知动能最大的位置在平衡位置，设在此位置时两段绳子与竖直方向的夹角均为，可知（L为总绳长，d为间的水平距离），即角一定，因Q点的位置较
13、低，由几何关系可知，此平衡位置距离Q点的水平距离较小，即动能最大位置处与P处的水平距离大于其与Q处的水平距离，选项D错误；滑到最低位置时，人处于平衡状态，此时人受到水平方向的合力为零，选项C正确.5.答案：C解析：根据题意，要求水喷入时的方向与窗户面垂直，故可将水的运动看作平抛运动的逆过程，设水进入窗户时的速度为，则有，解得，水从窗户上边缘进入满足，则，水从窗户下边缘进入满足，则，选项A、B错误；设水从高h处垂直进入窗户，则水从水炮喷出时有，则，根据代数关系，当时v有最小值，且，水炮功率为，故v有最小值时P也有最小值，且，又时水从窗户正中间进入，故C正确，D错误.6.答案：BC解析：滑块在下滑
14、的过程中,除重力和弹簧的弹力做功外,还有摩擦力做功,故滑块和弹簧组成的系统机械能不守恒,A错误;滑块刚释放瞬间,弹簧的弹力为零,由图像可知此时加速度为,根据牛顿第二定律有,解得,B正确;滑块速度最大时加速度为零,有,解得,此时弹簧弹力,则滑块克服弹簧弹力做的功为，从开始下滑到速度最大,根据动能定理有,解得,C正确;滑块滑到最低点时,加速度为,根据牛顿第二定律可得,解得,滑块从开始下滑到滑到最低点过程中,根据动能定理有,解得,D错误.7.答案：AD解析：甲球所用时间,由于两球同时抛出又恰好相遇,所以乙球所用时间,则甲球抛出的初速度，对乙球来说,有，解得,所以两球抛出时的初速度大小之比为,故A正确
15、;两球运动的加速度均为重力加速度,所以两球运动过程中均处于完全失重状态,故B错误;根据运动学公式可知,甲球到达B点时,竖直方向的速度,则根据上述甲、乙两球初速度大小之比可知甲球到达B点时的动能为,乙球到达B点时,竖直方向的速度,则乙球到达B点时的动能为,则甲、乙两球相遇前瞬间的动能之比为,故C错误；甲球到达B点前瞬间重力的功率,乙球到达B点前瞬间重力的功率,则甲、乙两球相遇前瞬间所受重力的功率之比为,故D正确.8.答案：BC解析：由题意知,得,A错误;物块做匀速运动过程有,则,物块做匀加速运动与匀速运动时间相等,即,B正确;由运动学公式有,可得动摩擦因数,C正确;由热量,可得,D错误.9.答案
16、：BC解析：物块受到的摩擦力对物块做的功，小车受到的摩擦力对小车做功，则二者的代数和不为零，故A错误；由功能关系可得，整个过程物块和小车间因摩擦产生的热量为，物块和小车增加的机械能为，故B正确，D错误；取小车为研究对象，由动能定理可得，小车的末动能为，故C正确.10.答案：BCD解析：下滑过程中，小球A所受的合力与速度成锐角，所以小球A的动能一直增大，故A错误；设小球A运动到某位置（P点除外）时，连线与水平方向的夹角为，由关联速度可知（其中），所以小球A的速度始终比小球B的速度大，故B正确；当小球A绕滑轮转过时，小球A下降的距离为（或者），减小的重力势能为（或者），小球B下降的高度为，减少的重
17、力势能为，此时两小球的速度关系为，由系统机械能守恒有，结合动能计算公式联立解得，故C正确；小球A刚释放时受重力、杆的弹力、绳的拉力，杆的弹力和绳的拉力大小相等、方向相反，所以A球所受的合外力为重力，即加速度为g，小球B此时受重力和绳的拉力，合力为零，所以此时B的加速度为0，故D正确.11.答案：（）（1）AC（2）2.25（3）大于（）D解析：（）（1）纸带必须尽量保持竖直方向，从而减小摩擦阻力作用，A正确；验证机械能守恒时，因为纸带开始运动前已经打出一些点，不能取打出的第一个点作为起点，一般选择纸带上打出的与第二个点间距接近0.02 m的第一个点作为起点，B错误；依据两种打点计时器的工作原理
18、，将电磁打点计时器改成电火花计时器可以减小纸带和打点计时器间的摩擦，C正确；选择较轻的物体作为重物，空气阻力影响相对较大，会导致实验结果误差较大，D错误.（2）C点的瞬时速度等于段的平均速度，则有.（3）根据动能定理得，则有，知图线的斜率为，重物形状相同，则阻力f相等，Q的图线斜率小，知Q的质量小，所以P的质量大于Q的质量.（）两个传感器之间的力为作用力与反作用力，根据牛顿第三定律可知，它们总是大小相等、方向相反，故选D.12.答案：(1)60 N(2)0.08(3)20 rad/s;4 m解析：(1)从A到B由机械能守恒定律可得,在B点,由牛顿第二定律得,联立解得,根据牛顿第三定律知,小滑块经过B点时对B点的压力为60 N.(2)从B到C,由动能定理得,滑块从C点抛出,竖直方向上有,解得,水平方向上有,联立解得.(3)要使滑块落地点离E最远,应使滑块在传送带上一直加速,则有,解得,要使滑块在传送带上一直加速,传送带速度必须大于等于,由得两轮转动的角速度最小为,落地点离E点的最远距离是.