1、2022年高三物理专项训练：选择题【机械能守恒定律】强化训练题必刷一、单选题1（2021重庆八中）如图甲所示，由弹丸发射器、固定在水平面上的37斜面以及放置在水平地面上的光滑半圆形挡板墙（挡板墙上分布有多个力传感器）构成的游戏装置，半圆形挡板的半径0.2m，斜面高度，弹丸的质量为0.2kg。游戏者调节发射器，弹丸到B点时速度沿斜面且大小为5m/s，接着他将半圆形挡板向左平移使C、D两端重合且DO与BC垂直。挡板墙上各处的力传感器收集到的侧压力F与弹丸在墙上转过的圆心角之间的关系如图乙所示。弹丸受到的摩擦力均视为滑动摩擦力，g取。下列说法正确的是（ ）A弹丸到C点的速度为7m/sB弹丸与地面的动
2、摩擦因数为0.6C弹丸与地面的动摩擦因数为0.06D弹丸与斜面的动摩擦因数为0.52（2021广西岑溪）如图所示，分别用、将质量为m的物体由静止开始沿同一光滑水平面以相同的加速度运动相同的距离，力、做功的大小关系为（）ABCD3（2022全国）一篮球从距地面高处由静止下落，与地面作用后再竖直向上弹回，篮球每次与地面作用都会有动能损失，损失的动能为篮球每次与地面接触前动能的10%已知不计空气阻力，则篮球从开始下落到停止的过程中运动的总路程为（）ABCD4（2021全国）如图所示，质量为1kg的小物块，以初速度v0=11m/s从=53的固定斜面底端先后两次滑上斜面，第一次对小物块施加一沿斜面向上的
3、恒力F，第二次不施加力，图乙中的两条线段a、b分别表示施加力F和无F时小物块沿斜面向上运动的v-t图线，不考虑空气阻力，g=10m/s2，下列说法正确的是（）A恒力F大小为21NB物块与斜面间的动摩擦因数为0.6C有恒力F时，小物块在整个上升过程机械能的减少量不变D有恒力F时，小物块在整个上升过程产生的热量较多5（2021浙江萧山中学）开普勒第三定律指出：所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即，其中a表示椭圆轨道半长轴，T表示公转周期，比值k是一个对所有行星都相同的常量。同时，开普勒第三定律对于轨迹为圆形和直线的运动依然适用：圆形轨迹可以认为中心天体在圆心处，半长轴
4、为轨迹半径；直线轨迹可以看成无限扁的椭圆轨迹，长轴为物体与星球之间的距离。已知：星球质量为M，在距离星球的距离为r处有一物体，该物体仅在星球引力的作用下运动。星球可视为质点且认为保持静止，引力常量为G，则下列说法正确的是（）A该星球和物体的引力系统中常量B要使物体绕星球做匀速圆周运动，则物体的速度为C若物体绕星球沿椭圆轨道运动，在靠近星球的过程中动能在减少D若物体由静止开始释放，则该物体到达星球所经历的时间为6（2022江苏）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
5、杆间夹角由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释放A的瞬间，B受到地面的支持力等于1.5mgBA的动能最大时，B受到地面的支持力等于1.5mgC弹簧的弹性势能最大时，A的加速度等于0D弹簧的弹性势能最大值和系统动能的最大值相同7（2021江苏泰州中学）如图所示，竖直平面内有一半径为R的固定圆轨道与水平轨道相切于最低点B。一质量为m的小物块P（可视为质点）从A处由静止滑下，经过最低点B后沿水平轨道运动，到C处停下，B、C两点间的距离为R，物块P与圆轨道、水平轨道之间的动摩擦因数均为。现用力F将物块P沿下滑的路径从C处
6、缓慢拉回圆弧轨道的顶端A，拉力F的方向始终与物块P的运动方向一致，物块P从B处经圆弧轨道到达A处过程中，克服摩擦力做的功为mgR，下列说法正确的是（）A拉力F做的功小于2mgRB物块P从A滑到C的过程中克服摩擦力做的功等于2mgRC物块P在下滑过程中，运动到B处时速度最大D8（2021浙江诸暨中学）在倾角为的光滑固定斜面上有两个用轻弹簧连接的物块A和B，它们的质量分别为m和2m，弹簧的劲度系数为k，C为一固定挡板，系统处于静止状态。现用一沿斜面方向的恒力拉物块A使之沿斜面向上运动，当B刚离开C时，A的速度为v，加速度为a，方向沿斜面向上。设弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为g，则（）A当B刚
7、离开C时，A发生的位移大小为B当A的速度达到最大时，B的加速度大小为CB刚离开C时，恒力对A做功的功率为D从静止到B刚离开C的过程中，物块A克服重力做功为9（2021安徽铜陵一中）中国的面食文化博大精深，种类繁多，其中“山西刀削面”堪称天下一绝，如图甲所示，传统的操作手法是一手托面，一手拿刀，直接将面削到开水锅里。如图乙所示，小面圈刚被削离时距开水锅的高度为L，与锅沿的水平距离为L，锅的半径也为L，将削出的小面圈的运动视为平抛运动，且小面圈都落入锅中，重力加速度为g，则下列关于所有小面圈在空中运动的描述错误的是（）A最大初速度是最小初速度的3倍B若落入锅中的速度为v，则C速度的变化量都相同D运
8、动的时间都相同10（2022河南三门峡市外国语高级中学）如图（a），倾角为37的传送带以v=5m/s的速度逆时针匀速转动，传送带AB之间的距离为20m，质量为m=1kg的物块（可视为质点）自A点无初速度放上传送带。物块在传送带上运动时，其动能Ek与位移x关系图像（Ek-x）如图（b）所示，物块与传送带之间的动摩擦因数为，重力加速度g取10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8。则下列说法中正确的是（）A物块与传送带之间的动摩擦因数=0.25B物块到达传送带底端B点时的动能为E0=25JC整个过程中因摩擦而产生的内能为30JD若物块能在传送带上留下痕迹，则痕迹的长度为7.5m11（20
9、21辽宁渤海大学附属高级中学）某同学毕业后开一自己设计的小型飞机在平直跑道上以恒定功率加速，最后以最大速度起飞，其功率为，设在跑道上所受到的阻力不变，加速度a和速度的倒数的关系如图所示，则该飞机（）A在跑道上做加速度越来越大的加速直线运动B飞机的质量为C在跑道上所受阻力大小为D速度大小为时牵引力大小为12（2021宁夏贺兰县景博中学）如图所示，在粗糙水平面上向左运动的物块在时刻速度大小为，此时对物体施加水平向右的恒力F，时刻物块的速度大小为0，时刻物块的速度大小仍是。已知物块的质量为m，重力加速度为g，下列说法正确的是（）A物块在恒力F作用下做匀变速直线运动B物块在的平均速度大小为0C物块与水
10、平面的动摩擦因数为D在时间内，物块克服摩擦力做功为13（2021安徽六安一中）如图所示，一个质量的小球（视为质点）从高处，由静止开始沿光滑弧形轨道AB滑下，接着进入半径的竖直圆轨道，当到达环顶C时，刚好对轨道压力为零；小球在沿左半环CB滑下后，再进入光滑弧形轨道BD，且到达D点时速度为零。g取，下列说法正确的是（）A在由A到D的过程中，小球的机械能守恒B若圆轨道粗糙程度处处相同，则D点离地面的高度一定大于8mC小球第一次过B点时对轨道的压力大小是30ND小球从B上升到C的过程中克服阻力做的功是12J14（2021全国）如图所示，一物体置于倾角为a的粗糙斜面上，在水平推力F作用下斜面向左做匀加速
11、直线运动，运动过程中物体与斜面之间保持相对静止，则下列说法正确的是（）A斜面对物体的摩擦力可能做正功B斜面对物体的支持力可能做负功C斜面对物体的作用力可能不做功D该物体受到的合外力可能不做功15（2021重庆市兼善中学）如图所示，光滑竖直杆固定，杆上套一质量为m的环，环与轻弹簧一端相连，弹簧的另一端固定在O点，O点与B点在同一水平线上，BCAB，AC=h，环从A处由静止释放运动到B点时弹簧仍处于伸长状态，整个运动过程中弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为g，环从A处开始运动时的加速度大小为2g，则在环向下运动的过程中（）A环在B处的加速度大小为gB环在C处的速度大小为C环从B到C减速运动D环的
12、动能和弹簧弹性势能的和先增大后减小16（2022全国）如图所示，将一小物块从倾斜轨道上的M点静止释放，滑至水平轨道上的N点速度为v，已知小物块与倾斜轨道、水平轨道的动摩擦因数相同，且能平顺滑过轨道拼接处无能量损失。现将倾角q调大，如图中虚线QK，K为MN连线与斜轨的交点，Q与M等高，下列说法正确的是（）A从Q点静止释放，到达N点时速度等于vB从Q点静止释放，到达N点时速度小于vC从K点静止释放，到达N点时速度等于vD从K点静止释放，到达N点时速度小于v参考答案1B【详解】A由图可知，在D点，挡板对弹丸的支持力为32.2N，由牛顿第二定律有32.2 = m代入数据有vD = m/s由题知C、D两
13、端重合，则C点的速度等于D点的速度，A错误；D弹丸从B到C过程由动能定理得mgh - 1mgcos37 = mvC2 - mvB2代入数据有1= 0.3D错误；BC设弹丸与地面之间的动摩擦因数为2，设转过3rad后的速度为v，由动能定理得 - 2mg3 R = mv2 - mvD2在转过3rad后挡板对弹丸的支持力为25N，由牛顿第二定律得25 = m联立解得1= 0.6B正确、C错误。故选B。2A【详解】根据可知，物体以相同的加速度运动相同的距离，末速度相同，根据动能定理可知力、做功的大小相等，故A正确，BCD错误。故选A。3C【详解】篮球第一次到达地面时所获得的动能为运动的路程为篮球第一次
14、与地面作用后损失的动能为反弹后上升到最高点时的高度为篮球第二次到达地面运动的路程为篮球第二次与地面作用后损失的动能为反弹后上升到最高点时的高度为篮球第三次到达地面时运动的路程为篮球第n次到达地面时运动的路程为根据等比数列求和公式可得当n趋于无穷大时，有故C项正确，ABD错误。故选C。4D【详解】AB根据v-t中斜率等于加速度的意义可知不受拉力时由牛顿第二定律得代入数据得受到拉力的作用时有所以故AB错误；C有恒力F时，小物块上升的高度比较大，所以在最高点的重力势能比较大，而升高的过程动能的减小是相等的，所以在上升过程机械能的减少量较小，故C错误；D因为有恒力F时，小物块的加速度小，根据运动学公式
15、知，位移大，所以在上升过程产生的热量较多，故D正确。故选D。5D【详解】AB假设物体做匀速圆周运动，由题意，根据牛顿第二定律有解得故AB错误；C若物体绕星球沿椭圆轨道运动，在靠近星球的过程中星球引力对物体做正功，物体动能在增加，故C错误；D假设物体沿直线运动，若物体由静止开始释放，根据开普勒定律可得解得故D正确。故选D。6B【详解】BA的动能最大时，设B和C受到地面的支持力大小均为F，此时整体在竖直方向上受力平衡，可得所以故B正确；A释放A的瞬间，A有向下的加速度，处于失重状态，所以B受到地面的支持力小于1.5mg，故A错误；C当A达到最低点时，动能为零，此时弹簧的弹性势能最大，A的加速度方向
16、向上，故C错误；D当弹性势能最大时，系统的动能为零，小球A减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能，当系统的动能最大时，小球A还没到最低点，并且是将小球A减少的重力势能转化为系统的动能和弹簧的弹性势能，故弹簧的弹性势能最大值大于系统动能的最大值，故D错误。故选B。7A【详解】AB对C到A过程运用动能定理得解得从A到B的过程，物体从A到B做圆周运动，根据向心力知识可知物体所受的支持力比缓慢运动时要大，所以克服摩擦力做功大于，因此从A到C克服摩擦力做的功要大于，即所以拉力做的功小于2mgR，故A正确，B错误；C物块在下滑过程中，受到重力、支持力和滑动摩擦力作用，在沿切线方向的合力为零时,速度到最大，
17、不是在B处，故C错误；D上述选项得到解得故D错误。故选A。8B【详解】A初始状态，弹簧处于压缩状态，根据平衡条件可知当B刚离开C时，弹簧处于伸长状态因此A发生的位移大小为A错误；B设恒力大小为F，对整体，根据牛顿第二定律有可得当A的速度达到最大时，处于平衡状态可得弹簧的弹力此时对B物体，根据牛顿第二定律解得B 正确；CB刚离开C时，恒力对A做功的功率为C错误；D从静止到B刚离开C的过程中，物块A克服重力做功为D错误。故选B。9B【详解】D根据公式，有可得运动的时间都相同。故D正确；C速度的变化量为加速度相同，下落时间也相同，故速度的变化量都相同。故C正确；A小面圈水平位移的范围根据公式由于下落
18、时间相同，可得初速度范围则故A正确；B由动能定理，可得联立，可得，故B错误。本题选错的，故选B。10C【详解】A由图（b）可知，图像的斜率表示合外力的大小，物块无初速度放上传送带，所受滑动摩擦力沿传送带向下，段有时物块与传送带共速，动能继续增大，速度增大，说明二者共速后物块继续加速，所受滑动摩擦力沿传送带向上，有联立解得A错误；B时物块与传送带共速解得B错误；C段物块加速度故经t1=0.5s与传送带共速，此阶段相对位移段物块加速度15x0=解得t2=2.5s此阶段相对位移因此整个过程中因摩擦而产生的内能为C正确；D若物块能在传送带上留下痕迹，因为则痕迹的长度为5m，D错误。故选C。11C【详解
19、】A由图可知加速度变化，随速度增大加速度减小，故A错误；BC对飞机受力分析，受重力、支持力、牵引力和摩擦力，根据牛顿第二定律，有其中联立得结合图线，当物体的速度最大时，加速度为零，故结合图像可以知道，时，所以，所以最大速度为，则有由图象可知解得故C正确；D由可知故D错误。故选C。12D【详解】AC在时间内，物体做匀减速运动，根据牛顿第二定律又在时间内，物体反向做匀加速运动，根据牛顿第二定律可知又联立解得，AC错误；B在时间内，物体向左运动的位移大小在时间内，物体向右运动的位移大小因此这段时间内的平均速度大小B错误D在时间内，克服摩擦力做的功在时间内，克服摩擦力做的功因此在时间内，物块克服摩擦力
20、做功为D正确。故选D。13B【详解】C小球第一次过B点时，有解得所以小球第一次过B点时对轨道的压力大小是35N，则C错误；D在C点有小球从B上升到C的过程中克服阻力做的功为，则有联立解得所以D错误；A在由A到D的过程中，小球的机械能不守恒，因为有摩擦力做功，所以A错误；B若圆轨道粗糙程度处处相同，则在圆轨道上克服摩擦力做的总功AB，故当环处于C处时弹簧的弹性势能大于环处于A处时弹簧的弹性势能，即环从A处运动到C处，弹簧的弹性势能增大（），由能量守恒可得故环在C处的速度大小B错误；C环在A处的加速度大小为2g（竖直向下），据牛顿第二定律可得解得在A处弹簧对环拉力的竖直分力为方向竖直向下，可知在B
21、C间与A对称的D处，弹簧对环拉力的竖直分力大小也等于mg，方向竖直向上，由牛顿第二定律可知，在D点环的加速度为0，在此之前环加速下降，之后弹簧继续拉伸，环受到的合外力竖直向上，加速度竖直向上，环开始减速下降，故环从B到C先加速后减速，C错误；D环与弹簧组成的系统满足机械能守恒，环始终在下降，重力势能减小，故环的动能和弹簧弹性势能的和始终在增大，D错误。故选A。16D【详解】AB从M点释放，根据动能定理得从Q点释放，则高度h不变，变大，则变小，故动能变大，则速度变大，AB错误；CD从K点释放，h变小，变大，则变小，即有而即将斜面投影至水平面上摩擦力做的功，设M到N的直线距离为L，则有即从K点释放，不变，L减小，故动能减小，即速度减小，C错误，D正确。故选D。
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