2022届高考物理二轮专题训练机械能守恒定律 WORD版含答案.docx

1、模拟卷 机械能守恒定律 2022年高考物理专题训练一、单选题1（2021重庆市凤鸣山中学高三期中）一物块在高3.0m、长5.0m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线、所示，重力加速度取10m/s2，则（）A物块的质量为2kgB物块与斜面间的动摩擦因数为0.4C物块受到的合外力做的功为20JD物块下滑到最低点摩擦力做功20J2（2022辽宁高三期末）如图所示，质量m1=0.2kg的物体P穿在一固定的光滑水平直杆上，直杆右端固定一光滑定滑轮。一绕过两光滑定滑轮的细线的一端与物体P相连，另一端与质量m2=0.45kg的物体Q相连。用手托住物体Q，使整个系统处于

2、静止状态，此时细线刚好拉直，物体P位于A点，且AB=0.4m，OB=0.3m，取重力加速度大小g=10m/s2，两物体均视为质点，不计空气阻力。若释放物体Q，让二者开始运动，则物体P运动的最大速度为（）A1m/sB1.5m/sC3m/sD6m/s3（2021湖北高三期末）如图所示，半径为R的细圆管（管径可忽略）内壁光滑，竖直放置，一质量为m、直径略小于管径的小球可在管内自由滑动，测得小球在管顶部时与管壁的作用力大小为mg，g为当地重力加速度，则（）A小球在管顶部时速度大小可能为B小球运动到管底部时速度大小可能为C小球运动到管底部时对管壁的压力可能为5mgD小球运动到管底部时对管壁的压力可能为6

3、mg4（2022河北保定高三期末）如图所示，固定在竖直面内横截面为半圆的光滑柱体（半径为R，直径水平）固定在距离地面足够高处，位于柱体两侧质量相等的小球A、B（视为质点）用细线相连，两球与截面圆的圆心O处于同一水平线上（细线处于绷紧状态）。在微小扰动下，小球A由静止沿圆弧运动到柱体的最高点P。不计空气阻力，重力加速度大小为g。小球A通过P点时的速度大小为（）。ABCD5（2022浙江天略外国语学校模拟预测）如图所示，一倾角为的斜面固定在水平地面上，连有轻质弹簧的物块C静止于斜面底端挡板处，若斜面P点上方粗糙，P点下方光滑（包括P点）。在弹簧另一端连接一铁块B后恰好能静止于斜面上的P点。另有相同

4、材料的铁块A从斜面上离P点距离为处以的初速度沿斜面向下运动并与B发生正碰，碰撞时间极短，碰后A、B紧贴在一起运动但不粘连。已知物块A、B、C的质量均为，且均视为质点，铁块与斜面的动摩擦因数为。弹簧劲度系数，弹簧始终在弹性限度内，弹簧的弹性势能，指弹簧形变量，下列说法正确的是（）A碰撞前弹簧的伸长量为BA、B在P点上方处分离CA停止的位置距离P点的距离是D物块C刚离开挡板时B物体的速度为6（2022全国高三专题练习）如图所示，光滑轨道LMNPQMK固定在水平地面上，轨道平面在竖直面内，MNPQM是半径为R的圆形轨道，轨道LM与圆形轨道MNPQM在M点相切，轨道MK与圆形轨道MNPQM在M点相切，

5、b点、P点在同一水平面上，K点位置比P点低，b点离地高度为2R，a点离地高度为2.5R。若将一个质量为m的小球从左侧轨道上不同位置由静止释放，关于小球的运动情况，以下说法中正确的是（）A若将小球从LM轨道上a点由静止释放，小球一定不能沿轨道运动到K点B若将小球从LM轨道上b点由静止释放，小球一定能沿轨道运动到K点C若将小球从LM轨道上a、b点之间任一位置由静止释放，小球一定能沿轨道运动到K点D若将小球从LM轨道上a点以上任一位置由静止释放，小球沿轨道运动到K点后做斜上抛运动，小球做斜上抛运动时距离地面的最大高度一定小于由静止释放时的高度7（2021安徽工业大学附属中学高二开学考试）如图所示，在

6、一直立的光滑管内放置一轻质弹簧，上端O点与管口A的距离为2x0，一质量为m的小球从管口由静止下落，将弹簧压至最低点B，压缩量为x0，不计空气阻力，则（）A小球从接触弹簧开始速度一直减小B弹簧最大弹性势能为3mgx0C小球运动过程中最大速度等于2D弹簧劲度系数等于二、多选题8（2022辽宁沈阳市第一二中学高三开学考试）如图所示。圆心在O点，半径为R的圆弧轨道竖直固定在水平桌面上，与的夹角为，轨道最低点a与桌面相切。一段不可伸长的轻绳两端系着质量分别为m和的小球A和B（均可视为质点），挂在圆弧轨道边缘c的两边，开始时B位于c点，从静止释放，设轻绳足够长，不计一切摩擦，则B球由c下滑到a的过程中（）

7、A当小球B经过a点时，A、B速度大小之比为11B当小球B经过a点时。A、B速度大小之比为C小球B经过a点时的速度大小为D小球B经过a点时的速度大小为9（2022重庆高三阶段练习）游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行，游客却不会掉下来。我们把这种情况抽象为如图所示的模型；弧形轨道的下端与竖直圆轨道平滑连接，使小球从弧形轨道上端由静止滚下，小球进入圆轨道下端后沿圆轨道运动。实验发现，只要高度大于一定值，小球就可以顺利通过圆轨道的最高点。如果已知圆轨道的半径为，不考虑摩擦等阻力。要使小球顺利通过圆轨道的最高点，以下符合要求的是（）ABCD10（2022山东青岛二中高三开学考试）如图，倾角的固定光滑

8、斜面上，轻弹簧下端与固定的挡板A连接、上端与质量为m的滑块B连接，重力加速度大小为g。进行如下操作，第一次只有B，第二次在B后放一质量也为m的滑块C，第三次只有B但给B施加一大小为、方向沿斜面向下的恒力，三次均使滑块B从弹簧原长位置由静止开始运动，B向下运动的最大速度分别为v1、v2、v3，弹簧的最大弹性势能分别为EP1、EP2、EP3。已知弹簧的弹性势能可表示为，其中为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量。则（）Av2=2v1Bv3=2v1CEP2=4EP1DEP3=4EP111（2022安徽省太和中学高二开学考试）如图所示，一足够长质量为M的长木板甲放在光滑水平面上，长木板甲的左端有一固定的挡

9、板，质量为m的物体乙放在长木板甲的光滑上表面，物体乙与挡板用轻弹簧连接在一起，系统处于静止状态。某时刻在长木板甲和物体乙上同时施加大小相等，方向相反的水平恒力，甲、乙开始运动，整个过程弹簧始终满足胡克定律。则下列说法正确的是（）A上述过程，长木板甲、物体乙以及轻弹簧组成的系统机械能守恒B当弹簧的弹力大小与水平恒力相等时，物体的动能最大C长木板甲、物体乙以及轻弹簧组成的系统动量守恒D由于在物体上施加的外力为恒力，则长木板甲、物体乙均做匀加速直线运动三、实验题12（2021安徽省凤阳县临淮中学高三阶段练习）（1）质量为m的小球，从桌面上竖直抛出，桌面离地高为h，小球能到达离地面的最大高度为H，不计

10、空气阻力，若以桌面为零势能参考平面，则小球落地时的动能为_，小球落地时的机械能为_；若以地面为零势能参考平面，小球到达最高点时的机械能为_。（2）由于地球的自转而使物体在地球上不同的地点所受的重力不同。某一物体在地球两极处称得的重力大小为，在赤道上称得的重力大小为，设地球自转周期为T。万有引力常量为G，地球可视为规则的球体，则地球的平均密度为_，若给地球发射一颗近地卫星，测得其环绕周期为，则地球的平均密度又可以表示为_。（3）要测量两个质量不等的沙袋的质量，由于没有直接的测量工具，某实验小组选用下列器材：轻质定滑轮（质量和摩擦可忽略）、砝码一套（总质量m=0.5kg）、细线、刻度尺、秒表。他们

11、根据已学过的物理学知识，改变实验条件进行多次测量，选择合适的变量得到线性关系，作出图线并根据图线的斜率和截距求出沙袋的质量，请完成下列步骤。实验装置如图所示，设两边沙袋、的质量分别为、； 取出质量为的砝码放在右边沙袋中，剩余砝码都放在左边沙袋中，发现下降，上升；用刻度尺测出从静止下降的距离h，用秒表测出下降所用的时间t，则可知的加速度大小a=_；改变，测量相应的加速度a，得到多组及a的数据，作出_（选填“”或“”）图线；若求得图线的斜率k=4m/（kg。s2），截距，则沙袋的质量_，_。（g取10m/s2）13（2021安徽省定远中学高三阶段练习）为了验证机械能守恒定律，同学们设计了如图甲所示

12、的实验装置：（1）实验时，一组同学进行了如下操作：用天平分别测出重物A、B的质量和（A的质量含挡光片、B的质量含挂钩，且），用螺旋测微器测出挡光片的宽度d；将重物A、B用绳连接后，跨放在定滑轮上，一个同学用手托住重物B，另一个同学测量出_（填“A的上表面”“A的下表面”或“挡光片中心”）到光电门中心的竖直距离h，之后释放重物B使其由静止开始下落；记录挡光片经过光电门的时间。（2）如果系统（重物A、B）的机械能守恒，应满足的关系式为_（用质量、，重力加速度为g，经过光电门的时间为，挡光片的宽度d和距离h表示结果）。（3）实验进行过程中，有同学对实验作了改进，如图乙所示，在B的下面挂上质量为m的钩

13、码，让，经过光电门的速度用表示，距离用h表示，仍释放重物B使其由静止开始下落，若系统的机械能守恒，则有_（已知重力加速度为g）。四、解答题14（2021贵州顶效开发区顶兴学校高二阶段练习）如图所示，水平固定轨道的左端点与竖直粗糙半圆轨道平滑连接。一质量为的滑块（可视为质点）从点出发，向左冲上半圆轨道，并能恰好通过半圆轨道的最高点。已知半圆轨道的半径为，点和点间的距离为，滑块与间的动摩擦因数，滑块通过点时对半圆轨道的压力大小（为重力加速度大小），不计空气阻力，求：（1）滑块在点的速度大小；（2）滑块从点运动到点的过程中，克服阻力所做的功。15（2022浙江嵊州中学高三开学考试）如图所示为北京20

14、22年冬奥会一自由式滑雪大跳台技巧比赛场地示意图，比赛场地由出发区AB、助滑坡BC、第一过渡区CD、跳台DE、第二过渡区EF、着陆坡FG和终点区GH组成、在H处安置半径为R=1.0m的圆形轨道，进出口H、H1靠近带相互错开，H1N足够长。第一过渡区和终点区的的最低点在同一水平地面上，出发区距地面的高度，跳台最高点E和着陆坡最高点F离地面的高度均为，着陆坡度37。运动员从助滑坡顶端B由静止滑下，离开跳台在空中完成预定动作到达F点正上方的最高点M后水平飞出，M点离水平地面（GH所在水平面）的高度为7.6m，在落到倾斜雪道FG上时，运动员靠改变姿势进行缓冲使自己只保留沿斜面的分速度而不弹起，此后立即

15、做匀加速运动经过G点。假设运动员连同滑雪板的总质量，除缓冲外运动员可视为质点，滑雪板与雪道GH的动摩擦因数，不计其余滑道和空气的阻力，不计经过各转折点处的能量损失，求：（1）运动员从M点水平飞出的速度v；（2）运动员在倾斜雪道FG上滑行的时间（结果可用根号表示）；（3）若运动员能够进入圆形轨道且不脱离轨道，雪道GH的长度应满足什么条件？16（2021江苏南京市第九中学高三阶段练习）如图所示，用光滑细杆弯成半径为R的四分之三圆弧ABCDE，固定在竖直面内，C、E与圆心O在同一水平线上，D为最低点。小环P（可视为质点）穿在细杆上，并通过轻绳与小环Q相连，绳绕过固定在E处的轻小光滑定滑轮。现P处于细

16、杆上B点，两环均处于静止状态，Q与D点等高。给小环微小扰动后，P沿圆弧向下运动。已知P、Q的质量均为m，重力加速度为g。求P（1）在B点静止时，细杆对P的弹力大小FN；（2）下滑到C点时，P的速度大小vc；（3）从C点运动到D点的过程中，合力对P的冲量大小I。17（2022江苏通州高三期末）如图所示，粗糙轻杆水平固定在竖直轻质转轴上A点。质量为m的小球和轻弹簧套在轻杆上，小球与轻杆间的动摩擦因数为，弹簧原长为0.6L，左端固定在A点，右端与小球相连。长为L的细线一端系住小球，另一端系在转轴上B点，AB间距离为0.6L。装置静止时将小球向左缓慢推到距A点0.4L处时松手，小球恰能保持静止。接着使

17、装置由静止缓慢加速转动。已知小球与杆间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，不计转轴所受摩擦。（1）求弹簧的劲度系数k；（2）求小球与轻杆间恰无弹力时装置转动的角速度；（3）从开始转动到小球与轻杆间恰无弹力过程中，外界提供给装置的能量为E，求该过程摩擦力对小球做的功W。参考答案：1D【解析】A斜面高3.0m、长5.0m，则斜面倾角为=37，令斜面底端为零势能面，则物块在斜面顶端时的重力势能为可得质量故A错误；BD下滑5m过程中，由题图知机械能减小由功能原理，机械能的减少量等于克服摩擦力做的功，即求得摩擦力做的功在数值上等于机械能的减小量，故B错误，D正确；C由题图知物块在此过程中动能增加

18、量为10J，由动能定理知物块受到的合外力做的功为10J，故C错误。故选D。2C【解析】物体P从A到B的过程中，绳的拉力做正功，P的速度增大；P从B继续向右运动时，绳的拉力做负功，P的速度减小，故P在B点速度最大，此时Q的速度为零，由则当P从A到B的过程中，Q的位移由系统机械能守恒解得则P的最大速度为3m/s。故C正确。故选C。3C【解析】A若小球在管顶部时受到管壁的压力，则解得若小球在管顶部时受到管壁的支持力，则解得即小球在管顶部时速度大小为或0，故A错误；B小球从管顶部运动到达管底时，根据动能定理将和分别代入得，即小球运动到管底部时速度大小为或，故B错误；CD在管底对小球，根据牛顿第二定律将

19、和分别代入可解得，故C正确，D错误。故选C。4C【解析】对AB组成的系统，从开始运动到小球A运动到最高点的过程解得故选C。5B【解析】AP点处于静止状态，此时弹簧压缩后弹簧弹力等于重力沿斜面向下分量，即说明弹簧压缩量为，此时弹簧的弹性势能，A错误；BA与B碰撞后，压缩弹簧后弹起，对A对B当之间没有弹力时（），两物体即将分离，联立则，说明是在弹簧原长位置分离，B正确；CA从静止开始往下滑，与B碰撞前瞬间的速度为v，根据动能定理即A、B碰撞过程中动量守恒，碰完之后整体速度即从碰撞之后，返回分离位置时A的速度为，对A、B使用动能定理因此A物体能够继续上升距离为x。根据动能定理化简则说明A停止的位置距

20、离P点为，C错误；D要使得C离开挡板，弹簧弹力等于C重力沿斜面分力，即弹簧伸长，此时弹簧弹性势能恰好为，设C物体速度为，即则分离时D错误。故选B。6D【解析】ABC设小球恰好通过P点时速度为v。此时由重力提供向心力，根据牛顿第二定律得mg = m设小球释放点到地面的高度为H。从释放到P点的过程，由机械能守恒定律得mgH = mg2R + mv2解得H = 2.5R所以将小球从LM轨道上a点由静止释放，小球恰好到达P点，能做完整的圆周运动，由机械能守恒守恒可知，一定能沿轨道运动到K点。而将小球从LM轨道上b点或a、b点之间任一位置由静止释放，不能到达P点，在到达P前，小球离开圆轨道，也就不能到达

21、K点，ABC错误；D小球做斜上抛运动时水平方向做匀速直线运动，到最大高度时水平方向有速度，设斜抛的最大高度为H，根据机械能守恒定律得mgH = mv2 + mgH，v 0则H H故小球做斜上抛运动时距离地面的最大高度一定小于由静止释放时的高度，D正确。故选D。7B【解析】A小球接触弹簧开始mg-kx=ma加速下落，弹力增大，速度增大，当小球的重力等于弹簧的弹力 时加速度为零，所以速度最大，再下落kx-mg=ma弹力增大，加速度反向增大，速度减小，故A错误；B根据机械能守恒定律，重力势能的减少应等于弹簧弹性势能的增加，重力势能减少3mgx0，弹性势能最大为3mgx0，故B正确；C从A到O解得O点

22、的速度为并非最大速度，所以最大速度大于，故C错误；D平衡时满足即x小于x0，弹簧劲度系数故D错误。故选B。8BD【解析】AB两小球组成的系统机械能守恒，设小球B经过a点时的速度大小为，此时A球的速度大小为，则由速度关联关系有即故A错误，B正确；CD由系统机械能守恒得联立解得故C错误，D正确。故选BD。9CD【解析】小球通过最高点时，设轨道对小球的支持力为，根据牛顿第二定律有小球从释放到轨道最高点过程中由机械能守恒定律有且联立解得故CD正确，AB错误。故选CD。10BCD【解析】AC设弹簧的劲度系数为k，只有滑块B的情况下，设被压缩的长度为时，滑块B的速度最大，则，根据对称性弹簧被压缩的长度为时

23、，滑块B的速度为0当滑块B、C一起运动情况下，设弹簧压缩量为时，滑块的速度最大，则，整理得，故A错误，C正确；B当滑块B在推力作用下，设运动到弹簧压缩量为时速度最大，则，整理得故B正确；D设弹簧压缩量为x时弹性势能最大所以即，所以，故D正确。故选BCD。11BC【解析】AB开始轻弹簧的弹力小于施加的水平恒力，则长木板甲和物体乙均做加速运动，则长木板甲和物体乙的动能均增加，系统机械能一直增大，当弹簧的弹力增大到与水平恒力大小相等时，长木板甲和物体乙的动能达到最大值，A错误，B正确；C由于施加的水平恒力大小相等、方向相反，则系统所受的合外力为零，因此长木板甲和物体乙组成的系统动量守恒，系统的总动量

24、始终为零，C正确；D上述加速过程中弹簧的弹力逐渐增大，加速度一直发生变化，D错误。故选BC。12 mgH mg（H-h） mgH 3 1.5【解析】（1）1取桌面为零势能面，小球的机械能守恒，在最高点时的机械能等于重力势能为小球下落过程中机械能守恒，落地时，根据机械能守恒定律有所以2整个过程机械能守恒，所以落地时机械能为3若以地面为零势能参考平面，小球到达最高点时速度为零，动能为零，所以机械能为（2）4在两极处有赤道处有又因为地球的体积解得5若给地球发射一颗近地卫星，万有引力充当向心力，即又联立解得（3）6根据匀变速直线运动的位移时间公式得解得78根据牛顿第二定律得对及砝码对及砝码联立解得根据

25、数学知识得知作图线，图线的斜率图线的截距将k、b、m代入计算，解得13 挡光片中心 【解析】（1）1需要测量系统重力势能的变化量，则应该测量出挡光片中心到光电门中心的距离；（2）2系统的末速度为则系统重力势能的减小量为系统动能的增加量为若系统机械能守恒，则有（3）3若机械能守恒，则有解得14（1）；（2）【解析】（1）设滑块通过半圆轨道的点时的速度大小为，由牛顿第二定律有滑块从点运动到点的过程中，由动能定理有解得（2）滑块通过半圆轨道的最高点时，由牛顿第二定律有解得滑块从点运动到点的过程中，由动能定理有解得克服阻力所做的功15（1）；（2）；（3）或【解析】（1）运动员连同滑雪板从B点运动到M

26、点过程中，根据机械能守恒定律得代入数据解得（2）设运动员落在倾斜雪道点，离地面高度为，根据平抛运动规律有，代入数据解得，根据几何关系可知运动员在落到倾斜雪道FG上时，运动员靠改变姿势进行缓冲使自己只保留沿斜面的分速度可得运动员在倾斜雪道FG上时，根据牛顶第二定律解得根据位移与速度的关系式得解得再根据解得（3）当运动员恰好不脱离轨道通过最高点时速度为，根据牛顿第二定律有从K点到圆环最高点过程中，设雪道GH的长度为，根据动能定理有代入数据解得则当雪道GH的长度为时，运动员可以不脱离轨道通过最高点；当运动员恰好能到轨道圆心等高点，从K点到圆环轨道圆心等高点过程中，根据动能定理有解得当运动员恰好能进入

27、轨道，从K点到点过程中，根据动能定理解得则运动员能够进入轨道且不超过轨道圆心等高点，雪道GH的长度满足故运动员能够进入圆形轨道且不脱离轨道，雪道GH的长度应满足或16（1） ；（2） ；（3） 【解析】（1）在点受到重力、细绳的拉力、杆的支持力，由平衡条件知，连线与的重力、细绳的夹角相等，由几何关系知与间的夹角为，则有解得（2）下滑到点时，的速度为0由几何关系可得从点下滑到点的过程中，系统机械能守恒解得（3）经过点时，细绳部分与水平方向的夹角为，长度为此时的速度与的速度的关系为从点下滑到点的过程中，系统机械能守恒可得解得从点运动到点的过程中，合力对的冲量大小为解得17（1）；（2）；（3）E【解析】（1）依题意，有k（0.6L0.4L）mg解得k（2）小球与轻杆间恰无弹力时受力情况如图所示，此时弹簧长度为0.8L有Tsin37mgTcos37k（0.8L0.6L）0.8m2L解得（3）题设过程中弹簧的压缩量相等与伸长量，故弹性势能改变量Ep0则由功能关系有EWmv2其中v0.8L解得WE