2022年江苏省高考物理总复习：机械能守恒定律

2022年江苏省高考物理总复习：机械能守恒定律
1．关于机械能守恒，下列说法正确的是（）
A．机械能守恒的物体，一定只受到重力的作用
B．做变速运动的物体，机械能不可能守恒
C．除受到重力外还受到其他力作用的物体，机械能不可能守恒
D．外力对物体做负功时，物体的机械能也可能守恒
【分析】根据机械能守恒的条件是只有重力或弹簧的弹力做功，根据各个力做功情况，分析机械能是否守恒。

【解答】解：A、机械能守恒的物体，不一定只受到重力的作用。

B、做变速运动的物体，如平抛运动的物体做变速运动，故B错误。

C、除受到重力外还受到其他力作用的物体，或做功代数和为零，故C错误。

D、外力对物体做负功时，则物体的机械能守恒。

故选：D。

【点评】此题考查对机械能守恒条件的理解，要掌握机械能守恒的条件，能根据题意进行分析即可正确解题。

要注意如果物体只有重力或弹力做功，物体的机械能一定守恒，除重力与弹力外，如果物体还受其它力的作用，但其它力不做功或其它力所做功的代数和为零，则系统机械能也守恒。

2．“跳楼机”以惊险刺激深受年轻人的欢迎，它的基本原理是将巨型娱乐器械由升降机送到离地面一定高处，然后让座舱自由落下.一段时间后，使座舱均匀减速，到达地面时刚好停下（）
A．游客在下降过程中先经历超重，后经历失重
B．自由落体阶段和制动阶段，游客的平均速度相同
C．自由落体阶段和制动阶段，游客所受合力的冲量相同
D．自由落体阶段和制动阶段，游客的机械能守恒
【分析】根据加速度方向分析游客的运动状态；根据匀变速直线运动的平均速度公式＝分析自由落体阶段和制动阶段游客的平均速度关系；根据动量定理分析合力的冲量关系；对照机械能守恒的条件分析游客的机械能是否守恒。

【解答】解：A、游客在下降过程中，后向上，后超重过程；
B、设游客的最大速度为v＝分析可知，故B正确；
C、根据动量定理可知游客合力的冲量等于动量的变化量，则知两个过程中合力冲量大小
相等，合力的冲量不同；
D、在减速过程中，其机械能减少。

故选：B。

【点评】本题属于多过程问题，要分清过程，找准每一过程的运动规律，把握两个过程之间的联系，如速度关系，然后选择合适公式列式分析。

3．大小为F的水平恒力作用在质量为m的物体上，使其在粗糙的水平面内由静止开始运动ts，ts内恒力F的平均功率是P（）
A．B．P C．D．无法确定
【分析】根据平均功率的计算公式得到平均功率和平均速度的关系，再根据匀变速直线运动的规律结合P＝Fv进行解答。

【解答】解：经过t时间的平均功率为：P＝＝＝，其中。

根据匀变速直线运动的规律可知，平均速度等于中间时刻的瞬时速度，即＝
中间时刻力F的瞬时功率为：P′＝F＝F，故B正确。

故选：B。

【点评】本题主要是考查功率的计算，解答本题的关键是要掌握P＝Fv的物理意义，知道P＝Fv可以计算平均功率，也可以计算瞬时功率。

而P＝只能计算平均功率。

4．如图所示，若x轴表示时间，y轴表示位置，位置与时间的关系。

若令x轴和y轴分别表示其它的物理量，则该图像又可以反映在某种情况下（）
A．若x轴表示时间，y轴表示动能，则该图像可以反映某物体受恒定合外力作用做直线运动过程中，物体动能与时间的关系
B．若x轴表示时间，y轴表示动量，则该图像可以反映某物体在沿运动方向的恒定合外力作用下，物体动量与时间的关系
C．对于做直线运动的物体，若x轴表示时间，y轴表示合力对物体所做的功，则该图像可以反映某物体在功率不变的情况下，合力做功与时间的关系
D．对于做匀速圆周运动的物体，若x轴表示半径大小，y轴表示线速度大小，则该图像可以反映某物体在角速度不变的情况下，线速度与做圆周运动半径大小的关系【分析】利用动能定理可以判别动能和时间的关系；利用动量定理可以判别动量和时间的关系；利用合力做功的表达式可以判别做功和时间的关系；利用线速度和角速度的关系可以判别对应的图像。

【解答】解：A、根据动能定理E k＝E k0+Fx，而x＝k＝E k0+t2，则E k﹣t图像不是直线，故A错误；
B、根据动量定理p＝p6+Ft，则若x轴表示时间，则该图像可以反映某物体在沿运动方向
的恒定合外力作用下，故B正确；
C、根据W＝Pt可知，若x轴表示时间，则该图像应该是过原点的直线；
D、根据v＝ωr，若x轴表示半径大小，则线速度与做圆周运动半径大小的关系图像应该
是过原点的直线。

故选：B。

【点评】本题考查了学生对图象的理解能力、分析综合能力，对学生的要求较高，要注意处理图象问题的基本思路：根据相应的物理规律推导出纵横坐标所表示物理量之间的关系结合数学知识即可判断。

5．如图所示，半径为R的光滑圆形管道固定在竖直平面内，质量为m直径略小于管径的小球在管道内做圆周运动，当它再次通过A点时对管道外壁的压力大小也等于0.5mg，已知重力加速度为g，则（）
A．小球两次经过A点的速率之比是1：3
B．小球两次经过A点的速率之比是1：2
C．增加的机械能为mgR
D．增加的机械能为mgR
【分析】在管壁A点压力为0.5mg，可能是和上壁之间的弹力，也可能是和下壁之间的弹力，增大机械能压力大小相等，所以开始时和下壁之间有压力，增大机械能之后和上壁有压力，结合牛顿第二定律可以求解相关速率问题；末态动能减去初态动能等于增加的机械能.
【解答】解：AB．小球第一次通过最高点A时设速度为v1
则
解得：
小球第二次通过最高点A时设速度为v2，
则
解得：
速度之比为
故AB错误；
CD.增加的机械能
故C错误，D正确。

故选：D。

【点评】解决本题的关键是要注意小球通过最高点可能对上壁有弹力，也可能对下壁有
弹力，研究时抓住合力等于向心力之一基本思路.
6．如图所示，摆球质量为m，悬线的长为L阻的大小不变，则下列说法正确的是（）
A．从A运动到B，重力的瞬时功率变大
B．绳的拉力做功为0
C．空气阻力F阻做功为﹣mgL
D．空气阻力F阻做功为F阻πL
【分析】根据摆球在A点和B点的瞬时功率大小，来判断A运动到B，重力的瞬时功率变化情况；绳的拉力方向始终与速度方向垂直，拉力不做功；空气阻力大小不变，方向始终与速度方向相反，空气阻力做功与路程有关。

【解答】解：A、摆球在A点时速度为零。

摆球在B点时重力方向与速度方向垂直，重力的瞬时功率为零，重力的瞬时功率先变大后变小；
B、绳子的拉力方向与摆球的速度方向始终垂直，故绳的拉力做功为0；
CD、空气阻力方向与速度方向始终相反，为W f＝﹣F阻s＝﹣F阻•＝﹣F阻πL，故CD错误。

故选：B。

【点评】本题采用特殊位置法判断重力的瞬时功率变化情况，要明确各力做功的特点，知道空气阻力做功与路程有关。

7．质量为m的汽车，启动后沿平直的水平路面行驶。

如果整个过程中汽车发动机的输出功率恒定，且行驶过程中受到的阻力大小也一定（）
A．一直做匀速直线运动
B．一直做匀加速直线运动
C．若当汽车的速度为时，汽车的加速度大小为a，则该汽车发动机的输出功率为2mav
D．若当汽车的速度为时，汽车的加速度大小为a，则该汽车发动机的输出功率为mav 【分析】整个过程中汽车发动机的输出功率恒定，牵引力与速度的关系满足P＝Fv，根据牛顿第二定律和P＝Fv分析汽车加速度的变化情况，来判断汽车的运动情况；当汽车的速度为时，汽车的加速度大小为a，根据牛顿第二定律求出牵引力，再由P＝Fv求该汽车发动机的输出功率。

【解答】解：AB、整个过程中汽车发动机的输出功率恒定，由牛顿第二定律得F﹣f＝ma﹣，可知，启动加速过程，加速度a减小，当加速度减至零后做匀速直线运动；CD、汽车匀速运动时速度最大，有F＝f，得汽车所受阻力大小为f＝
当汽车的速度为时，牵引力为F1＝＝
汽车的加速度大小为a，根据牛顿第二定律可得F1﹣f＝ma
联立解得，汽车发动机的输出功率为P＝mav，D正确。

故选：D。

【点评】解决本题的关键要根据功率公式P＝Fv分析牵引力的变化，由牛顿第二定律判断加速度的变化，知道汽车匀速运动时速度最大。