2020年物理高考大一轮复习 高考必考题突破讲座5 与机械能有关的图象问题的处理课件

【机械能守恒定律】高考必考题一、选择题A.一直不做功B.一直做正功

C.始终指向大圆环圆心D.始终背离大圆环圆心如图，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环．小环由大

环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力（）1

A.B.C.D.如图，半圆形光滑轨道固定在水平地面上，半圆的直径与地面垂直．一小物块以速度从轨道下

端滑入轨道，并从轨道上端水平飞出，小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关，此距离

最大时对应的轨道半径为（重力加速度大小为）（）2

A.从到所用的时间等于B.从到阶段，机械能逐渐变大

C.从到阶段，速度逐渐变小D.从到阶段，万有引力先做负功后做正功如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，为近日点，为远日点，、为轨道短轴的两个端点，

运行的周期为．若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从经、到的运动过

程中（）3

A.B.C.D.如图，一质量为、长度为的均匀柔软细绳竖直悬挂．用外力将绳的下端缓慢地竖直向上拉

起至点，点与绳的上端相距．重力加速度大小为．在此过程中，外力做功为（）4

A.B.C.D.一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距的两点上，弹性绳的原长也为．将

一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板

上的同一点，则弹性绳的总长度变为（弹性绳的伸长始终处于弹性限度内）（）5

A.B.C.D.一小物块沿斜面向上滑动，然后滑回到原处．物块初动能为，与斜面间的动摩擦因数不变，

则该过程中，物块的动能与位移关系的图线是（）6

A.物块向右匀速运动时，绳中的张力等于B.小环碰到钉子时，绳中的张力大于

C.物块上升的最大高度为D.速度不能超过如图所示，一小物块被夹子夹紧，夹子通过轻绳悬挂在小环上，小环套在水平光滑细杆上，物块

质量为，到小环的距离为，其两侧面与夹子间的最大静摩擦力均为．小环和物块以速度向

右匀速运动，小环碰到杆上的钉子后立刻停止，物块向上摆动．整个过程中，物块在夹子中没

题组层级快练(二十五)

一、选择题

1．某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验如下图，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为W.当用2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致．每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．

(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和________．

(2)实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡掉摩擦阻力，则下面操作正确的是________．

A．放开小车，能够自由下滑即可

B．放开小车，能够匀速下滑即可

C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可

D．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可

(3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是________．

A．橡皮筋处于原长状态 B．橡皮筋仍处于伸长状态

C．小车在两个铁钉的连线处 D．小车已过两个铁钉的连线

(4)下图给出了某次在正确操作情况下打出的纸带，从中截取了测量物体最大速度所用的一段纸带，测得O点到A、B、C、D、E各点的距离分别为OA＝5.65 cm，OB＝7.12 cm，OC＝8.78 cm，OD＝10.40 cm，OE＝11.91 cm.已知相邻两点打点时间间隔为0.02 s，则小车获得的最大速度vm＝________ m/s.

答案 (1)交流电源 (2)D (3)B (4)0.83

解析 (1)打点计时器使用的是交流电，故需要交流电源．

(2)实验中可以适当抬高木板的一侧来平衡摩擦阻力．受力平衡时，小车应做匀速直线运动，所以正确的做法是：放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可，故A、B、C项错误，D项正确．

(3)若木板水平放置，对小车受力分析可知，小车速度最大时小车受到的合力应为零，即小车受到的橡皮筋拉力与摩擦力相等，橡皮筋应处于伸长状态；小车在两个铁钉的连线的左侧，尚未到两个铁钉的连线处，故A、C、D项错误，B项正确．

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考点分类：考点分类见下表

考点内容

考点分析与常见题型

非质点类机械能守恒问题 选择题

与生产、生活相联系的能量守恒问题 选择题、计算题

运用动能定理巧解往复运动问题 选择题、计算题

与滑轮有关的功和功率的计算 选择题

考点一 非质点类机械能守恒问题

像“液柱”“链条”“过山车”类物体，在其运动过程中将发生形变，其重心位置相对物体也发生变化，因此这类物体不能再视为质点来处理了．

考点二 与生产、生活相联系的能量守恒问题

在新课程改革的形势下，高考命题加大了以生产、生活、科技为背景的试题比重，其中与生产、生活相联系的能量守恒问题尤其受到高考命题者青睐．

考点三 运用动能定理巧解往复运动问题

在有些问题中物体的运动过程具有重复性、往返性，而在这一过程中，描述运动的物理量多数是变化的，而且重复的次数又往往是无限的或者难以确定，求解这类问题时若运用牛顿运动定律及运动学公式将非常繁琐，甚至无法解出．由于动能定理只关心物体的初末状态而不计运动过程的细节，所以用动能定理分析这类问题可使解题过程简化．

考点四 与滑轮有关的功和功率的计算

2

典例精析

★考点一：非质点类机械能守恒问题

◆典例一：(一)“液柱”类问题

如图所示，粗细均匀，两端开口的U形管内装有同种液体、开始时两边液面高度差为h，管中液柱总长度为4h，后来让液体自由流动，当两液面高度相等时，右侧液面下降的速度为(

)

A.18gh B.16gh

C.14gh D.12gh

【答案】A

【解析】

◆典例二：“链条”类问题

如图所示，AB为光滑的水平面，BC是倾角为α的足够长的光滑斜面，斜面体固定不动．AB、BC间用一小段光滑圆弧轨道相连．一条长为L的均匀柔软链条开始时静止的放在ABC面上，其一端D至B的距离为L－a.现自由释放链条，则：

3

(1)链条下滑过程中，系统的机械能是否守恒？简述理由；

(2)链条的D端滑到B点时，链条的速率为多大？

2020年高考物理冲破高分瓶颈考前必破

破（3）考场必会高效破题技法

必考方法一：图象法

【真题引领】

(多选)(2018·全国卷Ⅲ)甲、乙两车在同一平直公路上同向运动，甲做匀加速直线运动，乙做匀速直线运动。甲、乙两车的位置x随时间t的变化如图所示。下列说法正确的是 ( )

A.在t1时刻两车速度相等

B.从0到t1时间内，两车走过的路程相等

C.从t1到t2时间内，两车走过的路程相等

D.在t1到t2时间内的某时刻，两车速度相等

【答案】C、D

(1)题眼解读：

解析：由位移—时间图象的意义可知t1时刻两车在x1位置，图线的斜率不同，速度不等，A错；由于甲车起始位置不在原点，从0到t1时间内，两车走过的路程不等，B错；从t1到t2时间内，两车都从x1位置运动到x2位置，因此走过的路程相等，C对；从t1到t2时间内甲车图线的斜率先小于后大于乙车，因此在t1到t2时间内的某时刻，两车速度相等，D对。

(2)易错警示：

警示1：对运动图象的认识不清晰，位移—时间图象和速度—时间图象的特征分析不准确。

警示2：对斜率、截距、交点和拐点的含义认识不清。

警示3：不能画出运动过程示意图，直观地体现解题思路。

解决图象转换类问题的一般流程

考场练兵：

从塔顶由静止释放一个小球A的时刻为计时零点，t0时刻，在与A球t0时刻所在位置的同一水平高度，由静止释放小球B，若两球都只受重力作用，设小球B下落时间为t，在A、B两球落地前，A、B两球之间的距离为Δx，则-t0的图象为 ( )

【答案】B

解析：A、B两球释放后都做自由落体运动，B球释放时，A球的速度vA=gt0，B球释放后t时间时，A、B两球之间的距离Δx=vAt+gt2-gt2=gt0t，则=gt0，所以-t0的图线为一条过原点的倾斜直线，斜率为g，故B正确。

必考方法二：整体和隔离法

【真题引领】

(多选)(2015·全国卷Ⅱ)在一东西向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩连接好的车厢，当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时，连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F；当机车在西边拉着车厢以大小为a的加速度向西行驶时，P和Q间的拉力大小仍为F，不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为( )