课标版2020高考物理二轮复习专题二能量与动量第6讲选择题对“机械能守恒定律功能关系”的考查限时练含解析

在高中物理复习中，"机械能守恒定律"和"功能关系"是极其重要的概念，它们在解决关于动力学和能量转化的问题时起到关键作用。机械能守恒定律指的是在一个封闭系统中，如果只有保守力（如重力、弹簧力）作用，没有非保守力（如摩擦力、阻力）做功，那么系统的总机械能（动能和势能之和）将保持不变。功能关系则是指一个系统中，外力对物体做的功等于物体机械能的改变。 在选择题中，问题1考察了机械能守恒定律的应用。题目中提到，参与者以一定速度抛出小球，若小球能击中触发器，其路径必须满足机械能守恒，即小球抛出后在整个运动过程中，其动能和势能的总和保持不变。选项C和D中，小球有可能在最高点速度降为0，满足机械能守恒，因此可以击中触发器。 问题2探讨的是小球在有空气阻力的情况下，机械能随高度变化的关系。由于空气阻力与速度成正比，上升和下降过程中阻力不同，导致机械能并非严格守恒。E-h图像的斜率表示单位高度内机械能的变化，上升过程斜率绝对值大，表示机械能损失多，下降过程斜率绝对值小，损失少。 问题3涉及到了超重和失重以及弹性势能的概念。小孩下落过程中，弹性绳逐渐伸长，弹性势能增加，动能转化为弹性势能，导致机械能减小。因此，小孩的加速度先因重力而增大，后因弹力而减小，不是一直增大。 问题4中，领舞者上升过程中的机械能不守恒，因为钢丝绳的拉力对她们做功，改变了其机械能。而2号和4号领舞者，由于质量和高度相同，故重力势能相等。 问题5的跳水运动员在水中减速运动，水的阻力做负功，导致动能减小，机械能减少。通过牛顿第二定律计算得出运动员的加速度和动量变化，同时动能减少量等于克服阻力做的功。 最后一个问题6讨论了在斜面上的物体受到恒定拉力的情况，这里考察的是牛顿第二定律和动能定理的应用。当拉力克服摩擦力使物体加速上升时，动能增加，势能也增加，而系统的总机械能会因拉力做功而增加。 这些题目覆盖了机械能守恒定律、功能关系、非保守力做功对机械能的影响、超重和失重状态的判断、以及牛顿定律在实际问题中的应用等多个知识点，这些都是高考物理复习中的重点内容。通过这些题目，学生可以深化对能量和动量的理解，并提升解决实际问题的能力。