《决胜高考物理必刷题专项训练》专题12 动能定律及能量守恒定律 （解析版）

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2021 年高考物理专题必刷题训练
专题 12 动能定律及能量守恒定律
一、单项选择题
1．我国的“神舟十一号”载人飞船已于 2016 年10 月17 日发射升空，入轨两天后，与“天宫二号”成功对接，
顺利完成任务。假定对接前，“天宫二号”在如图所示的轨道 3上绕地球做匀速圆周运动，而“神舟十一号”
在图中轨道 1上绕地球做匀速圆周运动，两者都在图示平面内顺时针运转。若“神舟十一号”在轨道 1上的
P点瞬间改变其速度的大小，使其运行的轨道变为椭圆轨道 2，并在轨道 2和轨道 3的切点 Q与“天宫二号”
进行对接，图中 P、Q、K三点位于同一直线上，则（　　）
A．“神舟十一号”应在 P点瞬间加速才能使其运动轨道由 1变为 2
B．“神舟十一号”沿椭圆轨道 2从Q点飞向 P点过程中，万有引力做负功
C．“神舟十一号”沿椭圆轨道 2从P点飞向 Q点过程中机械能不断增大
D．“天宫二号”在轨道 3上经过 Q点时的速度与“神舟十一号”在轨道 2上经过 Q点时的速度相等
【答案】A
【解析】A．“神舟十一号”要在 P点从轨道 1变为轨道 2，轨道半径变大，它要做离心运动，其速度要大，
“神舟十一号”应在 P点瞬间加速才能使其轨道由 1变为 2，故 A正确；
B．“神舟十一号”沿椭圆轨道 2从Q点飞向 P点过程中，其所受的万有引力与瞬时速度的夹角为锐角，则
万有引力对其做正功，故 B错误；
C．“神舟十一号”沿椭圆轨道 2从P点飞向 Q点过程中，只有万有引力做功，其机械能守恒，故 C错误；
D．卫星要由轨道 2变轨到轨道 3，必须在 Q点加速，所以“天宫二号”在轨道 3上经过 Q点时的速度比“神
舟十一号”在轨道 2上经过 Q点时的速度大，故 D错误。
故选 A。
2．如图所示，在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 ，一质量为 m的小
球从管口由静止下落，将弹簧压缩至最低点 B，压缩量为 ，速度传感器描绘小球速度随时间变化如图，
其中 时间内图线是直线， 时间内图线是正弦曲线一部分，不计空气阻力，重力加速度为 g，则
（　　）
1
A．小球运动的最大速度为
B．小球运动到 O点下方 处的速度最大
C．弹簧的劲度系数
D．小球从管口 A至速度最大所用时间等于从速度最大至最低点 B所用时间的 2倍
【答案】C
【解析】A．设小球刚运动到 O点时的速度为 v，则有
解得
小球接触弹簧后先做加速运动，所以小球运动的最大速度大于 ，故 A错误；
B．小球在平衡位置处速度最大；若小球从 O点开始由静止释放，设弹簧的最大压缩量为 x，小球做简谐运
动，根据简谐运动的对称性可知，小球运动到 O点下方 处的速度最大；现在因为小球从 O点上方下落，
弹簧的压缩量
速度最大时，弹簧的弹力与重力大小相等，则小球仍在
速度最大，故 B错误；
C．小球刚接触弹簧时的加速度大小为 g，方向竖直向下，当小球运动到关于平衡位置对称点时，加速度大
小也等于 g，方向竖直向上，而此时小球还有向下的速度，还没有到达最低点，当小球到达最低点时加速
度将大于 g，根据牛顿第二定律知
则
2
故C正确；
D．由以上分析可知小球从管口 A至速度最大的位移是从速度最大至最低点 B位移的 2倍多，而由 v-t图像
可知小球从管口 A至速度最大的平均速度比从速度最大至最低点 B的小，由
可知小球从管口 A至速度最大所用时间等于从速度最大至最低点 B所用时间的 2倍多，故 D错误。
故选 C。
3．如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与质量为 m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连，弹簧水平且
处于原长。圆环从A处由静止开始下滑，经过 B处的速度最大，到达 C处的速度为零，AC=h。圆环在C
处获得一竖直向上的速度 v，恰好能回到A；弹簧始终在弹性限度之内，重力加速度为 g，则圆环（　　）
A．下滑过程中，加速度一直减小
B．下滑过程中，克服摩擦力做功为
C．在 C处，弹簧的弹性势能为
D．上滑经过 B的速度等于下滑经过 B的速度
【答案】B
【解析】A．由题意知，圆环从A到C先加速后减速，到达 B处速度最大，加速度减小为零，故加速度先
减小后增大，A错误；
BC．从 A到C，根据能量守恒
mgh=Wf＋Ep
从C到A根据能量守恒
联立解得
B正确，C错误；
D．设 AB 距离为 h1，从 A到B据能量守恒可得
3
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