2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題二 能量與動(dòng)量 第2講 機(jī)械能守恒定律 功能關(guān)系突破練.doc
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第2講 機(jī)械能守恒定律 功能關(guān)系 [限訓(xùn)練通高考] 科學(xué)設(shè)題 拿下高考高分 (45分鐘) 一、單項(xiàng)選擇題 1.(2018寧夏銀川第四次月考)下列關(guān)于力做功與對(duì)應(yīng)能量變化的說(shuō)法正確的是 ( ) A.合力做正功,機(jī)械能增加 B.合力做正功,物體的動(dòng)能一定增加 C.摩擦力做功,物體的機(jī)械能一定減少 D.合力做負(fù)功,重力勢(shì)能一定減少 解析:除重力外其余力做的功等于物體機(jī)械能的變化量,除重力外其余力做正功等于物體機(jī)械能的增加量,故A、C錯(cuò)誤;由動(dòng)能定理可知,合力做功是動(dòng)能變化的量度,合力做正功,物體的動(dòng)能一定增加,重力勢(shì)能的變化是看重力是否做功,故B正確,D錯(cuò)誤. 答案:B 2.(2018陜西乾縣一中高三第四次月考)一蹦極運(yùn)動(dòng)員身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺(tái)下落,到最低點(diǎn)時(shí)距水面還有數(shù)米距離.假定空氣阻力可忽略,運(yùn)動(dòng)員可視為質(zhì)點(diǎn),下列說(shuō)法不正確的是( ) A.運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)前重力勢(shì)能始終減小 B.蹦極繩張緊后的下落過(guò)程中,彈性力做負(fù)功,彈性勢(shì)能增加 C.蹦極過(guò)程中,運(yùn)動(dòng)員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 D.蹦極過(guò)程中,重力勢(shì)能的改變與重力勢(shì)能零點(diǎn)的選取有關(guān) 解析:運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)前,重力對(duì)運(yùn)動(dòng)員一直做正功,運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能始終減小,故A正確;蹦極繩張緊后的下落過(guò)程中,彈力方向向上,運(yùn)動(dòng)員的位移向下,彈性力對(duì)運(yùn)動(dòng)員做負(fù)功,彈性勢(shì)能增加,故B正確;以運(yùn)動(dòng)員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng),只有重力和彈力做功,系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,故C正確;重力勢(shì)能的改變與重力做功有關(guān),取決于初末位置的高度差,與重力勢(shì)能零點(diǎn)的選取無(wú)關(guān),故D錯(cuò)誤. 答案:D 3.韓曉鵬是我國(guó)首位在冬奧會(huì)雪上項(xiàng)目奪冠的運(yùn)動(dòng)員.他在一次自由式滑雪空中技巧比賽中沿“助滑區(qū)”保持同一姿態(tài)下滑了一段距離,重力對(duì)他做功1 900 J,他克服阻力做功100 J.韓曉鵬在此過(guò)程中( ) A.動(dòng)能增加了1 900 J B.動(dòng)能增加了2 000 J C.重力勢(shì)能減小了1 900 J D.重力勢(shì)能減小了2 000 J 解析:運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到重力和阻力的作用,合力做的功等于動(dòng)能的增加量,故動(dòng)能增加了ΔEk=1 900 J-100 J=1 800 J,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;重力做多少正功,重力勢(shì)能就減小多少,故重力勢(shì)能減小了1 900 J,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤. 答案:C 4.(2018陜西漢中期末檢測(cè))空降兵是現(xiàn)代軍隊(duì)的重要兵種.一次訓(xùn)練中,空降兵從靜止在空中的直升機(jī)上豎直跳下(初速度可看成零,未打開(kāi)降落傘不計(jì)空氣阻力),下落高度h之后打開(kāi)降落傘,接著又下降高度H之后,空降兵達(dá)到勻速.設(shè)空降兵打開(kāi)降落傘之后受到的空氣阻力與速度平方成正比,比例系數(shù)為k,即f=kv2.關(guān)于空降兵的說(shuō)法正確的是( ) A.空降兵從跳下到下落高度為h時(shí),機(jī)械能一定損失了mgh B.空降兵從跳下到剛勻速時(shí),重力勢(shì)能一定減少了mgH C.空降兵勻速下降時(shí),速度大小為 D.空降兵從跳下到剛勻速的過(guò)程,空降兵克服阻力做功為mg(H+h)- 解析:空降兵從跳下到下落高度為h的過(guò)程中,只有重力做功,機(jī)械能不變,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;空降兵從跳下到剛勻速時(shí),重力做功mg(H+h),重力勢(shì)能一定減少了mg(H+h),故B項(xiàng)錯(cuò)誤;空降兵勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),重力與阻力大小相等,所以kv2=mg,得v= ,故C項(xiàng)正確;空降兵從跳下到剛勻速的過(guò)程,重力和阻力對(duì)空降兵做的功等于空降兵動(dòng)能的變化,即mg(H+h)-W克f=mv2,得W克f=mg(H+h)-,故D項(xiàng)錯(cuò)誤. 答案:C 5.如圖所示,豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,絕緣輕質(zhì)彈簧豎直立于水平地面上,一質(zhì)量為m的帶正電小球在外力F的作用下靜止于圖示位置,小球與彈簧不連接,彈簧處于壓縮狀態(tài).現(xiàn)撤去F,在小球從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到離開(kāi)彈簧的過(guò)程中,重力、電場(chǎng)力、彈簧彈力對(duì)小球做功分別為W1、W2、W3,不計(jì)空氣阻力,則上述過(guò)程中( ) A.小球重力勢(shì)能的增量為W1 B.小球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 C.小球的動(dòng)能的增量為W1+W2 D.小球機(jī)械能的增加量為W2+W3 解析:題述過(guò)程中重力做負(fù)功,故ΔEp=-WG=-W1,A錯(cuò)誤;題述過(guò)程中電場(chǎng)力做功,所以小球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒,B錯(cuò)誤;題述過(guò)程中電場(chǎng)力、重力、彈力都做功,根據(jù)動(dòng)能定理可得ΔEk=W1+W2+W3,C錯(cuò)誤;重力以外的力做功等于小球的機(jī)械能變化量,故小球機(jī)械能增加量等于彈力和電場(chǎng)力做功,所以E=W2+W3,D正確. 答案:D 二、多項(xiàng)選擇題 6.如圖所示,固定的光滑斜面傾角為30,質(zhì)量分別為M、m的兩個(gè)物體通過(guò)細(xì)繩及輕彈簧連接于光滑輕滑輪兩側(cè),斜面底端有一與斜面垂直的擋板.開(kāi)始時(shí)用手按住物體M,此時(shí)M與擋板的距離為s,滑輪兩邊的細(xì)繩恰好伸直,且彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài).已知M=2m,空氣阻力不計(jì).松開(kāi)手后,關(guān)于二者的運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是( ) A.M和m組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 B.當(dāng)M的速度最大時(shí),m與地面間的作用力為零 C.若M恰好能到達(dá)擋板處,則此時(shí)m的速度為零 D.若M恰好能到達(dá)擋板處,則此過(guò)程中重力對(duì)M做的功等于彈簧彈性勢(shì)能的增加量與物體m的機(jī)械能增加量之和 解析:M、m和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;當(dāng)M的速度最大時(shí),彈簧彈力F=Mgsin 30=mg,所以m與地面間的作用力為零,選項(xiàng)B正確;若M恰好能到達(dá)擋板處,M有一段時(shí)間做減速運(yùn)動(dòng),繩子拉力大于mg,m向上做加速運(yùn)動(dòng),m的速度不為零,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;重力對(duì)M做的功等于M重力勢(shì)能的減少量,根據(jù)機(jī)械能守恒定律,若M恰好能到達(dá)擋板處,M重力勢(shì)能的減少量等于彈簧彈性勢(shì)能的增加量與物體m機(jī)械能的增加量之和,選項(xiàng)D正確. 答案:BD 7.如圖甲所示,傾角θ=30的光滑斜面固定在水平面上,自然伸長(zhǎng)的輕質(zhì)彈簧一端固定在斜面底端的擋板上.一質(zhì)量為m的小球,從離彈簧上端一定距離的位置靜止釋放,接觸彈簧后繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng),小球運(yùn)動(dòng)的v t圖象如圖乙所示,其中OA段為直線段,AB段是與OA相切于A點(diǎn)的平滑曲線,BC是平滑曲線,不考慮空氣阻力,重力加速度為g.關(guān)于小球的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,下列說(shuō)法正確的是( ) A.小球在tB時(shí)刻所受彈簧的彈力等于mg B.小球在tC時(shí)刻的加速度大于g C.小球從tC時(shí)刻所在的位置由靜止釋放后,能回到出發(fā)點(diǎn) D.小球從tA時(shí)刻到tC時(shí)刻的過(guò)程中,重力勢(shì)能的減少量等于彈簧彈性勢(shì)能的增加量 解析:小球在tB時(shí)刻速度達(dá)到最大,此時(shí)彈簧的彈力等于重力沿斜面的分力,即此時(shí)F彈=mgsin 30=mg,故A正確;由題意可知,tA時(shí)刻小球剛好與彈簧接觸且彈簧無(wú)形變,此時(shí)小球的加速度aA=g,由圖乙可知,A點(diǎn)圖線斜率的絕對(duì)值小于C點(diǎn)圖線斜率的絕對(duì)值,分析可知小球在tC時(shí)刻的加速度大于g,故B正確;整個(gè)過(guò)程中,彈簧和小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,故小球從C點(diǎn)釋放能到達(dá)原來(lái)的釋放點(diǎn),故C正確;小球從tA時(shí)刻到tC時(shí)刻的過(guò)程中,由系統(tǒng)機(jī)械能守恒知小球重力勢(shì)能的減少量與動(dòng)能的減少量之和等于彈簧彈性勢(shì)能的增加量,故D錯(cuò)誤. 答案:ABC 8.如圖所示,甲、乙兩傳送帶與水平面的夾角相同,都以恒定速率v向上運(yùn)動(dòng).現(xiàn)將一質(zhì)量為m的小物體(視為質(zhì)點(diǎn))輕輕放在A處,小物體在甲傳送帶上被傳送到B處時(shí)恰好達(dá)到傳送帶的速率v,在乙傳送帶上被傳送到離B處豎直高度為h的C處時(shí)達(dá)到傳送帶的速率v.已知B處離地面的高度均為H,則在小物體從A到B的過(guò)程中( ) A.小物體與甲傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)較小 B.兩傳送帶對(duì)小物體做功相等 C.甲傳送帶消耗的電能比較大 D.兩種情況下因摩擦產(chǎn)生的熱量相等 解析:根據(jù)公式v2=2ax可知,物體加速度關(guān)系a甲Q乙,根據(jù)能量守恒定律,電動(dòng)機(jī)消耗的電能E電等于摩擦產(chǎn)生的熱量Q與物體增加機(jī)械能之和,因物塊兩次從A到B增加的機(jī)械能相同,Q甲>Q乙,所以將小物體傳送到B處,甲傳送帶消耗的電能更多,故C正確,D錯(cuò)誤. 答案:ABC 三、非選擇題 9.如圖所示,左側(cè)豎直墻面上固定一半徑為R=0.3 m的光滑半圓環(huán),右側(cè)豎直墻面上與圓環(huán)的圓心O等高處固定一光滑直桿.質(zhì)量為ma=100 g的小球a套在半圓環(huán)上,質(zhì)量為mb=36 g的滑塊b套在直桿上,二者之間用長(zhǎng)為l=0.4 m的輕桿通過(guò)兩鉸鏈連接.現(xiàn)將a從圓環(huán)的最高處由靜止釋放,使a沿圓環(huán)自由下滑,不計(jì)一切摩擦,a、b均視為質(zhì)點(diǎn),重力加速度g取10 m/s2.求: (1)小球a滑到與圓心O等高的P點(diǎn)時(shí)的向心力大??; (2)小球a從P點(diǎn)下滑至桿與圓環(huán)相切的Q點(diǎn)的過(guò)程中,桿對(duì)滑塊b做的功. 解析:(1)當(dāng)a滑到與O同高度P點(diǎn)時(shí),a的速度v沿圓環(huán)切線向下,b的速度為零,由機(jī)械能守恒定律可得magR=mav2,解得v= 對(duì)小球a受力分析,由牛頓第二定律可得 F=ma=2mag=2 N. (2)桿與圓相切時(shí),如圖所示,a的速度沿桿方向,設(shè)此時(shí)b的速度為vb,根據(jù)桿不可伸長(zhǎng)和縮短, 有va=vbcos θ 由幾何關(guān)系可得cos θ==0.8 在圖中,球a下降的高度h=Rcos θ a、b系統(tǒng)機(jī)械能守恒magh=mav+mbv-mav2 對(duì)滑塊b,由動(dòng)能定理得 W=mbv=0.194 4 J. 答案:(1)2 N (2)0.194 4 J 10.如圖甲所示,質(zhì)量為m=1 kg的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),從光滑、固定的圓弧軌道的最高點(diǎn)A由靜止滑下,經(jīng)最低點(diǎn)B后滑到位于水平面的木板上,已知木板質(zhì)量M=2 kg,其上表面與圓弧軌道相切于B點(diǎn),且長(zhǎng)度足夠長(zhǎng),滑塊滑上木板后,木板的v t圖象如圖乙所示,重力加速度g取10 m/s2,求: (1)滑塊經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)對(duì)圓弧軌道的壓力; (2)木板與地面之間、滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù); (3)滑塊在木板上滑過(guò)的距離. 解析:(1)設(shè)圓弧軌道半徑為R,從A到B的過(guò)程中滑塊的機(jī)械能守恒.設(shè)滑塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小為v,則由機(jī)械能守恒定律可得 mgR=mv2 經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí),由牛頓第二定律可得 FN-mg=m 求解可得FN=30 N 根據(jù)牛頓第三定律可知,滑塊在B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為30 N,方向豎直向下. (2)由v t圖象可知,木板加速時(shí)的加速度大小為a1=1 m/s2,滑塊與木板共同減速時(shí)的加速度大小為a2=1 m/s2 設(shè)木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1,滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2,則在1~2 s內(nèi),對(duì)滑塊和木板有 μ1(m+M)g=(m+M)a2 在0~1 s內(nèi),對(duì)木板有 μ2mg-μ1(m+M)g=Ma1 聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得μ1=0.1,μ2=0.5. (3)滑塊在木板上滑動(dòng)過(guò)程中,設(shè)滑塊與木板相對(duì)靜止時(shí)的共同速度為v1,滑塊從滑上木板到兩者具有共同速度所用時(shí)間為t1,則對(duì)滑塊有 μ2mg=ma,v1=v-at1 木板的位移x1=t1 滑塊的位移x2=t1 滑塊在木板上滑過(guò)的距離Δx=x2-x1 從圖乙可知v1=1 m/s,t1=1 s 代入數(shù)據(jù)求解可得Δx=3 m. 答案:(1)30 N,豎直向下 (2)0.1 0.5 (3)3 m 11.(2018貴州貴陽(yáng)高三期末)如圖所示,AB是長(zhǎng)度x=0.5 m的水平直軌道,B端與半徑為R=0.1 m的光滑四分之一圓軌道BC相切,過(guò)B點(diǎn)的半徑豎直.A端左側(cè)固定一個(gè)傾角θ=30的光滑斜面,連接處順滑;穿過(guò)足夠高的定滑輪的輕繩兩端分別系著小物塊a和b,a的質(zhì)量m1=1 kg.開(kāi)始時(shí)將b按壓在地面不動(dòng),a位于斜面上高h(yuǎn)=0.5 m的地方,此時(shí)滑輪左邊的繩子豎直而右邊的繩子與斜面平行,然后放開(kāi)手,讓a沿斜面下滑而b上升,當(dāng)a滑到斜面底端A點(diǎn)時(shí)繩子突然斷開(kāi),a繼續(xù)沿水平地面運(yùn)動(dòng),然后進(jìn)入BC軌道,已知物塊a與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,g取10 m/s2. (1)若物塊a到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度vC=1 m/s,求a在B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小; (2)要使物塊a能滑上軌道BC又不會(huì)從最高點(diǎn)C處滑出,求b的質(zhì)量m2的取值范圍. 解析:(1)設(shè)物塊a經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度為vB 由機(jī)械能守恒定律得m1v=m1v+m1gR 設(shè)物塊a剛進(jìn)入圓軌道BC時(shí)受到的支持力為FN,由牛頓第二定律有 FN-m1g=m1 聯(lián)立解得FN=40 N 由牛頓第三定律,物塊a對(duì)軌道的壓力大小為40 N. (2)設(shè)物塊a經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速度為v1時(shí)恰能滑到B點(diǎn),由動(dòng)能定理有 -μm1gx=0-m1v 解得v1= m/s 設(shè)物塊a經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速度為v2時(shí)恰能滑到C點(diǎn),由動(dòng)能定理有-μm1gx-m1gR=0-m1v 解得v2=2 m/s 要使物塊能滑上軌道BC而又不從C點(diǎn)滑出,物塊a在A點(diǎn)的速度vA應(yīng)滿足 m/s- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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