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2019-2020年高考物理二輪復(fù)習(xí) 階段訓(xùn)練（二）功和能
一、選擇題(本題共8小題,每小題7分,共56分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,1~6題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,7~8題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)的得7分,選對(duì)但不全的得4分,有選錯(cuò)的得0分)
1.游樂(lè)場(chǎng)有一“摩天輪”如圖所示。輪面與水平面成一定的角度。一游客隨“摩天輪”一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則( )
A.游客的機(jī)械能守恒
B.重力對(duì)游客始終做負(fù)功
C.任意相等時(shí)間內(nèi),游客的重力勢(shì)能變化量相等
D.游客的重力功率最大時(shí),游客與輪的輪心等高
2.(xx山西運(yùn)城統(tǒng)考)如圖所示,水平傳送帶兩端點(diǎn)A、B間的距離為L(zhǎng)。若傳送帶處于靜止?fàn)顟B(tài),把一個(gè)小物塊放到右端的A點(diǎn),某人用恒定的水平拉力F1使小物塊以速度v1勻速滑到左端的B點(diǎn)。若傳送帶的上表面以v2的速度勻速向左運(yùn)動(dòng),此人用水平恒力F2拉物塊,使物塊以相對(duì)于傳送帶為v1的速度從A滑到B,下列說(shuō)法正確的是( )
A.F2大于F1
B.F2做的功等于F1做的功
C.F2的功率等于F1的功率
D.兩種情況下物塊與皮帶之間因摩擦而產(chǎn)生的熱量相同
3.(xx上海青浦一模)如圖,豎直平面內(nèi)的軌道Ⅰ和Ⅱ都由兩段細(xì)直桿連接而成,兩軌道長(zhǎng)度相等,用相同的水平恒力將穿在軌道最低點(diǎn)B的靜止小球,分別沿Ⅰ和Ⅱ推至最高點(diǎn)A,所需時(shí)間分別為t1、t2,動(dòng)能增量分別為ΔEk1、ΔEk2。假定球在經(jīng)過(guò)軌道轉(zhuǎn)折點(diǎn)前后速度大小不變,且球與Ⅰ和Ⅱ軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)相等,則( )
A.ΔEk1>ΔEk2,t1>t2 B.ΔEk1=ΔEk2,t1>t2
C.ΔEk1>ΔEk2,t1
Q2。故B正確,C、D錯(cuò)誤。故選B。
3.B 解析:
因?yàn)槟Σ亮ψ龉f=μ(mgcos θ+Fsin θ)s=μmgx+μFh,可知沿兩軌道運(yùn)動(dòng),摩擦力做功相等,根據(jù)動(dòng)能定理得WF-mgh-Wf=ΔEk,知兩次情況拉力做功相等,摩擦力做功相等,重力做功相等,則動(dòng)能的變化量相等。作出在兩個(gè)軌道上運(yùn)動(dòng)的速度—時(shí)間圖線如圖所示,由于路程相等,則圖線與時(shí)間軸圍成的面積相等,由圖可知,t1>t2。故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。故選B。
4.B 解析:本題考查動(dòng)能定理,意在考查F-x圖象中圖線與橫軸圍成的面積表示功的知識(shí)。由題圖可知F-x圖線與橫軸圍成的面積表示功,由動(dòng)能定理可知W=mv2-,經(jīng)計(jì)算可得v=3 m/s,B正確。
5.AC 解析:升降機(jī)在下落過(guò)程中,受到豎直向下的重力和豎直向上的彈簧的彈力作用,且彈力逐漸增大,則升降機(jī)先向下加速,后減速,故升降機(jī)先處于失重狀態(tài)然后處于超重狀態(tài),選項(xiàng)A正確;升降機(jī)的重力的功率P=mgv,其先增大后減小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;除重力做功外,彈簧的彈力對(duì)其做負(fù)功,機(jī)械能減小,選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
6.AB 解析:物體B對(duì)擋板恰好無(wú)壓力時(shí),其仍處于靜止?fàn)顟B(tài),其合力為零,由平衡條件可得kh-2mgsin 30=0,k=,選項(xiàng)A正確;由功能關(guān)系可得,此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能等于mgh-mv2,選項(xiàng)B正確;此時(shí)對(duì)物體A受力分析,其合力為零,無(wú)加速度,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;此后物體B仍處于靜止?fàn)顟B(tài),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
7.BC 解析:依題意知,當(dāng)A到達(dá)底端時(shí),B的速度為零,B的速度在整個(gè)過(guò)程中,先增大后減小,動(dòng)能先增大后減小,所以輕桿對(duì)B先做正功,后做負(fù)功,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;A、B組成的系統(tǒng)只有重力做功,系統(tǒng)機(jī)械能守恒,因B的機(jī)械能先增大后減小,所以小球A的機(jī)械能先減小后增大,選項(xiàng)B正確;A運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),B的速度為零,根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律得mgl=,解得v=,選項(xiàng)C正確;A有向下的加速度,說(shuō)明水平桿的支持力小于2mg,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
8.AC 解析:A、B組成的系統(tǒng)中只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,故A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,選項(xiàng)A正確;分析B的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況:B先受到桿向右的推力,使其向右做加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)B的速度達(dá)到一定值時(shí),桿對(duì)B有向左的拉力作用,使B向右做減速運(yùn)動(dòng),當(dāng)A落地時(shí),B的速度減小為零,所以桿對(duì)B先做正功,后做負(fù)功,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由于A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,且A到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)B的速度為零,根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知選項(xiàng)C正確;B先做加速運(yùn)動(dòng)后做減速運(yùn)動(dòng),當(dāng)B的速度最大時(shí)其加速度為零,此時(shí)桿的彈力為零,故B對(duì)水平面的壓力大小為mg,由于A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,故此時(shí)A的機(jī)械能最小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
9.答案:(1)0.3 s (2)2 m/s (3)0.1 J
解析:(1)小物塊從C水平飛出后做平拋運(yùn)動(dòng),由h=gt2得小物塊從C到D運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t==0.3 s。①
(2)從C到D,小物塊水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),v=得v=2 m/s
此速度即小物塊從C點(diǎn)飛出時(shí)的速度。②
(3)物塊從A運(yùn)動(dòng)到C的過(guò)程中,根據(jù)動(dòng)能定理得
mg(H-h)-Wf=mv2-0③
則克服摩擦力做功Wf=0.1 J。④
評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):本題共14分。其中①③每式5分,②④每式2分。
10.答案:(1)2 s (2)64 J (3)40 J
解析:(1)鐵塊與木板間的滑動(dòng)摩擦力
Ff=μmg=0.4110 N=4 N①
鐵塊的加速度
a1= m/s2=4 m/s2②
木板的加速度
a2= m/s2=1 m/s2③
鐵塊滑到木板左端的時(shí)間為t
則a1t2-a2t2=L④
代入數(shù)據(jù)解得t=2 s。⑤
(2)鐵塊位移
s1=a1t2=422 m=8 m⑥
木板位移
s2=a2t2=122 m=2 m⑦
恒力F對(duì)鐵塊做的功W=Fs1=88 J=64 J。⑧
(3)鐵塊的動(dòng)能EkA=(F-Ff)s1=(8-4)8 J=32 J⑨
木板的動(dòng)能EkB=Ffs2=42 J=8 J
鐵塊和木板的總動(dòng)能
Ek總=EkA+EkB=32 J+8 J=40 J。
評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):本題共15分。其中④⑧⑨每式2分,其余每式1分。
11.答案:(1)2 m/s 1.67 N,豎直向上
(2)8 J (3)見(jiàn)解析
解析:(1)由mg2R=
得vA=2 m/s①
設(shè)物體在A點(diǎn)所受軌道作用力為FA
則由mg+FA=m,可得FA= N=1.67 N②
由牛頓第三定律得
物體在A點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為1.67 N
方向?yàn)樨Q直向上。③
(2)物體落到傳送帶頂端C時(shí)的速度大小為vC==5 m/s④
傳送帶順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),對(duì)物體施加的摩擦力沿傳送帶上表面向上,則由
mg(sin θ-μcos θ)=ma1⑤
可得物體勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a1=2 m/s2⑥
由L=vCt+a1t2,得物體從C到底端的時(shí)間t=0.5 s⑦
此過(guò)程中,由于摩擦而產(chǎn)生的熱量為
Q=Ff(L+s帶)=μmgcos θ(L+v1t)=8 J。⑧
(3)
⑨
說(shuō)明:①中間段曲線及起始點(diǎn)要正確(方程可以不寫在圖線上);
②v2≤5 m/s時(shí),EkD=9 J或在圖上標(biāo)出點(diǎn)(5,9),且圖線要正確;
③v2≥4 m/s時(shí),EkD=20 J或在圖上標(biāo)出點(diǎn)(4,20),且圖線要正確。
分情況討論:
a.當(dāng)v2≤vC=5 m/s時(shí),物體一直以a1=2 m/s2勻加速下滑,到達(dá)底端時(shí)的速度大小為vD==6 m/s,即EkD==9 J
b.若物體所受傳送帶摩擦力沿傳送帶上表面向下,
則物體加速度大小為a2=g(sin θ+μcos θ)=10 m/s2
若一直以a2勻加速,則vD= m/s=4 m/s
所以:當(dāng)v2≥4 m/s時(shí),EkD==20 J
c.當(dāng)5 m/s
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