2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 限時規(guī)范專題練（一）動力學(xué)和能量問題綜合應(yīng)用（含解析）.doc
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動力學(xué)和能量問題綜合應(yīng)用 時間：60分鐘 滿分：100分 一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分。其中1～6為單選，7～10為多選) 1．(2018廣東六校聯(lián)考)北京獲得2022年冬奧會舉辦權(quán)，冰壺是冬奧會的比賽項(xiàng)目。將一個冰壺以一定初速度推出后將運(yùn)動一段距離停下來。換一個材料相同、質(zhì)量更大的冰壺，以相同的初速度推出后，冰壺運(yùn)動的距離將( ) A．不變 B．變小 C．變大 D．無法判斷 答案 A 解析 冰壺在冰面上以一定初速度被推出后，在滑動摩擦力作用下做勻減速運(yùn)動，根據(jù)動能定理有－μmgs＝0－mv2，得s＝，兩種冰壺的初速度相等，材料相同，故運(yùn)動的位移大小相等。故選A。 2.(2018唐山開灤二中月考)如圖所示，質(zhì)量為m的物體始終靜止在斜面上，在斜面體從圖中實(shí)線位置沿水平面向右勻速運(yùn)動到虛線位置的過程中，下列關(guān)于物體所受各力做功的說法正確的是( ) A．重力不做功 B．支持力不做功 C．摩擦力不做功 D．合力做正功 答案 A 解析 物體在水平方向移動，在重力方向上沒有位移，所以重力對物體做功為零，A正確；由題圖知，斜面體對物體的支持力與位移的夾角小于90，則支持力對物體做正功，B錯誤；摩擦力方向沿斜面向上，與位移的夾角為鈍角，所以摩擦力對物體做負(fù)功，C錯誤；物體勻速運(yùn)動時，合力為零，合力對物體做功為零，D錯誤。 3．把動力裝置分散安裝在每節(jié)車廂上，使其既具有牽引動力，又可以載客，這樣的客車車廂叫做動車。而動車組就是幾節(jié)自帶動力的車廂加幾節(jié)不帶動力的車廂編成一組。帶動力的車廂叫動車，不帶動力的車廂叫拖車。設(shè)動車組運(yùn)行過程中的阻力與質(zhì)量成正比，每節(jié)動車與拖車的質(zhì)量都相等，每節(jié)動車的額定功率都相等，若開動一節(jié)動車帶三節(jié)拖車，最大速度可達(dá)到150 km/h。當(dāng)開動二節(jié)動車帶三節(jié)拖車時，最大速度可達(dá)到( ) A．200 km/h B．240 km/h C．280 km/h D．300 km/h 答案 B 解析 若開動一節(jié)動車帶三節(jié)拖車，最大速度可達(dá)到150 km/h。設(shè)動車的功率為P，每節(jié)車廂所受的阻力為f，當(dāng)達(dá)到最大速度時動車的牽引力等于整體的阻力，則有：P＝4fv，當(dāng)開動二節(jié)動車帶三節(jié)拖車時，有2P＝5fv′，聯(lián)立兩式解得v′＝240 km/h。B正確，A、C、D錯誤。 4．如圖甲所示，滑輪質(zhì)量、摩擦均不計(jì)，質(zhì)量為2 kg的物體在拉力F作用下由靜止開始向上做勻加速運(yùn)動，其速度隨時間的變化關(guān)系如圖乙所示，由此可知( ) A．物體加速度大小為2 m/s2 B．F的大小為21 N C．4 s末F的功率為42 W D．4 s內(nèi)F的平均功率為42 W 答案 C 解析 由題圖乙可知，v－t圖象的斜率表示物體加速度的大小，即a＝0.5 m/s2，由2F－mg＝ma可得：F＝10.5 N，A、B均錯誤；4 s末F的作用點(diǎn)的速度大小為vF＝2v物＝4 m/s，故4 s末F的功率為P＝FvF＝42 W，C正確；4 s內(nèi)物體上升的高度h＝4 m，力F的作用點(diǎn)的位移l＝2h＝8 m，拉力F所做的功W＝Fl＝84 J，故平均功率＝＝21 W，D錯誤。 5.如圖所示，將一可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊從固定斜面頂端由靜止釋放后沿斜面加速下滑，設(shè)物塊質(zhì)量為m、物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，斜面高度h和底邊長度x均可獨(dú)立調(diào)節(jié)(斜面長度隨之改變)，下列說法正確的是( ) A．若只增大x，物塊滑到斜面底端時的動能增大 B．若只增大h，物塊滑到斜面底端時的動能減小 C．若只增大μ，物塊滑到斜面底端時的動能增大 D．若只增大m，物塊滑到斜面底端時的動能增大 答案 D 解析 對物塊用動能定理可得mgh－Wf＝Ek－0，其中Ek為物塊滑到斜面底端時的動能，Wf為下滑過程物塊克服摩擦力所做的功，而Wf＝fs＝μFNs＝μmgcosθs＝μmgx，其中f為物塊受到的摩擦力，s為斜面斜邊長，F(xiàn)N為斜面對物塊的支持力，故mgh－μmgx＝Ek－0，則D正確，A、B、C錯誤。 6.(2018石家莊質(zhì)檢一)如圖所示，質(zhì)量為m的物體A和質(zhì)量為2m的物體B通過不可伸長的輕繩及輕質(zhì)彈簧連接在輕滑輪兩側(cè)。開始用手托著物體A使彈簧處于原長且輕繩伸直，此時物體A與水平地面的距離為h，物體B靜止在地面上。現(xiàn)由靜止釋放A，A與地面即將接觸時速度恰好為0，此時物體B對地面恰好無壓力，重力加速度為g，下列說法正確的是( ) A．物體A下落過程中一直處于失重狀態(tài) B．物體A即將落地時，物體B處于失重狀態(tài) C．從物體A開始下落到即將落地的過程中，彈簧的彈性勢能最大值為mgh D．物體A下落過程中，A的動能和彈簧的彈性勢能之和先增大后減小 答案 C 解析 根據(jù)題述“A與地面即將接觸時速度恰好為0”，可知A先加速后減速向下運(yùn)動，加速度方向先向下后向上，物體A先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)，A錯誤；根據(jù)題述“A與地面即將接觸時速度恰好為0，此時物體B對地面恰好無壓力”，可知此時輕繩中拉力大小等于B的重力，B處于靜止?fàn)顟B(tài)，加速度為零，B錯誤；對A和彈簧組成的系統(tǒng)，在A由靜止下落到A與地面即將接觸的過程中，系統(tǒng)的重力勢能、動能和彈性勢能相互轉(zhuǎn)化，物體A即將落地時，重力勢能減少量為mgh，動能與初狀態(tài)相同為0，此時彈簧的彈性勢能最大為mgh，C正確；在物體A下落過程中，A的重力勢能一直減小，A的動能和彈簧的彈性勢能之和一直增大，D錯誤。 7.(2018陜西寶雞模擬)如圖所示，內(nèi)壁光滑的圓形軌道固定在豎直平面內(nèi)，輕桿兩端固定有甲、乙兩球，甲球質(zhì)量小于乙球質(zhì)量，將兩球放入軌道內(nèi)，乙球位于最低點(diǎn)。由靜止釋放輕桿后，甲球( ) A．能下滑到軌道的最低點(diǎn) B．下滑過程中桿對其做負(fù)功 C．滑回時一定能返回到初始位置 D．滑回的全過程，增加的重力勢能等于乙球減少的重力勢能 答案 BCD 解析 甲、乙兩球組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，若甲球沿軌道能下滑到軌道的最低點(diǎn)，則乙球到達(dá)與圓心等高處，但由于乙球的質(zhì)量比甲球的大，造成機(jī)械能增加，明顯違背了機(jī)械能守恒定律，故甲球不可能滑到軌道最低點(diǎn)，A錯誤；根據(jù)機(jī)械能守恒定律知，甲球返回時，一定能返回到初始位置，C正確；甲球下滑過程中，乙球的機(jī)械能逐漸增大，所以甲球的機(jī)械能逐漸減小，根據(jù)功能關(guān)系知桿對甲球做負(fù)功，B正確；甲球滑回的全過程，甲球增加的機(jī)械能等于乙球減少的機(jī)械能，由于初、末態(tài)兩球的速度均為零，即動能均為零，所以甲球增加的重力勢能等于乙球減少的重力勢能，D正確。 8．第一次將一長木板靜止放在光滑水平面上，如圖甲所示，一小鉛塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以水平初速度v0由木板左端向右滑動，到達(dá)右端時恰能與木板保持相對靜止。第二次將長木板分成A、B兩塊，使B的長度和質(zhì)量均為A的2倍，并緊挨著放在原水平面上，讓小鉛塊仍以初速度v0由A的左端開始向右滑動，如圖乙所示。若小鉛塊相對滑動過程中所受的摩擦力始終不變，則下列說法正確的是( ) A．小鉛塊將從B的右端飛離木板 B．小鉛塊滑到B的右端前已與B保持相對靜止 C．第一次和第二次過程中產(chǎn)生的熱量相等 D．第一次過程中產(chǎn)生的熱量大于第二次過程中產(chǎn)生的熱量 答案 BD 解析 在第一次小鉛塊運(yùn)動過程中，小鉛塊與木板之間的摩擦力使整個木板一直加速，第二次小鉛塊先使整個木板加速，當(dāng)小鉛塊運(yùn)動到B上后A停止加速，只有B加速，加速度大于第一次的對應(yīng)過程，故第二次小鉛塊與B將更早共速，所以小鉛塊還沒有運(yùn)動到B的右端，二者就已共速，A錯誤，B正確；由于第一次的相對路程大于第二次的相對路程，則第一次過程中產(chǎn)生的熱量大于第二次過程中產(chǎn)生的熱量，C錯誤，D正確。 9．(2018重慶調(diào)研)如圖所示，木塊A、B的質(zhì)量分別為m1、m2，A、B之間用一輕彈簧相連，將它們靜置于一底端帶有擋板的光滑斜面上，斜面的傾角為θ，彈簧的勁度系數(shù)為k?，F(xiàn)對A施加一平行于斜面向上的恒力F，使A沿斜面由靜止開始向上運(yùn)動。當(dāng)B對擋板的壓力剛好為零時，A的速度剛好為v，下列說法正確的是( ) A．此時彈簧的彈力大小為m1gsinθ B．在此過程中拉力F做的功為 C．在此過程中彈簧彈性勢能增加了－m1v2 D．在此過程中木塊A重力勢能增加了 答案 BD 解析 根據(jù)題述“當(dāng)B對擋板的壓力剛好為零時，A的速度剛好為v”，可知此時彈簧彈力大小等于木塊B的重力沿斜面的分力m2gsinθ，A錯誤。初始狀態(tài)，未對A施加恒力F時，設(shè)彈簧壓縮量為x1，對木塊A，由平衡條件可得，kx1＝m1gsinθ，解得：x1＝；當(dāng)B對擋板的壓力剛好為零時，設(shè)彈簧拉伸了x2，對木塊B，由平衡條件可得，kx2＝m2gsinθ，解得：x2＝，在此過程中拉力F做的功為W＝F(x1＋x2)＝，B正確。在此過程中木塊A重力勢能增加了ΔEp＝m1g(x1＋x2)sinθ＝，D正確。設(shè)在此過程中彈簧彈性勢能增加了ΔE，根據(jù)功能關(guān)系，W＝ΔE＋m1g(x1＋x2)sinθ＋m1v2，解得ΔE＝－－m1v2，C錯誤。 10．如圖所示，水平光滑長桿上套有一個質(zhì)量為mA的小物塊A，細(xì)線跨過O點(diǎn)的輕小光滑定滑輪一端連接A，另一端懸掛質(zhì)量為mB的小物塊B，C為O點(diǎn)正下方桿上一點(diǎn)，滑輪到桿的距離OC＝h。開始時A位于P點(diǎn)，PO與水平方向的夾角為30?，F(xiàn)將A、B同時由靜止釋放，則下列分析正確的是( ) A．物塊B從釋放到最低點(diǎn)的過程中，物塊A的動能不斷增大 B．物塊A由P點(diǎn)出發(fā)第一次到達(dá)C點(diǎn)的過程中，物塊B的機(jī)械能先增大后減小 C．PO與水平方向的夾角為45時，物塊A、B速度大小關(guān)系是vA＝vB D．物塊A在運(yùn)動過程中最大速度為 答案 AD 解析 如圖，vAcosθ＝vB，當(dāng)θ＝90時，vB＝0，物體B到達(dá)最低點(diǎn)，繩的拉力對A一直做正功，A動能不斷增大，A項(xiàng)正確；在此過程中繩的拉力對B一直做負(fù)功，B的機(jī)械能減小，B項(xiàng)錯誤；PO與水平面夾角為45時，由vAcos45＝vB得：vA＝vB，C項(xiàng)錯誤；A的最大速度出現(xiàn)在θ＝90時，由系統(tǒng)機(jī)械能守恒得：mBg－h(huán)＝mAv，解得vA＝ ，D項(xiàng)正確。 二、非選擇題(本題共2小題，共30分) 11．(14分)如圖所示，在豎直平面內(nèi)，粗糙的斜面軌道AB的下端與光滑的圓弧軌道BCD相切于B點(diǎn)，C點(diǎn)是最低點(diǎn)，圓心角∠BOC＝37，D點(diǎn)與圓心O等高，圓弧軌道半徑R＝1.0 m，現(xiàn)在一個質(zhì)量為m＝0.2 kg 可視為質(zhì)點(diǎn)的小物體，從D點(diǎn)的正上方E點(diǎn)處自由下落，DE距離h＝1.6 m，小物體與斜面AB之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5。取sin37＝0.6，cos37＝0.8，g＝10 m/s2。求： (1)小物體第一次通過C點(diǎn)時軌道對小物體的支持力FN的大小。 (2)要使小物體不從斜面頂端飛出，斜面的長度LAB至少要多長。 (3)若斜面已經(jīng)滿足(2)中的要求，小物體從E點(diǎn)開始下落，直至最后在光滑圓弧軌道上做周期性運(yùn)動，在此過程中系統(tǒng)因摩擦所產(chǎn)生的熱量Q的大小。 答案 (1)12.4 N (2)2.4 m (3)4.8 J 解析 (1)小物體從E到C，由機(jī)械能守恒定律得： mg(h＋R)＝mv① 在C點(diǎn)，由牛頓第二定律得： FN－mg＝m② 聯(lián)立①②解得FN＝12.4 N。 (2)從E→D→C→B→A過程，由動能定理得： WG－W阻＝0③ WG＝mg[(h＋Rcos37)－LABsin37]④ W阻＝μmgcos37LAB⑤ 聯(lián)立③④⑤解得LAB＝2.4 m。 (3)因?yàn)閙gsin37>μmgcos37(或μ下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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