2022年高三物理第一輪復(fù)習(xí) 限時規(guī)范專題練 4 動力學(xué)和能量觀點(diǎn)的應(yīng)用

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1、2022年高三物理第一輪復(fù)習(xí) 限時規(guī)范專題練 4 動力學(xué)和能量觀點(diǎn)的應(yīng)用 一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分) 1. [xx·遼寧沈陽質(zhì)檢]如圖所示，一個小球質(zhì)量為m，靜止在光滑的軌道上，現(xiàn)以水平力擊打小球，使小球能夠通過半徑為R的豎直光滑軌道的最高點(diǎn)C，則水平力對小球所做的功至少為(　　) A. mgR　　　　　　　　　 B. 2mgR C. 2.5mgR D. 3mgR 解析：設(shè)小球恰好能通過最高點(diǎn)C時的速度為v，小球從受力運(yùn)動到最高點(diǎn)C的過程，由動能定理得，W－2mgR＝mv2，對小球在C點(diǎn)受力分析得，mg＝，解得，W＝2.5 mgR，C項(xiàng)正確。 答案：

2、C 2. 質(zhì)量為m的物體從靜止以g的加速度豎直上升h，關(guān)于該過程下列說法中正確的是(　　) A. 物體的機(jī)械能增加mgh B. 物體的機(jī)械能減少mgh C. 重力對物體做功mgh D. 物體的動能增加mgh 解析：質(zhì)量為m的物體從靜止以的加速度豎直上升h，重力對物體做功－mgh，所受合外力為mg，合外力做功mgh，由動能定理知物體的動能增加mgh，選項(xiàng)C錯誤，D正確；物體的機(jī)械能增加mgh，選項(xiàng)A、B錯誤。 答案：D 3. [xx·海口模擬]開口向上的半球形曲面的截面如圖所示，直徑AB水平。一小物塊在曲面內(nèi)A點(diǎn)以某一速率開始下滑，曲面內(nèi)各處動摩擦因數(shù)不同，因摩擦作用物塊下滑

3、時速率不變，則下列說法正確的是(　　) A. 物塊運(yùn)動過程中加速度始終為零 B. 物塊所受合外力大小不變，方向在變 C. 在滑到最低點(diǎn)C以前，物塊所受重力的瞬時功率越來越大 D. 在滑到最低點(diǎn)C以前，物塊所受摩擦力大小不變 解析：小物塊沿半球形曲面做勻速圓周運(yùn)動，加速度不為零，合外力提供向心力，由F向＝m可知，其大小不變，方向在變，A錯誤、B正確；物塊所受摩擦力大小等于物塊重力沿切向的分力，故摩擦力逐漸減小，D錯誤；設(shè)物塊速度與豎直方向夾角為θ，則物塊重力的瞬時功率P＝mgvcosθ，P隨θ的增大而減小，C錯誤。 答案：B 4. [xx·廣州模擬](多選)一輛質(zhì)量為m的汽車在

4、發(fā)動機(jī)牽引力F的作用下，沿水平方向運(yùn)動。在t0時刻關(guān)閉發(fā)動機(jī)，其運(yùn)動的v－t圖象如圖所示。已知汽車行駛過程中所受的阻力是汽車重量的k倍，則(　　) A. 加速過程與減速過程的平均速度之比為1∶2 B. 加速過程與減速過程的位移大小之比為1∶2 C. 汽車牽引力F與所受阻力大小之比為3∶1 D. 汽車牽引力F做的功為 解析：由題圖可知，加速過程F－Ff＝ma1，a1＝，位移x1＝v0t0；減速過程－Ff＝ma2，a2＝－，位移x2＝v0·2t0，又Ff＝kmg，由以上各式解得加速過程與減速過程的位移大小之比為1∶2，平均速度之比為1∶1，汽車牽引力F與所受阻力大小之比為3∶1，汽車牽引

5、力F做的功為W＝Fx1＝，故選項(xiàng)A錯誤，B、C、D正確。 答案：BCD 5. [xx·廈門模擬]汽車從靜止開始沿平直公路做勻加速運(yùn)動，所受阻力始終不變，在此過程中，下列說法正確的是(　　) A. 汽車發(fā)動機(jī)的輸出功率保持不變 B. 汽車發(fā)動機(jī)的輸出功率逐漸減小 C. 在任意兩相等的位移內(nèi)，汽車的動能變化相等 D. 在任意兩相等的位移內(nèi)，汽車的速度變化相等 解析：對汽車由牛頓第二定律可得－Ff＝ma，可知a、Ff不變時，v增大，P增大，故A、B錯誤；汽車做勻加速運(yùn)動時，汽車受到的合外力F合不變，由F合s＝ΔEk知C正確；由Δv＝at，汽車勻加速運(yùn)動時，經(jīng)相同的位移所需的時間不一樣，

6、故汽車的速度變化也不相等，D錯誤。 答案：C 6. (多選)如圖所示，等腰直角三角體OCD由不同材料A、B拼接而成，P為兩材料在CD邊上的交點(diǎn)，且DP>CP。現(xiàn)OD邊水平放置，讓小物塊從C滑到D；然后將OC邊水平放置，再讓小物塊從D滑到C，小物塊兩次滑動經(jīng)過P點(diǎn)的時間相同。下列說法正確的是(　　) A. A、B材料的動摩擦因數(shù)相同 B. 兩次滑動中物塊到達(dá)底端速度相等 C. 兩次滑動中物塊到達(dá)P點(diǎn)速度相等 D. 兩次滑動中物塊到達(dá)底端摩擦生熱相等 解析：本題考查動力學(xué)知識及功能關(guān)系在多運(yùn)動過程中的應(yīng)用，意在考查學(xué)生的綜合分析能力。由小物塊兩次滑動經(jīng)過P點(diǎn)的時間相同及x＝at

7、2可知兩次滑動的加速度不相同，根據(jù)牛頓第二定律可知A、B材料的動摩擦因數(shù)不相同，兩次滑動中物塊到達(dá)P點(diǎn)速度不相等，選項(xiàng)A、C錯誤；由于兩次滑動中小物塊經(jīng)過CP段與PD段的摩擦力分別保持不變，故兩次滑動過程中克服摩擦力做的總功相同，故兩次滑動中物塊到達(dá)底端過程中摩擦生熱相等，D正確；由動能定理可知物塊到達(dá)底端速度相等，故選項(xiàng)B正確。 答案：BD 7. [xx·山西太原一模]將小球以10 m/s的初速度從地面豎直向上拋出，取地面為零勢能面，小球在上升過程中的動能Ek、重力勢能Ep與上升高度h間的關(guān)系分別如圖中兩直線所示。取g＝10 m/s2，下列說法正確的是(　　) A. 小球的質(zhì)量為0

8、.2 kg B. 小球受到的阻力(不包括重力)大小為0.20 N C. 小球動能與重力勢能相等時的高度為 m D. 小球上升到2 m時，動能與重力勢能之差為0.5 J 解析：在最高點(diǎn)，Ep＝mgh得m＝0.1 kg，A項(xiàng)錯誤；由除重力以外其他力做功W其＝ΔE可知：－fh＝E高－E低，E為機(jī)械能，解得f＝0.25 N, B項(xiàng)錯誤；設(shè)小球動能和重力勢能相等時的高度為H，此時有mgH＝mv2，由動能定理：－fH－mgH＝mv2－mv得H＝ m，故C項(xiàng)錯；當(dāng)上升h′＝2 m時，由動能定理，－fh′－mgh′＝Ek2－mv得Ek2＝2.5 J, Ep2＝mgh′＝2 J，所以動能與重力勢能之差為

9、0.5 J，故D項(xiàng)正確。 答案：D 8. 飛機(jī)場上運(yùn)送行李的裝置為一水平放置的環(huán)形傳送帶，傳送帶的總質(zhì)量為M，其俯視圖如圖所示?，F(xiàn)開啟電動機(jī)，傳送帶達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行的速度v后，將行李依次輕輕放到傳送帶上。若有n件質(zhì)量均為m的行李需通過傳送帶運(yùn)送給旅客。假設(shè)在轉(zhuǎn)彎處行李與傳送帶無相對滑動，忽略皮帶輪、電動機(jī)損失的能量。求從電動機(jī)開啟，到運(yùn)送完行李需要消耗的電能為(　　) A. Mv2＋nmv2 B. Mv2＋nmv2 C. nmv2 D. Mv2＋nmv2 解析：設(shè)行李與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ，則傳送帶與行李間由于摩擦產(chǎn)生的總熱量Q＝nμmgΔl，由運(yùn)動學(xué)公式得Δl＝l傳－l

10、行＝vt－＝，又v＝μgt，聯(lián)立解得Q＝nmv2，由能量守恒得E＝Q＋Mv2＋n×mv2，所以E＝Mv2＋nmv2，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C、D錯誤。 答案：A 9. [xx·江蘇南通高三調(diào)研](多選)如圖所示，物塊P以一定的初速度沿粗糙程度相同的水平面向右運(yùn)動，壓縮右端固定的輕質(zhì)彈簧，被彈簧反向彈回并脫離彈簧。彈簧在被壓縮過程中未超過彈性限度，則在物塊P與彈簧發(fā)生相互作用的過程中 (　　) A. 彈簧的彈性勢能先增大后減小 B. 物塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能不斷減小 C. 物塊的加速度先減小后增大 D. 物塊的動能先減小后增大 解析：物體向右運(yùn)動壓縮彈簧，彈力逐漸增大，摩擦力不

11、變，故物體的合力逐漸增大，速度逐漸減小，當(dāng)彈簧壓縮量最大時，物體的速度為零，彈力增加到最大，在此過程中，彈性勢能增大，加速度增大，動能一直減小；在剛開始返回的過程中，彈簧的彈力大于摩擦力，物體做加速運(yùn)動，當(dāng)彈力減小到等于摩擦力時，速度達(dá)到最大，加速度減小到零，繼續(xù)向前運(yùn)動的過程開始做減速運(yùn)動，直到離開彈簧，所以在返回的過程中，加速度先減到零后又反向增大，動能先增大后減小，CD錯誤；運(yùn)動的全過程，彈簧壓縮過程彈性勢能增大，恢復(fù)原長的過程彈性勢能一直減小，A正確；摩擦力一直在做負(fù)功，物體的機(jī)械能一直減小，B正確。 答案：AB 10. [xx·舟山模擬]如圖所示，水平傳送帶AB長21 m，以

12、6 m/s的速度順時針勻速轉(zhuǎn)動，臺面與傳送帶平滑連接于B點(diǎn)，半圓形光滑軌道半徑R＝1.25 m，與水平臺面相切于C點(diǎn)，BC長s＝5.5 m，P點(diǎn)是圓弧軌道上與圓心O等高的一點(diǎn)。一質(zhì)量為m＝1 kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，從A點(diǎn)無初速度釋放，物塊與傳送帶及臺面間的動摩擦因數(shù)均為0.1，則關(guān)于物塊的運(yùn)動情況，下列說法正確的是(　　) A. 物塊不能到達(dá)P點(diǎn) B. 物塊能越過P點(diǎn)做斜拋運(yùn)動 C. 物塊能越過P點(diǎn)做平拋運(yùn)動 D. 物塊能到達(dá)P點(diǎn)，但不會出現(xiàn)選項(xiàng)B、C所描述的運(yùn)動情況 解析：物塊從A點(diǎn)釋放后在傳送帶上做加速運(yùn)動，假設(shè)達(dá)到臺面之前能夠達(dá)到傳送帶的速度v，則由動能定理得，μmgx1＝

13、mv2，得x1＝18 m<21 m，假設(shè)成立。物塊以6 m/s的速度沖上臺面，假設(shè)物塊能到達(dá)P點(diǎn)，則到達(dá)P點(diǎn)時的動能EkP可由動能定理求得，－μmgs－mgR＝EkP－mv2，得EkP＝0，可見，物塊能到達(dá)P點(diǎn)，速度恰為零，之后從P點(diǎn)滑回來，不會出現(xiàn)選項(xiàng)B、C所描述的運(yùn)動情況，D正確。 答案：D 二、非選擇題(本題共2小題，共40分) 11. (14分) [xx·武漢模擬]如圖所示，質(zhì)量為M＝8 kg的小車放在光滑水平面上，在小車右端加一水平恒力F＝8 N。當(dāng)小車向右運(yùn)動的速度達(dá)到v0＝3 m/s時，在小車右端輕輕放上一質(zhì)量m＝2 kg的小物塊，物塊與小車間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，物

14、塊始終不離開小車，從小物塊放在小車上開始計時，經(jīng)過3 s時間，摩擦力對小物塊做的功是多少？(g取10 m/s2) 解析：由牛頓運(yùn)動定律可知， 物塊放在小車上后加速度為a1＝μg＝2 m/s2， 小車的加速度為a2＝＝0.5 m/s2， 又據(jù)運(yùn)動學(xué)公式得：v1＝a1t， v2＝v0＋a2t， 令v1＝v2， 解得t＝2 s， 可見，物塊放在小車上2 s后就一起運(yùn)動。 設(shè)前2 s時間為t1，后1 s時間為t2，則物塊在時間t1內(nèi)做加速度為a1的勻加速運(yùn)動，在時間t2內(nèi)同小車一起做加速度為a3的勻加速運(yùn)動。 以二者組成的系統(tǒng)為研究對象，根據(jù)牛頓運(yùn)動定律， 由F＝(M＋m)a3，

15、 代入數(shù)據(jù)，解得：a3＝0.8 m/s2。 又根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式得，物塊3 s末的速度為 v3＝a1t1＋a3t2＝4.8 m/s， 根據(jù)動能定理可得摩擦力對物塊做功為W＝mv＝23.04 J。 答案：23.04 J 12. (26分) [xx·南京模擬]如圖所示，質(zhì)量m＝0.2 kg的小物體，從光滑曲面上高度H＝0.8 m處釋放，到達(dá)底端時水平進(jìn)入軸心距離L＝6 m的水平傳送帶，傳送帶可由一電機(jī)驅(qū)使逆時針轉(zhuǎn)動。已知物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1(取g＝10 m/s2)。 (1)求物體到達(dá)曲面底端時的速度大小。 (2)若電機(jī)不開啟，傳送帶不轉(zhuǎn)動，則物體滑離傳送帶右端的速度

16、大小和在傳送帶上所用時間分別為多少？ (3)若開啟電機(jī)，傳送帶以速率5 m/s逆時針轉(zhuǎn)動，則物體在傳送帶上滑動的過程中產(chǎn)生多少熱量？ 解析：(1)物體從曲面上下滑時機(jī)械能守恒，則： mgH＝mv 解得：v0＝＝4 m/s (2)選水平向右為正方向，物體滑上傳送帶后向右做勻減速運(yùn)動，期間物體的加速度大小和方向都不變，加速度為a＝＝－μg＝－1 m/s2 物體滑離傳送帶右端時速度為v1，則： v－v＝2aL 解得：v1＝2 m/s 由t＝得t＝2 s (3)以地面為參考系，則滑上逆時針轉(zhuǎn)動的傳送帶后，物體向右做勻減速運(yùn)動。由以上計算可知，期間物體的加速度大小和方向都不變，所以到達(dá)右端時速度大小為2 m/s，所用時間為2 s，最后將從右端滑離傳送帶。此段時間內(nèi)，物體向右運(yùn)動的位移大小顯然為6 m，傳送帶向左運(yùn)動的位移大小為s2＝vt＝10 m 物體相對于傳送帶滑行的距離為 Δs＝s1＋s2＝16 m 物體與傳送帶相對滑動期間產(chǎn)生的熱量為 Q＝FfΔs＝μmgΔs＝3.2 J 答案：(1)4 m/s　(2)2 m/s　2 s　(3)3.2 J