2019年高考物理二輪復(fù)習(xí) 備課資料 專題四 能量與動(dòng)量 第1講 功能關(guān)系在力學(xué)中的應(yīng)用專題限時(shí)檢測.doc

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2019年高考物理二輪復(fù)習(xí) 備課資料 專題四 能量與動(dòng)量 第1講 功能關(guān)系在力學(xué)中的應(yīng)用專題限時(shí)檢測一、選擇題(本大題共8小題,每小題8分,共64分.第15題只有一項(xiàng)符合題目要求,第68題有多項(xiàng)符合題目要求)1.(xx浙江嘉興測試)如圖所示是一種腹部先著水的跳水比賽,擊水時(shí)水花最大者獲勝,水花的大小主要取決于運(yùn)動(dòng)員入水時(shí)具有的動(dòng)能.假設(shè)甲、乙兩運(yùn)動(dòng)員都站在3 m高的平臺(tái)上(甲、乙站立時(shí)的重心位置離平臺(tái)均為1 m),其中質(zhì)量為120 kg的甲簡單地步出平臺(tái)倒向水面.若質(zhì)量為100 kg的乙要不輸于甲,則需要通過起跳使自身重心至少升高約(B)A.0.6 mB.0.8 mC.1.6 mD.1.8 m解析:由機(jī)械能守恒定律,甲入水時(shí)動(dòng)能為Ek1=m1gH=12010(3+1)J=4 800 J;乙要不輸于甲,乙入水時(shí)動(dòng)能至少為Ek2=m2g(H+h)=10010(3+1+h)J=4 800 J,解得h=0.8 m,選項(xiàng)B正確.2.(xx北京豐臺(tái)區(qū)測試)某同學(xué)利用如圖實(shí)驗(yàn)裝置研究擺球的運(yùn)動(dòng)情況,擺球從A點(diǎn)由靜止釋放,經(jīng)過最低點(diǎn)C到達(dá)與A等高的B點(diǎn),D,E,F是OC連線上的點(diǎn),OE=DE,DF=FC,OC連線上各點(diǎn)均可釘釘子.每次均將擺球從A點(diǎn)由靜止釋放,不計(jì)繩與釘子碰撞時(shí)機(jī)械能的損失.下列說法正確的是(D)A.若只在E點(diǎn)釘釘子,擺球最高可能擺到A,B連線以上的某點(diǎn)B.若只在D點(diǎn)釘釘子,擺球最高可能擺到A,B連線以下的某點(diǎn)C.若只在F點(diǎn)釘釘子,擺球最高可能擺到D點(diǎn)D.若只在F點(diǎn)以下某點(diǎn)釘釘子,擺球可能做完整的圓周運(yùn)動(dòng)解析:根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知,在E點(diǎn)和D點(diǎn)釘釘子,擺球最高可擺到與A,B等高的位置,選項(xiàng)A,B錯(cuò)誤;當(dāng)在F點(diǎn)釘釘子時(shí),擺球不可能擺到D點(diǎn),因?yàn)閿[球如果擺到D點(diǎn),根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知,其速度為0,可是擺球要想由C點(diǎn)擺到D點(diǎn),在D點(diǎn)時(shí)必須有一定的速度,至少由重力提供向心力,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;若在F點(diǎn)以下釘釘子,則擺球擺到最高點(diǎn)時(shí)能夠具有一定的速度,有可能做完整的圓周運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D 正確.3.(xx湖北武漢調(diào)研)如圖,半徑為R、圓心為O的光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi),OC水平,D是圓環(huán)最低點(diǎn).質(zhì)量為2m的小球A與質(zhì)量為m的小球B套在圓環(huán)上,兩球之間用輕桿相連.兩球初始位置如圖所示,由靜止釋放,當(dāng)小球A運(yùn)動(dòng)至D點(diǎn)時(shí),小球B的動(dòng)能為(D)A.mgR B.mgRC.mgR D.mgR解析:A,B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒.當(dāng)A運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)D時(shí),A下降的高度為hA=R+Rsin 45,B上升的高度為hB=Rsin 45,則有2mghA-mghB=2m+m,又vAcos 45=vBcos 45,小球B的動(dòng)能為=m=mgR,選項(xiàng)D正確.4.(xx廣西玉林模擬)如圖所示,某特戰(zhàn)隊(duì)員在進(jìn)行素質(zhì)訓(xùn)練時(shí),用手抓住一端固定在同一水平高度的繩索另一端,從高度一定的平臺(tái)由水平狀態(tài)無初速度開始下擺.當(dāng)繩索到達(dá)豎直位置時(shí)特戰(zhàn)隊(duì)員放開繩索,特戰(zhàn)隊(duì)員水平拋出直到落地,不計(jì)繩索質(zhì)量和空氣阻力,特戰(zhàn)隊(duì)員可看成質(zhì)點(diǎn).下列說法正確的是(B)A.繩索越長,特戰(zhàn)隊(duì)員落地時(shí)豎直方向的速度越大B.繩索越長,特戰(zhàn)隊(duì)員落地時(shí)水平方向的速度越大C.繩索越長,特戰(zhàn)隊(duì)員平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移越大D.繩索越長,特戰(zhàn)隊(duì)員落地時(shí)的速度越大解析:設(shè)平臺(tái)離地的高度為H,繩長為L,根據(jù)動(dòng)能定理得mgL=mv2,解得v=,對(duì)于平拋過程,根據(jù)H-L=gt2,解得t=,則特戰(zhàn)隊(duì)員落地時(shí)豎直方向的速度為vy=gt=,由此可知,繩索越長,特戰(zhàn)隊(duì)員落地時(shí)豎直方向的速度越小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;落地時(shí)水平方向的速度等于平拋運(yùn)動(dòng)的初速度,根據(jù)v=知,繩索越長,落地時(shí)水平方向的速度越大,選項(xiàng)B正確;水平位移為x=vt=2,由數(shù)學(xué)知識(shí)可得當(dāng)L=H時(shí),水平位移最大,所以不是繩索越長,水平位移越大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;對(duì)全過程運(yùn)用動(dòng)能定理得mgH=mv2,解得v=,可知落地的速度大小與繩索長度無關(guān),選項(xiàng)D錯(cuò)誤.5.(xx東北三省四市聯(lián)考)A,B兩物體放在同一水平面上,分別受到水平拉力F1,F2的作用,而從靜止開始從同一位置出發(fā)沿相同方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng).經(jīng)過時(shí)間t0和4t0,當(dāng)兩者速度分別達(dá)到2v0和v0時(shí)分別撤去F1和F2,以后物體做勻減速運(yùn)動(dòng)直至停止.兩物體運(yùn)動(dòng)的vt圖像如圖所示.已知兩者的質(zhì)量之比為12,下列結(jié)論正確的是(C)A.物體A,B的位移大小之比是35B.兩物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)可能不相等C.F1和F2的大小之比是65D.整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中F1和F2做功之比是65解析:vt圖像與兩坐標(biāo)軸所圍的面積表示物體在對(duì)應(yīng)時(shí)間內(nèi)的位移,A,B兩物體的位移分別為x1=2v03t0=3v0t0,x2=v05t0=v0t0,故x1x2=65,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;撤去拉力后,A,B兩物體的加速度大小分別為a1=,a2=,即a1=a2=g,故兩物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相等,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;在加速過程中由牛頓第二定律可得F1-m1g=m1a1,F2-m2g=m2a2,a1=,a2=,g=,而m2=2m1,故F1F2=65,選項(xiàng)C正確;全過程中根據(jù)動(dòng)能定理可知W1=m1gx1,W2=m2gx2,故整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中F1和F2做功之比W1W2=35,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.6.(xx湖南株洲一模)光滑水平面上以速度v0勻速滑動(dòng)的物塊,某時(shí)刻受到一水平恒力F的作用,經(jīng)一段時(shí)間后物塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),速度大小仍為v0,方向改變了90,如圖所示,則在此過程中(BD)A.物塊的動(dòng)能一定始終不變B.水平恒力F方向一定與AB連線垂直C.物塊的速度一定先增大后減小D.物塊的加速度不變解析:物塊的初、末動(dòng)能相同,根據(jù)動(dòng)能定理,合力對(duì)物塊做的功一定為零,故合力與位移垂直,即水平恒力F方向一定與AB連線垂直;由于合力先做負(fù)功后做正功,故動(dòng)能先減小后增加,速度先減小后增大,選項(xiàng)B正確,A,C錯(cuò)誤;合力恒定,根據(jù)牛頓第二定律,物塊的加速度一定恒定不變,選項(xiàng)D正確.7.(xx湖北部分重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖所示,長為L的長木板水平放置,在木板的A端放置一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊.現(xiàn)緩慢地抬高A端,使木板以B端為軸轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)木板轉(zhuǎn)到與水平面的夾角為時(shí)小物塊開始滑動(dòng),此時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)木板,小物塊滑到底端的速度為v,重力加速度為g.下列判斷正確的是(BCD)A.整個(gè)過程物塊受的支持力垂直于木板,所以不做功B.物塊所受支持力做功為mgLsin C.發(fā)生滑動(dòng)前摩擦力逐漸增大D.整個(gè)過程木板對(duì)物塊做的功等于物塊機(jī)械能的增加量解析:緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)過程中支持力與速度同向,所以支持力做正功,當(dāng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)后,支持力與速度垂直不再做功,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;轉(zhuǎn)動(dòng)過程由動(dòng)能定理得WN-mgLsin =0,故WN=mgLsin ,選項(xiàng)B正確;發(fā)生滑動(dòng)前,摩擦力為靜摩擦力,大小等于mgsin ,隨著的增大而增大,選項(xiàng)C正確;根據(jù)功能關(guān)系,除重力以外的力做的功等于物塊機(jī)械能的增加量,也就是木板對(duì)物塊做的功等于物塊機(jī)械能的增加量,選項(xiàng)D正確.8.(xx山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)如圖所示,輕質(zhì)彈簧一端固定在水平面上O點(diǎn)的轉(zhuǎn)軸上,另一端與一質(zhì)量為m、套在粗糙固定直桿A處的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))相連,直桿的傾角為30,OA=OC,B為AC的中點(diǎn),OB等于彈簧原長.小球從A處由靜止開始下滑,初始加速度大小為aA,第一次經(jīng)過B處的速度大小為v,運(yùn)動(dòng)到C處速度為0,后又以大小為aC的初始加速度由靜止開始向上滑行.設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度為g.下列說法正確的是(CD)A.小球可以返回到出發(fā)點(diǎn)A處B.撤去彈簧,小球可以在直桿上處于靜止C.彈簧具有的最大彈性勢能為mv2D.aA-aC=g解析:設(shè)小球從A運(yùn)動(dòng)到B的過程克服摩擦力做功為Wf,AB間的豎直高度為h,小球的質(zhì)量為m,彈簧具有的最大彈性勢能為Ep.根據(jù)能量守恒定律得,對(duì)于小球從A到B的過程有mgh+Ep=mv2+Wf,A到C的過程有2mgh+Ep=2Wf+Ep,解得Wf=mgh,Ep=mv2.小球從C處向上運(yùn)動(dòng)時(shí),假設(shè)能返回到A處,則由能量守恒定律得Ep=2Wf+2mgh+Ep,該式違反了能量守恒定律,可知小球不能返回到出發(fā)點(diǎn)A處,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,C正確;設(shè)從A運(yùn)動(dòng)到C摩擦力的平均值為,AB=s,由Wf=mgh,得s=mgssin 30.在B處,摩擦力f=mgcos 30,由于彈簧對(duì)小球有拉力(除B處外),小球?qū)U的壓力大于mgcos 30,所以mgcos 30,可得mgsin 30mgcos 30,因此撤去彈簧,小球不能在直桿上處于靜止,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)牛頓第二定律得,在A處有Fcos 30+mgsin 30-f=maA;在C處有Fcos 30-f-mgsin 30=maC,兩式相減得aA-aC=g,選項(xiàng)D正確.二、非選擇題(本大題共2小題,共36分)9.(16分)(xx山東濟(jì)南質(zhì)檢)如圖所示,x軸與水平傳送帶重合,坐標(biāo)原點(diǎn)O在傳送帶的左端,傳送帶長L=8 m,勻速運(yùn)動(dòng)的速度v0=5 m/s.一質(zhì)量m=1 kg 的小物塊,輕輕放在傳送帶上xP=2 m的P點(diǎn).小物塊隨傳送帶運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)后沖上光滑斜面且剛好到達(dá)N點(diǎn)(小物塊到達(dá)N點(diǎn)后被收集,不再滑下).若小物塊經(jīng)過Q處無機(jī)械能損失,小物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5,重力加速度g=10 m/s2.求:(1)N點(diǎn)的縱坐標(biāo);(2)小物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的熱量;(3)若將小物塊輕輕放在傳送帶上的某些位置,最終均能沿光滑斜面越過縱坐標(biāo)yM=0.5 m的M點(diǎn),求這些位置的橫坐標(biāo)范圍.解析:(1)小物塊在傳送帶上做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度a=g=5 m/s2.小物塊與傳送帶共速時(shí),所用時(shí)間t=1 s運(yùn)動(dòng)的位移x=at2=2.5 m(L-xP)=6 m故小物塊與傳送帶共速后以v0=5 m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)到Q,然后沖上光滑斜面到達(dá)N點(diǎn),由機(jī)械能守恒定律得m=mgyN解得yN=1.25 m.(2)小物塊在傳送帶上相對(duì)傳送帶滑動(dòng)的位移x相對(duì)=v0t-x=2.5 m產(chǎn)生的熱量Q=mgx相對(duì)=12.5 J.(3)設(shè)在坐標(biāo)為x1處輕輕將小物塊放在傳送帶上,最終剛好能到達(dá)M點(diǎn),由能量守恒得mg(L-x1)=mgyM代入數(shù)據(jù)解得x1=7 m故小物塊在傳送帶上的位置橫坐標(biāo)范圍0x7 m.答案:(1)1.25 m(2)12.5 J(3)0x7 m10.(20分)如圖所示,是一兒童游戲機(jī)的簡化示意圖,光滑游戲面板與水平面成一夾角,半徑為R的四分之一圓弧軌道BC與長度為8R的AB直管道相切于B點(diǎn),C點(diǎn)為圓弧軌道最高點(diǎn)(切線水平),管道底端A位于斜面底端,輕彈簧下端固定在AB管道的底端,上端系一輕繩,繩通過彈簧內(nèi)部連一手柄P.經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn):輕彈簧無彈珠時(shí),其上端離B點(diǎn)距離為5R,將一質(zhì)量為m的彈珠Q投入AB管內(nèi),設(shè)法使其自由靜止,測得此時(shí)彈簧彈性勢能Ep=mgRsin ,已知彈簧勁度系數(shù)k=.某次緩慢下拉手柄P使彈簧壓縮,后釋放手柄,彈珠Q經(jīng)C點(diǎn)被射出,彈珠最后擊中斜面底邊上的某位置(圖中未標(biāo)出),根據(jù)擊中位置的情況可以獲得不同的獎(jiǎng)勵(lì).假設(shè)所有軌道均光滑,忽略空氣阻力,彈珠可視為質(zhì)點(diǎn).直管道AB粗細(xì)不計(jì).求:(1)調(diào)整手柄P的下拉距離,可以使彈珠Q經(jīng)BC軌道上的C點(diǎn)射出,落在斜面底邊上的不同位置,其中與A的最近距離是多少?(2)若彈珠Q落在斜面底邊上離A的距離為10R,求它在這次運(yùn)動(dòng)中經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力為多大?(3)在(2)的運(yùn)動(dòng)過程中,彈珠Q離開彈簧前的最大速度是多少?解析:(1)當(dāng)P離A點(diǎn)最近(設(shè)最近距離d)時(shí),彈珠經(jīng)C點(diǎn)速度最小,設(shè)這一速度為v0,彈珠經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)恰好對(duì)軌道無壓力,mgsin 提供所需要的向心力.所以mgsin =m得v0=8R+R=gt2sin 解得t=x=v0t=3R,d=3R+R.(2)設(shè)彈珠落在斜面底邊上離A的距離為10R時(shí),經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)的速度為vC,離開C點(diǎn)后彈珠做類平拋運(yùn)動(dòng),a=gsin 10R-R=vCt由(1)中得到t=vC=經(jīng)C點(diǎn)時(shí)有FN+mgsin =m所以FN=mgsin 根據(jù)牛頓第三定律,彈珠Q對(duì)C點(diǎn)的壓力FN與FN大小相等,方向 相反;所以,彈珠Q對(duì)軌道C點(diǎn)的壓力大小FN=mgsin .(3)彈珠離開彈簧前,在平衡位置時(shí),速度最大,設(shè)此時(shí)彈簧壓縮量為x0,根據(jù)平衡條件有mgsin =kx0,則x0=取彈珠從平衡位置到C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程為研究過程,根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒,取平衡位置重力勢能為零Ep+m=mg(6R+R)sin +m解得vm=.答案:(1)3R+R(2)mgsin (3)