2022年高三物理二輪復(fù)習(xí) 第1部分 專題2 功和能 第2講 機(jī)械能守恒定律 功能關(guān)系課時(shí)作業(yè)集訓(xùn)

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1、2022年高三物理二輪復(fù)習(xí) 第1部分 專題2 功和能 第2講 機(jī)械能守恒定律 功能關(guān)系課時(shí)作業(yè)集訓(xùn)一、選擇題(15題只有一項(xiàng)符合題目要求，6、7題有多項(xiàng)符合題目要求)1把小球放在豎立的彈簧上，并把球往下按至A位置，如圖甲所示迅速松手后，球升高至最高位置C(圖丙)，途中經(jīng)過位置B時(shí)彈簧正處于原長(圖乙)忽略彈簧的質(zhì)量和空氣阻力則小球從A運(yùn)動(dòng)到C的過程中，下列說法正確的是()A經(jīng)過位置B時(shí)小球的加速度為0B經(jīng)過位置B時(shí)小球的速度最大C小球、地球、彈簧所組成系統(tǒng)的機(jī)械能守恒D小球、地球、彈簧所組成系統(tǒng)的機(jī)械能先增大后減小解析：分析小球從A到B的過程中受力情況，開始是彈力大于重力，中間某一位置彈力和重

2、力相等，接著彈力小于重力，在B點(diǎn)時(shí)，彈力為零，小球從B到C的過程中，只受重力根據(jù)牛頓第二定律可以知道小球從A到B的過程中，先向上加速再向上減速，所以速度最大位置應(yīng)該是加速度為零的位置，在AB之間某一位置，A、B錯(cuò)；從A到C過程中對(duì)于小球、地球、彈簧組成的系統(tǒng)只有重力和彈力做功，所以系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，C對(duì)，D錯(cuò)答案：C2(xx福建理綜17)如圖，在豎直平面內(nèi)，滑道ABC關(guān)于B點(diǎn)對(duì)稱，且A、B、C三點(diǎn)在同一水平線上若小滑塊第一次由A滑到C，所用的時(shí)間為t1，第二次由C滑到A，所用的時(shí)間為t2，小滑塊兩次的初速度大小相同且運(yùn)動(dòng)過程始終沿著滑道滑行，小滑塊與滑道的動(dòng)摩擦因數(shù)恒定，則()At1t2D無法

3、比較t1、t2的大小解析：在AB段，由于是凸形滑道，根據(jù)牛頓第二定律知，速度越大，滑塊對(duì)滑道的壓力越小，摩擦力就越小，克服摩擦力做功越少；在BC段，根據(jù)牛頓第二定律知，速度越大，滑塊對(duì)滑道的壓力越大，摩擦力就越大，克服摩擦力做功越多滑塊從A運(yùn)動(dòng)到C與從C到A相比，從A到C運(yùn)動(dòng)過程，克服摩擦力做功較少，又由于兩次的初速度大小相同，故到達(dá)C點(diǎn)的速率較大，平均速率也較大，故用時(shí)較短，所以A正確答案：A3質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星與地心的距離為r時(shí)，引力勢(shì)能可表示為EpG，其中G為引力常量，M為地球質(zhì)量該衛(wèi)星原來在半徑為R1的軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由于受到極稀薄空氣的摩擦作用，飛行一段時(shí)間后其圓周運(yùn)

4、動(dòng)的半徑變?yōu)镽2，此過程中因摩擦而產(chǎn)生的熱量為()AGMmBGMmC.GMmD.GMm解析：衛(wèi)星降低軌道，減少的引力勢(shì)能為EpGGMm.由G，可得衛(wèi)星在半徑為R1的軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能Ek1mv，衛(wèi)星在半徑為R2的軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能Ek2mv，動(dòng)能增加Ek，由能量守恒得EpEkQ，聯(lián)立解得：此過程中因摩擦而產(chǎn)生的熱量為QGMm，所以正確選項(xiàng)為C.答案：C4滑沙是人們喜愛的游樂活動(dòng)，如圖是滑沙場(chǎng)地的一段斜面，其傾角為30，設(shè)參加活動(dòng)的人和滑車總質(zhì)量為m，人和滑車從距底端高為h處的頂端A沿滑道由靜止開始勻加速下滑，加速度為0.4g，人和滑車可視為質(zhì)點(diǎn)，則從頂端向下滑到底端

5、B的過程中，下列說法正確的是()A人和滑車減少的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能B人和滑車獲得的動(dòng)能為0.4mghC整個(gè)下滑過程中人和滑車減少的機(jī)械能為0.2mghD人和滑車克服摩擦力做功為0.6mgh解析：由牛頓第二定律有mgsin 30Ffma，得Ff0.1mg，人和滑車受重力、支持力、摩擦力作用，摩擦力做負(fù)功，機(jī)械能不守恒，A錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理得W合0.4mgEk，Ek0.8mgh，B錯(cuò)誤；由功能關(guān)系知，摩擦力做功WfFf0.2mgh，機(jī)械能減少0.2mgh，人和滑車克服摩擦力做的功為0.2mgh，C正確，D錯(cuò)誤答案：C5.(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

6、零勢(shì)能面，小球在上升過程中的動(dòng)能Ek、重力勢(shì)能Ep與上升高度h間的關(guān)系分別如圖中兩直線所示取g10 m/s2，下列說法正確的是()A小球的質(zhì)量為0.2 kgB小球受到的阻力(不包括重力)大小為0.2 NC小球動(dòng)能與重力勢(shì)能相等時(shí)的高度為 mD小球上升到2 m時(shí)，動(dòng)能與重力勢(shì)能之差為0.5 J解析：在最高點(diǎn)，Epmgh4 J，得m0.1 kg，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由除重力以外其他力做功W其他E可知，F(xiàn)阻hE高E低，E為機(jī)械能，解得F阻0.25 N，B項(xiàng)錯(cuò)誤；設(shè)小球動(dòng)能和重力勢(shì)能相等時(shí)的高度為H，此時(shí)有mgHmv2，由動(dòng)能定理有F阻HmgHmv2mv，得H m，故C項(xiàng)錯(cuò)；當(dāng)小球上升h2 m時(shí)，由動(dòng)能定理有F

7、阻hmghEk2mv，得Ek22.5 J，Ep2mgh2 J，所以動(dòng)能和重力勢(shì)能之差為0.5 J，故D項(xiàng)正確答案：D6.(xx銀川一模)如圖所示，一根長為L不可伸長的輕繩跨過光滑的水平軸O，兩端分別連接質(zhì)量為2m的小球A和質(zhì)量為m的物塊B，由圖示位置釋放后，當(dāng)小球轉(zhuǎn)動(dòng)到水平軸正下方時(shí)輕繩的中點(diǎn)正好在水平軸O點(diǎn)，且此時(shí)物塊B的速度剛好為零，則下列說法中正確的是()A物塊B一直處于靜止?fàn)顟B(tài)B小球A從圖示位置運(yùn)動(dòng)到水平軸正下方的過程中機(jī)械能守恒C小球A運(yùn)動(dòng)到水平軸正下方時(shí)的速度小于D小球A從圖示位置運(yùn)動(dòng)到水平軸正下方的過程中，小球A與物塊B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒解析：當(dāng)小球轉(zhuǎn)動(dòng)到水平軸正下方時(shí)輕繩的中

8、點(diǎn)正好在水平軸O點(diǎn)，所以小球A下降的高度為，物塊B會(huì)上升一定的高度h，A錯(cuò)誤；由機(jī)械能守恒定律得2mv22mgmgh，所以小球A運(yùn)動(dòng)到水平軸正下方時(shí)的速度v，C正確；在整個(gè)過程中小球A與物塊B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，B錯(cuò)誤，D正確答案：CD7.如圖所示，豎直平面內(nèi)有一足夠長的寬度為L的金屬導(dǎo)軌，質(zhì)量為m的金屬導(dǎo)體棒ab可在導(dǎo)軌上無摩擦地上下滑動(dòng)，且導(dǎo)體棒ab與金屬導(dǎo)軌接觸良好，ab電阻為R，其他電阻不計(jì)導(dǎo)體棒ab由靜止開始下落，過一段時(shí)間后閉合開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體棒ab立刻做變速運(yùn)動(dòng)，則在以后導(dǎo)體棒ab的運(yùn)動(dòng)過程中，下列說法中正確的是()A導(dǎo)體棒ab做變速運(yùn)動(dòng)期間加速度一定減小B單位時(shí)間內(nèi)克服安培力

9、做的功全部轉(zhuǎn)化為電能，電能又轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C導(dǎo)體棒減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為閉合電路中的電能和電熱之和，符合能的轉(zhuǎn)化和守恒定律D導(dǎo)體棒ab最后做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度大小為v解析：導(dǎo)體棒由靜止下落，在豎直向下的重力作用下做加速運(yùn)動(dòng)開關(guān)閉合時(shí)，由右手定則判定，導(dǎo)體中產(chǎn)生的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，再由左手定則，可判定導(dǎo)體棒受到的安培力方向向上，F(xiàn)BILBL，導(dǎo)體棒受到的重力和安培力的合力變小，加速度變小，物體做加速度越來越小的運(yùn)動(dòng)，A正確；最后合力為零，加速度為零，做勻速運(yùn)動(dòng)由Fmg0得，BLmg，v，D正確；導(dǎo)體棒克服安培力做功，減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，由于電流的熱效應(yīng)，電能又轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，B正確答案：ABD二、非選

10、擇題8如圖甲所示，MN、PQ為間距L0.5 m且足夠長的粗糙平行導(dǎo)軌，NQMN，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角37，N、Q間連接有一個(gè)阻值R4 的電阻有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面且方向向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B01 T將一根質(zhì)量為m0.05 kg、電阻為r的金屬棒ab緊靠NQ放置在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好現(xiàn)由靜止釋放金屬棒，當(dāng)金屬棒滑行至cd處時(shí)剛好達(dá)到穩(wěn)定速度，已知在此過程中通過金屬棒橫截面的電荷量q0.2 C，且金屬棒的加速度a與速度v的關(guān)系如圖乙所示，設(shè)金屬棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)過程中始終與NQ平行(g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)求：(1)金屬棒與導(dǎo)軌平面間的動(dòng)摩擦

11、因數(shù)和金屬棒的內(nèi)阻r；(2)金屬棒滑行至cd處的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量解析：(1)當(dāng)a2 m/s2時(shí)，由牛頓第二定律得mgsin mgcos ma解得0.5當(dāng)v2 m/s時(shí)，由平衡條件得mgsin mgcos B0IL且I解得I0.2 A，r1 .(2)金屬棒由靜止釋放到速度穩(wěn)定的過程中，通過金屬棒的電荷量qt，解得s2 m由動(dòng)能定理得mgssin mgscos W安mv2解得QW安0.1 J電阻R上產(chǎn)生的熱量QRQ0.08 J.答案：(1)0.51 (2)0.08 J9(xx重慶理綜8)同學(xué)們參照伽利略時(shí)期演示平拋運(yùn)動(dòng)的方法制作了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，圖中水平放置的底板上豎直地固定有M板和

12、N板M板上部有一半徑為R的圓弧形的粗糙軌道，P為最高點(diǎn)，Q為最低點(diǎn)，Q點(diǎn)處的切線水平，距底板高為H.N板上固定有三個(gè)圓環(huán)將質(zhì)量為m的小球從P處靜止釋放，小球運(yùn)動(dòng)至Q飛出后無阻礙地通過各圓環(huán)中心，落到底板上距Q水平距離為L處，不考慮空氣阻力，重力加速度為g.求：(1)距Q水平距離為的圓環(huán)中心到底板的高度；(2)小球運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)時(shí)速度的大小以及對(duì)軌道壓力的大小和方向；(3)摩擦力對(duì)小球做的功解析：(1)小球在Q點(diǎn)處的速度為v0，從Q到距Q水平距離為的圓環(huán)中心處的時(shí)間為t1，落到底板上的時(shí)間為t，距Q水平距離為的圓環(huán)中心到底板的高度為h，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得Lv0tv0t1Hgt2Hhgt聯(lián)立式解得hH(

13、2)聯(lián)立式解得v0L 在Q點(diǎn)處對(duì)球由牛頓第二定律得FNmg聯(lián)立式解得FNmg由牛頓第三定律得小球?qū)壍赖膲毫Υ笮镕NFNmg方向豎直向下(3)從P到Q對(duì)小球由動(dòng)能定理得mgRWfmv聯(lián)立式解得Wfmg答案：(1)H(2)L mg，方向豎直向下(3)mg10如圖所示，豎直平面內(nèi)的軌道ABCD固定在水平地面上，其中半圓形軌道ABC光滑，水平軌道CD粗糙，且二者在C點(diǎn)相切，A與C分別是半徑R0.1 m的半圓形軌道的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)一根輕彈簧固定在水平軌道的最右端，將一質(zhì)量m0.02 kg、電荷量q8105 C的絕緣小物塊緊靠彈簧并向右壓縮彈簧，直到小物塊和圓弧最低點(diǎn)的距離L0.5 m現(xiàn)在由靜止釋放小

14、物塊，小物塊被彈出后恰好能夠通過圓弧軌道的最高點(diǎn)A，已知小物塊與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4，小物塊可視為質(zhì)點(diǎn)，g取10 m/s2，求：(1)小物塊釋放前彈簧具有的彈性勢(shì)能Ep；(2)若在此空間加一方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E2103 V/m，小物塊仍由原位置釋放后通過A點(diǎn)再落回水平軌道，在此過程中小物塊電勢(shì)能變化量為多少解析：(1)設(shè)小物塊到達(dá)圓弧軌道的最高點(diǎn)時(shí)速度為v1，因?yàn)樾∥飰K恰好能到達(dá)圓弧軌道的最高點(diǎn)，故向心力剛好由重力提供：mgmv11 m/s小物塊從開始運(yùn)動(dòng)至到圓弧軌道最高點(diǎn)A的過程中，由能量守恒定律得：EpmgLmg2Rmv解得：Ep9102 J(2)存在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，設(shè)小物塊運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道最高點(diǎn)A時(shí)的速度為v2，由功能關(guān)系得：W彈Ep(Ep)9102 JW彈EqLmgLmg2Rmv解得：v23 m/s小物塊由A飛出后豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，水平方向做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律有：豎直方向：2Rgt2t 0.2 s水平方向：Eqmaa8 m/s2xv2tat20.44 m在整個(gè)過程中由電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化關(guān)系可得：W電Eq(Lx)9.6103 JW電Ep電Ep電9.5103 J即：此過程中小物塊電勢(shì)能減小了9.6103 J.答案：(1)9102 J(2)減小了9.6103 J