2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題二 功和能 動(dòng)量和能量 專題突破練5 動(dòng)能定理 機(jī)械能守恒定律 功能關(guān)系的應(yīng)用.doc

專題突破練5動(dòng)能定理機(jī)械能守恒定律功能關(guān)系的應(yīng)用(時(shí)間:45分鐘滿分:100分)一、選擇題(共11小題,每小題6分,共66分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第15小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,第611小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)或不答的得0分)1.(2018山東濟(jì)寧期末)一物體被豎直上拋,已知拋起的初速度與回到拋出點(diǎn)時(shí)的速度的大小之比為k,物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的空氣阻力大小不變,則空氣阻力與重力之比為()A.kB.1kC.k2-1k2+1D.k2+1k2-12.(2018江蘇淮安、宿遷期中質(zhì)檢)如圖所示,x軸在水平地面上,y軸在豎直方向。圖中畫(huà)出了從y軸上不同位置沿x軸正向水平拋出的三個(gè)質(zhì)量相等小球a、b和c的運(yùn)動(dòng)軌跡。小球a從(0,2L)拋出,落在(2L,0)處;小球b、c從(L,0)拋出,分別落在(2L,0)和(L,0)處。不計(jì)空氣阻力,下列說(shuō)法正確的是()A.b的初速度是a的初速度的兩倍B.b的初速度是a的初速度的2倍C.b的動(dòng)能增量是c的動(dòng)能增量的兩倍D.a的動(dòng)能增量是c的動(dòng)能增量的2倍3.(2018江蘇徐州考前打靶)如圖所示,在投球游戲中,小紅坐在可升降的椅子上,向正前方的圓桶水平拋出籃球。已知某次拋出點(diǎn)的實(shí)際高度為2.0 m,桶的高度為0.4 m,桶到拋出點(diǎn)的水平距離為1.6 m,籃球恰好落入桶內(nèi),籃球質(zhì)量為500 g,小紅對(duì)籃球做功約為()A.0.2 JB.2 JC.20 JD.200 J4.(2018四川攀枝花一模)一輛汽車(chē)在平直公路上勻速行駛,在t1時(shí)刻突然將汽車(chē)的功率減小一半,并保持該功率繼續(xù)行駛,到t2時(shí)刻汽車(chē)又開(kāi)始勻速行駛。若汽車(chē)所受阻力保持不變,則從t1到t2的過(guò)程中,汽車(chē)的()A.速度增加,加速度減小B.速度減小,加速度增加C.速度減小,加速度減小D.速度增加,加速度增加5.(2018河南南陽(yáng)期末)如圖所示,固定在豎直平面內(nèi)的圓管形軌道的外軌光滑,內(nèi)軌粗糙。一小球從軌道的最低點(diǎn)以初速度v0向右運(yùn)動(dòng),球的直徑略小于圓管的直徑,球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R,空氣阻力不計(jì),重力加速度大小為g,下列說(shuō)法一定正確的是()A.若v0<2gR,小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能不可能守恒B.若v0=3gR,小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒C.若v0<5gR,小球不可能到達(dá)最高點(diǎn)D.若v0=2gR,小球恰好能到達(dá)最高點(diǎn)6.(2018山東臨沂期中)如圖所示,豎直平面內(nèi)放一直角桿,桿的水平部分粗糙,桿的豎直部分光滑,兩部分各套有質(zhì)量均為1 kg的小球A和B,A、B間用細(xì)繩相連,A與水平桿之間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2,初始A、B均處于靜止?fàn)顟B(tài),已知:OA=3 m,OB=4 m。若A球在水平拉力F的作用下向右緩慢地移動(dòng)1 m(g取10 m/s2),那么該過(guò)程中()A.小球A受到的摩擦力大小為7.5 NB.小球B上升的距離為1 mC.拉力F做功為12 JD.拉力F做功為14 J7.(2018山東泰安期中)一物體在豎直方向的升降機(jī)中,由靜止開(kāi)始豎直向上做直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球的機(jī)械能E與其上升高度h關(guān)系的圖象如圖所示,其中0h1過(guò)程的圖線為曲線,h1h2過(guò)程中的圖線為直線。下列說(shuō)法正確的是()A.0h1過(guò)程中,升降機(jī)對(duì)小球的支持力一定做正功B.0h1過(guò)程中,小球的動(dòng)能一定在增加C.h1h2過(guò)程中,小球的動(dòng)能可能不變D.h1h2過(guò)程中,小球重力勢(shì)能可能不變8.(2018陜西西安一中一模)一賽車(chē)在平直賽道上以恒定功率加速,其功率為200 kW,設(shè)所受到的阻力不變,加速度a和速度的倒數(shù)1v的關(guān)系如圖所示,則賽車(chē)()A.做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.質(zhì)量為500 kgC.所受阻力大小為2 000 ND.速度大小為50 m/s時(shí)牽引力大小為3 000 N9.(2017河南中原聯(lián)考)如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為2m的甲球和一個(gè)質(zhì)量為m的乙球,用長(zhǎng)度為2R的輕桿連接,兩個(gè)球都被限制在半徑為R的光滑圓形豎直軌道上,軌道固定于水平地面。初始時(shí)刻,輕桿豎直,且質(zhì)量為2m的甲球在上方。此時(shí),受擾動(dòng)兩球開(kāi)始運(yùn)動(dòng),重力加速度為g,則下列說(shuō)法正確的是()A.甲球下滑過(guò)程中減少的機(jī)械能總等于乙球增加的機(jī)械能B.甲球下滑過(guò)程中減少的重力勢(shì)能總等于乙球增加的重力勢(shì)能C.整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中甲球的最大速度為233gRD.甲球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)前,輕桿對(duì)乙球一直做正功10.(2018四川攀枝花統(tǒng)考)物體由地面以120 J的初動(dòng)能豎直向上拋出,當(dāng)它從拋出至上升到某一點(diǎn)A的過(guò)程中,動(dòng)能減少40 J,機(jī)械能減少10 J。設(shè)空氣阻力大小不變,以地面為零勢(shì)能面,則物體()A.落回到地面時(shí)機(jī)械能為70 JB.到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)機(jī)械能為90 JC.從最高點(diǎn)落回地面的過(guò)程中重力做功為60 JD.從拋出到落回地面的過(guò)程中克服摩擦力做功為60 J11.(2018江蘇南京、鹽城一模)如圖所示,光滑細(xì)桿上套有兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球,兩球之間用輕質(zhì)彈簧相連,彈簧原長(zhǎng)為L(zhǎng),用長(zhǎng)為2L的細(xì)線連結(jié)兩球。現(xiàn)將質(zhì)量為M的物塊用光滑的鉤子掛在細(xì)線上,從細(xì)線繃直開(kāi)始釋放,物塊向下運(yùn)動(dòng)。則物塊()A.運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),小球的動(dòng)能為零B.速度最大時(shí),彈簧的彈性勢(shì)能最大C.速度最大時(shí),桿對(duì)兩球的支持力為(M+2m)gD.運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),桿對(duì)兩球的支持力小于(M+2m)g二、計(jì)算題(本題共2個(gè)小題,共34分)12.(16分)(2018江蘇徐州抽測(cè))如圖所示,輕質(zhì)彈簧一端固定在墻壁上的O點(diǎn),另一端自由伸長(zhǎng)到A點(diǎn),OA之間的水平面光滑。固定曲面在B處與水平面平滑連接。AB之間的距離s=1 m。質(zhì)量m=0.2 kg的小物塊開(kāi)始時(shí)靜止在水平面上的B點(diǎn),物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.4?，F(xiàn)給物塊一個(gè)水平向左v0=5 m/s的初速度,g取10 m/s2。(1)求彈簧被壓縮到最短時(shí)所具有的彈性勢(shì)能Ep;(2)求物塊返回B點(diǎn)時(shí)的速度大小;(3)若物塊能沖上曲面的最大高度h=0.2 m,求木塊沿曲面上滑過(guò)程所產(chǎn)生的熱量。13.(18分)如圖所示,左側(cè)豎直墻面上固定半徑為R=0.3 m的光滑半圓環(huán),右側(cè)豎直墻面上與圓環(huán)的圓心O等高處固定一光滑直桿。質(zhì)量為ma=100 g的小球a套在半圓環(huán)上,質(zhì)量為mb=36 g的滑塊b套在直桿上,二者之間用長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.4 m的輕桿通過(guò)兩鉸鏈連接?，F(xiàn)將a從圓環(huán)的最高處由靜止釋放,使a沿圓環(huán)自由下滑,不計(jì)一切摩擦,a、b均視為質(zhì)點(diǎn),重力加速度g取10 m/s2。求:(1)小球a滑到與圓心O等高的P點(diǎn)時(shí)的向心力大小;(2)小球a從P點(diǎn)下滑至桿與圓環(huán)相切的Q點(diǎn)的過(guò)程中,桿對(duì)滑塊b做的功。專題突破練5動(dòng)能定理機(jī)械能守恒定律功能關(guān)系的應(yīng)用一、選擇題(共11小題,每小題6分,共66分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第15小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,第611小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)或不答的得0分)1.C解析 設(shè)物體的質(zhì)量為m,空氣阻力大小為f,上升的最大高度為h,根據(jù)動(dòng)能定理得,上升過(guò)程:-(mg+f)h=0-12mv02,下降過(guò)程:(mg-f)h=12mv2,由題意知:v0v=k,聯(lián)立解得:fmg=k2-1k2+1,故選C。2.B解析 a、b的水平位移相同,但運(yùn)動(dòng)時(shí)間不同,根據(jù)t=2hg可知tatb=21,根據(jù)v0=xt可知vObvOa=21,故A錯(cuò)誤,B正確;bc的豎直位移相同,根據(jù)動(dòng)能定理Ek=mgh可知,b的動(dòng)能增量等于c的動(dòng)能增量,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;a的豎直位移等于c的2倍,根據(jù)動(dòng)能定理可知,a的動(dòng)能增量等于c的2倍,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;故選B。3.B解析 籃球做平拋運(yùn)動(dòng),因?yàn)榍『寐淙胪爸?故在水平方向上有x=v0t,即在豎直方向上有h=12gt2,人對(duì)籃球做的功等于籃球拋出時(shí)具有的動(dòng)能,W=12mv2,故聯(lián)立解得W=2 J,B正確。4.C解析 t1時(shí)刻之前功率為P,由于做勻速直線運(yùn)動(dòng),所以牽引力F等于阻力f,當(dāng)汽車(chē)的功率突然減小一半,由于速度來(lái)不及變化,根據(jù)P=Fv知,此時(shí)牽引力減小為原來(lái)的一半,則F=F2<f。此時(shí)a=F-fm<0,即加速度a與運(yùn)動(dòng)方向相反,汽車(chē)開(kāi)始做減速運(yùn)動(dòng),速度減小。根據(jù)P2=Fv可知速度減小又導(dǎo)致?tīng)恳υ龃?根據(jù)牛頓第二定律知,加速度a=F-fm減小,當(dāng)牽引力增大到等于阻力時(shí),加速度減小到0,又做勻速直線運(yùn)動(dòng)。由此可知在t1t2的這段時(shí)間內(nèi)汽車(chē)的加速度逐漸減小,速度逐漸減小,故C正確。5.B解析 若小球上升到與圓心等高處時(shí)速度為零,此時(shí)小球只與外軌作用,不受摩擦力,只有重力做功,由機(jī)械能守恒定律得:12mv02=mgR,解得v0=2gR<2gR,當(dāng)v0<2gR時(shí),機(jī)械能是可以守恒的,故A錯(cuò)誤;小球如果不擠壓內(nèi)軌,則小球到達(dá)最高點(diǎn)速度最小時(shí),小球的重力提供向心力,由牛頓第二定律得:mg=mv2R,由于小球不擠壓內(nèi)軌,則小球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不受摩擦力作用,只有重力做功,機(jī)械能守恒,從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)過(guò)程中,由機(jī)械能守恒定律得:12mv02=12mv2+mg2R,解得:v0=5gR,則小球要不擠壓內(nèi)軌,速度應(yīng)大于等于5gR,故B正確;如果內(nèi)圓光滑,小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不受摩擦力,小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒,如果小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)速度為零,由機(jī)械能守恒定律得:12mv02=mg2R,解得:v0=2gR?，F(xiàn)在內(nèi)壁粗糙,小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中一定受到摩擦力作用,故小球在到達(dá)最高點(diǎn)前速度已為零,不能到達(dá)最高點(diǎn),故D錯(cuò)誤;由D項(xiàng)分析可知,當(dāng)2gR<v0<xgR時(shí),若小球的動(dòng)能大于從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)過(guò)程中重力和摩擦力做的功,則可以達(dá)到最高點(diǎn),故C項(xiàng)錯(cuò)誤。6.BD解析 對(duì)AB整體受力分析,受拉力F、重力G、支持力N、向左的摩擦力f和向左的彈力N1,如圖,根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件,有豎直方向:N=G1+G2,水平方向:F=f+N1,其中f=N,解得N=(m1+m2)g=20 N,f=N=0.220 N=4 N,A錯(cuò)誤;移動(dòng)前,繩長(zhǎng)L=32+42 m=5 m,A球移動(dòng)1 m后,OA=4 m,故OB長(zhǎng)為L(zhǎng)=52-42 m=3 m,所以小球B上升1 m,B正確;對(duì)整體在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中運(yùn)用動(dòng)能定理列式,得到WF-fs-m2gh=0,故有WF=fs+m2gh=41 J+1101 J=14 J,C錯(cuò)誤,D正確。7.AC解析 設(shè)支持力大小為F,由功能關(guān)系得Fh=E,所以E-h圖象的斜率的絕對(duì)值等于小球所受支持力的大小,從圖中可知機(jī)械能增大,所以升降機(jī)對(duì)小球的支持力做正功,由圖可知在0h1內(nèi)斜率的絕對(duì)值逐漸減小,故在0h1內(nèi)小球所受的支持力逐漸減小。所以開(kāi)始先加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)支持力減小后,可能做勻速運(yùn)動(dòng),也可能會(huì)減速,A正確、B錯(cuò)誤;由于小球在h1h2內(nèi)E-h圖象的斜率不變,所以小球所受的支持力保持不變,故物體可能做勻速運(yùn)動(dòng),動(dòng)能不變,C正確;由于小球在h1h2內(nèi)高度增大,重力勢(shì)能隨高度的增大而增大,所以重力勢(shì)能增大,故D錯(cuò)誤。8.BC解析 由題圖可知,加速度變化,故做變加速直線運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;對(duì)賽車(chē)受力分析,受重力、支持力、牽引力和摩擦力,根據(jù)牛頓第二定律,有:F-f=ma,其中:F=Pv,聯(lián)立得:a=Pmv-fm,以恒定功率加速時(shí),當(dāng)賽車(chē)的速度最大時(shí),加速度為零,故結(jié)合圖象可以知道,a=0時(shí),1v=0.01,v=100 m/s,所以最大速度為100 m/s,由圖象可知:-fm=-4,0=200kWm100m/s-fm,解得:m=500 kg,f=2103 N,選項(xiàng)BC正確;由P=Fv可知,F=Pv=200 00050 N=4 000 N,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。9.AD解析 在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,重力對(duì)系統(tǒng)做正功,甲和乙的動(dòng)能都增加。由于只有動(dòng)能和重力勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化,所以甲球下滑過(guò)程中減少的機(jī)械能總等于乙球增加的機(jī)械能,故A正確。在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,重力對(duì)系統(tǒng)做正功,甲和乙的動(dòng)能都增加,所以甲球下滑過(guò)程中減少的重力勢(shì)能總大于乙球增加的重力勢(shì)能,故B錯(cuò)誤。當(dāng)甲到達(dá)最低點(diǎn)時(shí),乙也到達(dá)了最高點(diǎn),該過(guò)程中系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能等于系統(tǒng)增加的動(dòng)能,該速度為甲球最大速度,由于兩球的線速度相等,設(shè)該速度為v,則2mgh-mgh=12mv2+122mv2得v=43gR,故C錯(cuò)誤。甲球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)前,乙的重力勢(shì)能一直增加,同時(shí)乙的動(dòng)能也一直增加,可知輕桿對(duì)乙球一直做正功,故D正確。故選AD。10.BD解析 物體以120 J的初動(dòng)能豎直向上拋出,做豎直上拋運(yùn)動(dòng),向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中重力和阻力都做負(fù)功,當(dāng)上升到某一高度時(shí),動(dòng)能減少了40 J,而機(jī)械能損失了10 J。根據(jù)功能關(guān)系可知:合力做功為-40 J,空氣阻力做功為-10 J,對(duì)從拋出點(diǎn)到A點(diǎn)的過(guò)程,根據(jù)功能關(guān)系:mgh+fh=40 J,fh=10 J,得f=13mg;當(dāng)上升到最高點(diǎn)時(shí),動(dòng)能為零,動(dòng)能減小120 J,設(shè)最大高度為H,則有:mgH+fH=120 J,解得fH=30 J,即機(jī)械能減小30 J,在最高點(diǎn)時(shí)機(jī)械能為120 J-30 J=90 J,即上升過(guò)程機(jī)械能共減少了30 J;當(dāng)下落過(guò)程中,由于阻力做功不變,所以機(jī)械能又損失了30 J,故整個(gè)過(guò)程克服摩擦力做功為60 J,則該物體落回到地面時(shí)的機(jī)械能為60 J,從最高點(diǎn)落回地面的過(guò)程中因豎直位移為零,故重力做功為零,故AC錯(cuò)誤,BD正確;故選BD。11.AC解析 物塊從開(kāi)始釋放先做加速運(yùn)動(dòng),后做減速運(yùn)動(dòng)直到速度為零即到達(dá)最低點(diǎn),最低點(diǎn)時(shí),小球速度為零,即動(dòng)能為零,故A正確;物塊運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),彈簧的彈性勢(shì)能最大,此時(shí)物塊速度為零,故B錯(cuò)誤;速度最大時(shí),即此時(shí)系統(tǒng)合力為零,將兩小球和物塊看成系統(tǒng),受重力(M+2m)g,桿對(duì)兩球的支持力二力平衡,故C正確;運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),物塊具有向上的加速度,由類整體法可知,桿對(duì)兩球的支持力大于(M+2m)g,故D錯(cuò)誤。二、計(jì)算題(本題共2個(gè)小題,共34分)12.答案 (1)1.7 J(2)3 m/s(3)0.5 J解析 (1)對(duì)小物塊從B至壓縮彈簧最短的過(guò)程-mgs-W=0-12mv02W=Ep代入數(shù)據(jù)解得Ep=1.7 J(2)對(duì)小物塊從B開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至返回B點(diǎn)的過(guò)程-mg2s=12mvB2-12mv02代入數(shù)據(jù)解得vB=3 m/s(3)對(duì)小物塊沿曲面的上滑過(guò)程,由動(dòng)能定理-W克f-mgh=0-12mvB2Q=W克f=0.5 J13.答案 (1)2 N(2)0.194 4 J解析 (1)當(dāng)a滑到與O同高度P點(diǎn)時(shí),a的速度v沿圓環(huán)切線向下,b的速度為零,由機(jī)械能守恒定律可得magR=12mav2解得v=2gR對(duì)小球a受力分析,由牛頓第二定律可得F=mav2R=2mag=2 N。(2)桿與圓相切時(shí),如圖所示,a的速度沿桿方向,設(shè)此時(shí)b的速度為vb,根據(jù)桿不可伸長(zhǎng)和縮短,有va=vbcos 由幾何關(guān)系可得cos =LL2+R2=0.8在圖中,球a下降的高度h=Rcos a、b系統(tǒng)機(jī)械能守恒magh=12mava2+12mbvb2-12mav2對(duì)滑塊b,由動(dòng)能定理得W=12mbvb2=0.194 4 J。