高考物理二輪復(fù)習(xí) 第1部分 專題突破篇 限時(shí)集訓(xùn)6 機(jī)械能守恒定律 功能關(guān)系-人教版高三物理試題

專題限時(shí)集訓(xùn)(六)機(jī)械能守恒定律功能關(guān)系(建議用時(shí)：40分鐘)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第15題只有一項(xiàng)符合題目要求，第68題有多項(xiàng)符合題目要求全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)1(2016·山西右玉一模)一小球以一定的初速度從圖13所示位置進(jìn)入光滑的軌道，小球先進(jìn)入圓軌道1，再進(jìn)入圓軌道2，圓軌道1的半徑為R，圓軌道2的半徑是軌道1的1.8倍，小球的質(zhì)量為m，若小球恰好能通過軌道2的最高點(diǎn)B，則小球在軌道1上經(jīng)過A處時(shí)對(duì)軌道的壓力為()圖13A2mg B3mg C4mg D5mgC小球恰好能通過軌道2的最高點(diǎn)B時(shí)，有mg，小球在軌道1上經(jīng)過A處時(shí)，有Fmg，根據(jù)機(jī)械能守恒，有1.6mgRmvmv，解得F4mg，C項(xiàng)正確2韓曉鵬是我國首位在冬奧會(huì)雪上項(xiàng)目奪冠的運(yùn)動(dòng)員他在一次自由式滑雪空中技巧比賽中沿“助滑區(qū)”保持同一姿態(tài)下滑了一段距離，重力對(duì)他做功1 900 J，他克服阻力做功100 J韓曉鵬在此過程中()A動(dòng)能增加了1 900 JB動(dòng)能增加了2 000 JC重力勢(shì)能減小了1 900 JD重力勢(shì)能減小了2 000 JC根據(jù)動(dòng)能定理得韓曉鵬動(dòng)能的變化EWGWf1 900 J100 J1 800 J>0，故其動(dòng)能增加了1 800 J，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；根據(jù)重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系WGEp，所以EpWG1 900 J<0，故韓曉鵬的重力勢(shì)能減小了1 900 J，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤3靜止在地面上的物體在豎直向上的恒力作用下上升，在某一高度撤去恒力已知空氣阻力f大小不變，且f<mg，若選取地面為零勢(shì)能面，則物體在空中運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中，物體的機(jī)械能隨離地面高度h變化的關(guān)系可能正確的是()C物體開始在恒力作用下做勻加速運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能增量為E(Ff)·h，在某一高度撤去恒力以后，物體繼續(xù)上升，機(jī)械能減少，到達(dá)最高點(diǎn)后，開始下落，但機(jī)械能會(huì)繼續(xù)減少，物體接近地面時(shí)仍有一定的速度，所以選項(xiàng)C正確4(2016·貴州三校三聯(lián))如圖14所示，斜面固定在水平面上，輕質(zhì)彈簧一端固定在斜面頂端，另一端與物塊相連，彈簧處于自然長度時(shí)物塊位于O點(diǎn)，物塊與斜面間有摩擦現(xiàn)將物塊從O點(diǎn)拉至A點(diǎn)，撤去拉力后物塊由靜止向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)O點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零，則物塊從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：25702027】圖14A經(jīng)過位置O點(diǎn)時(shí)，物塊的動(dòng)能最大B物塊動(dòng)能最大的位置與AO的距離無關(guān)C物塊從A向O運(yùn)動(dòng)過程中，彈性勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能與重力勢(shì)能的增加量D物塊從O向B運(yùn)動(dòng)過程中，動(dòng)能的減少量等于彈性勢(shì)能的增加量B根據(jù)題述彈簧處于自然長度時(shí)物塊位于O點(diǎn)，可知物塊所受摩擦力等于重力沿斜面的分力將物塊從O點(diǎn)拉至A點(diǎn)，撤去拉力后物塊由靜止向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)彈簧對(duì)物塊沿斜面向上的彈力等于物塊重力沿斜面的分力和滑動(dòng)摩擦力之和時(shí)，合力為零，物塊的動(dòng)能最大由此可知，物塊經(jīng)過A、O之間某一位置時(shí)，物塊的動(dòng)能最大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤物塊動(dòng)能最大的位置與AO的距離無關(guān)，選項(xiàng)B正確由功能關(guān)系可知，物塊從A向O運(yùn)動(dòng)過程中，彈性勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能與重力勢(shì)能的增加量加上克服摩擦力做功產(chǎn)生的熱量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤物塊從O向B運(yùn)動(dòng)過程中，動(dòng)能的減少量等于增加的重力勢(shì)能與彈性勢(shì)能加上克服摩擦力做功產(chǎn)生的熱量，即動(dòng)能的減少量大于彈性勢(shì)能的增加量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤5.如圖15所示，在豎直平面內(nèi)有一半徑為R的圓弧軌道，半徑OA水平、OB豎直，一個(gè)質(zhì)量為m的小球自A的正上方P點(diǎn)由靜止開始自由下落，小球沿軌道到達(dá)最高點(diǎn)B時(shí)對(duì)軌道壓力為.已知AP2R，重力加速度為g，則小球從P到B的運(yùn)動(dòng)過程中()圖15A重力做功2mgRB合力做功mgRC克服摩擦力做功mgRD機(jī)械能減少2mgRB小球能通過B點(diǎn)，在B點(diǎn)速度v滿足mgmgm，解得v ，從P到B過程，重力做功等于重力勢(shì)能減小量為mgR，動(dòng)能增加量為mv2mgR，合力做功等于動(dòng)能增加量mgR，機(jī)械能減少量為mgRmgRmgR，克服摩擦力做功等于機(jī)械能的減少量mgR，故只有B選項(xiàng)正確6(2016·長春二模)如圖16所示，水平光滑長桿上套有小物塊A，細(xì)線跨過位于O點(diǎn)的輕質(zhì)光滑定滑輪，一端連接A，另一端懸掛小物塊B，物塊A、B質(zhì)量相等C為O點(diǎn)正下方桿上的點(diǎn)，滑輪到桿的距離OCh.開始時(shí)A位于P點(diǎn)，PO與水平方向的夾角為30°.現(xiàn)將A、B靜止釋放則下列說法正確的是()圖16A物塊A由P點(diǎn)出發(fā)第一次到達(dá)C點(diǎn)過程中，速度不斷增大B在物塊A由P點(diǎn)出發(fā)第一次到達(dá)C點(diǎn)過程中，物塊B克服細(xì)線拉力做的功小于B重力勢(shì)能的減少量C物塊A在桿上長為2h的范圍內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)D物塊A經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)的速度大小為ACD物塊A由P點(diǎn)出發(fā)第一次到達(dá)C點(diǎn)過程中，繩子拉力對(duì)A做正功，動(dòng)能不斷增大，速度不斷增大，選項(xiàng)A正確；物塊A到達(dá)C時(shí)，B到達(dá)最低點(diǎn)，速度為零，B下降過程中只受重力和繩子的拉力，根據(jù)動(dòng)能定理可知，重力做功和拉力做功大小相等，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由幾何知識(shí)可知，h，由于AB組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，由對(duì)稱性可得物塊A在桿上長為2h的范圍內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C正確；對(duì)系統(tǒng)由機(jī)械能守恒定律得mg(h)mv2得v，選項(xiàng)D正確7.水平光滑直軌道ab與半徑為R的豎直半圓形光滑軌道bc相切，一小球以初速度v0沿直軌道ab向右運(yùn)動(dòng)，如圖17所示，小球進(jìn)入半圓形軌道后剛好能通過最高點(diǎn)c.則()圖17AR越大，v0越大BR越大，小球經(jīng)過b點(diǎn)后的瞬間對(duì)軌道的壓力越大Cm越大，v0越大Dm與R同時(shí)增大，初動(dòng)能Ek0增大AD小球剛好能通過最高點(diǎn)c，表明小球在c點(diǎn)的速度為vc，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有mvmg·2RmvmgR，選項(xiàng)A正確；m與R同時(shí)增大，初動(dòng)能Ek0增大，選項(xiàng)D正確；從b到c機(jī)械能守恒，mg2Rmvmv得vb，在b點(diǎn)，Nmgm得N6mg，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；mvmg·2Rmv，v0，v0與m無關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤8(2016·山東濰坊二模)如圖18所示，甲、乙傳送帶傾斜于水平地面放置，并以相同的恒定速率v逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，兩傳送帶粗糙程度不同，但長度、傾角均相同將一小物體分別從兩傳送帶頂端的A點(diǎn)無初速度釋放，甲傳送帶上物體到達(dá)底端B點(diǎn)時(shí)恰好達(dá)到速度v；乙傳送帶上物體到達(dá)傳送帶中部的C點(diǎn)時(shí)恰好達(dá)到速度v，接著以速度v運(yùn)動(dòng)到底端B點(diǎn)則物體從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中()圖18A物體在甲傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間比乙大B物體與甲傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)比乙大C兩傳送帶對(duì)物體做功相等D兩傳送帶因與物體摩擦產(chǎn)生的熱量相等AC物體在甲傳送帶上的平均速度為，在乙傳送帶上的平均速度大于，而運(yùn)動(dòng)的位移相同，故物體在甲傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間比乙大，選項(xiàng)A正確；物體在甲傳送帶上加速距離比在乙傳送帶上加速距離大，而末速度相同，由vat可知a甲<a乙，由牛頓第二定律有mgcos mgsin ma，故甲<乙，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；物體在運(yùn)動(dòng)過程中受重力和傳送帶的作用力，物體下降的高度和末速度均相等，由動(dòng)能定理可知，傳送帶對(duì)物體做功相等，選項(xiàng)C正確；設(shè)傳送帶的高度為h，由摩擦生熱Qfs相對(duì)知，Q甲f1s1f1(vt1t1)f1·，Q乙f2s2f2·，根據(jù)牛頓第二定律得f1mgsin ma1m，f2mgsin ma2m，解得Q甲mv2mgh，Q乙mv2mg(hh)，故Q甲<Q乙，選項(xiàng)D錯(cuò)誤二、計(jì)算題(共2小題，32分)9(16分)(2016·湖北八校聯(lián)考)如圖19所示，固定斜面的傾角30°，物體A與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，輕彈簧下端固定在斜面底端，彈簧處于原長時(shí)上端位于C點(diǎn)用一根不可伸長的輕繩通過輕質(zhì)光滑的定滑輪連接物體A和B，滑輪右側(cè)繩子與斜面平行，物體A的質(zhì)量為2m，物體B的質(zhì)量為m，初始時(shí)物體A到C點(diǎn)的距離為L.現(xiàn)給物體A、B一初速度v0>，使物體A開始沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，物體B向上運(yùn)動(dòng)，物體A將彈簧壓縮到最短后又恰好能彈到C點(diǎn)已知重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力，整個(gè)過程中，輕繩始終處于伸直狀態(tài)，求：【導(dǎo)學(xué)號(hào)：25702028】圖19(1)物體A向下運(yùn)動(dòng)剛到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度；(2)彈簧的最大壓縮量；(3)彈簧的最大彈性勢(shì)能【解析】(1)A與斜面間的滑動(dòng)摩擦力Ff2mgcos ，物體A向下運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過程中，根據(jù)功能關(guān)系有：2mgLsin ·3mv·3mv2mgLFfL，解得v.(2)從物體A接觸彈簧，將彈簧壓縮到最短后又恰回到C點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用動(dòng)能定理：Ff·2x0×3mv2解得x.(3)彈簧從壓縮到最短到恰好能彈到C點(diǎn)的過程中，對(duì)系統(tǒng)根據(jù)能量關(guān)系有：Epmaxmgx2mgxsin Ffx解得EpmaxFfx.【答案】(1)(2)(3)10(16分) (2014·江蘇高考T15)如圖20所示，生產(chǎn)車間有兩個(gè)相互垂直且等高的水平傳送帶甲和乙，甲的速度為v0.小工件離開甲前與甲的速度相同，并平穩(wěn)地傳到乙上，工件與乙之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.乙的寬度足夠大，重力加速度為g.圖20(1)若乙的速度為v0，求工件在乙上側(cè)向(垂直于乙的運(yùn)動(dòng)方向)滑過的距離s；(2)若乙的速度為2v0，求工件在乙上剛停止側(cè)向滑動(dòng)時(shí)的速度大小v；(3)保持乙的速度2v0不變，當(dāng)工件在乙上剛停止滑動(dòng)時(shí)，下一只工件恰好傳到乙上，如此反復(fù)若每個(gè)工件的質(zhì)量均為m，除工件與傳送帶之間摩擦外，其他能量損耗均不計(jì)，求驅(qū)動(dòng)乙的電動(dòng)機(jī)的平均輸出功率.【解析】根據(jù)牛頓第二定律、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律、運(yùn)動(dòng)的合成與分解、能量守恒定律解決問題小工件由傳送帶甲傳到乙上時(shí)，考慮其運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性知：(1)摩擦力與側(cè)向的夾角為45°側(cè)向加速度大?。篴xgcos 45°；在側(cè)向上由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律知2axs0v，解得小工件側(cè)向滑動(dòng)距離s.(2)設(shè)t0時(shí)刻摩擦力與側(cè)向的夾角為，側(cè)向、縱向加速度的大小分別為ax、ay，則tan ，很小的t時(shí)間內(nèi)，側(cè)向、縱向的速度增量vxaxt，vyayt解得tan 且由題意知tan ，則tan 所以摩擦力方向保持不變則當(dāng)vx0時(shí)，vy0，即工件停止側(cè)向滑動(dòng)時(shí)的速度為v2v0.(3)工件在乙上滑動(dòng)時(shí)側(cè)向位移為x，沿乙方向的縱向位移為y，由題意知：axgcos ，aygsin 由勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律知在側(cè)向上：2axx0v在縱向上：2ayy(2v0)20工件滑動(dòng)時(shí)間：t乙前進(jìn)的距離：y12v0t工件相對(duì)乙的位移：L，則系統(tǒng)摩擦生熱：QmgL電動(dòng)機(jī)做功：Wm(2v0)2mvQ由，解得電動(dòng)機(jī)的平均輸出功率為：.【答案】(1)(2)2v0(3)