2019年高考物理二輪復(fù)習(xí) 課時作業(yè)5 功能關(guān)系與能量守恒定律的應(yīng)用.doc

課時作業(yè)5　功能關(guān)系與能量守恒定律的應(yīng)用 一、選擇題(1～6題為單項選擇題，7、8題為多項選擇題) 1．如圖所示，一根繩的兩端分別固定在兩座猴山上的A、B處，A、B兩點水平距離為16 m，豎直距離為2 m，A、B間繩長為20 m．質(zhì)量為10 kg的猴子抓住套在繩上的滑環(huán)從A處滑到B處．以A點所在水平面為參考平面，猴子在滑行過程中重力勢能最小值約為(繩處于拉直狀態(tài))(　　) A．－1.2103 J　 B．－7.5102 J C．－6.0102 J D．－2.0102 J 解析：重力勢能最小的點為最低點，結(jié)合“同繩同力”可知，在最低點時，兩側(cè)繩子與水平方向夾角相同，記為θ，設(shè)右邊繩子長為a，則左邊繩長為20－a. 由幾何關(guān)系得20cosθ＝16；asinθ－(20－a)sinθ＝2 聯(lián)立解得a＝ m，所以最低點距離參考面的高度差為sinθ＝7 m，猴子的重心比繩子最低點大約低0.5 m，所以猴子在最低點的重力勢能約為－750 J，故選B. 答案：B 2. 如圖所示，光滑水平桌面上由大小相同的銅環(huán)串在一起的勻質(zhì)銅鏈總質(zhì)量為m，緩慢提起銅鏈左端直至右端剛好離開桌面，此過程中拉力所做的功為W.若改用與銅鏈重力大小相等的恒力豎直提起銅鏈右端，則左端剛離地時的速率為(　　) A. B. C. D. 解析：緩慢提起時W＝mg，以恒力提起時mgl－mgl＝mv2，解得v＝，D正確． 答案：D 3．如圖所示，豎直實線表示某勻強電場中的一簇等勢面，具有一定初速度的帶電小球在電場中從A到B做直線運動(如圖中虛線所示)．小球只受電場力和重力，則該帶電小球從A運動到B的過程中(　　) A．做勻速直線運動 B．機械能守恒 C．機械能逐漸增大，電勢能逐漸減小 D．機械能逐漸減小，電勢能逐漸增大 解析：根據(jù)題述帶電小球做直線運動，利用質(zhì)點做直線運動的條件可知，帶電小球所受的電場力方向一定水平向左，合力不為零，帶電小球從A運動到B的過程中，做勻減速直線運動，選項A錯誤；帶電小球從A運動到B的過程中，電場力做負(fù)功，機械能逐漸減小，電勢能逐漸增大，選項D正確，B、C錯誤． 答案：D 4. 隨著大眾生活水平的提高，私家車的擁有量大幅增加，在出行便利的同時也給城市的交通帶來擁堵，產(chǎn)生的尾氣也會污染環(huán)境．為把整個城市的交通真正做得順暢，解決出行給環(huán)境帶來的污染，某公司設(shè)計了“云軌”作為中小運力的軌道交通產(chǎn)品．如圖所示，“云軌”由單根軌道來支撐、穩(wěn)定和導(dǎo)向，車體騎跨在軌道梁上運行，類似于空中小火車．已知列車運行時受到的阻力包括車輪與軌道的摩擦阻力和車輛受到的空氣阻力．假設(shè)摩擦阻力恒定，空氣阻力與列車運行速度的平方成正比，當(dāng)列車以60 km/h的速度運行時，空氣阻力占總阻力的60%，此時列車的功率為750 kW，則列車以80 km/h的速度運行時的功率約為(　　) A．750 kW B．1 000 kW C．1 500 kW D．2 000 kW 解析：設(shè)摩擦阻力為F，當(dāng)列車運行速度為v1＝60 km/h＝ m/s時，空氣阻力為Ff＝kv，由于空氣阻力占總阻力的60%，則摩擦阻力為F＝Ff＝kv，P1＝(F＋kv)v1，當(dāng)車速為v2＝80 km/h＝ m/s時，P2＝(F＋kv)v2，聯(lián)立解得P2＝1 467 kW.選項C正確． 答案：C 5．[2018江蘇卷，4]從地面豎直向上拋出一只小球，小球運動一段時間后落回地面．忽略空氣阻力，該過程中小球的動能Ek與時間t的關(guān)系圖象是(　　) 解析：設(shè)小球拋出瞬間的速度大小為v0，拋出后，某時刻t小球的速度v＝v0－gt，故小球的動能Ek＝mv2＝m(v0－gt)2，結(jié)合數(shù)學(xué)知識知，選項A正確． 答案：A 6. 如圖，水平地面上有一固定光滑斜面AB，其底端B點與半徑為R的四分之一圓弧光滑連接，圓弧的端點C與圓心在同一水平線上，M、N為C點正上方兩點，距離C點分別為2R和R，現(xiàn)將一小球從M點靜止釋放，小球在AB上能到達的最高處D點距水平面的高度為2R，接著小球沿斜面滑下返回進入圓弧軌道，若不考慮空氣阻力，則(　　) A．小球返回軌道后沿軌道運動可能到不了C點 B．小球返回軌道后能沿軌道一直運動，并上升到N點 C．小球返回軌道后沿軌道運動到C點時，速度一定大于零 D．若將小球從N點靜止釋放，則小球在AB上能到達的最高處距水平面的高度等于R 解析：據(jù)題意可知，小球從M點靜止釋放能到達D點，據(jù)此可知在B點損失的能量為mgR(在B點能量的損失與在B點的速度有關(guān))；當(dāng)小球從D點返回時，在B點損失的能量小于mgR.當(dāng)小球從D點返回過程中，由于在B點損失的能量小于mgR，據(jù)能量守恒可知，小球返回時能到達C點以上，N點以下，故A、B錯誤，C正確．若將小球從N點靜止釋放，在B點損失能量且小于mgR，所以小球在AB上能到達的最高處距水平面的高度h滿足R<h<2R，故D錯誤． 答案：C 7．如圖所示，正電荷Q固定于O點，在M、N兩點各有一個帶電荷量分別為qM、qN(qM<qN)的點電荷．已知兩點電荷的質(zhì)量相等，某時刻兩點電荷以大小相同的速度v0向O點運動，運動過程中兩點電荷均未到達O點．已知MO＝NO，若剛開始運動時點電荷qM、qN的加速度大小分別為aM、aN，qM、qN距離O點最近的距離分別為rM、rN，分別從M、N點出發(fā)到距離O點最近的過程中，qM、qN克服電場力做功分別為WM、WN，僅考慮Q對點電荷qM、qN的電場力作用，下列判斷正確的是(　　) A．a(chǎn)M<aN B．rM>rN C．rM＝rN D．WM＝WN 解析：根據(jù)庫侖定律可知，在距離相等時，帶電荷量較大的點電荷qN所受的庫侖力較大，由牛頓第二定律可知qN剛開始運動時的加速度較大，即aN>aM，選項A正確；由于兩個點電荷的初動能相同，根據(jù)動能定理，分別從M、N點出發(fā)到距離O點最近的過程中，qM、qN克服電場力做功相同，即WM＝WN，選項D正確；由于qM、qN克服電場力做功相同，而qN所受的庫侖力較大，所以qN運動的距離較小，qN距離O點最近的距離較大，即rM<rN，選項B、C錯誤． 答案：AD 8．[2018浙江杭州診斷]如圖所示，在一豎直平面內(nèi)，BCDF段是半徑為R的圓弧形擋板，AB段為直線形擋板(長為4R)，兩者在B點相切，θ＝37，C、F兩點與圓心等高，D在圓弧形擋板的最低點，所有接觸面均光滑，絕緣擋板處于水平方向場強為E的勻強電場中．現(xiàn)將帶電荷量為＋q，質(zhì)量為m的小球從擋板內(nèi)側(cè)的A點由靜止釋放，小球沿?fù)醢鍍?nèi)側(cè)ABCDF運動到F點后拋出，在這段運動過程中，下列說法正確的是(sin37＝0.6，cos37＝0.8)(　　) A．勻強電場的場強大小可能是 B．小球運動到D點時動能一定不是最大 C．小球機械能增加量的最大值是2.6qER D．小球從B到D運動過程中，動能的增量為1.8mgR－0.8EqR 解析：小球能沿?fù)醢鍍?nèi)側(cè)的ABC運動，則有qEcos37≥mgsin37，得E≥，故場強大小不可能等于，A錯誤．小球在復(fù)合場中受重力和電場力，所以小球運動到合力方向上的最低點時動能最大，則知在C、D之間的某一點上時動能最大，B正確．小球運動到C點時，電場力做正功最多，小球的機械能增加量最大，所以小球機械能增加量的最大值ΔE＝qE[ 4Rsin37＋R(1－cos37)]＝2.6qER，C正確．小球從B到D運動過程中，動能的增量ΔEk＝mgR(1＋sin37)－qERcos37＝1.6mgR－0.8qER，D錯誤． 答案：BC 二、非選擇題 9．如圖所示，匝數(shù)N＝100、截面積S＝1.010－5 m2、電阻r＝0.15 Ω的線圈內(nèi)有方向垂直于線圈平面向上的隨時間均勻增加的勻強磁場B1，其變化率k＝0.80 T/s.線圈通過開關(guān)S連接兩根相互平行、間距d＝0.20 m的豎直導(dǎo)軌，下端連接阻值R＝0.50 Ω的電阻．一根阻值也為0.50 Ω、質(zhì)量m＝1.010－2 kg的導(dǎo)體棒ab擱置在等高的擋條上．在豎直導(dǎo)軌間的區(qū)域僅有垂直紙面的不隨時間變化的勻強磁場B2.接通開關(guān)S后，棒對擋條的壓力恰好為零．假設(shè)棒始終與導(dǎo)軌垂直，且與導(dǎo)軌接觸良好，不計摩擦阻力和導(dǎo)軌電阻． (1)求磁感應(yīng)強度B2的大小，并指出磁場方向； (2)斷開開關(guān)S后撤去擋條，棒開始下滑，經(jīng)t＝0.25 s后下降了h＝0.29 m，求此過程棒上產(chǎn)生的熱量． 解析：線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 E＝n＝NS＝0.8 V 總電流I＝＝ A＝2 A， ab棒中Iab＝1 A. 根據(jù)題意，此刻棒對擋條的壓力為零，即金屬棒所受安培力等于其重力， 即B2Iabd＝mg，解得B2＝0.50 T， 根據(jù)左手定則可知磁場的方向應(yīng)該垂直紙面向外． (2)開關(guān)斷開之后，撤去擋條，ab下滑中切割磁感線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)動量定理， 得(mg－B2d)t＝mv－0 其中Δq＝t＝，ΔΦ＝B2dΔh 聯(lián)立上式可知v＝2.21 m/s 根據(jù)動能定理可知mgh＋W＝mv2－0 求得W＝－4.5810－3 J，因此金屬棒上產(chǎn)生熱量為 Q＝＝2.2910－3 J 答案：(1)0.5 T，磁場垂直紙面向外 (2)2.2910－3 J 10．[2018江西九江十校聯(lián)考]如圖所示，固定在水平面上的光滑斜面AB與水平方向的夾角θ＝45，A、B兩點的高度差h＝4 m，在B點左側(cè)的水平面上有一左端固定的輕質(zhì)彈簧，自然伸長時彈簧右端到B點的距離x0＝3 m．質(zhì)量m＝1 kg的物塊從斜面頂點A由靜止釋放，物塊進入水平面后向左運動壓縮彈簧的最大壓縮量x＝0.2 m．已知物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，g取10 m/s2，不計物塊在B點的機械能損失．求： (1)彈簧的最大彈性勢能； (2)物塊最終停止位置到B點的距離； (3)物塊在斜面上滑行的總時間(結(jié)果可用根式表示)． 解析：(1)物塊從開始位置到壓縮彈簧至速度為0的過程， 由功能關(guān)系可得mgh－μmg(x0＋x)＝Ep 解得Ep＝24 J (2)物塊從開始位置到最終靜止在水平面上的過程，由能量守恒得mgh＝μmgl 解得l＝8 m 所以物塊停止位置到B點距離 Δl＝l－2(x0＋x)＝1.6 m<3 m 即物塊最終停止位置距B點1.6 m. (3)物塊在光滑斜面上運動時，由牛頓第二定律有mgsinθ＝ma 解得a＝5 m/s2 設(shè)物塊第一次在斜面上運動的時間為t1，則＝at 解得t1＝ s 設(shè)物塊從水平面返回斜面時的速度為v，由動能定理可得 mgh－2μmg(x0＋x)＝mv2 解得v＝4 m/s 所以，物塊第二次在斜面上滑行的時間 t2＝2＝ s 物塊在斜面上滑行總時間t＝t1＋t2＝ s 答案：(1)24 J　(2)1.6 m　(3) s