2020屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 考前十天必考熱點沖刺 熱考7 功和能、功能關(guān)系

熱考7功和能、功能關(guān)系一、選擇題1(2019年廣東茂名聯(lián)考)如圖所示，一物塊從斜面低端以初速度v0開始沿斜面上滑，物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)<tan ，其中為斜面的傾角，物塊沿斜面運動的最大高度為H，已知滑動摩擦力等于最大靜摩擦力，取斜面低端為參考平面，則物塊在斜面上運動過程中機械能E、動能Ek、重力勢能Ep與高度h的關(guān)系可能是下圖中的() ABCD【答案】D【解析】滑塊機械能的變化量等于除重力外其余力做的功，故滑塊機械能的減小量等于克服阻力做的功，即上升階段EE0F阻，下降階段EE0F阻，由此可知重力勢能與高度關(guān)系是一條直線，機械能與高度關(guān)系是兩條直線，故A、B錯誤；動能的變化量等于外力的總功，上升階段mghF阻EAE0，下降階段mghF阻EAE0，故C錯誤，D正確2(2019年吉林長春二模)半徑為R的圓環(huán)豎直放置，圓環(huán)可以繞過圓心的豎直軸旋轉(zhuǎn)，兩個質(zhì)量相等可視為質(zhì)點的小環(huán)套在圓環(huán)上A、B兩點并處于靜止?fàn)顟B(tài)，A、B連線過圓心且與豎直方向成37°角，某時刻大圓環(huán)開始繞豎直軸旋轉(zhuǎn)，角速度從零不斷增大，則下列說法正確的是()A小環(huán)與大環(huán)之間動摩擦因數(shù)0.75BB處的小環(huán)先相對大環(huán)開始滑動C兩小環(huán)的高度最終都將升高D只要小環(huán)不發(fā)生相對滑動，大環(huán)就不對小環(huán)做功【答案】A【解析】小環(huán)A與小環(huán)B最初都靜止，可知mgsin 37°mgcos 37°，即tan 37°0.75，故A正確；若某時刻大圓環(huán)開始繞豎直軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，假設(shè)環(huán)A和環(huán)B與大環(huán)保持相對靜止，對環(huán)A沿水平方向有fAcos NAsin mr2，對環(huán)B沿水平方向有NBsin fBcos mr2，隨著角速度的不斷增大，A所受摩擦力越來越大，B所受摩擦力越來越小，后反向增大，因此A受到的靜摩擦力會先達(dá)到最大，即A先相對大環(huán)開始滑動，B錯誤；若兩小環(huán)相對大環(huán)運動，則環(huán)A高度會降低，環(huán)B高度會升高，C錯誤；盡管小環(huán)不發(fā)生相對滑動，但隨著大環(huán)角速度的不斷增大，小環(huán)的動能也會不斷增大，因此大環(huán)對小環(huán)會做正功，D錯誤3(多選)(2019年甘肅蘭州一診)如圖所示，物塊從足夠長粗糙斜面底端O點，以某一速度向上運動，到達(dá)最高點后又沿斜面下滑物塊先后兩次經(jīng)過斜面上某一點A點時的動能分別為Ek1和Ek2，重力勢能分別為Ep1和Ep2，從O點開始到第一次經(jīng)過A點的過程中重力做功為WG1，合外力做功的絕對值為W1，從O點開始到第二次經(jīng)過A點的過程中重力做功為WG2，合外力做功的絕對值為W2，則下列選項正確的是()AEk1>Ek2，Ep1Ep2BEk1Ek2，Ep1>Ep2CWG1WG2，W1<W2DWG1>WG2，W1W2【答案】AC4(2019年海南瓊海模擬)如圖所示，勁度系數(shù)為k的豎直彈簧下端固定于水平地面上，質(zhì)量為m的小球從彈簧的正上方高為h的地方自由下落到彈簧上端，經(jīng)幾次反彈后小球最終在彈簧上靜止于某一點A處，在以上三個量中只改變其中一個量的情況下，下列說法正確的是()A無論三個量中的一個怎樣改變，此過程小球與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒B無論h怎樣變化，最終小球靜止在A點時的彈簧壓縮量與h無關(guān)C無論m怎樣變化，最終小球靜止在A點時彈簧的彈性勢能都不變D無論勁度系數(shù)k為多大，此過程中重力所做的功總是等于克服彈簧彈力做的功【答案】B二、計算題5(2019年天一大聯(lián)考)如圖所示，傾角37°的斜面固定在水平面上，質(zhì)量為m1 kg的滑塊(可視為質(zhì)點)由斜面上最低點P以初動能Ek020 J沿斜面向上運動，當(dāng)其向上經(jīng)過A點時動能EkA8 J，機械能的變化量E機3 J重力加速度g10 m/s2，sin 37°0.6，求：(1)物塊所受摩擦力的大?。?2)物塊回到P點時速度的大小【答案】(1)2 N(2) 2 m/s【解析】(1)由P到A由動能定理得(mgsin f)s1EkAEk0而fs1E機聯(lián)立解得s11.5 m，f2 N.(2)由P到最高點由動能定理得(mgsin f)s20Ek0解得s22.5 m滑塊從最高點到P點由動能定理得(mgsin f)s2mv20解得v2 m/s.6(2019年廣西桂林三模)如圖所示，有一傾角為37°的粗糙硬桿，其上套一底端固定且勁度系數(shù)為k10 N/m的輕彈簧，彈簧自然伸長時上端在Q點，彈簧與桿間摩擦忽略不計一個質(zhì)量為m5 kg的小球套在此硬桿上，從P點由靜止開始滑下，經(jīng)過t2 s后，P與彈簧自由端Q相碰，PQ間的距離L4 m，彈簧的彈性勢能與其形變量x的關(guān)系為Epkx2.已知sin 37°0.6，cos 37°0.8，重力加速度g取10 m/s2.求：(1)小球與硬桿之間的滑動摩擦因數(shù)；(2)小球向下運動過程中速度最大時彈簧的彈性勢能【答案】(1)0.5(2)5 J【解析】(1)小球做勻加速直線運動，則有Lat2解得a2 m/s2根據(jù)牛頓第二定律得mgsin 37°mgcos 37°ma解得0.5(2)當(dāng)小球加速度為零時，速度最大，有mgsin 37°mgcos 37°kx解得x1 m所以彈性勢能為Epkx2×10×12 J5 J.7如圖所示，一輛電動遙控小車停在水平地面上，小車質(zhì)量M3 kg.質(zhì)量為m1 kg的小物快(可視為質(zhì)點)靜置在車板上某處，物塊與車板間的動摩擦因數(shù)0.1.現(xiàn)在啟動小車，使小車由靜止開始以加速度a2 m/s2向右勻加速行駛，當(dāng)運動時間t1 s時物塊從車板上滑落已知小車受到地面的摩擦阻力是小車對地面壓力的.不計空氣阻力，取重力加速度g10 m/s2.求：(1)物塊離開小車時，物塊的速度大小；(2)01 s時間內(nèi)小車的牽引力做的功【答案】(1)1 m/s(2)11 J【解析】(1)設(shè)物塊的加速度為a1，由牛頓第二定律得mgma1由運動學(xué)公式得離開小車時，物塊的速度為va1t聯(lián)立解得 v1 m/s.(2)設(shè)小車所受的牽引力為F.對于小車，由牛頓第二定律，得Fmgk(Mm)gMa小車的位移xat2牽引力做的功為WFx解得W11 J.8吊錘打樁機如圖甲，其工作過程可以簡化為圖乙：質(zhì)量m2.0×103 kg的吊錘在繩子的恒定拉力F作用下從與釘子接觸處由靜止開始運動，上升一段高度后撤去F，到最高點后自由落下，撞擊釘子將釘子打入一定深度吊錘上升過程中，機械能E與上升高度h的關(guān)系如圖乙，不計摩擦及空氣阻力，g10 m/s2.求： (1)吊錘上升h11.6 m時的速度大??；(2)吊錘上升h11.6 m后，再經(jīng)過多長時間撞擊釘子；(3)吊錘上升h20.4 m時，拉力F的瞬時功率【答案】(1)2 m/s(2)0.8 s(3)2.25×104 W【解析】(1)吊錘上升過程中，由功能關(guān)系EFh結(jié)合圖丙，計算得F2.25×104 N設(shè)吊錘上升到h11.6 m處的速度為v1，由動能定理知Fh1mgh1mv0聯(lián)立解得v12 m/s.(2)依題意，吊錘上升到h11.6 m處后做初速度為v12 m/s的豎直上拋運動，設(shè)經(jīng)時間t落到釘子上，有h1v1tgt2代入數(shù)據(jù)，解得t0.8 s.(3)設(shè)吊錘上升到h20.4 m處的速度為v2，由動能定理得Fh2mgh2mv0解得v21 m/sF的瞬時功率 PFv2聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得 P2.25×104 W.9(2019年甘肅三模)物塊放在水平面上，在恒力的作用下由靜止從A點出發(fā)，經(jīng)時間t運動到B點，此時撤去拉力，結(jié)果物塊再運動t時間速度為零已知物塊的質(zhì)量為m，拉力與水平面的夾角為，物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為，重力加速度為g.求：(1)拉力F的大??；(2)整個過程物塊克服摩擦力做的功【答案】(1)(2)【解析】(1)根據(jù)題意知，物塊先做初速度為零的勻加速運動，再做勻減速運動到末速度為零，設(shè)加速的加速度大小為a1，減速的加速度為a2，由于加速時間與減速時間相等，所以a1a2撤去拉力后mgmaaa1a2g拉力作用下做加速運動時Fcos (mgFsin )ma解得F.(2)物塊從A運動B的位移為xat2gt2由動能定理知Fxcos Wf0所以克服摩擦力做功的大小為Wf.10(2019年福建泉州二模)如圖，質(zhì)量為2m的“”型木板，靜止放在光滑的水平面上，木板左端固定著一水平輕質(zhì)彈簧，一質(zhì)量為m的小木塊從木板右端以未知速度v0 開始沿木板向左滑行，最終恰好回到木板右端；在木塊壓縮彈簧過程中，彈簧具有最大彈性勢能為Ep.木塊與木板間的動摩擦因數(shù)為，重力加速度大小為g.求：(1)未知速度v0的大??；(2)木塊相對木板向左運動的最大距離xm.【答案】(1)(2)【解析】(1)木塊從右端開始向左運動至彈簧壓縮到最短的過程中，摩擦生熱設(shè)為Q，當(dāng)彈簧壓縮到最短時，木塊和木板具有相同的速度v1，由動量和能量關(guān)系有mv0(m2m)v1mv(m2m)vEpQ從初狀態(tài)至木塊m又回到右端與木板剛好相對靜止時，木塊和木板又具有相同的速度v2，由動量和能量關(guān)系有mv0(m2m)v2mv(m2m)v2Q.由以上各式解得v0.(2)物塊從彈簧壓縮到最短時的位置返回到木板右端時，木塊和木板具有相同的速度，再次獲得共同速度v2，則有(m2m)v1(m2m)v2Ep(m2m)v(m2m)vQ得QEp，又Qmgxm解得xm.11(2019年廣西崇左二模)如圖甲所示，一質(zhì)量為m1 kg的木板A靜止在光滑水平地面上，在t0時刻，質(zhì)量為M2 kg的小物塊B以初速度v03 m/s滑上木板左端，經(jīng)過一段時間后木板與墻發(fā)生彈性碰撞木板長度可保證小物塊在運動過程中不與墻接觸木板A在00.8 s內(nèi)的速度隨時間的變化關(guān)系如圖乙所示，重力加速度為g10 m/s2，求：甲乙(1)t0時刻木板的右端到墻的距離L以及t0.4 s時刻B的速度大?。?2)A、B間發(fā)生相對滑動過程中各自加速度大??；(3)從t0至A于強第5次碰前，A、B組成的整體因摩擦產(chǎn)生的總熱量【答案】(1)0.16 m2.6 m/s(2)2 m/s21 m/s2(3)8.97 J【解析】(1)由圖乙，t10.4 s時，A與墻第一次碰撞，碰前A的速度vA10.8 m/sT0時刻木板的右端到墻的距離為LvA1t1解得L0.16 mA與墻第一次碰撞前，對A、B由動量守恒定律可得Mv0MvB1mvA1解得vB12.6 m/s.(2)只要A與墻壁碰前A、B未達(dá)到共同速度，A就在0L之間向右做勻加速運動，向左做勻減速運動，與墻壁碰前的速度始終為vA1B的加速度aB1 m/s2A的加速度大小aA2 m/s2.(3)設(shè)A與墻發(fā)生n次碰撞后A、B第一次達(dá)到共同速度v1，以向右為正，對B：v1v0aBt對A：v1aA(t2nt1)，n1,2,3，聯(lián)立解得v1第一次到達(dá)共同速度v1應(yīng)滿足0v1vA1聯(lián)立解得2.25n3.75故n3，v10.4 m/s設(shè)第4次碰撞后可能的共同速度為v2，對A、B系統(tǒng)由動量守恒定律可得Mv1mv1(Mm)v2得v2v1因為v2<v1，故在第5次碰撞前A、B已達(dá)到共同速度對A、B整體，由能量守恒定律QMv(Mm)v解得Q8.97 J.- 8 -