2019年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第五章 機(jī)械能及其守恒定律 第17講 功能關(guān)系能量守恒定律實(shí)戰(zhàn)演練.doc
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2019年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第五章 機(jī)械能及其守恒定律 第17講 功能關(guān)系能量守恒定律實(shí)戰(zhàn)演練 1.(多選)如圖,一固定容器的內(nèi)壁是半徑為R的半球面,在半球面水平直徑的一端有一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)P,它在容器內(nèi)壁由靜止下滑到最低點(diǎn)的過(guò)程中,克服摩擦力做的功為W,重力加速度大小為g.設(shè)質(zhì)點(diǎn)P在最低點(diǎn)時(shí),向心加速度的大小為a,容器對(duì)它的支持力大小為N,則( AC ) A.a(chǎn)= B.a(chǎn)= C.N= D.N= 解析 質(zhì)點(diǎn)由半球面最高點(diǎn)到最低點(diǎn)的過(guò)程中,由動(dòng)能定理有,mgR-W=mv2,又在最低點(diǎn)時(shí),向心加速度大小a=,兩式聯(lián)立可得a=,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;在最低點(diǎn)時(shí)有N-mg=m,解得N=,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤. 2.(xx河北石家莊二中模擬)(多選)研究表明,彈簧的彈性勢(shì)能Ep的表達(dá)式為Ep=kx2,其中k為勁度系數(shù),x為彈簧的形變量.如圖所示,質(zhì)量均為m的兩物體A、B用輕繩相連,將A用一輕彈簧懸掛在天花板上,系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài).彈簧一直在彈性限度內(nèi),重力加速度為g,現(xiàn)將A、B間的輕繩剪斷,則下列說(shuō)法正確的是( CD ) A.輕繩剪斷瞬間A的加速度為g B.輕繩剪斷后物體A最大動(dòng)能出現(xiàn)在彈簧原長(zhǎng)時(shí) C.輕繩剪斷后A的動(dòng)能最大時(shí),彈簧彈力做的功為 D.輕繩剪斷后A能上升的最大高度為 解析 未剪斷輕繩時(shí),把A、B看做整體進(jìn)行受力分析,由平衡條件可得輕彈簧中彈力為2mg,隔離B受力分析,由平衡條件可得輕繩中拉力為mg.輕繩剪斷瞬間,A受到輕彈簧豎直向上的彈力2mg和豎直向下的重力mg,由牛頓運(yùn)動(dòng)定律,有mg-2mg=ma,解得A的加速度為a=-g,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;輕繩剪斷后物體A向上做加速運(yùn)動(dòng),最大動(dòng)能出現(xiàn)在彈簧彈力等于A的重力時(shí),此時(shí)輕彈簧伸長(zhǎng)量x=,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;未剪斷輕繩時(shí),彈簧伸長(zhǎng)量為,彈簧彈性勢(shì)能為Ep1=k2=,輕繩剪斷后A的動(dòng)能最大時(shí),彈簧彈性勢(shì)能為Ep2=k2=,根據(jù)功能關(guān)系,彈簧彈力做的功為W=Ep1-Ep2=,選項(xiàng)C正確;設(shè)輕繩剪斷后A能上升的最大高度為h,由機(jī)械能守恒定律,有Ep1=mgh,解得h=,選項(xiàng)D正確. 3.(xx天津模擬)(多選)如圖所示,質(zhì)量為m的物體以初速度v0由A點(diǎn)開(kāi)始沿水平面向左運(yùn)動(dòng),A點(diǎn)與輕彈簧O端的距離為s,物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,物體與彈簧相撞后,將彈簧壓縮至最短,然后被彈簧推出,最終離開(kāi)彈簧.已知彈簧的最大壓縮量為x,重力加速度為g,下列說(shuō)法正確的是( CD ) A.彈簧被壓縮到最短時(shí),彈簧對(duì)物體做的功W=mv-μmg(s+x) B.物體與彈簧接觸后才開(kāi)始減速運(yùn)動(dòng) C.彈簧壓縮量最大時(shí)具有的彈性勢(shì)能Ep=mv-μmg(s+x) D.反彈過(guò)程中物體離開(kāi)彈簧后的運(yùn)動(dòng)距離l=-2x-s 解析 從物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到彈簧被壓至最短過(guò)程中,由動(dòng)能定理有-μmg(s+x)+W=0-mv,又W=-ΔEp,解得W=μmg(s+x)-mv、Ep=mv-μmg(x+s),選項(xiàng)C正確,A錯(cuò)誤;從彈簧開(kāi)始反彈至物體運(yùn)動(dòng)到靜止過(guò)程中,由能量守恒定律有Ep=μmg(x+l),解得l=-2x-s,選項(xiàng)D正確;由于物體受摩擦力作用,故物體向左一直做減速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤. 4.(xx全國(guó)卷Ⅰ)一質(zhì)量為8.00104 kg的太空飛船從其飛行軌道返回地面.飛船在離地面高度1.60105 m處以7.50103 m/s的速度進(jìn)入大氣層,逐漸減慢至速度為100 m/s時(shí)下落到地面.取地面為重力勢(shì)能零點(diǎn),在飛船下落過(guò)程中,重力加速度可視為常量,大小取為9.8 m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (1)分別求出該飛船著地前瞬間的機(jī)械能和它進(jìn)入大氣層時(shí)的機(jī)械能; (2)求飛船從離地面高度600 m處至著地前瞬間的過(guò)程中克服阻力所做的功,已知飛船在該處的速度大小是其進(jìn)入大氣層時(shí)速度大小的2.0%. 解析 (1)飛船著地前瞬間的機(jī)械能為 Ek0=mv,① 式中,m和v0分別是飛船的質(zhì)量和著地前瞬間的速率.由①式和題給數(shù)據(jù)得 Ek0=4.0108 J,② 設(shè)地面附近的重力加速度大小為g.飛船進(jìn)入大氣層時(shí)的機(jī)械能為 Eh=mv+mgh,③ 式中,vh是飛船在高度1.60105 m處的速度大小.由③式和題給數(shù)據(jù)得Eh=2.41012 J.④ (2)飛船在高度h′=600 m處的機(jī)械能為 Eh′=m2+mgh′,⑤ 由功能原理得W=Eh′-Ek0,⑥ 式中,W是飛船從高度600 m處至著地前瞬間的過(guò)程中克服阻力所做的功.由②⑤⑥式和題給數(shù)據(jù)得 W=9.7108 J. 答案 (1)4.0108 J 2.41012 J (2)9.7108 J 5.(xx重慶模擬)如圖所示,一小球(視為質(zhì)點(diǎn))從A點(diǎn)以某一初速度v0沿水平直線軌道運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)后,進(jìn)入半徑R=10 cm的光滑豎直圓形軌道,圓形軌道間不相互重疊,即小球離開(kāi)圓形軌道后可繼續(xù)向C點(diǎn)運(yùn)動(dòng),C點(diǎn)右側(cè)有一壕溝,C、D兩點(diǎn)的豎直高度h=0.8 m,水平距離s=1.2 m,水平軌道AB長(zhǎng)為L(zhǎng)1=1 m,BC長(zhǎng)為L(zhǎng)2=3 m,小球與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,重力加速度g=10 m/s2. (1)若小球恰能通過(guò)圓形軌道的最高點(diǎn),求小球在A點(diǎn)的初速度v0; (2)若小球既能通過(guò)圓形軌道的最高點(diǎn),又不掉進(jìn)壕溝,求小球在A點(diǎn)初速度的范圍是多少. 解析 (1)小球恰能通過(guò)最高點(diǎn)時(shí),設(shè)小球在最高點(diǎn)的速度為v,由牛頓第二定律有mg=m, 小球從A運(yùn)動(dòng)到圓形軌道最高點(diǎn)的過(guò)程中,由動(dòng)能定理有 -μmgL1-mg2R=mv2-mv, 解得v0=3 m/s. (2)設(shè)小球有A點(diǎn)的初速度v1,小球恰好停在C處,小球從A運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)過(guò)程中,由動(dòng)能定理有 -μmg(L1+L2)=0-mv,解得v1=4 m/s, 若小球停在BC段,則小球在A點(diǎn)初速度的范圍為 3 m/s≤vA≤4 m/s, 設(shè)小球在A點(diǎn)的初速度v2,小球恰好越過(guò)壕溝,由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有 h=gt2,s=vCt, 小球從A運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中,同理有 -μmg(L1+L2)=mv-mv, 解得v2=5 m/s. 若小球能過(guò)D點(diǎn),則小球在A點(diǎn)初速度的范圍為vA≥5 m/s, 故小球在A點(diǎn)初速度范圍是 3 m/s≤vA≤4 m/s或vA≥5 m/s. 答案 (1)3 m/s (2)3 m/s≤vA≤4 m/s或vA≥5 m/s 6.(xx江蘇卷)如圖所示,兩個(gè)半圓柱A、B緊靠著靜置于水平地面上,其上有一光滑圓柱C,三者半徑均為R.C的質(zhì)量為m,A、B的質(zhì)量都為,與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ.現(xiàn)用水平向右的力拉A,使A緩慢移動(dòng),直至C恰好降到地面.整個(gè)過(guò)程中B保持靜止.設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度為g.求: (1)未拉A時(shí),C受到B作用力的大小F; (2)動(dòng)摩擦因數(shù)的最小值μmin; (3)A移動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中,拉力做的功W. 解析 (1)對(duì)C受力分析,如圖甲所示.C受力平衡有2Fcos 30=mg, 解得F=mg. (2)C恰好降到地面時(shí),B受C壓力的水平分力最大,如圖乙所示. Fxmax=mg, B受地面的最大靜摩擦力Ff=μmg, 根據(jù)題意Ffmin=Fxmax, 解得μmin=. (3)C下降的高度h=(-1)R, A的位移x=2(-1)R, 摩擦力做功的大小Wf=Ffx=2(-1)μmgR, 根據(jù)動(dòng)能定理W-Wf+mgh=0-0, 解得W=(2μ-1)(-1)mgR. 答案 (1)mg (2) (3)(2μ-1)(-1)mgR- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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