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1、高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第五章 機械能 能力課 動力學(xué)觀點和能量觀點的綜合應(yīng)用課時訓(xùn)練(含解析)粵教版
一、選擇題(1題為單項選擇題,2題為多項選擇題)
1.如圖1所示,水平傳送帶兩端點A、B間的距離為l,傳送帶開始時處于靜止?fàn)顟B(tài)。把一個小物體放到右端的A點,某人用恒定的水平力F使小物體以速度v1勻速滑到左端的B點,拉力F所做的功為W1、功率為P1,這一過程物體和傳送帶之間因摩擦而產(chǎn)生的熱量為Q1。隨后讓傳送帶以v2的速度勻速運動,此人仍然用相同的恒定的水平力F拉物體,使它以相對傳送帶為v1的速度勻速從A滑行到B,這一過程中,拉力F所做的功為W2、功率為P2,物體和傳送帶之間因摩擦而產(chǎn)生的熱量
2、為Q2。下列關(guān)系中正確的是( )
圖1
A.W1=W2,P1<P2,Q1=Q2
B.W1=W2,P1<P2,Q1>Q2
C.W1>W(wǎng)2,P1=P2,Q1>Q2
D.W1>W(wǎng)2,P1=P2,Q1=Q2
解析 因為兩次的拉力和拉力方向的位移不變,由功的概念可知,兩次拉力做功相等,所以W1=W2,當(dāng)傳送帶不動時,物體運動的時間為t1=;當(dāng)傳送帶以v2的速度勻速運動時,物體運動的時間為t2=,所以第二次用的時間短,功率大,即P1<P2;一對滑動摩擦力做功的絕對值等于滑動摩擦力與相對路程的乘積,也等于轉(zhuǎn)化的內(nèi)能,第二次的相對路程小,所以Q1>Q2,選項B正確。
答案 B
2
3、.(xx·江西九江一模)將一長木板靜止放在光滑的水平面上,如圖2甲所示,一個小鉛塊(可視為質(zhì)點)以水平初速度v0由木板左端向右滑動,到達右端時恰能與木板保持相對靜止?,F(xiàn)將木板分成A和B兩段,使B的長度和質(zhì)量均為A的2倍,并緊挨著放在原水平面上,讓小鉛塊仍以初速度v0由木板A的左端開始向右滑動,如圖乙所示。若小鉛塊相對滑動過程中所受的摩擦力始終不變,則下列有關(guān)說法正確的是( )
圖2
A.小鉛塊將從木板B的右端飛離木板
B.小鉛塊滑到木板B的右端前就與木板B保持相對靜止
C.甲、乙兩圖所示的過程中產(chǎn)生的熱量相等
D.圖甲所示的過程產(chǎn)生的熱量大于圖乙所示的過程產(chǎn)生的熱量
4、 解析 在第一次小鉛塊運動過程中,小鉛塊與木板之間的摩擦力使整個木板一直加速,第二次小鉛塊先使整個木板加速,運動到B部分上后A部分停止加速,只有B部分加速,加速度大于第一次的對應(yīng)過程,故第二次小鉛塊與B木板將更早達到速度相等,所以小鉛塊還沒有運動到B的右端,兩者速度就已經(jīng)相同,選項A錯誤,B正確;根據(jù)摩擦力乘相對位移等于產(chǎn)生的熱量,第一次的相對位移大小大于第二次的相對位移大小,則圖甲所示的過程產(chǎn)生的熱量大于圖乙所示的過程產(chǎn)生的熱量,選項C錯誤,D正確。
答案 BD
二、非選擇題
3.(xx·樂山市三診)利用彈簧彈射和皮帶傳動裝置可以將工件運送至高處。如圖3所示,已知傳送軌道平面與水平方
5、向成37°角,傾角也是37°的光滑斜面軌道固定于地面且與傳送軌道良好對接,彈簧下端固定在斜面底端,工件與皮帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.25。皮帶傳動裝置順時針勻速轉(zhuǎn)動的速度v=4 m/s,兩輪軸心相距L=5 m,B、C分別是傳送帶與兩輪的切點,輪緣與傳送帶之間不打滑?,F(xiàn)將質(zhì)量m=1 kg的工件放在彈簧上,用力將彈簧壓縮至A點后由靜止釋放,工件離開斜面頂端滑到皮帶上的B點時速度v0=8 m/s,A、B間的距離s=1 m。工件可視為質(zhì)點,g取10 m/s2。(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求:
圖3
(1)彈簧的最大彈性勢能;
(2)工件沿傳送帶上滑的時間。
解析
6、 (1)彈簧的最大彈性勢能
Ep=mgssin 37°+mv
得Ep=38 J。
(2)工件沿傳送軌道減速向上滑動過程
mgsin 37°+μmgcos 37°=ma1
與傳送帶共速需要時間t1==0.5 s
工件滑行位移大小s1==3 m<L
因為μ<tan 37°,所以工件將沿傳送帶繼續(xù)減速上滑mgsin 37°-μmgcos 37°=ma2
假設(shè)工件速度減為0時,工件未從傳送帶上滑落。則
t2==1 s
工件滑行位移大小s2==2 m=L-s1
故假設(shè)成立,工件沿傳送帶上滑的時間為
t=t1+t2=1.5 s。
答案 (1)38 J (
7、2)1.5 s
4.(xx·揚州摸底)如圖4所示,半徑R=0.5 m的光滑圓弧面CDM分別與光滑斜面體ABC和斜面MN相切于C、M點,O為圓弧圓心,D為圓弧最低點。斜面體ABC固定在地面上,頂端B安裝一定滑輪,一輕質(zhì)軟細(xì)繩跨過定滑輪(不計滑輪摩擦)分別連接小物塊P、Q(兩邊細(xì)繩分別與對應(yīng)斜面平行),并保持P、Q兩物塊靜止。若P、C間距為L1=0.25 m,斜面MN足夠長,物塊P質(zhì)量m1=3 kg,與MN間的動摩擦因數(shù)μ=。求:(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2)
圖4
(1)燒斷細(xì)繩后,物塊P第一次到達D點時對軌道的壓力大??;
(2)物塊P在M
8、N斜面上滑行的總路程。
解析 (1)根據(jù)幾何關(guān)系,P、D間的高度差
h=L1sin 53°+R(1-cos 53°)=0.4 m
物塊由P到D過程,由機械能守恒定律得
m1gh=m1v
在D點,支持力和重力的合力提供向心力
FD-m1g=m1
聯(lián)立解得FD=78 N
由牛頓第三定律得,物塊P對軌道的壓力大小為78 N。
(2)物塊P運動到M點過程,根據(jù)機械能守恒定律得
m1gL1sin 53°=m1v
解得vM=2 m/s
物塊最終在圓弧軌道上往復(fù)滑動,且到達M點時速度為零
全過程減少的機械能ΔE=m1gL1sin 53°
產(chǎn)生的內(nèi)能Q
9、=μm1gcos 53°·s
根據(jù)能量守恒定律得ΔE=Q,即
m1gL1sin 53°=μm1gcos 53°·s
解得其在MN斜面上滑行的總路程s=1.0 m。
答案 (1)78 N (2)1.0 m
5.(xx·宜春沖刺)如圖5所示,讓擺球從圖中的C位置由靜止開始擺下,擺到最低點D處,擺線剛好被拉斷,小球在粗糙的水平面上由D點向右做勻減速運動,到達小孔A進入半徑R=0.3 m的豎直放置的光滑圓弧軌道,當(dāng)擺球進入圓軌道立即關(guān)閉A孔。已知擺線長L=2 m,θ=60°,小球質(zhì)量為m=0.5 kg,D點與小孔A的水平距離s=2 m,g取10 m/s2。
圖5
(1)擺線
10、能承受的最大拉力為多大?
(2)要使擺球能進入圓軌道并且不脫離軌道,求擺球與粗糙水平面間動摩擦因數(shù)μ的范圍。
解析 (1)擺球由C到D過程機械能守恒,則
mg(L-Lcos θ)=mv
在D點由牛頓第二定律得
T-mg=
聯(lián)立得擺線的最大拉力為T=2mg=10 N。
(2)擺球不脫離圓軌道的情況有:
①擺球能到達A孔,且小球到達A孔的速度恰好為零
對擺球從D到A的過程,由動能定理得
-μ1mgs=0-mv
解得μ1=0.5
②擺球進入A孔的速度較小,在圓心以下做等幅擺動,不脫離軌道
其臨界情況為到達與圓心等高處速度為零
由機械能守恒定律得
mv=mgR
對擺球從D到A的過程,由動能定理得
-μ2mgs=mv-mv
解得μ2=0.35
③擺球能過圓軌道的最高點則不會脫離軌道在圓周的最高點,由牛頓第二定律得
mg=
由動能定理得
-μ3mgs-2mgR=mv2-mv
解得μ3=0.125
綜上所述,動摩擦團數(shù)μ的范圍為0.35≤μ≤0.5或者μ≤0.125。
答案 (1)10 N (2)0.35≤μ≤0.5或μ≤0.125