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(新課標(biāo))高考物理二輪復(fù)習(xí)簡(jiǎn)易通 第4講 功能關(guān)系在力學(xué)中的應(yīng)用

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(新課標(biāo))高考物理二輪復(fù)習(xí)簡(jiǎn)易通 第4講 功能關(guān)系在力學(xué)中的應(yīng)用

第4講功能關(guān)系在力學(xué)中的應(yīng)用(16題為單項(xiàng)選擇題,710題為多項(xiàng)選擇題)1.如圖2419所示,質(zhì)量為m的物體在與水平方向成角的恒力F作用下以加速度a做勻加速直線運(yùn)動(dòng),已知物體和地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,物體在地面上運(yùn)動(dòng)距離為x的過程中力F做的功為()圖2419Amgx B.C. D.解析以物體為研究對(duì)象,豎直方向有Fsin mgFN,水平方向有Fcos FNma,聯(lián)立解得F,在此過程中F做功WFxcos ,故正確選項(xiàng)為B.答案B2小明同學(xué)騎電動(dòng)自行車沿平直公路行駛,因電瓶“沒電”,故改用腳蹬車勻速前行設(shè)小明與車的總質(zhì)量為100 kg,騎行過程中所受阻力恒為車和人總重的0.02倍,g取10 m/s2.通過估算可知,小明騎此電動(dòng)車做功的平均功率最接近()A10 W B100 W C300 W D500 W解析由PFv可知,要求騎車人的功率,一要知道騎車人的動(dòng)力,二要知道騎車人的速度,前者由于自行車勻速行駛,由二力平衡的知識(shí)可知Ff20 N,后者對(duì)于騎車人的速度我們應(yīng)該有一個(gè)估測(cè),約為5 m/s,所以由PFv得,選項(xiàng)B正確答案B3.光滑水平地面上疊放著兩個(gè)物體A和B,如圖2420所示水平拉力F作用在物體B上,使A、B兩物體從靜止出發(fā)一起運(yùn)動(dòng)經(jīng)過時(shí)間t,撤去拉力F,再經(jīng)過時(shí)間t,物體A、B的動(dòng)能分別設(shè)為EA和EB,在運(yùn)動(dòng)過程中A、B始終保持相對(duì)靜止以下有幾個(gè)說(shuō)法:EAEB等于拉力F做的功;EAEB小于拉力F做的功;EA等于撤去拉力F前摩擦力對(duì)物體A做的功;EA大于撤去拉力F前摩擦力對(duì)物體A做的功其中正確的是()圖2420A B C D答案A4物體在恒定阻力作用下,以某初速度在水平面上沿直線滑行直到停止,以a、Ek、s和t分別表示物體運(yùn)動(dòng)的加速度大小、動(dòng)能、位移的大小和運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,則以下各圖象中,能正確反映這一過程的是()解析物體在恒定阻力作用下運(yùn)動(dòng),其加速度隨時(shí)間不變,隨位移不變,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;由動(dòng)能定理,fsEkEk0,解得EkEk0fs,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤答案C5.如圖2421所示,一質(zhì)量為m的滑塊以初速度v0從固定于地面的斜面底端A開始沖上斜面,到達(dá)某一高度后返回A,斜面與滑塊之間有摩擦下列各項(xiàng)分別表示它在斜面上運(yùn)動(dòng)的速度v、加速度a、重力勢(shì)能Ep和機(jī)械能E隨時(shí)間變化的圖象,可能正確的是()圖2421解析滑塊上滑和回落過程中受到的摩擦力方向不同,加速度大小不等、方向相同,上升時(shí)的加速度a1大于回落時(shí)的加速度a2,故A、B錯(cuò)摩擦力一直做負(fù)功,機(jī)械能一直減小,D錯(cuò)設(shè)滑塊滑到最高點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能為Epm,斜面傾角為,則上升過程Epmg·a1t2·sin mga1sin ·t2,回落過程EpEpmmg·a2(tt0)2·sin ,其中t0為滑塊上滑的總時(shí)間,故C圖象為兩段拋物線,正確答案C6.如圖2422所示,將一輕彈簧下端固定在傾角為的粗糙斜面底端,彈簧處于自然狀態(tài)時(shí)上端位于A點(diǎn)質(zhì)量為m的物體從斜面上的B點(diǎn)由靜止下滑,與彈簧發(fā)生相互作用后,最終停在斜面上下列說(shuō)法正確的是()圖2422A物體最終將停在A點(diǎn)B物體第一次反彈后有可能到達(dá)B點(diǎn)C整個(gè)過程中重力勢(shì)能的減少量大于克服摩擦力做的功D整個(gè)過程中物體的最大動(dòng)能大于彈簧的最大彈性勢(shì)能解析物體最終處于靜止?fàn)顟B(tài),故受力平衡,由題知物體重力沿斜面的分力大于物體受到的沿斜面向上的滑動(dòng)摩擦力,故物體最終將停在A點(diǎn)以下,A項(xiàng)錯(cuò);根據(jù)能量守恒,物體在運(yùn)動(dòng)過程中受到滑動(dòng)摩擦力作用,機(jī)械能減少,故物體第一次反彈后不可能到達(dá)B點(diǎn),B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)能量守恒,物體在整個(gè)過程中重力勢(shì)能的減少量等于克服摩擦力及克服彈簧彈力做的總功,故C項(xiàng)正確;整個(gè)過程中,物體處于平衡態(tài)時(shí)其動(dòng)能最大,設(shè)物體處于平衡態(tài)時(shí),彈簧的壓縮量為x1,則根據(jù)動(dòng)能定理有(mgsin mgcos )·(xABx1)Ep1Ekm,當(dāng)物體位于斜面最低點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能最大,設(shè)此時(shí)彈簧的壓縮量為x2,根據(jù)動(dòng)能定理有(mgsin mgcos )(xABx2)Epm0,由于x2>x1,故Epm>Ekm,故D項(xiàng)錯(cuò)答案C7(2013·山東卷,16)如圖2423所示,楔形木塊abc固定在水平面上,粗糙斜面ab和光滑斜面bc與水平面的夾角相同,頂角b處安裝一定滑輪質(zhì)量分別為M、m(M>m)的滑塊、通過不可伸長(zhǎng)的輕繩跨過定滑輪連接,輕繩與斜面平行兩滑塊由靜止釋放后,沿斜面做勻加速運(yùn)動(dòng)若不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦,在兩滑塊沿斜面運(yùn)動(dòng)的過程中()圖2423A兩滑塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒B重力對(duì)M做的功等于M動(dòng)能的增加C輕繩對(duì)m做的功等于m機(jī)械能的增加D兩滑塊組成系統(tǒng)的機(jī)械能損失等于M克服摩擦力做的功解析兩滑塊釋放后,M下滑、m上滑,摩擦力對(duì)M做負(fù)功,系統(tǒng)的機(jī)械能減小,減小的機(jī)械能等于M克服摩擦力做的功,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,D正確除重力對(duì)滑塊M做正功外,還有摩擦力和繩的拉力對(duì)滑塊M做負(fù)功,選項(xiàng)B錯(cuò)誤繩的拉力對(duì)滑塊m做正功,滑塊m機(jī)械能增加,且增加的機(jī)械能等于拉力做的功,選項(xiàng)C正確答案CD8下列各圖是反映汽車以額定功率P額從靜止開始勻加速啟動(dòng),最后做勻速運(yùn)動(dòng)的過程中,其速度隨時(shí)間以及加速度、牽引力和功率隨速度變化的圖象,其中正確的是()解析分析汽車啟動(dòng)過程可知,汽車先是牽引力不變的勻加速啟動(dòng)過程,加速度恒定,速度均勻增大,功率均勻增大;當(dāng)功率達(dá)到額定功率時(shí),功率不再變化,此后汽車為恒定功率啟動(dòng),速度繼續(xù)增大,牽引力減小,加速度減小,當(dāng)牽引力等于阻力時(shí),加速度減小到零,速度達(dá)到最大,然后勻速運(yùn)動(dòng)結(jié)合各選項(xiàng)的圖象可知,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,A、C、D正確答案ACD9.如圖2424所示,M為固定在水平桌面上的有缺口的正方形木塊,abcd為半徑是R的光滑圓弧形軌道,a為軌道的最高點(diǎn),de面水平且有一定長(zhǎng)度今將質(zhì)量為m的小球在d點(diǎn)的正上方高為h處由靜止釋放,讓其自由下落到d處切入軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng),不計(jì)空氣阻力,則()圖2424A只要h大于R,釋放后小球就能通過a點(diǎn)B只要改變h的大小,就能使小球通過a點(diǎn)后,既可能落回軌道內(nèi),又可能落到de面上C無(wú)論怎樣改變h的大小,都不可能使小球通過a點(diǎn)后落回軌道內(nèi)D調(diào)節(jié)h的大小,可以使小球飛出de面之外(即e的右側(cè))解析要使小球到達(dá)最高點(diǎn)a,則在最高點(diǎn)小球速度最小時(shí)有mgm,得最小速度v,由機(jī)械能守恒定律得mg(hR)mv2,得hR,即h必須大于或等于R,小球才能通過a點(diǎn),A項(xiàng)錯(cuò);小球若能到達(dá)a點(diǎn),并從a點(diǎn)以最小速度平拋,有Rgt2,xvtR,所以,無(wú)論怎樣改變h的大小,都不可能使小球通過a點(diǎn)后落回軌道內(nèi),B項(xiàng)錯(cuò),C項(xiàng)正確;如果h足夠大,小球可能會(huì)飛出de面之外,D項(xiàng)正確答案CD10(2013·北京西城期末)如圖2425甲所示,物體以一定的初速度從傾角37°的斜面底端沿斜面向上運(yùn)動(dòng),上升的最大高度為3.0 m選擇地面為參考平面,上升過程中,物體的機(jī)械能E機(jī)隨高度h的變化如圖乙所示(g10 m/s2,sin 37°0.60,cos 37°0.80.)則()圖2425A物體的質(zhì)量m0.67 kgB物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.40C物體上升過程的加速度大小a10 m/s2D物體回到斜面底端時(shí)的動(dòng)能Ek10 J解析E機(jī)mgcos ·mghcot 20 J,在最大高度時(shí)Epmgh30 J,可得m1 kg,0.5,A、B錯(cuò)由動(dòng)能定理ma·0Ek050 J得物體上升過程的加速度大小a10 m/s2,C正確上升和下滑過程的機(jī)械能損失相同,所以回到斜面底端時(shí)的動(dòng)能為30 J20 J10 J,D正確答案CD11(2013·廊坊模擬)如圖2426所示,一質(zhì)量為M5.0 kg的平板車靜止在光滑水平地面上,平板車的上表面距離地面高h(yuǎn)0.8 m,其右側(cè)足夠遠(yuǎn)處有一固定障礙物A.另一質(zhì)量為m2.0 kg可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊,以v08 m/s的水平初速度從左端滑上平板車,同時(shí)對(duì)平板車施加一水平向右、大小為5 N的恒力F.當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)到平板車的最右端時(shí),兩者恰好相對(duì)靜止此時(shí)撤去恒力F,當(dāng)平板車碰到障礙物A時(shí)立即停止運(yùn)動(dòng),滑塊水平飛離平板車后,恰能無(wú)碰撞地沿圓弧切線從B點(diǎn)切入光滑豎直圓弧軌道,并沿軌道下滑已知滑塊與平板車間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5,圓弧半徑為R1.0 m,圓弧所對(duì)的圓心角BOD106°.取g10 m/s2,sin 53°0.8,cos 53°0.6.求:圖2426(1)平板車的長(zhǎng)度;(2)障礙物A與圓弧左端B的水平距離;(3)滑塊運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道最低點(diǎn)C時(shí)對(duì)軌道壓力的大小解析(1)滑塊與平板車間的滑動(dòng)摩擦力Ffmg,對(duì)滑塊,由牛頓第二定律得:a1g5 m/s2對(duì)平板車,由牛頓第二定律得:a23 m/s2設(shè)經(jīng)過時(shí)間t1,滑塊與平板車相對(duì)靜止,共同速度為v,則:vv0a1t1a2t1滑塊的位移:x1t1平板車的位移:x2t1平板車的長(zhǎng)度:lx1x2解得:l4 m.(2)設(shè)滑塊從平板車上滑出后做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2,則:hgt,xABvt2障礙物A與圓弧左端B的水平距離:xAB1.2 m.(3)對(duì)滑塊,從離開平板車到C點(diǎn),由動(dòng)能定理得:mghmgRmvmv2在C點(diǎn)由牛頓第二定律得:FNmgm,解得:FN86 N.由牛頓第三定律得滑塊運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道最低點(diǎn)C時(shí)對(duì)軌道壓力的大小為86 N.答案(1)4 m(2)1.2 m(3)86 N12(2013·北京卷,23)蹦床比賽分成預(yù)備運(yùn)動(dòng)和比賽動(dòng)作兩個(gè)階段最初,運(yùn)動(dòng)員靜止站在蹦床上;在預(yù)備運(yùn)動(dòng)階段,他經(jīng)過若干次蹦跳,逐漸增加上升高度,最終達(dá)到完成比賽動(dòng)作所需的高度;此后,進(jìn)入比賽動(dòng)作階段圖2427把蹦床簡(jiǎn)化為一個(gè)豎直放置的輕彈簧,彈力大小Fkx(x為床面下沉的距離,k為常量)質(zhì)量m50 kg的運(yùn)動(dòng)員靜止站在蹦床上,床面下沉x00.10 m;在預(yù)備運(yùn)動(dòng)中,假定運(yùn)動(dòng)員所做的總功W全部用于增加其機(jī)械能;在比賽動(dòng)作中,把該運(yùn)動(dòng)員視作質(zhì)點(diǎn),其每次離開床面做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的騰空時(shí)間均為t2.0 s,設(shè)運(yùn)動(dòng)員每次落下使床面壓縮的最大深度均為x1.取重力加速度g10 m/s2,忽略空氣阻力的影響(1)求常量k,并在圖2427中畫出彈力F隨x變化的示意圖;(2)求在比賽動(dòng)作中,運(yùn)動(dòng)員離開床面后上升的最大高度hm;(3)借助Fx圖象可以確定彈力做功的規(guī)律,在此基礎(chǔ)上,求x1和W的值解析(1)運(yùn)動(dòng)員靜止在蹦床上時(shí)受力平衡,則mgkx0.代入數(shù)據(jù)得:k5 000 N/mFx圖象如圖(2)運(yùn)動(dòng)員離開床后做豎直上拋運(yùn)動(dòng),且騰空時(shí)間為2 s,由hg(t)2得:最大高度hmg2×10×2 m5 m(3)由圖象可知彈簧彈力做功應(yīng)為Fx曲線下的面積,其規(guī)律為Wkx2.在運(yùn)動(dòng)員從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)過程中,由機(jī)械能守恒定律得:kxmg(hmx1)代入數(shù)據(jù)得:x11.1 m運(yùn)動(dòng)員所做的總功Wkxmg(hmx0)代入數(shù)據(jù)解得W2 525 J2.5×103 J.答案(1)5000 N/m示意圖見解析(2)5 m(3)1.1 m2.5×103 J

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