(通用版)2020版高考物理專題分層突破練5動(dòng)能定理機(jī)械能守恒定律功能關(guān)系的應(yīng)用

1、專題分層突破練5動(dòng)能定理機(jī)械能守恒定律功能關(guān)系的應(yīng)用A組1.(2019湖北七市州教科研協(xié)作聯(lián)考)下列關(guān)于功和能的說法正確的是()A.作用力做正功,反作用力一定做負(fù)功B.物體在合外力作用下做變速運(yùn)動(dòng),動(dòng)能一定發(fā)生變化C.若物體除受重力外,還受到其他力作用時(shí),物體的機(jī)械能也可能守恒D.豎直向上運(yùn)動(dòng)的物體重力勢(shì)能一定增加,動(dòng)能一定減少2.一物體被豎直上拋,已知拋起的初速度與回到拋出點(diǎn)時(shí)的速度的大小之比為k,物體在運(yùn)動(dòng)過程中所受的空氣阻力大小不變,則空氣阻力與重力之比為()A.kB.C.-D.-3.如圖所示,x軸在水平地面上,y軸在豎直方向。圖中畫出了從y軸上不同位置沿x軸正向水平拋出的三個(gè)質(zhì)量相等小

2、球a、b和c的運(yùn)動(dòng)軌跡。小球a從(0,2L)拋出,落在(2L,0)處;小球b、c從(L,0)拋出,分別落在(2L,0)和(L,0)處。不計(jì)空氣阻力,下列說法正確的是()A.b的初速度是a的初速度的兩倍B.b的初速度是a的初速度的倍C.b的動(dòng)能增量是c的動(dòng)能增量的兩倍D.a的動(dòng)能增量是c的動(dòng)能增量的倍4.一輛汽車在平直公路上勻速行駛,在t1時(shí)刻突然將汽車的功率減小一半,并保持該功率繼續(xù)行駛,到t2時(shí)刻汽車又開始勻速行駛。若汽車所受阻力保持不變,則從t1到t2的過程中,汽車的()A.速度增加,加速度減小B.速度減小,加速度增加C.速度減小,加速度減小D.速度增加,加速度增加5.如圖所示,固定在豎直

3、平面內(nèi)的圓管形軌道的外軌光滑,內(nèi)軌粗糙。一小球從軌道的最低點(diǎn)以初速度v0向右運(yùn)動(dòng),球的直徑略小于圓管的直徑,球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R,空氣阻力不計(jì),重力加速度大小為g,下列說法一定正確的是()A.若v02,小球運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能不可能守恒B.若v0=3,小球運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒C.若v0s2C.s1=s3B.s2s3D.s2=s39.(多選)(2019河南鄭州一中全真模擬考試)沙坡頭景區(qū)的滑沙項(xiàng)目驚險(xiǎn)刺激,深受游客的喜歡。假設(shè)某條滑道由上下兩段高均為h,與水平面傾角分別為和7的滑道組成,滑沙板與沙地之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。質(zhì)量為m的載人滑沙板從坡頂由靜止開始自由下滑,經(jīng)過上、下兩段滑道后,最后恰好靜止于

4、滑道的底端(不計(jì)滑沙板在兩段滑道交接處的能量損失,sin7=0.6,cos7=0.8,重力加速度大小為g)。則()A.動(dòng)摩擦因數(shù)=7B.載人滑沙板最大速度為7C.載人滑沙板克服摩擦力做功為mghD.載人滑沙板在下段滑道上的加速度大小為gB組10.(多選)物體由地面以120J的初動(dòng)能豎直向上拋出,當(dāng)它從拋出至上升到某一點(diǎn)A的過程中,動(dòng)能減少40J,機(jī)械能減少10J。設(shè)空氣阻力大小不變,以地面為零勢(shì)能面,則物體()A.落回到地面時(shí)機(jī)械能為70JB.到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)機(jī)械能為90JC.從最高點(diǎn)落回地面的過程中重力做功為60JD.從拋出到落回地面的過程中克服摩擦力做功為60J11.如圖所示,輕質(zhì)彈簧一端固定

5、在墻壁上的O點(diǎn),另一端自由伸長(zhǎng)到A點(diǎn),OA之間的水平面光滑。固定曲面在B處與水平面平滑連接。AB之間的距離s=1m。質(zhì)量m=0.2kg的小物塊開始時(shí)靜止在水平面上的B點(diǎn),物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.4。現(xiàn)給物塊一個(gè)水平向左v0=5m/s的初速度,g取10m/s2。(1)求彈簧被壓縮到最短時(shí)所具有的彈性勢(shì)能Ep;(2)求物塊返回B點(diǎn)時(shí)的速度大小;(3)若物塊能沖上曲面的最大高度h=0.2m,求木塊沿曲面上滑過程所產(chǎn)生的熱量。12.如圖所示,左側(cè)豎直墻面上固定半徑為R=0.3m的光滑半圓環(huán),右側(cè)豎直墻面上與圓環(huán)的圓心O等高處固定一光滑直桿。質(zhì)量為ma=100g的小球a套在半圓環(huán)上,質(zhì)量為mb=

6、36g的滑塊b套在直桿上,二者之間用長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.4m的輕桿通過兩鉸鏈連接。現(xiàn)將a從圓環(huán)的最高處由靜止釋放,使a沿圓環(huán)自由下滑,不計(jì)一切摩擦,a、b均視為質(zhì)點(diǎn),重力加速度g取10m/s2。求:(1)小球a滑到與圓心O等高的P點(diǎn)時(shí)的向心力大小;(2)小球a從P點(diǎn)下滑至桿與圓環(huán)相切的Q點(diǎn)的過程中,桿對(duì)滑塊b做的功。專題分層突破練5動(dòng)能定理機(jī)械能守恒定律功能關(guān)系的應(yīng)用1.C解析當(dāng)作用力做正功時(shí),反作用力也可能做正功,如反沖運(yùn)動(dòng)中的物體,故A錯(cuò)誤;物體在合外力作用下做變速運(yùn)動(dòng),動(dòng)能不一定發(fā)生變化,比如勻速圓周運(yùn)動(dòng),物體的合外力和運(yùn)動(dòng)方向垂直而不做功,故B錯(cuò)誤;若物體除受重力外,還受到其他力作用時(shí),當(dāng)其他

7、的外力做的功等于0時(shí),物體的機(jī)械能也守恒,故C正確;豎直向上運(yùn)動(dòng)的物體重力勢(shì)能一定增加,若同時(shí)物體受到的向上的拉力做正功,則物體動(dòng)能不一定減少,故D錯(cuò)誤。2.C解析設(shè)物體的質(zhì)量為m,空氣阻力大小為f,上升的最大高度為h,根據(jù)動(dòng)能定理得,上升過程:-(mg+f)h=0-,下降過程:(mg-f)h=mv2,由題意知:=k,聯(lián)立解得:-,故選C。3.B解析a、b的水平位移相同,但運(yùn)動(dòng)時(shí)間不同,根據(jù)t=可知,根據(jù)v0=可知,故A錯(cuò)誤,B正確;bc的豎直位移相同,根據(jù)動(dòng)能定理Ek=mgh可知,b的動(dòng)能增量等于c的動(dòng)能增量,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;a的豎直位移等于c的2倍,根據(jù)動(dòng)能定理可知,a的動(dòng)能增量等于c的2倍,

8、選項(xiàng)D錯(cuò)誤;故選B。4.C解析t1時(shí)刻之前功率為P,由于做勻速直線運(yùn)動(dòng),所以牽引力F等于阻力f,當(dāng)汽車的功率突然減小一半,由于速度來不及變化,根據(jù)P=Fv知,此時(shí)牽引力減小為原來的一半,則F=f。此時(shí)a=-0,即加速度a與運(yùn)動(dòng)方向相反,汽車開始做減速運(yùn)動(dòng),速度減小。根據(jù)=Fv可知速度減小又導(dǎo)致牽引力增大,根據(jù)牛頓第二定律知,加速度a=-減小,當(dāng)牽引力增大到等于阻力時(shí),加速度減小到0,又做勻速直線運(yùn)動(dòng)。由此可知在t1t2的這段時(shí)間內(nèi)汽車的加速度逐漸減小,速度逐漸減小,故C正確。5.B解析若小球上升到與圓心等高處時(shí)速度為零,此時(shí)小球只與外軌作用,不受摩擦力,只有重力做功,由機(jī)械能守恒定律得:=mg

9、R,解得v0=2,當(dāng)v0時(shí),機(jī)械能是可以守恒的,故A錯(cuò)誤;小球如果不擠壓內(nèi)軌,則小球到達(dá)最高點(diǎn)速度最小時(shí),小球的重力提供向心力,由牛頓第二定律得:mg=m,由于小球不擠壓內(nèi)軌,則小球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中不受摩擦力作用,只有重力做功,機(jī)械能守恒,從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)過程中,由機(jī)械能守恒定律得:mv2+mg2R,解得:v0=,則小球要不擠壓內(nèi)軌,速度應(yīng)大于等于,故B正確;如果內(nèi)圓光滑,小球在運(yùn)動(dòng)過程中不受摩擦力,小球在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒,如果小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)速度為零,由機(jī)械能守恒定律得:=mg2R,解得:v0=2。現(xiàn)在內(nèi)壁粗糙,小球運(yùn)動(dòng)過程中一定受到摩擦力作用,故小球在到達(dá)最高點(diǎn)前速度已為零,不能到達(dá)

10、最高點(diǎn),故D錯(cuò)誤;由D項(xiàng)分析可知,當(dāng)2v0時(shí),若小球的動(dòng)能大于從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)過程中重力和摩擦力做的功,則可以達(dá)到最高點(diǎn),故C項(xiàng)錯(cuò)誤。6.D解析關(guān)掉油門后的下坡過程中,汽車的速度不變、動(dòng)能不變,重力勢(shì)能減小,則汽車的機(jī)械能減小,故A錯(cuò)誤;關(guān)掉油門后的下坡過程中,坡面對(duì)汽車的支持力大小不為零,時(shí)間不為零,則沖量不為零,故B錯(cuò)誤;上坡過程中,汽車速度由增至,所用的時(shí)間為t,根據(jù)動(dòng)能定理可得:Pt-(f+mgsin)s1=,解得t=sin,故C錯(cuò)誤;上坡過程中,汽車從靜止啟動(dòng)到剛好達(dá)到最大速度vm,功率不變,則速度增大、加速度減小,所用時(shí)間為t1,則t1s,解得t1s3,故B、C正確,A、D錯(cuò)誤。s

11、in7=0,mv2,得v=,故B正確;對(duì)整個(gè)過程,由動(dòng)能定理得:2mgh-Wf=0,解得載人滑沙板克服摩擦力做功為9.AB解析對(duì)整個(gè)下滑過程,由動(dòng)能定理得:2mgh-mgcos-mgcos7sin解得:=,故A正確;7滑沙板通過第一段滑道末端時(shí)速度最大,設(shè)為v,由動(dòng)能定理得:mgh-mgcossin7Wf=2mgh,故C錯(cuò)誤;載人滑沙板在下段滑道上的加速度大小為:a=cos7-sin7g,故D錯(cuò)誤。10.BD解析物體以120J的初動(dòng)能豎直向上拋出,做豎直上拋運(yùn)動(dòng),向上運(yùn)動(dòng)的過程中重力和阻力都做負(fù)功,當(dāng)上升到某一高度時(shí),動(dòng)能減少了40J,而機(jī)械能損失了10J。根據(jù)功能關(guān)系可知:合力做功為-40J

12、,空氣阻力做功為-10J,對(duì)從拋出點(diǎn)到A點(diǎn)的過程,根據(jù)功能關(guān)系:mgh+fh=40J,fh=10J,得f=mg;當(dāng)上升到最高點(diǎn)時(shí),動(dòng)能為零,動(dòng)能減小120J,設(shè)最大高度為H,則有:mgH+fH=120J,解得fH=30J,即機(jī)械能減小30J,在最高點(diǎn)時(shí)機(jī)械能為120J-30J=90J,即上升過程機(jī)械能共減少了30J;當(dāng)下落過程中,由于阻力做功不變,所以機(jī)械能又損失了30J,故整個(gè)過程克服摩擦力做功為60J,則該物體落回到地面時(shí)的機(jī)械能為60J,從最高點(diǎn)落回地面的過程中因豎直位移為零,故重力做功為零,故AC錯(cuò)誤,BD正確;故選BD。11.答案(1)1.7J(2)3m/s(3)0.5J解析(1)對(duì)小物塊從B至壓縮彈簧最短的過程-mgs-W=0-W=Ep代入數(shù)據(jù)解得Ep=1.7J(2)對(duì)小物塊從B開始運(yùn)動(dòng)至返回B點(diǎn)的過程-mg2s=代入數(shù)據(jù)解得vB=3m/s(3)對(duì)小物塊沿曲面的上滑過程,由動(dòng)能定理-W克f-mgh=0-Q=W克f=0.5J12.答案(1)2N(2)0.1944J解析(1)當(dāng)a滑到與O同高度P點(diǎn)時(shí),a的速度v沿