浙江專版2024年高考物理一輪復(fù)習(xí)微專題突破練專題10功能關(guān)系的綜合應(yīng)用含解析

PAGE9-專題10功能關(guān)系的綜合應(yīng)用(建議用時40分鐘)1.木塊在水平恒力F作用下,由靜止起先在水平路面上前進(jìn)x,隨即撤去此恒力后又前進(jìn)3x才停下來。設(shè)運(yùn)動全過程中路面狀況相同,則木塊在運(yùn)動中所獲得的動能的最大值為 ()A.14Fx B.1C.Fx D.34【解析】選D。從全程來看,設(shè)受到的阻力為f,則依據(jù)動能定理可知:Fx-f·4x=0,則f=14當(dāng)剛撤掉恒力F時速度有最大值,依據(jù)動能定理可知:Fx-fx=Ek解得Ek=34Fx,故D2.(多選)女子十米臺跳水競賽中,運(yùn)動員從跳臺斜向上跳起,一段時間后落入水中,如圖所示,不計空氣阻力,下列說法正確的是 ()A.離開跳臺后,她在空中上升過程中處于超重狀態(tài)B.她在下降至水中最低點(diǎn)時,機(jī)械能最小C.她即將入水時的速度為整個跳水過程中的最大速度D.入水過程中,她的重力勢能始終在削減【解析】選B、D。起跳以后的上升過程中她的加速度方向向下,所以處于失重狀態(tài),故A錯誤。她在下降至水中最低點(diǎn)時,水的阻力做負(fù)功最多,機(jī)械能削減最多,故機(jī)械能最小,故B正確。入水過程中,起先時水對她的作用力(浮力和阻力)小于她的重力,所以先向下做一段加速運(yùn)動,即入水后的速度先增大,故C錯誤。入水過程運(yùn)動員的高度始終降低,重力做正功,重力勢能始終削減,故D正確。故選B、D。3.節(jié)日燃放禮花彈時,要先將禮花彈放入一個豎直的炮筒中,然后點(diǎn)燃禮花彈的放射部分,通過火藥猛烈燃燒產(chǎn)生的高壓燃?xì)?將禮花彈由炮筒底部射向空中,若禮花彈在由炮筒底部擊發(fā)至炮筒口的過程中,克服重力做功W1,克服炮筒阻力及空氣阻力做功W2,高壓燃?xì)鈱ΧY花彈做功W3,則禮花彈在炮筒內(nèi)運(yùn)動的過程中(設(shè)禮花彈放射過程中質(zhì)量不變) ()A.禮花彈的動能變更量為W3+W2+W1B.禮花彈的動能變更量為W3-W2-W1C.禮花彈的機(jī)械能變更量為W3-W1D.禮花彈的機(jī)械能變更量為W3-W2-W1【解析】選B。禮花彈在炮筒內(nèi)運(yùn)動的過程中,重力、炮筒阻力及空氣阻力做功,高壓燃?xì)鈱ΧY花彈做功,做功的和為W3-W2-W1,故A錯誤,B正確;除重力外其余力做的功是機(jī)械能變更的量度,故高壓燃?xì)庾龅墓涂諝庾枇芭谕沧枇ψ龅墓χ偷扔跈C(jī)械能的變更量,即機(jī)械能的變更量為W3-W2,故C、D錯誤。4.(多選)一個人站立在商店的自動扶梯的水平踏板上,隨扶梯向上加速,如圖所示。則 ()A.人只受重力和踏板的支持力的作用B.人對踏板的壓力大小等于人所受到的重力大小C.踏板對人做的功等于人的機(jī)械能增加量D.人所受合力做的功等于人的動能的增加量【解析】選C、D。人的加速度斜向上,將加速度分解到水平和豎直方向得:ax=acosθ,方向水平向右;ay=asinθ,方向豎直向上,水平方向受靜摩擦力作用,f=max=macosθ,水平向右,豎直方向受重力和支持力,FN-mg=masinθ,所以FN>mg,故A、B錯誤;除重力以外的力對物體做的功等于物體機(jī)械能的變更量,所以踏板對人做的功等于人的機(jī)械能增加量,故C正確;由動能定理可知,人所受合力做的功等于人的動能的增加量,故D正確。故選C、D。5.一個人乘坐電梯上15樓,電梯上升的過程可看成先加速后勻速再減速的直線運(yùn)動,最終靜止在15樓,則下列說法正確的是 ()A.電梯加速上升的過程中,人對電梯的作用力大于自身的重力B.電梯在減速上升的過程中,人處于超重狀態(tài)C.電梯在勻速上升的過程中,人的機(jī)械能守恒D.電梯在加速上升的過程中,人所受的合外力做功等于人的機(jī)械能的變更【解析】選A。電梯加速上升時,人有向上的加速度,則處于超重狀態(tài),電梯地板對人的支持力大于受到的重力,即人對電梯的壓力大于重力,故A正確。電梯減速上升時,加速度向下,故人處于失重狀態(tài),故B錯誤。電梯勻速上升時,有除重力以外的牽引力做正功,故機(jī)械能增大,故C錯誤。加速上升時依據(jù)動能定理人所受的合外力做功等于動能的變更,故D錯誤。6.(多選)把A、B兩相同小球在離地面同一高度處以相同大小的初速度v0分別沿水平方向和豎直方向拋出,不計空氣阻力,如圖所示,則下列說法正確的是 ()A.兩小球落地時速度不同B.兩小球落地時,重力的瞬時功率相同C.從起先運(yùn)動至落地,重力對兩小球做的功相同D.從起先運(yùn)動至落地,重力對兩小球做功的平均功率相同【解析】選A、C。A、B兩球落地的速度大小相同,方向不同,A正確;由P=mg·v豎可知,因B球落地時豎直速度較大,故PB>PA,B錯誤;重力做功與路徑無關(guān),均為mgh,C正確;因B球從拋出到落地所用時間較長,故PA>PB7.如圖,半圓形光滑軌道豎直固定在水平地面上,半圓的直徑與地面垂直。一小物塊以速度v從軌道下端滑入軌道,并從軌道上端水平飛出,小物塊落地點(diǎn)到軌道下端的距離與軌道半徑有關(guān),此距離最大時,對應(yīng)的軌道半徑為(重力加速度大小為g) ()A.v28g B.v216g【解析】選A。設(shè)小物塊從軌道上端飛出的速度為v1,軌道半徑為R。小物塊從滑入軌道到從軌道上端水平飛出,由動能定理可知-mg·2R=12mv12-小物塊從軌道上端水平飛出后,做平拋運(yùn)動,則豎直方向上2R=12gt水平方向上x=v1t可解得:x=-當(dāng)R=v28g時,小物塊落地點(diǎn)離軌道下端的距離最大,故A正確,B、C8.(2024·溫州模擬)2018年5月2日,港珠澳大橋沉管隧道最終接頭勝利著床。如圖所示是6000噸重的“接頭”由世界最大單臂全旋回起重船“振華30”安裝的情景?！敖宇^”經(jīng)15分鐘緩慢下降15米的過程中,其機(jī)械能的變更量ΔE和所受重力的平均功率P表述正確的是(g取A.機(jī)械能的增加量ΔE=9×107JP=1×106WB.機(jī)械能的增加量ΔE=9×108JP=6×107WC.機(jī)械能的減小量ΔE=9×108JP=1×106WD.機(jī)械能的減小量ΔE=9×107JP=6×107W【解析】選C。緩慢下降,則動能不變,重力勢能削減,所以機(jī)械能削減,其削減量為ΔE=mgΔh=6×106×10×15J=9×108J故A、D錯誤。其平均功率為P=Wt=mgΔht=9×10815×9.(2024·湖州模擬)在某次籃球競賽上,運(yùn)動員先由站立狀態(tài)曲腿下蹲再豎直向上躍起達(dá)最大高度后將球投出。如圖所示為小明同學(xué)描繪的運(yùn)動員對地板的作用力隨時間變更的關(guān)系圖象,忽視空氣阻力,下列說法正確的是 ()A.圖象中t0至t1缺失部分為曲腿下蹲到最低點(diǎn)的過程B.圖中t2至t4時間段,運(yùn)動員始終處于超重C.圖中t3時刻運(yùn)動員速度達(dá)到最大,t4時刻剛離開地面D.圖中t3時刻運(yùn)動員離開地面上升,此后的上升過程運(yùn)動員的機(jī)械能不變【解析】選C。運(yùn)動員由站立狀態(tài)曲腿下蹲到最低點(diǎn)的過程,先加速后減速,故地面給他的支持力先小于重力后大于重力,之后從最低點(diǎn)到向上躍起離開地面,這個過程運(yùn)動員先做加速運(yùn)動,地面給他的支持力大于重力,之后漸漸減小,直至為零,故圖象t0至t1缺失部分為運(yùn)動員曲腿起先加速下蹲狀態(tài)但是并沒有下蹲到最低點(diǎn),故A錯誤;圖中t3至t4時間段,運(yùn)動員處于失重狀態(tài),故B錯誤;圖中t3時刻運(yùn)動員速度達(dá)到最大,t4時刻剛離開地面,故C正確;t3～t4時間內(nèi),除重力外還有外力做功所以機(jī)械能不守恒,故D錯誤。10.(2024·嘉興模擬)如圖所示,楔形木塊abc固定在水平面上,粗糙斜面ab和粗糙斜面bc與水平面的夾角相同,頂角b處安裝一個定滑輪。質(zhì)量分別為M、m(M>m)的滑塊,通過不行伸長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。若不計滑輪的質(zhì)量和摩擦,在兩滑塊沿斜面運(yùn)動的過程中 ()A.輕繩對m做的功等于m機(jī)械能的增加量B.重力對M做的功小于M削減的重力勢能C.輕繩對m做的功等于m增加的動能與m克服摩擦力所做的功之和D.兩滑塊與輕繩組成的系統(tǒng)的機(jī)械能損失等于M、m克服摩擦力所做的功之和【解析】選D。依據(jù)動能定理可知,輕繩對m做的功等于m增加的機(jī)械能與m克服摩擦力所做的功之和,輕繩對m做的功大于m機(jī)械能的增加量,故A、C錯誤。依據(jù)重力做功與重力勢能變更的關(guān)系可知,重力對M做的功等于M重力勢能的變更,故B錯誤。依據(jù)能量守恒定律,兩滑塊與輕繩組成的系統(tǒng)的機(jī)械能損失等于M、m克服摩擦力所做的功之和,故D正確。11.(2024·紹興模擬)如圖所示,在豎直平面內(nèi)建立xOy坐標(biāo)系,曲線軌道OA部分的方程為y=109x2,在原點(diǎn)O處與x軸相切,A點(diǎn)的橫坐標(biāo)為0.6m;光滑圓弧軌道AB所對的圓心角為53°,半徑R=1m。質(zhì)量m=0.1kg、帶電量q=+2×10-5C的穿孔小球以3m/s的水平速度從O點(diǎn)進(jìn)入軌道,以2m/s的速度從A端滑出后無碰撞地進(jìn)入圓弧軌道。g取10m/s2,求(1)小球滑到圓弧軌道最低點(diǎn)B時對軌道的壓力。(2)小球在OA軌道運(yùn)動過程中克服摩擦力做的功。(3)要使小球在OA軌道運(yùn)動過程中無機(jī)械能損失,可在空間施加一個電場。求電場強(qiáng)度的大小和方向。【解析】(1)A→B過程機(jī)械能守恒:12mvB2=12其中hAB=R-Rcos53°=0.4m圓周B點(diǎn)處:FN-mg=mv聯(lián)立解得FN=2.2N依據(jù)牛頓第三定律,壓力為2.2N,方向向下(2)O→A過程,依據(jù)動能定理:mghOA-Wf=12mvA2-將xA=0.6m代入y=109x2得yA=0.4m=hOA解得:Wf=0.65J(3)要使小球與OA軌道無擠壓,須沿著y=a2v0比照知a=20m/s2豎直方向:mg+qE=ma解得:E=5×104N/C,方向豎直向下。答案:(1)2.2N(2)0.65J(3)5×104N/C,方向豎直向下12.如圖所示是一款兒童嬉戲機(jī)的簡化示意圖。光滑嬉戲面板與水平面成一夾角θ,半徑為R的四分之一圓弧軌道BC與長度為8R的AB直管道相切于B點(diǎn),C點(diǎn)為圓弧軌道最高點(diǎn)(切線水平),管道底端A位于斜面底端,輕彈簧下端固定在AB管道的底端,上端系一輕繩,繩通過彈簧內(nèi)部連一手柄P。經(jīng)過視察發(fā)覺:輕彈簧無彈珠時,其上端離B點(diǎn)距離為5R,將一質(zhì)量為m的彈珠Q投入AB管內(nèi),設(shè)法使其自由靜止,測得此時彈簧彈性勢能Ep=120mgRsinθ,已知彈簧勁度系數(shù)10mgsinθR。某次緩慢下拉手柄P使彈簧壓縮,后釋放手柄,彈珠Q經(jīng)C點(diǎn)被射出,彈珠最終擊中斜面底邊上的某位置(圖中未標(biāo)出),依據(jù)擊中位置的狀況可以獲得不同的嘉獎。假設(shè)全部軌道均光滑,忽視空氣阻力,(1)調(diào)整手柄P的下拉距離,可以使彈珠Q經(jīng)BC軌道上的C點(diǎn)射出,落在斜面底邊上的不同位置,其中與A的最近距離是多少?(2)若彈珠Q落在斜面底邊上離A的距離為10R,求它在這次運(yùn)動中經(jīng)過C點(diǎn)時對軌道的壓力為多大?(3)在(2)的運(yùn)動過程中,彈珠Q離開彈簧前的最大速度是多少?【解析】(1)當(dāng)P離A點(diǎn)最近(設(shè)最近距離為d)時,彈珠經(jīng)C點(diǎn)速度最小,設(shè)這一速度為v0,彈珠經(jīng)過C點(diǎn)時恰好對軌道無壓力,mgsinθ供應(yīng)所須要的向心力。所以:mgsinθ=mv得:v0=gR8R+R=12gt2得到:t=18x=v0t=18R2=3d=32R+R(2)設(shè)擊中P1點(diǎn)時彈珠Q在經(jīng)過C點(diǎn)時的速度為vC,離開C點(diǎn)后彈珠Q做類平拋運(yùn)動:a=gsinθ10R-