《高考備考指南 理科綜合 物理》課件-第5章 第3講

第五章第3講一、選擇題(在題中給出的選項中，第1～2題只有一項符合題目要求，第3～8題有多項符合題目要求)1.(2016年四川卷)韓曉鵬是我國首位在冬奧會雪上項目奪冠的運動員．他在一次自由式滑雪空中技巧比賽中沿“助滑區(qū)”保持同一姿態(tài)下滑了一段距離，重力對他做功1900J，他克服阻力做功100J．韓曉鵬在此過程中()A．動能增加了1900JB．動能增加了2000JC．重力勢能減小了1900JD．重力勢能減小了2000J【答案】C【解析】由題可得，重力做功1900J，則重力勢能減少1900J，可得C正確，D錯誤．由動能定理WG－Wf＝ΔEk，可得動能增加1800J，則A，B錯誤．2．(2017屆諸暨校級模擬)如圖甲所示，輕彈簧豎直固定在水平面上，一質(zhì)量為m＝0.2kg的小球，從彈簧上端某高度處自由下落，從它接觸彈簧到彈簧壓縮至最短的過程中(彈簧始終在彈性限度內(nèi))，其速度v和彈簧壓縮量Δx之間的函數(shù)圖像如圖乙所示，其中A為曲線的最高點，小球和彈簧接觸瞬間機械能損失不計，取g＝10m/sA．小球剛接觸彈簧時加速度最大B．當(dāng)Δx＝0.1m時C．該彈簧的勁度系數(shù)為20.0N/mD．從接觸彈簧到壓縮至最短的過程中，小球的機械能一直保持不變【答案】C【解析】由小球的速度圖像知，開始小球的速度增大，說明小球的重力大于彈簧對它的彈力，當(dāng)Δx為0.1m時，小球的速度最大，然后減小，說明當(dāng)Δx為0.1m時，小球的重力等于彈簧對它的彈力．所以可得kΔx＝mg，解得k＝eq\f(mg,Δx)＝20.0N/m，彈簧的最大縮短量為Δxm＝0.61m，所以彈簧的最大值為Fm＝20N/m×0.61m＝12.2N．彈力最大時的加速度a＝eq\f(Fm－mg,m)＝eq\f(12.2－0.2×10,0.2)m/s2＝51m/s2，小球剛接觸彈簧時加速度為10m/s2，所以壓縮到最短的時候加速度最大，故A錯誤，C正確；當(dāng)Δx＝0.1m時，小球的加速度為零，彈簧的彈力大小等于重力大小，處于平衡狀態(tài)，故B錯誤；從接觸彈簧到壓縮至最短的過程中，彈簧的彈力對小球一直做負功，則小球的機械能一直減小，D錯誤．3．(2017屆云南模擬)下列物體中，機械能守恒的是()A．做平拋運動的物體B．被勻速吊起的集裝箱C．光滑曲面上自由運動的物體D．以eq\f(4g,5)的加速度豎直向上做勻減速運動的物體【答案】AC【解析】平拋運動的物體只受到重力的作用，所以機械能守恒，故A正確；被勻速吊起的集裝箱，動能不變，重力勢能增大，故機械能增大，機械能不守恒，故B錯誤；物體沿光滑曲面上自由下滑，曲面的支持力不做功，只有重力做功，物體的機械能守恒，故C正確；物體以a＝eq\f(4,5)g的加速度豎直向上做勻減速運動，因a＜g，根據(jù)牛頓第二定律得知，物體受到的合力小于重力，必定受到向上的作用力，此作用力做正功，則知物體的機械能增加，機械能不守恒，故D錯誤．選A、C.4．如下圖所示，一個物體以速度v0沖向豎直墻壁，墻壁和物體間的彈簧被物體壓縮，在此過程中下列說法中正確的是()A．物體對彈簧做的功與彈簧的壓縮量成正比B．物體向墻壁運動相同的位移，彈力做的功不相等C．彈力做正功，彈簧的彈性勢能減小D．彈簧的彈力做負功，彈性勢能增加【答案】BD【解析】物體對彈簧做功，物體的動能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能，由W＝eq\f(1,2)kΔx2，所以物體對彈簧做的功與彈簧壓縮量的平方成正比，由于彈簧的彈力不斷增大，物體向墻壁運動相同位移，彈力做功不相等．5．如圖所示是全球最高(高度208米)的北京朝陽公園摩天輪，一質(zhì)量為m的乘客坐在摩天輪中以速率v在豎直平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運動，假設(shè)t＝0時刻乘客在軌跡最低點且重力勢能為零，那么，下列說法正確的是()A．乘客運動的過程中，重力勢能隨時間的變化關(guān)系為Ep＝mgReq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－cos\f(v,R)t))B．乘客運動的過程中，在最高點受到座位的支持力為meq\f(v2,R)－mgC．乘客運動的過程中，機械能守恒，且機械能為E＝eq\f(1,2)mv2D．乘客運動的過程中，機械能隨時間的變化關(guān)系為E＝eq\f(1,2)mv2＋mgReq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－cos\f(v,R)t))【答案】AD【解析】在最高點，根據(jù)牛頓第二定律可得mg－N＝meq\f(v2,R)，受到座位的支持力為N＝mg－meq\f(v2,R)，B項錯誤；由于乘客在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動，其動能不變，重力勢能發(fā)生變化，因此乘客在運動的過程中機械能不守恒，C項錯誤；在時間t內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度為eq\f(v,R)t，所以對應(yīng)t時刻的重力勢能為Ep＝mgReq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－cos\f(v,R)t))，總的機械能為E＝Ek＋Ep＝eq\f(1,2)mv2＋mgReq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－cos\f(v,R)t))，A、D兩項正確．6．(2017年涼州校級一模)一小滑塊從斜面上A點由靜止釋放，經(jīng)過時間4t0到達B處，在5t0時刻滑塊運動到水平面的C點停止，滑塊與斜面和水平面間的動摩擦因數(shù)相同．已知滑塊在運動過程中與接觸面間的摩擦力大小與時間的關(guān)系如圖所示，設(shè)滑塊運動到B點前后速率不變．以下說法中正確的是()A．滑塊在斜面和水平面上的位移大小之比為16∶5B．滑塊在斜面和水平面上的加速度大小之比為1∶4C．斜面的傾角為45°D．滑塊與斜面的動摩擦因數(shù)μ＝eq\f(4,7)【答案】BD【解析】A到B的過程中a1(4t0)＝v，B到C的過程中v＝a2t0，所以eq\f(a1,a2)＝eq\f(1,4)，故B正確；A到B的過程中x1＝eq\f(1,2)a1(4t0)2＝8a1teq\o\al(2,0)，B到C的過程中可以采取逆向思維的方法，可得x2＝eq\f(1,2)a2teq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)(4a1)teq\o\al(2,0)＝2a1teq\o\al(2,0)，所以x1∶x2＝eq\f(8,2)＝eq\f(4,1)，故A錯誤；由圖乙可得f2＝μmg＝5N，f1＝μmgcosθ＝4N，所以f1∶f2＝cosθ＝eq\f(4,5)，得θ＝37°，故C錯誤；物體在斜面上運動的過程中mgsinθ－μmgcosθ＝ma1，在水平面上運動的過程中ma2＝μmg，聯(lián)立以上各式，得μ＝eq\f(4,7)，故D正確．7．(2017屆南昌校級模擬)如圖所示，豎直平面內(nèi)固定著一個螺旋形光滑軌道，一個小球從足夠高處落下，剛好從A點進入軌道，則關(guān)于小球經(jīng)過軌道上的B點和C點時，下列說法正確的是()A．軌道對小球不做功B．小球在B點的速度小于在C點的速度C．小球在B點對軌道的壓力小于在C點對稱道的壓力D．改變小球下落的高度，小球在B、C兩點對軌道的力差保持不變【答案】ABC【解析】由于小球在軌道中受力與運動方向始終垂直，故軌道對小球不做功，故A正確；由于B點的高度高于C點，則由機械能守恒定律可知，小球在B點的速度小于在C點的速度，故B正確；根據(jù)向心力公式可知mg＋F＝meq\f(v2,r)，由于B點的速度小于C點的速度，故小球在B點對軌道的壓力小于在C點對稱道的壓力，故C正確；改變小球的高度，則小球在BC兩點上的速度平方的差值恒定，但由于半徑不同，故小球在BC兩點對軌道的壓力差不同，D錯誤．故選A、B、C.8．如圖所示，兩個eq\f(3,4)豎直圓弧軌道固定在同一水平地面上，半徑R相同，左側(cè)軌道由金屬凹槽制成，右側(cè)軌道由金屬圓管制成，均可視為光滑．在兩軌道右側(cè)的正上方分別將金屬小球A和B由靜止釋放，小球距離地面的高度分別為hA和hB，下列說法正確的是()A．若使小球A沿軌道運動并且從最高點飛出，釋放的最小高度為eq\f(5R,2)B．若使小球B沿軌道運動并且從最高點飛出，釋放的最小高度為eq\f(5R,2)C．適當(dāng)調(diào)整hA，可使A球從軌道最高點飛出后，恰好落在軌道右端口處D．適當(dāng)調(diào)整hB，可使B球從軌道最高點飛出后，恰好落在軌道右端口處【答案】AD【解析】小球A從最高點飛出的最小速度vA＝eq\r(gR)，由機械能守恒，mghA＝2mgR＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)，則hA＝eq\f(5R,2)，A正確；小球B從最高點飛出的最小速度vB＝0，由機械能守恒，mghB＝2mgR，釋放的最小高度hB＝2R，B錯誤；要使小球A或B從軌道最高點飛出后，恰好落在軌道右端口處，R＝v0t，R＝eq\f(1,2)gt2，則v0＝eq\r(\f(gR,2))，而A的最小速度vA＝eq\r(gR)>v0，A球不可能落在軌道右端口處，B球可能，C錯誤、D正確．二、非選擇題9．山地滑雪是人們喜愛的一項體育運動，一滑雪坡由AB和BC組成，AB是傾角為37°的斜坡，BC是半徑為R＝5m的圓弧面，圓弧面和斜面相切于B，與水平面相切于C，如圖所示，AB豎直高度差h＝8.8m，運動員連同滑雪裝備總質(zhì)量為80kg，從A點由靜止滑下通過C點后飛落(不計空氣阻力和摩擦阻力，g取10m/s2，sin37°＝0.6，(1)運動員到達C點的速度大??；(2)運動員經(jīng)過C點時軌道受到的壓力大?。敬鸢浮?1)14m/s(2)3936【解析】(1)由A→C過程，應(yīng)用機械能守恒定律得mg(h＋Δh)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)，又Δh＝R(1－cos37°)，可解得vC＝14(2)在C點，由牛頓第二定律得FC－mg＝meq\f(v\o\al(2,C),R)，解得FC＝3936N.由牛頓第三定律知，運動員在C點時對軌道的壓力大小為3936N.10．光滑曲面軌道置于高度為H＝1.8m的平臺上，其末端切線水平；另有一長木板兩端分別擱在軌道末端點和水平地面間，構(gòu)成傾角