沖刺卷五-動(dòng)能定理-機(jī)械能守恒定律及功能關(guān)系的應(yīng)用

沖刺卷五動(dòng)能定理機(jī)械能守恒定律及功能關(guān)系的應(yīng)用滿分：100分時(shí)間：60分鐘一、單項(xiàng)選擇題(本題共6小題，每小題5分，共30分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意。)1假設(shè)摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率。如果摩托艇發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率變?yōu)樵瓉淼?倍，則摩托艇的最大速率變?yōu)樵瓉淼?)A4倍 B2倍 C.倍 D.倍2(2015南昌調(diào)研)如圖所示，光滑斜面的頂端固定一彈簧，一小球向右滑行，并沖上固定在地面上的斜面。設(shè)物體在斜面最低點(diǎn)A時(shí)的速度為v，壓縮彈簧至C點(diǎn)時(shí)彈簧最短，C點(diǎn)距地面高度為h，不計(jì)小球與彈簧碰撞過程中的能量損失，則小球在C點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為()Amghmv2 B.mv2mghCmghmv2 Dmgh3(2015武漢畢業(yè)調(diào)研)如圖甲所示，固定的粗糙斜面長(zhǎng)為10 m，一小滑塊自斜面頂端由靜止開始沿斜面下滑的過程中，小滑塊的動(dòng)能Ek隨位移x的變化規(guī)律如圖乙所示，取斜面底端為重力勢(shì)能的參考平面，小滑塊的重力勢(shì)能Ep隨位移x的變化規(guī)律如圖丙所示，重力加速度g10 m/s2。根據(jù)上述信息可以求出()A斜面的傾角B小滑塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)C小滑塊下滑的加速度的大小D小滑塊受到的滑動(dòng)摩擦力的大小4(2015泰興質(zhì)量檢測(cè))如圖所示，半徑為R的金屬環(huán)豎直放置，環(huán)上套有一質(zhì)量為m的小球，小球開始時(shí)靜止于最低點(diǎn)。現(xiàn)使小球以初速度v0沿環(huán)上滑，小球運(yùn)動(dòng)到環(huán)的最高點(diǎn)時(shí)與環(huán)恰無作用力，則小球從最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過程中()A小球的機(jī)械能守恒B小球在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)金屬環(huán)的壓力是6mgC小球在最高點(diǎn)時(shí)，重力的功率是mgD小球的機(jī)械能不守恒，且克服摩擦力做的功是0.5 mgR5如圖所示，豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，絕緣輕質(zhì)彈簧豎直立于水平地面上，上面放一質(zhì)量為m的帶正電小球，小球與彈簧不連接，施加外力F將小球向下壓至某位置靜止?，F(xiàn)撤去F，小球從靜止開始運(yùn)動(dòng)到離開彈簧的過程中，重力、電場(chǎng)力對(duì)小球所做的功分別為W1和W2，小球離開彈簧時(shí)速度為v，不計(jì)空氣阻力，則上述過程中()A小球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒B小球的重力勢(shì)能增加W1C小球的機(jī)械能增加W1mv2D小球的電勢(shì)能減少W26(2015日照調(diào)研)如圖所示，固定放置在同一水平面內(nèi)的兩根平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌的間距為d，其右端接有阻值為R的電阻，整個(gè)裝置處在豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。一質(zhì)量為m(質(zhì)量分布均勻)的導(dǎo)體桿ab垂直于導(dǎo)軌放置，且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸，桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為?，F(xiàn)桿在水平向左、垂直于桿的恒力F作用下從靜止開始沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)距離l時(shí)，速度恰好達(dá)到最大(運(yùn)動(dòng)過程中桿始終與導(dǎo)軌保持垂直)。設(shè)桿接入電路的電阻為r，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度大小為g。則此過程中()A桿的速度最大值為B安培力做的功等于電阻R上產(chǎn)生的熱量C恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動(dòng)能的變化量D恒力F做的功與安培力做的功之和大于桿動(dòng)能的變化量二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題7分，共計(jì)28分。每小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題意。全部選對(duì)的得7分，選對(duì)但不全的得4分，錯(cuò)選或不答的得0分。)7(2015唐山一模)如圖所示內(nèi)壁光滑的環(huán)形槽半徑為R，固定在豎直平面內(nèi)，質(zhì)量均為m的小球A、B，以等大的速率v0從圓心等高處向上、向下滑入環(huán)形槽，若在運(yùn)動(dòng)過程中兩球均未脫離環(huán)形槽，設(shè)當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。則下列敘述中正確的是()A兩球再次相遇時(shí)，速率仍然相等Bv0的最小值為C小球A通過最高點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能小于小球B通過最低點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能D小球A通過最高點(diǎn)和小球B通過最低點(diǎn)時(shí)對(duì)環(huán)形槽的壓力差值為6mg8(2015山東泰安二模)如圖所示，質(zhì)量為M、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的小車靜止在光滑水平面上，質(zhì)量為m的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))放在小車的最左端?，F(xiàn)用一水平恒力F作用在小物塊上，使小物塊從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。小物塊和小車之間的摩擦力為Ff，小物塊滑到小車的最右端時(shí)，小車運(yùn)動(dòng)的距離為x。此過程中，以下結(jié)論正確的是()A小物塊到達(dá)小車最右端時(shí)具有的動(dòng)能為(FFf)(Lx)B小物塊到達(dá)小車最右端時(shí)，小車具有的動(dòng)能為FfxC小物塊克服摩擦力所做的功為Ff(Lx)D小物塊和小車增加的機(jī)械能為Fx9(2015河北保定元月調(diào)研)如圖所示，內(nèi)壁光滑半徑大小為R的圓軌道豎直固定在桌面上，一個(gè)質(zhì)量為m的小球靜止在軌道底部A點(diǎn)?，F(xiàn)用小錘沿水平方向快速擊打小球，擊打后迅速移開，使小球沿軌道在豎直面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)小球回到A點(diǎn)時(shí)，再次用小錘沿運(yùn)動(dòng)方向擊打小球，通過兩次擊打，小球才能運(yùn)動(dòng)到圓軌道的最高點(diǎn)。已知小球在運(yùn)動(dòng)過程中始終未脫離軌道，在第一次擊打過程中小錘對(duì)小球做功W1，第二次擊打過程中小錘對(duì)小球做功W2。設(shè)先后兩次擊打過程中小錘對(duì)小球做功全部用來增加小球的動(dòng)能，則的值可能是()A. B. C. D110.如圖所示，光滑軌道ABCD是大型游樂設(shè)施過山車軌道的簡(jiǎn)化模型，最低點(diǎn)B處的入、出口靠近但相互錯(cuò)開，C是半徑為R的圓形軌道的最高點(diǎn)，BD部分水平，末端D點(diǎn)與右端足夠長(zhǎng)的水平傳送帶無縫連接，傳送帶以恒定速度v逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)將一質(zhì)量為m的小滑塊從軌道AB上某一固定位置A由靜止釋放，滑塊能通過C點(diǎn)后再經(jīng)D點(diǎn)滑上傳送帶，則()A固定位置A到B點(diǎn)的豎直高度可能為2 RB滑塊在傳送帶上向右運(yùn)動(dòng)的最大距離與傳送帶速度v有關(guān)C滑塊可能重新回到出發(fā)點(diǎn)A處D傳送帶速度v越大，滑塊與傳送帶摩擦產(chǎn)生的熱量越多三、計(jì)算題(本題共2小題，共計(jì)42分。解答時(shí)寫出必要的文字說明，方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不得分。)11(20分)如圖所示，一工件置于水平地面上，其AB段為一半徑R1.0 m的光滑圓弧軌道，BC段為一長(zhǎng)度L0.5 m的粗糙水平軌道，二者相切于B點(diǎn)，整個(gè)軌道位于同一豎直平面內(nèi)，P點(diǎn)為圓弧軌道上的一個(gè)確定點(diǎn)。一可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊，其質(zhì)量m0.2 kg，與BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)10.4。工件質(zhì)量M0.8 kg，與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)20.1。(取g10 m/s2)(1)若工件固定，將物塊由P點(diǎn)無初速度釋放，滑至C點(diǎn)時(shí)恰好靜止，求P、C兩點(diǎn)間的高度差h；(2)若將一水平恒力F作用于工件，使物塊在P點(diǎn)與工件保持相對(duì)靜止，一起向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；求F的大??；當(dāng)速度v5 m/s時(shí)，使工件立刻停止運(yùn)動(dòng)(即不考慮減速的時(shí)間和位移)，物塊飛離圓弧軌道落至BC段，求物塊的落點(diǎn)與B點(diǎn)間的距離。12(2015山東臨沂三模)(22分)如圖所示，在粗糙水平臺(tái)階上靜止放置一質(zhì)量m0.5 kg的小物塊，它與水平臺(tái)階表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，且與臺(tái)階邊緣O點(diǎn)的距離s5 m。在臺(tái)階右側(cè)固定了一個(gè)以O(shè)點(diǎn)為圓心的圓弧形擋板，并以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)建立平面直角坐標(biāo)系?，F(xiàn)用F5 N的水平恒力拉動(dòng)小物塊，一段時(shí)間后撤去拉力，小物塊最終水平拋出并擊中擋板(g10 m/s2)。(1)若小物塊恰能擊中擋板的上邊緣P點(diǎn)，P點(diǎn)的坐標(biāo)為(1.6 m，0.8 m)，求其離開O點(diǎn)時(shí)的速度大?。?2)為使小物塊擊中擋板，求拉力F作用的距離范圍；(3)改變拉力F的作用時(shí)間，使小物塊擊中擋板的不同位置，求擊中擋板時(shí)小物塊動(dòng)能的最小值。(結(jié)果可保留根式)沖刺卷五動(dòng)能定理機(jī)械能守恒定律及功能關(guān)系的應(yīng)用1.D設(shè)fkv，當(dāng)阻力等于牽引力時(shí)，速度最大，輸出功率變化前，有PFvfvkvvkv2，變化后有2PFvkvvkv2，聯(lián)立解得vv，D正確。2B取A點(diǎn)所在的平面為參考平面，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有mv2mghEp，解得Epmv2mgh，選項(xiàng)B正確。3D小滑塊沿斜面下滑的過程中，根據(jù)動(dòng)能定理有：F合xEk，由圖乙的斜率可求得合力F合 N2.5 N，小滑塊重力勢(shì)能的變化量Epmgxsin ，由圖丙的斜率可求得mgsin N10 N，F(xiàn)合mgsin Ffmgsin mgcos ma2.5 N，則小滑塊受到的滑動(dòng)摩擦力的大小Ff可以求出，因小滑塊的質(zhì)量m未知，故斜面的傾角、小滑塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)、小滑塊下滑的加速度a的大小不能求，故選項(xiàng)D正確，其他選項(xiàng)錯(cuò)誤。4D小球運(yùn)動(dòng)到環(huán)的最高點(diǎn)時(shí)與環(huán)恰無作用力，設(shè)此時(shí)的速度為v，由向心力公式可得mg；小球從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)的過程中，由動(dòng)能定理可得Wf2mgRmv2mv，聯(lián)立可得Wfmvmv22mgRmgR，可見此過程中小球的機(jī)械能不守恒，克服摩擦力做的功為mgR，選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；小球在最高點(diǎn)時(shí)，速度v方向和重力的方向垂直，二者間的夾角為90，功率P0，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；小球在最低點(diǎn)，由向心力公式可得Fmg，F(xiàn)mg7mg，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。5D由于電場(chǎng)力做正功，故小球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能增加，機(jī)械能不守恒，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；重力做功是重力勢(shì)能變化的量度，由題意知重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；小球增加的機(jī)械能等于重力勢(shì)能的增加量與小球動(dòng)能的增加量之和，即W1mv2，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)電場(chǎng)力做功是電勢(shì)能變化的量度，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，故D選項(xiàng)正確。6D當(dāng)桿達(dá)到最大速度vm時(shí)，F(xiàn)mg0得vm，A錯(cuò)誤；安培力做的功等于電阻R和r上產(chǎn)生的熱量，B錯(cuò)誤；在桿從開始到達(dá)到最大速度的過程中由動(dòng)能定理得WFWfW安Ek，其中Wfmgl，W安Q，恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動(dòng)能的變化量與回路產(chǎn)生的焦耳熱之和，C錯(cuò)誤；恒力F做的功與安培力做的功之和等于桿動(dòng)能的變化量與克服摩擦力做的功之和，D正確。7AD兩小球運(yùn)動(dòng)過程中，只有重力做功，機(jī)械能守恒，C項(xiàng)錯(cuò)誤；兩小球初始機(jī)械能相同，故再次相遇時(shí)，重力勢(shì)能相等，動(dòng)能相等，A項(xiàng)正確；小球通過最高點(diǎn)的最小速度v，小球從初始位置到最高點(diǎn)速度最小時(shí)，由動(dòng)能定理得：mgRmv2mv，解兩式，v0，B項(xiàng)錯(cuò)誤；設(shè)小球通過最高點(diǎn)時(shí)，速度為v1，由牛頓第二定律有：F1mgm。小球由最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)過程中，由動(dòng)能定理得：mg2Rmvmv，在最低點(diǎn)時(shí)，由牛頓第二定律有：F2mgm，解得：F2F16mg，D項(xiàng)正確。8ABC小物塊受到的合外力是FFf，位移為L(zhǎng)x，由動(dòng)能定理可得小物塊到達(dá)小車最右端時(shí)具有的動(dòng)能為(FFf)(Lx)，同理小車的動(dòng)能也可由動(dòng)能定理得出為Ffx；由于小物塊和小車間的滑動(dòng)摩擦力做功，小物塊和小車增加的機(jī)械能小于Fx。9AB第一次擊打，小球運(yùn)動(dòng)的最高高度為R，即W1mgR，第二次擊打，小球才能運(yùn)動(dòng)到圓軌道的最高點(diǎn)，而恰好過最高點(diǎn)的條件為mg，即v高，小球從靜止到到達(dá)最高點(diǎn)的過程，由動(dòng)能定理得W1W2mg2Rmv0，得W1W2mgR，則，故選項(xiàng)A、B正確。10CD當(dāng)滑塊恰好能經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)A的高度最小為h，在C點(diǎn)滿足mg，從A到C由機(jī)械能守恒定律得mg(h2R)mv，解以上兩式得h2.5R，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；滑塊到達(dá)D點(diǎn)的速度為vD，物塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，向右的最大位移為s，由動(dòng)能定理得mgsmv，解得s，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；若傳送帶足夠長(zhǎng)，且vvD，則滑塊返回光滑軌道后，由機(jī)械能守恒定律可知，滑塊仍能重新回到A處，C項(xiàng)正確；傳送帶速度v越大，滑塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)時(shí)相對(duì)傳送帶的路程就越大，由Qmgs可知，產(chǎn)生的熱量就越大，D項(xiàng)正確。11解析(1)物塊從P點(diǎn)下滑經(jīng)B點(diǎn)至C點(diǎn)的整個(gè)過程，根據(jù)動(dòng)能定理得mgh1mgL0代入數(shù)值得h0.2 m(2)設(shè)物塊的加速度大小為a，P點(diǎn)與圓心的連線與豎直方向間的夾角，由幾何關(guān)系可得cos 根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)物塊有mgtan ma對(duì)工件和物塊整體有F2(Mm)g(Mm)a聯(lián)立式，代入數(shù)值得F8.5 N設(shè)物塊平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，水平位移為x1，物塊落點(diǎn)與B點(diǎn)間的距離為x2，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得hgt2x1vtx2x1Rsin 聯(lián)立式，代入數(shù)值得x20.4 m答案(1)0.2 m(2)8.5 N0.4 m12解析(1)小物塊從O到P做平拋運(yùn)動(dòng)水平方向：xv0t豎直方向：ygt2解得：v04 m/s。(2)為使小物塊擊中擋板，小物塊必須能運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)，設(shè)拉力F作用的最短距離