年高考物理二輪 考前三個(gè)月 第4題 功能關(guān)系的應(yīng)用學(xué)案

第4題功能關(guān)系的應(yīng)用1．質(zhì)量為1kg的物體靜止于光滑水平面上，t＝0時(shí)刻起，物體受到向右的水平拉力F作用，第1s內(nèi)F＝2N，第2s內(nèi)F＝1N．下列判斷正確的是 ()A．2s末物體的速度為4m/sB．2s內(nèi)物體的位移為3mC．第1s末拉力的瞬時(shí)功率最大D．第2s末拉力的瞬時(shí)功率最大答案C解析由牛頓第二定律知第1s內(nèi)物體的加速度大小為2m/s2，第2s內(nèi)的加速度大小為1m/s2，則第1s末物體的速度大小為v1＝a1t1＝2m/s，第2s末物體的速度大小為v2＝v1＋a2t2＝3m/s，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；2s內(nèi)物體的位移為x＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1)＋(v1t2＋eq\f(1,2)a2teq\o\al(2,2))＝3.5m，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；第1s末拉力的瞬時(shí)功率為P1＝F1v1＝4W，第2s末拉力的瞬時(shí)功率為P2＝F2v2＝3W，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．2．如圖1所示是質(zhì)量為1kg的滑塊在水平面上做直線運(yùn)動(dòng)的v－t圖象．下列判斷正確的是()圖1A．在t＝1s時(shí)，滑塊的加速度為零B．在4s～6s時(shí)間內(nèi)，滑塊的平均速度為2.5m/sC．在3s～7s時(shí)間內(nèi)，合力做功的平均功率為2WD．在5s～6s時(shí)間內(nèi)，滑塊受到的合力為2N答案C解析由題圖可知，t＝1s時(shí)，滑塊的加速度大小為2m/s2，A選項(xiàng)錯(cuò)誤.4s～6s時(shí)間內(nèi)，滑塊的位移x＝(4×1＋eq\f(4,2)×1)m＝6m，所以平均速度為eq\x\to(v)＝eq\f(x,t)＝3m/s，B選項(xiàng)錯(cuò)誤.3s～7s時(shí)間內(nèi)，合力做功W＝－eq\f(1,2)mv2＝－eq\f(1,2)×1×42J＝－8J，所以合力做功的平均功率eq\x\to(P)＝eq\f(|W|,t)＝eq\f(8,4)W＝2W，C選項(xiàng)正確.5s～6s時(shí)間內(nèi)F＝ma＝4N．選項(xiàng)D錯(cuò)誤．3．如圖2所示，質(zhì)量為M、長為L的木板置于光滑的水平面上，一質(zhì)量為m的滑塊放置在木板左端，滑塊與木板間滑動(dòng)摩擦力大小為Ff，用水平的恒定拉力F作用于滑塊，當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)到木板右端時(shí)，木板在地面上移動(dòng)的距離為s，滑塊速度為v1，木板速度為v2，下列結(jié)論中正確的是 ()圖2A．上述過程中，F(xiàn)做功大小為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)B．其他條件不變的情況下，M越大，s越大C．其他條件不變的情況下，F(xiàn)越大，滑塊到達(dá)木板右端所用時(shí)間越長D．其他條件不變的情況下，F(xiàn)f越大，滑塊與木板間產(chǎn)生的熱量越多答案D解析由功能關(guān)系可知，上述過程中，F(xiàn)做功的大小等于二者增加的動(dòng)能與系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量之和，選項(xiàng)A錯(cuò)；其他條件不變的情況下，M越大，木板的加速度越小，s越小，選項(xiàng)B錯(cuò)；其他條件不變的情況下，F(xiàn)越大，滑塊的加速度越大，滑塊到達(dá)木板右端所用時(shí)間越短，選項(xiàng)C錯(cuò)；滑塊與木板間產(chǎn)生的熱量Q＝Ff·s相對(duì)＝Ff·L，選項(xiàng)D對(duì)．4．如圖3甲所示，質(zhì)量不計(jì)的彈簧豎直固定在水平面上，t＝0時(shí)刻，將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放，小球接觸彈簧并將彈簧壓縮至最低點(diǎn)(形變在彈性限度內(nèi))，然后又被彈起離開彈簧，上升到一定高度后又下落，如此反復(fù)．通過安裝在彈簧下端的壓力傳感器，測出該過程中彈簧彈力F隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示，則()圖3A．t1時(shí)刻小球的速度為零B．t2～t3這段時(shí)間內(nèi)，小球的動(dòng)能先增加后減少C．t2時(shí)刻小球的加速度為零D．t2～t3這段時(shí)間內(nèi)，小球的動(dòng)能與重力勢能之和在減小答案B解析t2～t3時(shí)間內(nèi)，小球向上運(yùn)動(dòng)，先加速后減速，小球的動(dòng)能先增加后減少，彈簧的形變量減小，彈性勢能減小．t2時(shí)刻，小球在最低點(diǎn)，加速度不為零．5.空中花樣跳傘是流行于全世界的一種極限運(yùn)動(dòng)．假設(shè)某跳傘運(yùn)動(dòng)員從靜止在空中的飛機(jī)上無初速跳下，沿豎直方向下落，運(yùn)動(dòng)過程中，運(yùn)動(dòng)員受到的空氣阻力隨著速度的增大而增大，運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能與位移的關(guān)系圖象如圖4所示，其中0～x1過程中的圖線為曲線，x1～x2過程中的圖線為直線．根據(jù)該圖象，下列判斷不正確的是 ()圖4A．0～x1過程中運(yùn)動(dòng)員受到的空氣阻力是變力，且不斷增大B．x1～x2過程中運(yùn)動(dòng)員做勻速直線運(yùn)動(dòng)C．x1～x2過程中運(yùn)動(dòng)員做變加速直線運(yùn)動(dòng)D．0～x1過程中運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能不斷增大答案C解析根據(jù)功能關(guān)系，阻力對(duì)運(yùn)動(dòng)員做的功等于運(yùn)動(dòng)員機(jī)械能的減少量，則有E＝E0－Ffx.圖線為曲線時(shí)阻力是變力，圖線為直線時(shí)阻力是恒力，可見0～x1過程中運(yùn)動(dòng)員加速下降，阻力不斷增大，選項(xiàng)A、D正確；x1～x2過程中運(yùn)動(dòng)員勻速下降，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤．6．一質(zhì)量為2kg的物體，在水平恒定拉力的作用下以某一速度在粗糙的水平面上做勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，拉力逐漸減小，且當(dāng)拉力減小到零時(shí)，物體剛好停止運(yùn)動(dòng)，圖5中給出了拉力隨位移變化的關(guān)系圖象．已知重力加速度g＝10m/s2，則根據(jù)以上信息不能精確得出或估算得出的物理量有 ()圖5A．物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)B．合外力對(duì)物體所做的功C．物體勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度D．物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間答案D解析根據(jù)題意及圖象所給信息可知，當(dāng)水平拉力為7N時(shí)物體勻速運(yùn)動(dòng)，即滑動(dòng)摩擦力大小為7N，所以可求物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；合外力對(duì)物體做的功即為拉力和摩擦力做功之和，由圖象可得物體減速階段的位移，所以摩擦力的功可求，再由圖象面積的物理意義估算水平拉力做的功，合外力對(duì)物體做的功可求；由動(dòng)能定理可得物體勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度；因?yàn)槲矬w減速階段為非勻變速運(yùn)動(dòng)，所以不能求物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，本題選D.7．質(zhì)量相同的甲、乙兩木塊僅在摩擦力作用下沿同一水平面滑動(dòng)，它們的動(dòng)能－位移(Ek－x)的關(guān)系如圖6所示，則兩木塊的速度－時(shí)間(v－t)的圖象正確的是 ()圖6答案D解析由動(dòng)能定理，－Ffx＝Ek－Ek0變化為：Ek＝Ek0－Ffx.由它們的動(dòng)能Ek－位移x的關(guān)系圖線可知，甲、乙兩木塊初動(dòng)能不同，所受摩擦力Ff相同．所以甲、乙兩木塊初速度不同，加速度相等，兩木塊的速度－時(shí)間的圖象正確的是D.8.如圖7所示，質(zhì)量為m的小球套在傾斜放置的固定光滑桿上，一根輕質(zhì)彈簧一端固定于O點(diǎn)，另一端與小球相連，彈簧與桿在同一豎直平面內(nèi)，將小球沿桿拉到彈簧水平位置由靜止釋放，小球沿桿下滑，當(dāng)彈簧位于豎直位置時(shí)，小球速度恰好為零，此時(shí)小球下降的豎直高度為h，若全過程中彈簧始終處于伸長狀態(tài)且處于彈性限度范圍內(nèi)，下列說法正確的是 ()圖7A．彈簧與桿垂直時(shí)，小球速度最大B．彈簧與桿垂直時(shí)，小球的動(dòng)能與重力勢能之和最大C．小球下滑至最低點(diǎn)的過程中，彈簧的彈性勢能增加量小于mghD．小球下滑至最低點(diǎn)的過程中，彈簧的彈性勢能增加量大于mgh答案B解析彈簧與桿垂直時(shí)，彈性勢能最小，小球重力勢能和動(dòng)能之和最大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確．由機(jī)械能守恒定律，小球下滑至最低點(diǎn)的過程中，彈簧的彈性勢能增加量等于mgh，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤．9．滑板運(yùn)動(dòng)已成為青少年所喜愛的一種體育運(yùn)動(dòng)，如圖8所示，某同學(xué)正在進(jìn)行滑板訓(xùn)練．圖中AB段路面是水平的，BCD是一段半徑R＝20m的拱起的圓弧路面，圓弧的最高點(diǎn)C比AB段路面高出h＝1.25m，若人與滑板的總質(zhì)量為M＝60kg.該同學(xué)自A點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng)，在AB路段他單腿用力蹬地，到達(dá)B點(diǎn)前停止蹬地，然后沖上圓弧路段，結(jié)果到達(dá)C點(diǎn)時(shí)恰好對(duì)地面壓力等于eq\f(Mg,2)，不計(jì)滑板與各路段之間的摩擦力及經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的能量損失(g取10m/s2)．則 ()圖8A．該同學(xué)到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度為10eq\r(2)m/sB．該同學(xué)到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度為10m/sC．該同學(xué)在AB段所做的功為3000JD．該同學(xué)在AB段所做的功為750J答案B解析由于到達(dá)C點(diǎn)時(shí)對(duì)地面壓力為eq\f(Mg,2)，故Mg－eq\f(Mg,2)＝Meq\f(v\o\al(2,C),R)，所以該同學(xué)到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度為10m/s，A錯(cuò)誤，B正確；人和滑板從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過程中，根據(jù)動(dòng)能定理有：W－Mgh＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,C)，所以該同學(xué)在AB段所做的功為3750J，C、D錯(cuò)誤．10．如圖9所示，置于足夠長斜面上的盒子A內(nèi)放有光滑球B，B恰與A前、后壁接觸，斜面光滑且固定于水平地面上．一輕質(zhì)彈簧的一端與固定在斜面上的木板P拴接，另一端與A相連，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)．今用外力沿斜面向下推A使彈簧處于壓縮狀態(tài)，然后由靜止釋放，則從釋放盒子直至其獲得最大速度的過程中 ()圖9A．彈簧彈性勢能的減少量等于A和B的機(jī)械能的增加量B．彈簧的彈性勢能一直減小直至為零C．A所受重力和彈簧彈力做功的代數(shù)和小于A的動(dòng)能的增加量D．A對(duì)B做的功大于B的機(jī)械能的增加量答案A解析彈簧、盒子A、光滑球B和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，從釋放盒子直至其獲得最大速度的過程中，彈簧彈性勢能的減少量等于A和B的機(jī)械能的增加量，彈簧的彈性勢能一直減小，但速度最大時(shí)彈簧彈性勢能不等于零，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理可知，A所受重力、B對(duì)A的彈力和彈簧彈力做功的代數(shù)和等于A的動(dòng)能增加量，又由于B對(duì)A的彈力做負(fù)功，所以A所受重力和彈簧彈力做功的代數(shù)和大于A的動(dòng)能的增加量，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；A對(duì)B做的功等于B的機(jī)械能的增加量，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．11．如圖10所示，質(zhì)量為m的滑塊從斜面底端以平行于斜面的初速度v0沖上固定斜面，沿斜面上升的最大高度為H.已知斜面傾角為α，斜面與滑塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，且μ<tanα，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，取斜面底端為零勢能面，則能表示滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能E、動(dòng)能Ek、勢能Ep與上升高度h之間關(guān)系的圖象是 ()圖