（讲练测）高考物理一轮复习 专题23 应用力学两大观点分析多过程问题（测）（含解析）.doc

专题23 应用力学两大观点分析多过程问题（测）【满分：110分 时间：90分钟】一、选择题(本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中18题只有一项符合题目要求； 912题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。)1如图所示，一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上。其正上方a位置有一只小球。小球从静止开始下落，在b位置接触弹簧的上端，在c位置小球所受弹力大小等于重力，在d位置小球速度减小到零。小球下降阶段下列说法中不正确的是： （ ）a在b位置小球动能最大b在c位置小球动能最大c从ac位置小球重力势能的减少大于小球动能的增加d从ad位置小球重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加【答案】a【名师点睛】重力势能的变化是由重力做功决定的，而动能变化是由合力做功决定的，弹性势能变化是由弹簧的弹力做功决定的。2如图所示，物体以100j的初动能从斜面底端向上运动，当它通过斜面某一点m时，其动能减少80j，机械能减少32j，如果物体能从斜面上返回底端，则物体到达底端时的动能为： （ ）a36j b24j c20j d12j【答案】c【名师点睛】解题的关键在于能够熟悉各种形式的能量转化通过什么力做功来量度，并能加以运用列出等式关系。3如图所示，倾角的光滑斜面连接粗糙水平面，在水平面上安装半径为r的光滑半圆竖直挡板，质量为的小滑块从斜面上高为处静止释放到达水平面恰能贴着挡板内侧运动，第一次到达半圆挡板中点对挡板的压力为，（不计小滑块体积，不计斜面和水平面连接处的机械能损失）则小滑块第二次到达半圆挡板中点对挡板的压力为： （ ）a b c0 d【答案】d【解析】在斜面运动的过程中，根据动能定理：，第一次到达半圆挡板中点时速度为，则根据牛顿第二定律：，而且，则：，则每经过损失的能量为，则第二次经过半圆挡板中点时速度为，则：，则此时根据牛顿第二定律：，故选项d正确，选项abc错误。【名师点睛】本题考查能量守恒，牛顿第二定律，首先根据能量守恒求出每经过损失的能量，然后求出第二次经过半圆挡板中点时速度为，在根据牛顿运动定律即可。4如图所示，水平桌面上的轻质弹簧一端固定，另一端与小物块相连弹簧处于自然长度时物块位于o点（图中未标出）物块的质量为m，ab=a，物块与桌面间的动摩擦因数为现用水平向右的力将物块从o点拉至a点，拉力做的功为w。撤去拉力后物块由静止向左运动，经o点到达b点时速度为零。重力加速度为g。则上述过程中： （ ）aoa=obboaobc物块经过o点时，速度最大d物块在b点时，弹簧的弹性势能等于wmga【答案】b【名师点睛】由于物块与水平桌面间存在着摩擦，则该装置不能看成是弹簧振子，则a、b不关于o点对称，由于运动中一部分机械能要转化成克服摩擦力做功变成内能，从而确定b点离o点将比a点离o近这一位置关系，进而利用功能关系对弹性势能、动能的转化进行分析。5如图所示，质量为m=3kg的小滑块，从斜面顶点a由静止沿abc下滑，最后停在水平面上的d点，不计滑块从ab面滑上bc面以及从bc面滑上cd面时的机械能损失。已知ab=bc=5m，cd=9m，=53，=37（，取重力加速度g=10m/s2），在运动过程中，小滑块与所有接触面间的动摩擦因数相同。则： （ ）a小滑块与接触面的动摩擦因数=05b小滑块在ab面上运动的加速度a1与小滑块在bc面上的运动的加速度a2之比c小滑块在ab面上运动时间小于小滑块在bc面上的运动时间d小滑块在ab面上运动时克服摩擦力做功小于小滑块在bc面上运动克服摩擦力做功【答案】d【名师点睛】根据动能定理求得小滑块与接触面的动摩擦因数，根据牛顿第二定律求得小滑块在ab面上运动的加速度a1与小滑块在bc面上的运动的加速度a2之比；根据小滑块在ab面上运动的平均速度小于小滑块在bc面上的平均速度，求得小滑块在ab面上运动时间大于小滑块在bc面上的运动时间。6如图所示，固定在地面上的半圆轨道直径ab水平，质点p从a点正上方高h处自由下落，经过轨道后从b点冲出竖直上抛，上升的最大高度为，空气阻力不计，当质点下落再经过轨道a点冲出时，能上升的最大高度h为： （ ）a b c d【答案】d【名师点睛】根据动能定理求解质点在槽中滚动摩擦力做功除重力之外的力做功量度物体机械能的变化第二次小球在槽中滚动时，对应位置处速度变小，因此槽给小球的弹力变小，摩擦力变小，摩擦力做功变小。7如图所示，小物体从竖直弹簧上方离地高h1处由静止释放，其动能与离地高度h的关系如图所示其中高度从h1下降到h2，图象为直线，其余部分为曲线，h3对应图象的最高点，轻弹簧劲度系数为k，小物体质量为m，重力加速度为以下说法正确的是： （ ）a小物体下降至高度h3时，弹簧形变量为0b小物体下落至高度h5时，加速度为0c小物体从高度h2下降到h4，弹簧的弹性势能增加了d小物体从高度h1下降到h5，弹簧的最大弹性势能为2【答案】c【解析】高度从h1下降到h2，图象为直线，该过程是自由落体，h1-h2的坐标就是自由下落的高度，所以小物体下降至高度h2时，弹簧形变量为0；h3点是速度最大的地方，此时重力和弹力相等故a错误；物体的动能先增大，后减小，小物体下落至高度h4时，物体的动能与h2时的动能相同，由弹簧振子运动的对称性可知，在h4时弹簧的弹力一定是重力的2倍；小物体下落至高度h5时，动能又回到0，说明h5是最低点，弹簧的弹力到达最大值，一定大于重力的2倍，所以此时物体的加速度最大故b错误；小物体下落至高度h4时，物体的动能与h2时的动能相同，由弹簧振子运动的对称性可知，在h4时弹簧的弹力一定是重力的2倍；此时弹簧的压缩量：，小物体从高度h2下降到h4，重力做功：w=mgx=mg（h2-h4）物体从高度h2下降到h4，重力做功等于弹簧的弹性势能增加，所以小物体从高度h2下降到h4，弹簧的弹性势能增加了mg（h2-h4）故c正确；小物体从高度h1下降到h5，重力做功等于弹簧弹性势能的增大，所以弹簧的最大弹性势能为：mg（h1-h5）故d错误故选c【名师点睛】此题主要考查牛顿第二定律以及功能关系的应用；知道物体压缩弹簧的过程，就可以逐个分析位移和加速度要注意在压缩弹簧的过程中，弹力是个变力，加速度是变化的，当速度等于零时，弹簧被压缩到最短。8某同学将质量为m的一矿泉水瓶（可看成质点）竖直向上抛出，水瓶以5g/4的加速度匀减速上升，上升的最大高度为h水瓶往返过程受到的阻力大小不变。则 ： （ ） a上升过程中水瓶的动能改变量为mghb上升过程中水瓶的机械能减少了mghc水瓶落回地面时动能大小为mgh/4d水瓶上升过程处于超重状态，下落过程处于失重状态【答案】a【名师点睛】由牛顿第二定律可分析物体受到的合力，则可求得摩擦力；由动能定理即可求得动能的改变量；根据重力之外的力做功等于机械能的改变量可求得机械能的改变量；对下落过程由动能定理可求得动能的增加量。9如图所示，绝缘粗糙斜面体固定在水平地面上，斜面所在空间存在平行于斜面向上的匀强电场e，轻弹簧一端固定在斜面顶端，另一端栓接一质量不计的绝缘薄板。一带正电的小滑块，从斜面上的p点由静止释放，沿斜面向上运动，并能压缩弹簧至r点（图中未标出）然后返回，则： （ ）a滑块从p点运动到r点的过程中，其机械能增量等于电场力与弹簧弹力做功之和b滑块从p点运动到r点的过程中，电势能的减小量大于重力势能和弹簧弹性势能的增加量之和c滑块返回能到达最低位置在p点的上方d滑块最终停下来，克服摩擦力所做的功等于电势能的减小量与重力势能增加量之差【答案】bc【解析】滑块上升过程中，重力做功，电场力做功，弹力做功，摩擦力做功，所以其机械能增量等于电场力与弹簧弹力做功和摩擦力做功之和，a错误；电场力做的功转化为小滑块的重力势能、弹簧的弹性势能以及内能，所以电势能的减小量大于重力势能和弹簧弹性势能的增加量之和，b正确；由于过程中摩擦力做功，部分能量转化为内能，所以滑块返回能到达最低位置在p点的上方，克服摩擦力所做的功等于电势能的减小量与重力势能增加量、弹性势能增加量之差，c正确d错误；【名师点睛】该题中，小滑块的运动的过程相对是比较简单的，只是小滑块运动的过程中，对小滑块做功的力比较多，要逐个分析清楚，不能有漏掉的功，特别是摩擦力的功。10如图所示，劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在墙上，另一端与置于水平面上质量为m的物体接触（未连接），如图中o点，弹簧水平且无形变用水平力f缓慢向左推动物体，在弹性限度内弹簧长度被压缩了x0，如图中b点，此时物体静止撤去f后，物体开始向右运动，运动的最大距离距b点为3x0c点是物体向右运动过程中弹力和摩擦力大小相等的位置，物体与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度为g则： （ ）a撤去f时，物体的加速度最大，大小为b物体先做加速度逐渐变小的加速运动，再做加速度逐渐变大的减速运动，最后做匀减速运动c从b到c位置物体弹簧弹性势能的减少量大于物体动能的增加量d撤去f后，物体向右运动到o点时的动能最大【答案】abc【名师点睛】本题通过分析物体的受力情况，来确定其运动情况：撤去f后，物体水平方向上受到弹簧的弹力和滑动摩擦力，滑动摩擦力不变，而弹簧的弹力随着压缩量的减小而减小，可知加速度先减小后增大，物体先做变加速运动，再做变减速运动，最后物体离开弹簧后做匀减速运动；撤去f后，根据牛顿第二定律求解物体刚运动时的加速度大小；物体离开弹簧后通过的最大距离为3x，由牛顿第二定律求得加速度，由运动学位移公式求得时间；当弹簧的弹力与滑动摩擦力大小相等、方向相反时，速度最大，可求得此时弹簧的压缩量，即可求解物体开始向左运动到速度最大的过程中克服摩擦力做的功11如图所示，轨道no和om底端对接且，小环自n点由静止滑下再滑上om已知小环在轨道no下滑的距离小于在轨道om上滑的距离，忽略小环经过o点时的机械能损失，轨道各处的动摩擦因数相同若用f、f、v和e分别表示小环所受的合力、摩擦力、速度和机械能，这四个物理量的大小随环运动路程x的变化关系如图其中能正确反映小环自n点到右侧最高点运动过程的是： （ ）【答案】ab如图：小环在杆上受重力、支持力和滑动摩擦力作用，由题意知f=n=mgcos，因为，所以下滑时的摩擦力小于上滑时的摩擦力，故b正确；小环下滑时做初速度为0的匀加速运动，位移与速度关系满足v2=2ax得：速度与位移的平方根成正比，故c错误；除重力和弹力外其它力做的功等于小环机械能的变化，故小球下滑时的机械能等于e=e0-fx，由于下滑时摩擦力摩擦力小于上滑时摩擦力，下滑时图象的斜率小于上滑时的图象斜率，故d错误故选ab【名师点睛】此题是牛顿第二定律的应用以及机械能守恒定律的问题；本题关键是通过对小环进行受力分析，根据牛顿第二定律确定小环的受力情况和运动情况，知道除重力外其它力做功与机械能变化的关系；此题考查学生利用图线反映那个物理规律的能力12如图所示为皮带传送装置示意图的一部分，传送带与水平地面的倾角为，a、b两端相距 l。将质量为m的物体轻放到传送带的a端，物体沿ab方向从a端一直加速运动到b端，物体与传送带间的滑动摩擦力大小为f。传送带顺时针运转，传送速度v保持不变，物体从a到达b所用的时间为t。物体和传送带组成的系统因摩擦产生的热量为q，电动机因运送物体多做的功为w。下列关系式中一定正确的是： （ ）a b c d【答案】bd【名师点睛】传送带模型问题中的功能关系分析（1）功能关系分析：传送带所做的功（2）对、的理解传送带的功（x1为传送带的位移）产生的内能（为物块相对传送带的位移）二、非选择题（本大题共4小题，第13、14题每题10分；第15、16题每题15分；共50分）13（10分）同学近日做了这样一个实验，将一个小铁块（可看成质点）以一定的初速度，沿倾角可在090之间任意调整的木板向上滑动，设它沿木板向上能达到的最大位移为x, 若木板倾角不同时对应的最大位移x与木板倾角的关系如图所示。g取10m/s2。求：（1）小铁块初速度的大小v0以及小铁块与木板间的动摩擦因数是多少？（2）当=60时，小铁块达到最高点后，又回到出发点，物体速度将变为多大？【答案】（1）（2）m/s【解析】（1）根据动能定理，物体沿斜面上滑过程，根据动能定理，有： mgsinsmgcoss=0-解得：由图可得，当=90时，根据v02=2gs，代入数据得v0=5m/s，即物体的初速度为5m/s由图可得，=30时，s=125m，代入数据得：【名师点睛】（1）根据动能定理，求出物体沿斜面上升的最大位移s与斜面倾角的关系表达式，然后结合图象当=90时的数据求出物体的初速度；求出物体沿斜面上升的最大位移s与斜面倾角的关系表达式，根据=30时的数据求出动摩擦因数；（2）先求出=60时物体上升的高度，然后由动能定理求出物体返回时的速度14（10分）如图所示，劲度系数为k=200n/m的轻质弹簧，上端固定，下端连一质量m=3kg的物块a、a放在平台b上，平台b可以控制a的运动，初始a、b静止，弹簧处于原长，控制平台b竖直向下运动，保持a与b一起下降直到分离，求：（1）ab一起缓慢下降的最大位置；（2）若b以a=向下加速运动，从开始运动到a、b分离的过程中弹簧弹性势能的变化量以及b对a做的功。【答案】（1）（2）【名师点睛】当ab之间作用力零时，ab一起缓慢下降达到临界；对a受力分析，结合牛顿第二定律和胡克定律求解；对a由动能定理列方程求b对a做的功。本题是较为复杂的力学综合题，关键要分析物体的运动过程和状态，选择研究对象，把握每个过程和状态的物理规律。15（15分）如图所示，固定斜面ab、cd与竖直光滑圆弧bc相切于b、c点，两斜面的倾角，圆弧bc半径r=2m。一质量为m=1kg的小滑块（可视为质点）从斜面ab上的p点由静止沿斜面下滑，经圆弧bc冲上斜面cd。已知p点与斜面底端b间的距离l1=6m，滑块与两斜面间的动摩擦因数均为，g=10m/s2。求：（1）小滑块第1次经过圆弧最低点e时对圆弧轨道的压力；（2）小滑块第1次滑上斜面cd时能够到达的最远点q（图中未标出）距c点的距离；（3）小滑块从静止开始下滑到第n次到达b点的过程中在斜面ab上运动通过的总路程。【答案】（1）48n（2）3m（3）当n为奇数时，总路程为；当n为偶数时，总路程为【解析】（1）小滑块由p到e，有在e点有解得滑块对轨道压力，方向竖直向下；（2）设小滑块在斜面ab上依次下滑的距离分别为l1、l2、l3在斜面cd上依次上滑的距离分别为x1、x2、x3小滑块由p点运动到q点有解得；【名师点睛】本题是动能定理及牛顿第二定律的应用问题；解题的关键要认真分析物理过程及受力情况，多次根据动能定理列式求解，对于第三问，关键找出重复性规律，然后分两种情况讨论