江西省南昌二中高三物理上学期第三次月考试卷（含解析）.doc

2015-2016学年江西省南昌二中高三（上）第三次月考物理试卷一、选择题（1-6题为单选，7-10为多选，每题4分，共40分）1如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上若以地面为零势能面而且不计空气阻力，则物体到海平面时的势能为mgh重力对物体做的功为mgh物体在海平面上的动能为mv02mgh物体在海平面上的机械能为mv02其中正确的是( )abcd2一根长为l的细绳，一端系一小球，另一端悬挂于o点将小球拉起使细绳与竖直方向成60角在o点正下方a、b、c三处先后钉一光滑小钉，使小球由静止摆下后分别被三个不同位置的钉子挡住已知oa=ab=bc=cd=，如图所示，则小球继续摆动的最大高度ha，hb，hc（与d点的高度差）之间的关系是( )a ha=hb=hcbhahbhcchahb=hcdha=hbhc3一质量为1kg的质点静止于光滑水平面上，从t=0时起，第1秒内受到2n的水平外力作用，第2秒内受到同方向的1n的外力作用下列判断正确的是( )a02s内外力的平均功率是wb第2秒内外力所做的功是jc第2秒末外力的瞬时功率最大d第1秒内与第2秒内外力所做功的比值是4如图所示，竖直平面内放一直角杆mon，杆的水平部分粗糙，动摩擦因数=0.2，杆的竖直部分光滑两部分各套有质量均为1kg的小球a和b，a、b球间用细绳相连初始a、b均处于静止状态，已知：oa=3m，ob=4m，若a球在水平拉力的作用下向右缓慢地移动1m（取g=10m/s2），那么该过程中拉力f做功为( )a14jb10jc6jd4j5一只船在水中航行时所受阻力与其速度成正比现此船由静止开始沿直线航行，若保持牵引力恒定，经过时间t1后，速度为v，加速度为a1，最终以速度2v匀速运动；若保持牵引力的功率恒定，经过时间t2后，速度为v，加速度为a2，最终也以2v的速度匀速运动，则有( )at1=t2ba2=2a1ct1t2da2=3a16如图所示，真空中a、b两个点电荷的电荷量分别为+q和+q，放在光滑绝缘水平面上，a、b之间用绝缘的轻弹簧连接当系统平衡时，弹簧的伸长量为x0若弹簧发生的均是弹性形变，则( )a保持q不变，将q变为q，平衡时弹簧的压缩量小于x0b保持q不变，将q变为q，平衡时弹簧的压缩量大于x0c保持q不变，将q变为2q，平衡时弹簧的伸长量等于2x0d保持q不变，将q变为2q，平衡时弹簧的伸长量大于2x07倾角=30的光滑斜面固定在地面上，长为l、质量为m、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平用细线将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面（此时物块未到达地面），在此过程中( )a物块的机械能逐渐增加b软绳的重力势能减少了mglc物块重力势能的减少量等于软绳机械能的增加量d软绳重力势能减少量小于其动能的增加量8如图所示，一块长木板b放在光滑水平地面上，在b上放一个木块a，现以恒定的力f拉b，由于a、b间摩擦力的作用，a将在b上滑动，以地面为参照物，a、b都向前移动一段距离，在此过程中( )外力f做的功等于系统a和b的动能增量b对a的摩擦力所做的功等于a的动能增量a对b摩擦力所做的功等于b对a的摩擦力所做的功外力f对b所做的功等于b的动能增量与b克服摩擦力所做功之和abcd9如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为m、套在粗糙竖直固定杆a处的圆环相连，弹簧水平且处于原长，圆环从a处由静止开始下滑，经过b处的速度最大，到达c处的速度为零，ac=h，圆环在c处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到a，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g，则圆环( )a下滑过程中，加速度一直减小b下滑过程中，克服摩擦力做的功为mv2c在c处，弹簧的弹性势能为mv2mghd上滑经过b的速度大于下滑经过b的速度10如图所示，一个小滑块（可视为质点）从离b点高h=12m处，由静止开始通过光滑弧形轨道ab，进入半径r=4m的竖直圆环，且滑块与圆环动摩擦因数处处相等当到达环顶c时，刚好对轨道压力为零：沿cb圆弧滑下后，进入光滑弧形轨道bd，且到达离b点高h的d点时，速度为零则h不可能为( )a12mb13 mc8.5md7m二、实验题（共14分）11某高中探究学习小组欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装嚣，置于长木板上的滑块一开始处于静止状态，a、b是两个光电门，用细线将滑块通过一个定滑轮与一小沙桶相连，小沙桶内放适量细沙，释放小桶，让滑块做加速运动（1）本实验中有一个重要的疏漏是_（2）本实验除了需要测量滑块经过光电门 a、b处的速度v1、v2之外，还需要测量的物理量有_（每个物理量都要标上相应的字母）（3）本实验最终要验证的数学表达式为_（请用v1、v2和第（2）问中物理量表示）12如图示装置可用来验证机械能守恒定律摆锤a拴在长l的轻绳一端，另一端固定在o点，在a上放一个小铁片，现将摆锤拉起，使绳偏离竖直方向成角时由静止开始释放摆锤，当其到达最低位置时，受到竖直挡板p阻挡而停止运动，之后铁片将飞离摆锤而做平抛运动（1）为了验证摆锤在运动中机械能守恒，必须求出摆锤在最低点的速度若测得摆锤遇到挡板之后铁片的水平位移s和竖直下落高度h，则根据测得的物理量表示摆锤在最低点的速度v=_（2）根据巳知的和测得的物理量，写出摆锤在运动中机械能守恒的关系式s2为_（3）改变绳偏离竖直方向的角的大小，测出对应摆锤遇到挡板之后铁片的水平位移s，若以s2为纵轴，则应以_（填“”“cos”或“sin”）为横轴，通过描点作出的图线是一条直线，该直线的斜率k0=_（用已知的和测得的物理量表示）三、计算题（共56分）13有一竖直放置的“t”形架，表面光滑，滑块a、b分别套在水平杆与竖直杆上，a、b用一不可伸长的轻细绳相连，绳长为l，a、b质量相等，且可看做质点，如图所示，开始时细绳水平伸直，a、b静止由静止释放b后，求当细绳与竖直方向的夹角为60时，滑块b沿着竖直杆下滑的速度有多大？14如图所示，倾角为的固定斜面的底端有一挡板m，轻弹簧的下端固定在挡板m上，在自然长度下，弹簧的上端在o位置质量为m的物块a（可视为质点）从p点以初速度v0沿斜面向下运动，po=x0，物块a与弹簧接触后将弹簧上端压到o点位置，然后a被弹簧弹回a离开弹簧后，恰好能回到p点已知a与斜面间的动摩擦因数为，重力加速度用g表示求：（1）物块a运动到o点的速度大小；（2）o点和o点间的距离x115如图所示，质量均为m的两个小球固定在一根直角尺的两端a、b，直角尺的定点o处有光滑的固定转动轴，ao、bo的长分别为2l和l，开始时直角尺的ao部分处于水平位置而b在o的正下方，让该系统由静止开始自由转动，重力加速度为g求（1）当a达到最低点时，b小球的速度大小v；（2）此后b球能继续上升的最大高度h（不计直角尺的质量）16某汽车研发机构在汽车的车轮上安装了小型发电机，将减速时的部分动能转化并储存在蓄电池中，以达到节能的目的某次测试中，汽车以额定功率行驶700m后关闭发动机，测出了汽车动能ek与位移x的关系图象如图，其中是关闭储能装置时的关系图线，是开启储能装置时的关系图线已知汽车的质量为1000kg，设汽车运动过程中所受地面阻力恒定，空气阻力不计，求（1）汽车的额定功率p；（2）汽车加速运动500m所用的时间t；（3）汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能e？17（14分）如图所示，传送带以v=10m/s速度向左匀速运行，ab段长l为2m，竖直平面内的光滑半圆形圆弧槽在b点与水平传送带相切，半圆弧的直径bd=3.2m且b、d连线恰好在竖直方向上，质量m为0.2kg的小滑块与传送带间的动摩擦因数为0.5，g取10m/s2，不计小滑块通过连接处的能量损失图中om连线与水平半径oc连线夹角为30求：（1）小滑块从m处无初速度滑下，到达底端b时的速度；（2）小滑块从m处无初速度滑下后，在传送带上向右运动的最大距离以及此过程产生的热量；（3）将小滑块无初速度的放在传送带的a端，要使小滑块能通过半圆弧的最高点d，传送带ab段至少为多长？2015-2016学年江西省南昌二中高三（上）第三次月考物理试卷一、选择题（1-6题为单选，7-10为多选，每题4分，共40分）1如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上若以地面为零势能面而且不计空气阻力，则物体到海平面时的势能为mgh重力对物体做的功为mgh物体在海平面上的动能为mv02mgh物体在海平面上的机械能为mv02其中正确的是( )abcd【考点】机械能守恒定律；功能关系【专题】定性思想；推理法；机械能守恒定律应用专题【分析】整个过程不计空气阻力，只有重力对物体做功，机械能守恒，应用机械能守恒和功能关系可判断各选项的对错【解答】解：以地面为零势能面，海平面低于地面h，所以物体在海平面上时的重力势能为mgh，故正确重力做功与路径无关，只与始末位置的高度差有关，抛出点与海平面的高度差为h，并且重力做正功，所以整个过程重力对物体做功为mgh，故正确由动能定理得：mgh=ek2mv02，物体在海平面上的动能为：ek2=mv02+mgh，故错误整个过程机械能守恒，即初末状态的机械能相等，以地面为零势能面，抛出时的机械能为mv02，所以物体在海平面时的机械能也为mv02，故正确故选：d【点评】此题考查重力势能、重力做功、动能定理和机械能守恒，动能定理揭示了外力对物体所做总功与物体动能变化之间的关系，它描述了力在空间的积累效果，力做正功，物体的动能增加，力做负功，动能减少动能定理解决的问题不受运动形式和受力情况的限制还有就是重力势能的变化与零势能面的选取无关2一根长为l的细绳，一端系一小球，另一端悬挂于o点将小球拉起使细绳与竖直方向成60角在o点正下方a、b、c三处先后钉一光滑小钉，使小球由静止摆下后分别被三个不同位置的钉子挡住已知oa=ab=bc=cd=，如图所示，则小球继续摆动的最大高度ha，hb，hc（与d点的高度差）之间的关系是( )aha=hb=hcbhahbhcchahb=hcdha=hbhc【考点】机械能守恒定律【专题】机械能守恒定律应用专题【分析】由机械能守恒可求得小球在最低点的速度，若摆长大于等于小球下落的高度，则小球可以回到等高点；但若半径较小时，要考虑重力与向心力的关系，分析能否到等高点【解答】解：小球拉开60放手，故小球升高的高度为：h=llcos60=l由机械能守恒定律可知，由mgh=mv2得：到达最低点的速度：v=钉子在a、b两时，小球能摆到等高的位置ha=hb；当钉子放在c点时，小球摆到最低点后开始以c点为圆心，以l为半径做圆周运动，若能到达最高点，最高点处有最小速度，速度不能为零；但由机械能守恒知，如果能到达最高点，速度为零；故小球无法到达最高点；所以上升不到原下落点高度，故ha=hbhc故选：d【点评】在机械能守恒定律的考查中常常和单摆、圆周运动等相结合，要能灵活根据各种运动的不同性质分析可能的能量转化的关系3一质量为1kg的质点静止于光滑水平面上，从t=0时起，第1秒内受到2n的水平外力作用，第2秒内受到同方向的1n的外力作用下列判断正确的是( )a02s内外力的平均功率是wb第2秒内外力所做的功是jc第2秒末外力的瞬时功率最大d第1秒内与第2秒内外力所做功的比值是【考点】功率、平均功率和瞬时功率；功的计算【专题】功率的计算专题【分析】本题可由动量定理求得1s末及2s末的速度，再由动能定理可求得合力的功；由功率公式求得功率；【解答】解：a、设1s末、2s末速度分别为v1和v2由动量定理ft=mv2mv1得，第1s内有：21=1v10，v1=2m/s；第2s内有：11=v22，v2=3m/s 02s内，由动能定理可知外力做功为w=mv22=j=4.5j故02s内平均功率是w=2.25w，故a错误；b、第2秒内外力所做的功 w2=mv22mv12=4.5jj=2.5j，故b错误c、第1s末功率为：p1=f1v1=22w=4w，第2s末功率为：p2=f2v2=13w=3w；故c错误；d、第1秒内与第2秒动能增加量分别为：（mv22mv12）=（j）：2.5j=4：5，故d正确；故选：d【点评】本题也可由动力学公式求解出1s末及2s末的速度，再由动能定理求解；不过在过程上就稍微繁琐了点4如图所示，竖直平面内放一直角杆mon，杆的水平部分粗糙，动摩擦因数=0.2，杆的竖直部分光滑两部分各套有质量均为1kg的小球a和b，a、b球间用细绳相连初始a、b均处于静止状态，已知：oa=3m，ob=4m，若a球在水平拉力的作用下向右缓慢地移动1m（取g=10m/s2），那么该过程中拉力f做功为( )a14jb10jc6jd4j【考点】功的计算【专题】功的计算专题【分析】对ab整体受力分析，受拉力f、重力g、支持力n、向左的摩擦力f和向左的弹力n1，根据共点力平衡条件列式，求出支持力n，从而得到滑动摩擦力为恒力；最后对整体运用动能定理列式，得到拉力的功【解答】解：对ab整体受力分析，受拉力f、重力g、支持力n、向左的摩擦力f和向左的弹力n1，如图根据共点力平衡条件，有竖直方向：n=g1+g2水平方向：f=f+n1其中：f=n解得n=（m1+m2）g=20nf=n=0.220n=4n对整体在整个运动过程中运用动能定理列式，得到wffsm2gh=0根据几何关系，可知求b上升距离h=1m故wf=fs+m2gh=41+1101=14j故选：a【点评】本题中拉力为变力，先对整体受力分析后根据共点力平衡条件得出摩擦力为恒力，然后根据动能定理求变力做功5一只船在水中航行时所受阻力与其速度成正比现此船由静止开始沿直线航行，若保持牵引力恒定，经过时间t1后，速度为v，加速度为a1，最终以速度2v匀速运动；若保持牵引力的功率恒定，经过时间t2后，速度为v，加速度为a2，最终也以2v的速度匀速运动，则有( )at1=t2ba2=2a1ct1t2da2=3a1【考点】功率、平均功率和瞬时功率【专题】功率的计算专题【分析】1、以恒定牵引力启动的物理过程：根据牛顿第二定律，a=，由于f恒定，速度增大，所以加速度减小，故做加速度减小的加速运动又p=fv，由于速度增大，所以功率增大 到t1时刻，为v、a1，当f=f=k2v时，a=0，匀速2v，p=f2v=4kv2 需要注意的是，虽然牵引力恒定，但船所受阻力跟速度成正比，故合外力是变力，不是匀变速运动2、以恒定功率启动的物理过程：根据牛顿第二定律，a=，由于p恒定，速度增大，所以加速度减小，故做加速度减小的加速运动到t2时刻，为v、a2，当f=f=k2v时，a=0，匀速2v，p=f2v=4kv2故有最终功率相等【解答】解：1、先讨论b和d选项的加速大小：以恒定的牵引力启动经过时间t1时满足方程：fkv=ma1以2v的速度作匀速运动时满足方程：fk2v=0由两式可得kv=ma1船以恒定的功率启动经过时间t2时，设牵引力为f，则fkv=ma2设恒定功率为p，则p=fv由于功率一定，两次最终也以2v的速度作匀速运动，匀速运动时满足方程：p=f2v由两式得：f=2f代入得2fkv=ma2将代入上式得3kv=ma2由两式相比可得：a2=3a1故b错误d正确2、再讨论a和c选项的时间大小：关于时间的比较用vt图象加以分析比较方便画出两船的vt图象，图线的斜率等于其加速度，注意利用速度均为v时，a2=3a1；速度为2v时，均匀速运动，故得图线如图所示，图中甲表示以恒定牵引力启动，乙表示以恒定功率启动由图可知，开始阶段，乙的加速度是甲的3倍，乙的速度增加比甲快，乙的位移大于甲，速度达到v时，从图中很直观看出t1t2，故ac错误综上所述，本题的正确答案应是d故选：d【点评】解决此类问题的关键是“三分析”分析受力，根据牛顿运动定律确定运动性质；以加速度为桥梁，分析运动及其变化过程；分析收尾状态，明确特征及其条件对于变力作用下的运动过程处理（例如本题求由静止启动到最终匀速运动的位移和时间），因涉及微积分，中学只能用动能定理求解或图象法求解本题思维难度较大，属于难题6如图所示，真空中a、b两个点电荷的电荷量分别为+q和+q，放在光滑绝缘水平面上，a、b之间用绝缘的轻弹簧连接当系统平衡时，弹簧的伸长量为x0若弹簧发生的均是弹性形变，则( )a保持q不变，将q变为q，平衡时弹簧的压缩量小于x0b保持q不变，将q变为q，平衡时弹簧的压缩量大于x0c保持q不变，将q变为2q，平衡时弹簧的伸长量等于2x0d保持q不变，将q变为2q，平衡时弹簧的伸长量大于2x0【考点】胡克定律【专题】比较思想；模型法；弹力的存在及方向的判定专题【分析】根据库仑定律及胡克定律列式分析由电荷量变化，分析库仑力变化，两球的距离变化时，弹力变化，根据平衡条件列方程计算即可【解答】解：设弹簧的劲度系数为k，原长为x当系统平衡时，弹簧的伸长量为x0，则有：kx0=ka、保持q不变，将q变为q，如果缩短量等于x0，则静电力大于弹力，故会进一步吸引，故平衡时弹簧的缩短量大于x0，故a错误；b、保持q不变，将q变为q，如果缩短量等于x0，则静电力大于弹力，故会进一步吸引，故平衡时弹簧的缩短量大于x0，故b正确c、保持q不变，将q变为2q时，平衡时有：kx1=k由解得：x12x0，故c错误；d、同理可以得到保持q不变，将q变为2q，平衡时弹簧的伸长量小于2x0，故d错误；故选：b【点评】本题主要考查了库仑定律及胡克定律的直接应用，要注意电荷量变化后库仑力要变化，距离变化后弹簧弹力会变化，要综合考虑7倾角=30的光滑斜面固定在地面上，长为l、质量为m、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平用细线将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面（此时物块未到达地面），在此过程中( )a物块的机械能逐渐增加b软绳的重力势能减少了mglc物块重力势能的减少量等于软绳机械能的增加量d软绳重力势能减少量小于其动能的增加量【考点】机械能守恒定律；功能关系【专题】计算题；学科综合题；定量思想；推理法；机械能守恒定律应用专题【分析】以软绳和物块组成的系统为研究对象，根据能量转化和守恒定律，分析软绳重力势能的减少量根据软绳对物块做功正负，判断物块机械能的变化，若软绳对物块做正功，其机械能增大；若软绳对物块做负功，机械能减小分别研究物块静止时和软绳刚好全部离开斜面时，软绳的重心离斜面顶端的高度，确定软绳的重心下降的高度，研究软绳重力势能的减少量【解答】解：a、开始时软绳的重心向上运动，物块对软绳做功，机械能减小故a错误；b、物块未释放时，软绳的重心离斜面顶端的高度为h1=lsin30=，软绳刚好全部离开斜面时，软绳的重心离斜面顶端的高度h2=，则软绳重力势能共减少mg（）=mgl故b正确c、物块重力势能的减少量等于物块动能的增加与软绳机械能的增加量，故c错误d、由于物块对软绳的拉力做正功，根据功能关系可知，软绳的机械能增加，所以软绳重力势能减少量小于其动能的增加量故d正确故选：bd【点评】本题中软绳不能看作质点，必须研究其重心下降的高度来研究其重力势能的变化应用能量转化和守恒定律时，能量的形式分析不能遗漏8如图所示，一块长木板b放在光滑水平地面上，在b上放一个木块a，现以恒定的力f拉b，由于a、b间摩擦力的作用，a将在b上滑动，以地面为参照物，a、b都向前移动一段距离，在此过程中( )外力f做的功等于系统a和b的动能增量b对a的摩擦力所做的功等于a的动能增量a对b摩擦力所做的功等于b对a的摩擦力所做的功外力f对b所做的功等于b的动能增量与b克服摩擦力所做功之和abcd【考点】功能关系；牛顿第二定律【分析】选择研究对象运用动能定理研究此过程找出功和能的对应关系；求总功时，要正确受力分析，准确求出每一个力所做的功【解答】解：、选择a和b作为研究对象，运用动能定理研究，b受外力f做功，a对b的摩擦力与b对a的摩擦力是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反，但是由于a在b上滑动，a、b对地的位移不等，故二者做功不等，故：wf+（fx）=eka+ekb其中x为a、b的相对位移，所以外力f做的功不等于a和b的动能的增量，故错误、对a物运用动能定理，则有b对a的摩擦力所做的功，等于a的动能的增量，故正确、a对b的摩擦力与b对a的摩擦力是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反，但是由于a在b上滑动，a、b对地的位移不等，故二者做功不等，故错误、对b物体应用动能定理，wfwf=ekb，wf为b克服摩擦力所做的功，即wf=ekb+wf，就是外力f对b做的功等于b的动能增量与b克服摩擦力所做的功之和，故正确故选：c【点评】运用动能定理时，研究对象如果是系统，系统的内力做功也要考虑一般情况下两物体相对静止，系统的内力做功为0如果两物体有相对位移，那么系统的内力做功有可能就不为零；对于动能定理列出的表达式注意变形，要和所求的问题相接近9如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为m、套在粗糙竖直固定杆a处的圆环相连，弹簧水平且处于原长，圆环从a处由静止开始下滑，经过b处的速度最大，到达c处的速度为零，ac=h，圆环在c处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到a，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g，则圆环( )a下滑过程中，加速度一直减小b下滑过程中，克服摩擦力做的功为mv2c在c处，弹簧的弹性势能为mv2mghd上滑经过b的速度大于下滑经过b的速度【考点】功能关系【分析】根据圆环的运动情况分析下滑过程中，加速度的变化；研究圆环从a处由静止开始下滑到c和在c处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到a两个过程，运用动能定理列出等式求解；研究圆环从a处由静止开始下滑到b过程和圆环从b处上滑到a的过程，运用动能定理列出等式【解答】解：a、圆环从a处由静止开始下滑，经过b处的速度最大，到达c处的速度为零，所以圆环先做加速运动，再做减速运动，经过b处的速度最大，所以经过b处的加速度为零，所以加速度先减小，后增大，故a错误；b、研究圆环从a处由静止开始下滑到c过程，运用动能定理列出等式mgh+wf+w弹=00=0在c处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到a，运用动能定理列出等式mgh+（w弹）+wf=0mv2解得：wf=mv2，故b正确；c、w弹=mv2mgh，所以在c处，弹簧的弹性势能为mghmv2，故c错误；d、研究圆环从a处由静止开始下滑到b过程，运用动能定理列出等式mgh+wf+w弹=m0研究圆环从b处上滑到a的过程，运用动能定理列出等式mgh+wf+（w弹）=0mmghwf+w弹=m由于wf0，所以mm，所以上滑经过b的速度大于下滑经过b的速度，故d正确；故选：bd【点评】能正确分析小球的受力情况和运动情况，对物理过程进行受力、运动、做功分析，是解决问题的根本方法，掌握动能定理的应用10如图所示，一个小滑块（可视为质点）从离b点高h=12m处，由静止开始通过光滑弧形轨道ab，进入半径r=4m的竖直圆环，且滑块与圆环动摩擦因数处处相等当到达环顶c时，刚好对轨道压力为零：沿cb圆弧滑下后，进入光滑弧形轨道bd，且到达离b点高h的d点时，速度为零则h不可能为( )a12mb13 mc8.5md7m【考点】向心力【专题】匀速圆周运动专题【分析】到达环顶c时，刚好对轨道压力为零，根据牛顿第二定律求出在c点的速度根据动能定理研究小球上升到顶点过程求出摩擦力做功小球沿轨道下滑，由于机械能有损失，所以下滑速度比上升速度小，因此对轨道压力变小，所受摩擦力变小，所以下滑时，摩擦力做功大小小于上升过程做的功根据能量守恒求解【解答】解：到达环顶c时，刚好对轨道压力为零，所以在c点，重力充当向心力，根据牛顿第二定律：=mg r=4m所以有：mv2=2mg所以在c点，小球动能为2mg，因为圆环半径是4m，因此在c点，以b点为零势能面，小球重力势能为：2mgr=8mg开始小球从h=12m 高处，由静止开始通过光滑弧形轨道ab，因此在小球上升到顶点时，根据动能定理得：wf+mg（128）=mv20所以摩擦力做功wf=2mg，此时机械能等于10mg，之后小球沿轨道下滑，由于机械能有损失，所以下滑速度比上升速度小，因此对轨道压力变小，所受摩擦力变小，所以下滑时，摩擦力做功大小小于2mg，机械能有损失，到达底端时小于10mg；此时小球机械能大于10mg2mg=8mg，而小于10mg；所以进入光滑弧形轨道bd时，小球机械能的范围为：8mgep10mg所以高度范围为：8mh10m故选：abd【点评】选取研究过程，运用动能定理解题动能定理的优点在于适用任何运动包括曲线运动了解研究对象的运动过程是解决问题的前提，根据题目已知条件和求解的物理量选择物理规律解决问题动能定理的应用范围很广，可以求速度、力、功等物理量，特别是可以去求变力功二、实验题（共14分）11某高中探究学习小组欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装嚣，置于长木板上的滑块一开始处于静止状态，a、b是两个光电门，用细线将滑块通过一个定滑轮与一小沙桶相连，小沙桶内放适量细沙，释放小桶，让滑块做加速运动（1）本实验中有一个重要的疏漏是没有平衡摩擦力（2）本实验除了需要测量滑块经过光电门 a、b处的速度v1、v2之外，还需要测量的物理量有物体的质量m沙桶和沙的质量m、ab间的距离l（每个物理量都要标上相应的字母）（3）本实验最终要验证的数学表达式为mgl=（请用v1、v2和第（2）问中物理量表示）【考点】探究功与速度变化的关系【专题】实验题【分析】本题的关键是明确本实验的实验原理和方法，明确平衡摩擦力的目的是使物体受到的合力等于细线的拉力，再就是保证mm的目的是细线的拉力近似等于沙桶好沙的重力mg【解答】解：（1）动能定理中的功应是合力的故，所以若要使细线的拉力为合力则必须首先平衡摩擦力，所以实验的重要疏漏是没有平衡摩擦力（2）根据=及w=fl可知，除速度外，还需要测量的物理量是物体的质量m及沙桶和沙的质量m，以及a与b间的距离l（3）在满足mm的条件下，最终应验证表达式：mgl=故答案为：（1）没有平衡摩擦力（2）物体的质量m及沙桶和沙的质量m，以及a与b间的距离l（3）mgl=【点评】对实验问题，关键是明确实验原理，然后根据相应的物理规律求解讨论即可12如图示装置可用来验证机械能守恒定律摆锤a拴在长l的轻绳一端，另一端固定在o点，在a上放一个小铁片，现将摆锤拉起，使绳偏离竖直方向成角时由静止开始释放摆锤，当其到达最低位置时，受到竖直挡板p阻挡而停止运动，之后铁片将飞离摆锤而做平抛运动（1）为了验证摆锤在运动中机械能守恒，必须求出摆锤在最低点的速度若测得摆锤遇到挡板之后铁片的水平位移s和竖直下落高度h，则根据测得的物理量表示摆锤在最低点的速度v=（2）根据巳知的和测得的物理量，写出摆锤在运动中机械能守恒的关系式s2为4hl（1cos）（3）改变绳偏离竖直方向的角的大小，测出对应摆锤遇到挡板之后铁片的水平位移s，若以s2为纵轴，则应以cos（填“”“cos”或“sin”）为横轴，通过描点作出的图线是一条直线，该直线的斜率k0=4hl（用已知的和测得的物理量表示）【考点】验证机械能守恒定律【专题】实验题；机械能守恒定律应用专题【分析】铁片飞出的速度大小即为重锤摆到最低点的速度大小，铁片做平抛运动，根据平抛运动的特点可正确求出铁片平抛出去的水平速度大小；重锤下落过程中机械能守恒，由可以求出其机械能守恒的表达式【解答】解：（1）根据铁片做平抛运动有：s=v0t 联立可解得：v0=（2）重锤下落过程中机械能守恒，由得：则s2=4hl（1cos）（3）s2=4hl（1cos），若以s2为纵轴，则应以cos为横轴，通过描点作出的图线是一条直线，该直线的斜率，则s2=4hlcos+4hl，所以该直线的斜率k0=4hl故答案为：（1）； （2）4hl（1cos）；（3）cos；4hl【点评】本题比较简单，考查了平抛运动的基本规律和机械能守恒的基本知识，对于基础知识要加强理解和应用三、计算题（共56分）13有一竖直放置的“t”形架，表面光滑，滑块a、b分别套在水平杆与竖直杆上，a、b用一不可伸长的轻细绳相连，绳长为l，a、b质量相等，且可看做质点，如图所示，开始时细绳水平伸直，a、b静止由静止释放b后，求当细绳与竖直方向的夹角为60时，滑块b沿着竖直杆下滑的速度有多大？【考点】运动的合成和分解【专题】定量思想；合成分解法；方程法；运动的合成和分解专题；机械能守恒定律应用专题【分析】将a、b的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，抓住沿绳子方向的速度相等，结合平行四边形定则求出a的速度，继而可知各选项的正误【解答】解：a、b的速度分解如图所示，滑块b沿绳子方向上的分速度为：v1=vcos60滑块a沿绳子方向上的速度为：va1=vasin60因为v1=va1则有：va=vcot60=v再由机械能守恒定律，则有：mglcos60=+解得：v=；答：当细绳与竖直方向的夹角为60时，滑块b沿着竖直杆下滑的速度有【点评】该题是考察了关于连接体的问题，对于此类问题，找出相联系的两个物体的共同的物理量是解题的关键，解决本题的关键就是抓住沿绳子方向的分速度相等，然后再结合平行四边形定则即可求解该题还要会熟练的应用三角函数解答相关的物理问题14如图所示，倾角为的固定斜面的底端有一挡板m，轻弹簧的下端固定在挡板m上，在自然长度下，弹簧的上端在o位置质量为m的物块a（可视为质点）从p点以初速度v0沿斜面向下运动，po=x0，物块a与弹簧接触后将弹簧上端压到o点位置，然后a被弹簧弹回a离开弹簧后，恰好能回到p点已知a与斜面间的动摩擦因数为，重力加速度用g表示求：（1）物块a运动到o点的速度大小；（2）o点和o点间的距离x1【考点】动能定理【专题】计算题；定量思想；寻找守恒量法；动能定理的应用专题【分析】（1）对从p到o过程，运用动能定理列式求解即可；（2）对从p到返回p的整个过程，运用动能定理列式求解即可【解答】解：（1）对从p点到o点的过程，根据动能定理，有：mgsinx0mgcosx0=mv2解得：物块a运动到o点的速度大小为：v=（2）物块从p向下再到返回p的整个过程，根据动能定理，有：mgcos2（x0+x1）=0解得：x1=x0；答：（1）物块a运动到o点的速度大小是；（2）o点和o点间的距离x1是x0【点评】本题关键灵活选择过程，多次根据动能定理和功能关系列式求解，注意重力和弹力做功与路径无关，摩擦力做功与路径有关15如图所示，质量均为m的两个小球固定在一根直角尺的两端a、b，直角尺的定点o处有光滑的固定转动轴，ao、bo的长分别为2l和l，开始时直角尺的ao部分处于水平位置而b在o的正下方，让该系统由静止开始自由转动，重力加速度为g求（1）当a达到最低点时，b小球的速度大小v；（2）此后b球能继续上升的最大高度h（不计直角尺的质量）【考点】机械能守恒定律【专题】机械能守恒定律应用专题【分析】（1）ab两个球组成的系统机械能守恒，根据系统的机械能守恒列式可以求得ab速度之间的关系，同时由于ab是同时转动的，它们的角速度的大小相同联立即可求解v（2）b球不可能到达o的正上方，它到达最大高度时速度一定为零，再根据系统的机械能守恒求解最大高度h【解答】解：（1）以直角尺和两小球组成的系统为对象，该系统的机械能守恒a、b转动的角速度始终相同，由v=r，则有v=2vb由系统的机械能守恒，得：mg2l=mgl+解得 v=（2）b球不可能到达o的正上方，它到达最大高度时速度一定为零，设该位置位于oa杆竖直位置向左偏了角如图所示（2）则由机械能守恒有mg2lcos=mgl（1+sin） 此式可化简为 2cossin=1 解得 sin=此后b球能继续上升的最大高度h=lsin=l答：（1）当a达到最低点时，b小球的速度大小v是；（2）此后b球能继续上升的最大高度h是l【点评】本题在解题的过程中还要用到数学的三角函数的知识，要求学生的数学基本功要好，本题关键要抓住系统的机械能守恒进行解答16某汽车研发机构在汽车的车轮上安装了小型发电机，将减速时的部分动能转化并储存在蓄电池中，以达到节能的目的某次测试中，汽车以额定功率行驶700m后关闭发动机，测出了汽车动能ek与位移x的关系图象如图，其中是关闭储能装置时的关系图线，是开启储能装置时的关系图线已知汽车的质量为1000kg，设汽车