广东省高考物理 能力突破 5.4功能关系 能量守恒定律B.doc

浙江2013年物理高考能力突破：5.4功能关系 能量守恒定律b(40分钟 100分)一、单项选择题(本题共4小题，每小题8分，共32分，每小题只有一个选项符合题意)1.(2012天门模拟)如图所示，质量为m的跳高运动员先后用背越式和跨越式两种跳高方式跳过某一高度，该高度比他起跳时的重心高出h，则他从起跳后至越过横杆的过程中克服重力所做的功( )a.都必须大于mghb.都不一定大于mghc.用背越式不一定大于mgh，用跨越式必须大于mghd.用背越式必须大于mgh，用跨越式不一定大于mgh2.(2012长春模拟)如图所示，在光滑四分之一圆弧轨道的顶端a点，质量为m的物块(可视为质点)由静止开始下滑，经圆弧最低点b滑上粗糙水平面，圆弧轨道在b点与水平轨道平滑相接，物块最终滑至c点停止.若圆弧轨道半径为r,物块与水平面间的动摩擦因数为,下列说法错误的是( )a.物块滑到b点时的速度为b.物块滑到b点时对b点的压力是3mgc.c点与b点的距离为d.整个过程中物块机械能损失了mgr3.(2012湖州模拟)如图所示,do是水平面,ab是斜面,物体与路面之间的动摩擦因数处处相同,初速度为10 m/s 的物体从d点出发沿路面dba恰好可以达到顶点a,如果斜面改为ac,再让该物体从d点出发沿dca恰好也能达到a点,则物体第二次运动具有的初速度( ) a.可能大于12 m/sb.可能等于8 m/sc.一定等于10 m/sd.可能等于10 m/s，具体数值与斜面的倾角有关4.(易错题)一质量为m的物体以某一速度冲上一个倾角为37的斜面，其运动的加速度的大小为0.9g.这个物体沿斜面上升的最大高度为h，则在这个过程中( )a.物体的重力势能增加了0.9mghb.物体的重力势能增加了mghc.物体的动能损失了0.5mghd.物体的机械能损失了1.5mgh二、不定项选择题(本题共4小题，每小题8分，共32分，每小题至少一个选项符合题意)5.(2012南通模拟)如图甲所示，在倾角为的光滑斜面上，有一个质量为m的物体在沿斜面方向的力f的作用下由静止开始运动，物体的机械能e随位移x的变化关系如图乙所示.其中0x1过程的图线是曲线，x1x2过程的图线为平行于x轴的直线，则下列说法中正确的是( )a.物体在沿斜面向下运动b.在0x1过程中，物体的加速度一直减小c.在0x2过程中，物体先减速再匀速d.在x1x2过程中，物体的加速度为gsin6.(2012中山模拟)如图所示，a、b两物体用一根跨过定滑轮的细绳相连，置于固定斜面体的两个斜面上的相同高度处，且都处于静止状态，两斜面的倾角分别为和，若不计摩擦，剪断细绳后，下列关于两物体说法中正确的是( )a.两物体着地时所受重力的功率相同b.两物体着地时的动能相同c.两物体着地时的速率相同d.两物体着地时的机械能相同7.(2012台州模拟)在墙与地面之间用三块长木板并排搭成如图所示的三个固定斜面1、2和3,斜面1与2底边相同,斜面2和3高度相同,一小物体与三个斜面间的动摩擦因数相同,它分别沿三个斜面从顶端由静止下滑到底端,在这三种情况下( ) a.物体沿斜面1下滑损失的机械能最多b.物体沿斜面3下滑克服摩擦力做的功最多c.物体沿斜面2和3下滑到底端时速度大小相等d.物体沿斜面3下滑到底端的时间不一定比沿斜面2下滑到底端的时间长8.(预测题)运动员跳伞将经历开伞前后的加速下降和减速下降两个过程.将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是( )a.阻力对系统始终做负功b.系统受到的合外力先向下后向上c.重力做功使系统的重力势能增加d.任意相等的时间内重力做的功相等三、计算题(本大题共2小题，共36分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)9.(创新题)(18分)如图所示，水平光滑地面上停放着一辆小车，左侧靠在竖直墙壁上,小车的四分之一圆弧轨道ab光滑,在最低点b与水平轨道bc相切,bc的长度l=2 m,圆弧半径r=1 m,整个轨道处于同一竖直平面内,可视为质点的物块从c点以8 m/s初速度向左运动,物块与bc部分的动摩擦因数=0.7,已知物块质量为m=1 kg,小车的质量m=3.5 kg(g=10 m/s2)求:(1)物块到达圆弧轨道最低点b时对轨道的压力及离开b点上升的最大高度.(2)物块滑向b点后再经多长时间离开小车及小车运动的最大速度.10.(2012常熟模拟)(18分)如图所示,遥控电动赛车(可视为质点)从a点由静止出发,经过时间t后关闭电动机,赛车继续前进至b点后进入固定在竖直平面内的圆形光滑轨道,通过轨道最高点p后又进入水平轨道cd上.已知赛车在水平轨道ab部分和cd部分运动时受到的阻力恒为车重的0.5倍,即k=ff/mg=0.5,赛车的质量m=0.4 kg,通电后赛车的电动机以额定功率p=2 w工作,轨道ab的长度l=2 m,圆形轨道的半径r=0.5 m,空气阻力可以忽略,取重力加速度g=10 m/s2.某次比赛,要求赛车在运动过程中既不能脱离轨道,又要在cd轨道上运动的路程最短.在此条件下,求:(1)赛车在cd轨道上运动的最短路程.(2)赛车电动机工作的时间.答案解析1.【解析】选c.采用背越式跳高方式时，运动员的重心升高的高度可以低于横杆，而采用跨越式跳高方式时，运动员的重心升高的高度一定高于横杆，故用背越式时克服重力做的功不一定大于mgh，而采用跨越式时克服重力做的功一定大于mgh，c正确.2. 【解析】选a.由a到b的过程中，应用机械能守恒定律可得：mgr=mvb2,得vb=,a错误；由fnb-mg=得：fnb=3mg，b正确；由能量守恒可得：mgr-mgxbc=0,得xbc=，c正确；在整个过程中，克服摩擦力做功为mgxbc=mgr,故机械能损失了mgr,d正确.3. 【解析】选c.设斜面ab高度为h,底边ob长度为l1,bd长度为l2,则od长l=l1+l2.物体沿dba到达a点过程中-mgh-mgl2-mgcos=0-mv2,故-mgh-mgl=-mv2.同理物体沿dca到达a点过程中-mgh-mgl=-mv2即v=v=10 m/s,c正确.4. 【解析】选b.由mgsin37+ff=ma可得：ff=0.3mg,物体上滑过程中，物体重力做负功，大小为mgh，故重力势能增加了mgh，a错误，b正确；物体机械能的损失等于物体克服阻力所做的功，其大小为ff=0.5mgh，d错误；由v02=得：v02=3gh,故物体动能损失为mv02=1.5mgh,c错误.5.【解析】选a、d.由图乙可知，在0x1过程中，物体机械能减少，故力f在此过程中做负功，因此，物体沿斜面向下运动，因在e-x图线中的0x1阶段，图线的斜率变小，故力f在此过程中逐渐减小，由mgsin-f=ma可知，物体的加速度逐渐增大，a正确，b、c错误;x1x2过程中，物体机械能保持不变，f=0,故此过程中物体的加速度a=gsin,d正确.【变式备选】(2012桂林模拟)如图所示，劲度系数为k的轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，一质量为m的小球，从离弹簧上端高h处由静止释放，那么从小球压上弹簧后继续向下运动到最低点的过程中，以下说法正确的是( )a.弹簧的弹性势能逐渐增大b.小球刚接触弹簧时动能最大c.小球所受合力的最大值可能等于重力d.该过程的某一阶段内，小球的动能增大而小球的机械能减少【解析】选a、d.小球压上弹簧后继续向下运动到最低点的过程中，弹簧的压缩量增大，弹簧的弹性势能逐渐增大，a正确；小球压上弹簧后的开始阶段，仍有mgkx，故小球还要继续加速，而此过程中小球的机械能有一部分转化为弹簧的弹性势能，小球机械能减少了，故d正确，b错误；小球在最低点时合力最大，方向向上，其合力一定大于mg,c错误.6.【解析】选a、c.由剪断细绳前两物体平衡可得: ,由机械能守恒得：,可知两物体着地时的速度,故它们的速度大小相同，但因物体质量不同，故两物体着地时的动能和机械能均不同，b、d错误，c正确；由可知，两物体着地时，所受重力的功率相同，a正确.7.【解析】选b.设斜面1、2的底边长为d,则沿两斜面下滑过程中摩擦力对斜面1上物体做功:wff1=-mgcos=-mgd,摩擦力对斜面2上物体做功:wff2=-mgcos=-mgd对2、3斜面,设它们的高度为h,摩擦力对斜面2上物体做功:wff2=-mgcos=-mgh,同理物体沿斜面3下滑时，摩擦力做功: wff3=-mgcos=-mgh由于,tantan,故沿斜面3下滑时克服摩擦力做功最多，损失的机械能最多,a错,b对.根据mgh+wff=mv2知,沿斜面2比沿斜面3下滑至底端时速度大,c错.物体沿斜面3下滑比沿斜面2下滑时斜面长，加速度小，所用时间t3t2,d错.8. 【解析】选a、b.阻力的方向总与运动方向相反，故阻力总做负功，a正确；运动员加速下降时合外力向下，减速下降时合外力向上，b正确；重力做功使系统重力势能减少，c错误；由于做变速运动，任意相等时间内的下落高度h不相等，所以重力做功wmgh不相等，d错误.9.【解析】(1)物块由c到b的过程对物块由动能定理得: (3分)据牛顿第二定律: (2分)由牛顿第三定律fn=-fn，fn的大小为46 n,方向竖直向下(2分)由机械能守恒定律: ， (2分)解得:h=1.8 m(2分)(2)设物块滑回b点至轨道末端c处分离用时t,对物块由牛顿第二定律mg=ma1对小车有:mg=ma2(2分) (3分)解得: 分离时小车速度最大v车=a2t解得:v车=1.33 m/s(2分)答案：(1)46 n，方向竖直向下1.8 m(2) s1.33 m/s10.【解析】(1)要求赛车在运动过程中既不能脱离轨道,又在cd轨道上运动的路程最短,则赛车经过圆轨道p点时速度最小,此时赛车对轨道的压力为零,重力提供向心力: (2分)c点的速度,由机械能守恒定律可得: (3分)由上述两式联立，代入数据可得：vc=5 m/s(2分)设赛车在cd轨道上运动的最短路程为x,由动能定理可得： (3分)代入数据可得：x=2.5 m(2分)(2)由于竖直圆轨道光滑，由机械能守恒定律可知：vb=vc=5 m/s (1分)从a点到b点的运动过程中，由能量守恒定律可得： (3分)代入数据可得：t=