【备战】全国高考物理试题汇编（11月第一期）E6功和能综合（含解析）.doc

e6 功和能综合【题文】（物理卷2015届江苏省扬州中学高三10月质量检测（2014.10）9如图所示，两根相同的轻质弹簧，沿足够长的光滑斜面放置，下端固定在斜面底部挡板上，斜面固定不动质量不同、形状相同的两物块分别置于两弹簧上端现用外力作用在两物块上，使两弹簧具有相同的压缩量，若撤去外力后，两物块由静止沿斜面向上弹出并离开弹簧，则从撤去外力到物块速度第一次减为零的过程，两物块a最大速度相同b最大加速度相同c上升的最大高度不同d重力势能的变化量相同【答案】【知识点】功能关系；弹性势能e6【答案解析】cd 解析： a、物块受力平衡时具有最大速度，即：mgsin=kx则质量大的物块具有最大速度时弹簧的压缩量比较大，上升的高度比较低，即位移小，而运动过程中质量大的物块平均加速度较小，v2-02=2ax加速度小的位移小，则最大速度v较小，故a错误；b、开始时物块具有最大加速度，开始弹簧形变量相同，则弹力相同，根据牛顿第二定律：a=可见质量大的最大加速度较小，故b错误；cd、由题意使两弹簧具有相同的压缩量，则储存的弹性势能相等，物块上升到最大高度时，弹性势能完全转化为重力势能，则物块最终的重力势能mgh相等，重力势能的变化量相等，而两物块质量不同，则上升的最大高度不同，故c、d正确故选：cd【思路点拨】使两弹簧具有相同的压缩量，则储存的弹性势能相等，根据能量守恒判断最后的重力势能本题考查了弹簧问题，注意平衡位置不是弹簧的原长处，而是受力平衡的位置【题文】（物理卷2015届江苏省扬州中学高三10月质量检测（2014.10）14.（16分）光电计时器的实验简易示意图如下，当有不透光物体从光电门间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间，光滑水平导轨mn上放两相同小物块a、b，右端n与水平传送带理想连接。今将效果好、宽度为d=3.610-3m的两块黑色磁带分别贴在物块a和b上，且高出物块，并使高出物块部分在通过光电门时挡光。传送带水平部分长度l=8m，沿逆时针方向以恒定速度v=2m/s匀速传动。物块a、b与传送带间的动摩擦因数=0.2，质量ma= mb=1kg。开始时在a、b间压缩一轻弹簧p，锁定其处于静止状态，现解除锁定，弹开a、b，迅速移去轻弹簧，两物块第一次通过光电门，计时器显示读数均为t=9.010-4s。取g=10m/s2,试求：（1）弹簧弹开前储存的弹性势能ep；（2）物块b沿传送带向右滑动的最远距离sm；（3）物块b在传送带上滑动的全过程中因摩擦产生的热量q。【答案】【知识点】功能关系；匀变速直线运动的位移与时间的关系；弹性势能a2 e6【答案解析】（1）16j （2）4m （3）48j 解析： ：（1）物块a、b被弹簧弹开后的速度为：vavb4m/s故弹簧储存的弹性势能ep16j（2）物块b在传送带上的加速度为a由mbgmba得a2m/s2故物块b沿传送带向右滑动的最远距离sm4m（3）物块在传送带上运动的总时间为t4s物块b相对传送带滑动的路程为s=vt=24m故因摩擦产生的热量q=mbgs=48j【思路点拨】1）由题意，根据速度的定义式即可求得a和b的速度，弹簧储存的弹性势能转化为a与b的动能的和；（2）物块滑上传送带后受到摩擦力的作用，由牛顿第二定律求得加速度，当b相对于地面的速度等于0时位移最大，然后由位移公式求得位移；（3）物块b在传送带上滑动的全过程中先向右减速，然后随传送带向右加速，当b与初速度的速度相等时，二者停止相对滑动，由功能关系求得产生的内能本题是复杂的力学综合题，综合了运动学公式、牛顿第二定律、机械能守恒等多个知识，分析运动过程，选择解题规律是关键【题文】（物理卷2015届江苏省盐城中学高三上学期开学考试（2014.08）15、（12分）把质量是0.2kg的小球放在竖立的弹簧上，并把小球往下按至a位置，如图甲所示；迅速松手后，弹簧把小球弹起，升至最高位置c，如图丙所示；途中经过位置b时弹簧正好处于自由状态，如图乙所示；已知b、a的高度差为0.1m，c、b的高度差为0.2m，弹簧的质量和空气阻力均忽略不计，取。求图甲状态时弹簧的弹性势能；求小球经过b点时的速度；【答案】【知识点】功能关系；弹性势能e6【答案解析】（1）0.6j（2）2m/s 解析： ：（1）对于弹簧和小球组成的系统，小球从ac过程，根据系统的机械能守恒得：ep=mg（hab+hbc）=0.210（0.1+0.2）j=0.6j（2）设小球经过b点时的速度为v小球从bc过程，根据系统的机械能守恒得：mv2=mghbc，得：v= =2m/s【思路点拨】（1）小球从a运动到c位置的过程中，对于弹簧和小球组成的系统，只有重力和弹簧的弹力做功，系统的机械能守恒，根据机械能守恒定律求解（2）小球从b运动到c位置的过程中，只有重力做功，其机械能守恒，即可根据机械能守恒定律求解解决本题的关键掌握机械能守恒的条件，在只有重力或弹簧弹力做功的情形下，系统机械能守恒并能通过分析受力情况，判断小球的运动情况【题文】（物理卷2015届湖南省衡阳八中高三上学期第二次月考（2014.09）18、（12分）如图所示，半径r0.4 m的光滑圆弧轨道bc固定在竖直平面内，轨道的上端点b和圆心o的连线与水平方向的夹角30，下端点c为轨道的最低点且与粗糙水平面相切，一根轻质弹簧的右端固定在竖直挡板上质量m0.1 kg的小物块(可视为质点)从空中a点以v02 m/s的速度被水平抛出，恰好从b点沿轨道切线方向进入轨道，经过c点后沿水平面向右运动至d点时，弹簧被压缩至最短，c、d两点间的水平距离l1.2 m，小物块与水平面间的动摩擦因数0.5，g取10 m/s2.求：(1)小物块经过圆弧轨道上b点时速度vb的大小；(2)小物块经过圆弧轨道上c点时对轨道的压力大小；(3)弹簧的弹性势能的最大值epm.【答案】【知识点】机械能守恒定律；向心力；功能关系d4 e2 e3 e6【答案解析】 （1）4m/s；（2）8n；（3）0.8j 解析： (1)小物块恰好从b点沿切线方向进入轨道，由几何关系有vb 4 m/s. (2)小物块由b点运动到c点，由机械能守恒定律有(3)小物块从b点运动到d点，由能量守恒定律有epmmvmgr(1sin )mgl0.8 j.mgr(1sin )mvmv在c点处，由牛顿第二定律有f mg m解得f 8 n根据牛顿第三定律，小物块经过圆弧轨道上c点时对轨道的压力f大小为8 n.【思路点拨】（1）小物块从a到b做平抛运动，恰好从b端沿切线方向进入轨道，速度方向沿切线方向，根据几何关系求得速度b的大小；（2）小物块由b运动到c，据机械能守恒求出到达c点的速度，再由牛顿运动定律求解小物块经过圆弧轨道上c点时对轨道压力nc的大小（3）小物块从b运动到d，根据能量关系列式求解该题为平抛运动与圆周运动的结合的综合题，要能够掌握平抛运动的规律、牛顿第二定律和机械能守恒定律，关键能正确分析能量如何转化【题文】（物理卷2015届湖南省衡阳八中高三上学期第二次月考（2014.09）5如图所示，索道缆车通过作用力f使之沿倾斜索道加速向上移动，不计空气阻力在移动的过程中，下列说法正确的是(d) af对缆车做的功等于缆车增加的动能和克服摩擦力所做的功之和bf对缆车做的功等于缆车克服摩擦力和克服重力所做的功之和c缆车克服重力做的功小于缆车增加的重力势能df对缆车做的功等于缆车增加的机械能与缆车克服摩擦力做的功之和【答案】【知识点】功的计算；功能关系e1 e6【答案解析】 d 解析： a、b、d、缆车拉力、重力、支持力和摩擦力，根据功能关系，f对缆车做的功等于缆车增加的机械能与缆车克服摩擦力做的功之和，故a错误，b错误，d正确；c、缆车克服重力做的功等于重力势能的增加量；故c错误；故选：d【思路点拨】对缆车受力分析，受拉力、重力、支持力和摩擦力，然后结合功能关系分析本题关键记住几个功能关系：总功等于动能的增加量；除重力外其余力做的功等于机械能的增加量；克服摩擦力做的功等于内能的增加量【题文】（物理卷2015届湖北省百所重点中学高三十月联合考试（2014.10）7. 某同学用如图所示的装置测量一个凹形木块的质量m，弹簧的左端固定，木块在水平面上紧靠弹簧（不连接）将其压缩，记下木块右端位置a点，释放后，木块右端恰能运动到bl点。在木块槽中加入一个质量m0=800g的砝码，再将木块左端紧靠弹簧，木块右端位置仍然在a点，释放后木块离开弹簧，右端恰能运动到b2点，测得abl、ab2长分别为27.0cm和9.0cm，则木块的质量m为a100g b200g c300g d400g【知识点】功能关系；动能定理e2 e6【答案解析】d 解析： 根据能量的转化与守恒有：mgab1=ep（m0+m）gab2=ep联立得：m=400g；故选：d【思路点拨】前后弹簧的弹性势能是相同的，木块向右滑动过程，弹簧的弹性势能转化为内能本题的关键是弄清楚该运动过程中的能量转化情况，也可以根据动能定理列方程求解【题文】（物理卷2015届河北省冀州中学高三上学期第一次月考（2014.09）19.如图所示，水平传送带ab距离地面的高度为h，以恒定速率v0顺时针运行。甲、乙两相同滑块（视为质点）之间夹着一个压缩轻弹簧（长度不计），在ab的正中间位置轻放它们时，弹簧立即弹开，两滑块以相同的速率分别向左、右运动。下列判断正确的是（ ）a甲、乙滑块可能落在传送带的左右两侧，且距释放点的水平距离可能相等b甲、乙滑块可能落在传送带的左右两侧，但距释放点的水平距离一定不相等 c甲、乙滑块可能落在传送带的同一侧，且距释放点的水平距离不相等 d若甲、乙滑块能落在传送带的同一侧，则所受摩擦力的功一定相等【答案】【知识点】功的计算；匀变速直线运动的位移与时间的关系a2 e6【答案解析】ad 解析： a、设v大于v0弹簧立即弹开后，甲物体向左做初速度为v，加速度为a的匀减速运动乙物体向向右做初速度为v，（若v大于v0），则乙也做加速度为a的匀减速运动若甲乙都一直做匀减速运动，两个物体落地后，距释放点的水平距离相等，故a正确，b错误c、若v小于v0弹簧立即弹开后，甲物体向左做初速度为v，加速度为a的匀减速运动速度为零后可以再向相反的方向运动整个过程是做初速度为v，加速度和皮带运动方向相同的减速运动乙物体做初速度为v，加速度为a的匀加速运动，运动方向和加速度的方向都和皮带轮的运动方向相同甲乙到达b点时的速度相同落地的位置在同一点，此过程摩擦力对甲乙做的功一定相等故c错误，d正确故选：ad【思路点拨】弹簧弹开后，两滑块以相同的速率分别向左、右运动根据滑块的受力判断物体的运动，需讨论滑块弹簧后的速度与传送带的速度的大小解决本题的关键会根据物体的受力判断物体的运动，这是处理物体的运动的基础，需扎实掌握【题文】（物理卷2015届河北省邯郸市高三摸底考试（2014.09）14(15分)如图，一个倾角30的光滑直角三角形斜劈固定在水平地面上，顶端连有一轻质光滑定滑轮。质量为m的a物体置于地面，上端与劲度系数为k的竖直轻弹簧相连。一条轻质绳跨过定滑轮，一端与斜面上质量为m的b物体相连，另一端与弹簧上端连接。调整细线和a、b物体的位置，使弹簧处于原长状态，且细绳自然伸直并与三角斜劈的两个面平行。现将b物体由静止释放，已知b物体恰好能使a物体刚要离开地面但不继续上升。求：(1)b物体在斜面上下滑的最大距离x；(2)b物体下滑到最低点时的加速度大小和方向；(3)若将b物体换成质量为2m的c物体，c物体由上述初始位置静止释放，当a物体刚好要离开地面时，c物体的速度大小v。【答案】【知识点】牛顿第二定律；共点力平衡的条件及其应用；能量守恒定律b3 c2 e6【答案解析】(1) (2) b物体加速度的方向沿斜面向上 (3) 解析： (1)当a物体刚要离开地面但不上升时，a物体处于平衡状态，设b物体沿斜面下滑x，则弹簧伸长为x。对a物体有 解得 (2)当a物体刚要离开地面时，a与地面间作用力为0。对a物体：由平衡条件得 设b物体的加速度大小为a，对b物体，由牛顿第二定律得 解得 b物体加速度的方向沿斜面向上 (3)a物体刚要离开地面时，弹簧的弹性势能增加e，对b物体下滑的过程，由能量守恒定律有：对c物体下滑的过程，由能量守恒定律有 解得【思路点拨】a物体刚要离开地面但不上升时，a物体处于平衡状态,，对a进行受力分析，根据牛顿第二定律即可求解；当a物体刚要离开地面时，a与地面间作用力为0，然后对b进行受力分析，根据牛顿第二定律求得加速度；a物体刚要离开地面时，弹簧的弹性势能增加e，对b物体下滑的过程，由能量守恒定律求得c的速度。【题文】（物理卷2015届河北省邯郸市高三摸底考试（2014.09）6如图，跳水运动员最后踏板的过程可以简化为下述模型：运动员从高处落到处 于自然状态的跳板(a位置)上，随跳板一同向下运动到最低点(b位置)。对于运动员从开始与跳板接触到运动至最低点的过程中，下列说法正确的是a运动员到达最低点时，其所受外力的合力为零b在这个过程中，运动员的动能一直在减小c在这个过程中，跳板的弹性势能一直在增加d在这个过程中，运动员所受重力对她做的功大于跳板的作用力对她做的功【答案】【知识点】功的计算；牛顿第二定律；重力势能的变化与重力做功的关系；弹性势能c2 e1 e6【答案解析】c 解析： a、运动员从接触跳板到达最低点，弹力在增大，合力先减小后增大，所以运动到最低点合力不为零故a错误 b、当合力的方向与速度同向，速度增加，当合力的方向与速度反向，速度减小，合力的方向先向下后向上，所以速度先增大后减小，动能先增大后减小故b错误 c、在此过程中，形变量增大，弹性势能一直在增加故c正确d、根据动能定理，在此过程中动能减小到0，重力做正功，弹力做负功，重力做的功小于弹力做的功故d错误故选c【思路点拨】运动员受到两个力，重力和弹力，运动员从接触跳板到达最低点，弹力在增大，合力先减小后增大，速度先增大后减小解决本题的关键掌握力与运动的关系：当合力的方向与速度同向，速度增加，当合力的方向与速度反向，速度减小【题文】（物理卷2015届河北省邯郸市高三摸底考试（2014.09）10如图，在匀速转动的电动机带动下，足够长的水平传送带以恒定速率v1匀速向右运动。一质量为m的滑块从传送带右端以水平向左的速率v2(v2 v1)滑上传送带，最终滑块又返回至传送带的右端。就上述过程，下列判断正确的有a滑块返回传送带右端的速率为v1b此过程中传送带对滑块做功为c此过程中电动机对传送带做功为2mvd此过程中滑块与传送带间摩擦产生的热量为【答案】【知识点】功能关系；牛顿第二定律c2 e6【答案解析】ad 解析： a：由于传送带足够长，物体减速向左滑行，直到速度减为零，然后物体会在滑动摩擦力的作用下向右加速，由于v1v2，物体会先在滑动摩擦力的作用下加速，当速度增大到等于传送带速度时，物体还在传送带上，之后不受摩擦力，故物体与传送带一起向右匀速运动，有v2=v1；故a正确；b：此过程中只有传送带对滑块做功根据动能定理w=ek得：wek，故b错误；d：设滑块向左运动的时间t1，位移为x1，则：x1摩擦力对滑块做功：w1fx1ft1又摩擦力做功等于滑块动能的减小，即：w1该过程中传送带的位移：x2=v1t1摩擦力对滑块做功：w2fx2fv1t1fv12fx1将代人得：w2=mv1v2设滑块向左运动的时间t2，位移为x3，则：x3t2摩擦力对滑块做功：w3fx3该过程中传送带的位移：x4=v1t2=2x3滑块相对传送带的总位移：x相=x1+x2+x4-x3=x1+x2+x3滑动摩擦力对系统做功：w总fx相w1+w2+w3+mv1v2m(v1+v2)2滑块与传送带间摩擦产生的热量大小等于通过滑动摩擦力对系统做功，q=w总=fx相=m(v1+v2)2，故d正确；c：全过程中，电动机对皮带做的功与滑块动能的减小量等于滑块与传送带间摩擦产生的热量，即qw+整理得：wqm +mv1v2，故c错误故选：ad【思路点拨】物体由于惯性冲上皮带后，受到向左的滑动摩擦力，减速向右滑行，之后依然受到向左的滑动摩擦力，会继续向左加速，然后根据v1小于v2的情况分析根据动能定理得全过程传送带对物块做的总功根据能量守恒找出各种形式能量的关系本题关键是对于物体返回的过程分析，物体先做减速运动，之后反向加速，最后做匀速运动但是计算滑块与传送带间摩擦产生的热量的过程太复杂【题文】（理综卷2015届广西桂林中学高三8月月考（2014.08）(2) (9分) 在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块a和b，两者相距为d。现给a一初速度，使a与b发生弹性正碰，碰撞时间极短:当两木块都停止运动后，相距仍然为d.已知两木块与桌面之间的动摩擦因数均为. b的质盘为a的2倍，重力加速度大小为g.求a的初速度的大小。【答案】【知识点】动量守恒定律；动能定理的应用e2 e6 f2【答案解析】 解析：设在发生碰撞前的瞬间，木块a的速度大小为v；在碰撞后的瞬间，a和b的速度分别为v1和v2在碰撞过程中，由能量守恒定律和动量守恒定律得mv2=mv12+2mv22，mv=mv1+2mv2，式中，以碰撞前木块a的速度方向为正联立解得：v1=-v2设碰撞后a和b运动的距离分别为d1和d2，由动能定理得 mgd1=mv12 （2m）gd2=2mv22按题意有：d=d2+d1设a的初速度大小为v0，由动能定理得mgd=mv2-mv02联立解得：v0 【思路点拨】碰撞过程中a、b组成的系统动量守恒，结合动量守恒定律和动能定理，抓住停止时相距的距离，表示出出碰撞后的a、b的速度，结合能量守恒定律求解本题综合考查了动量守恒定律、动能定理、能量守恒定律，综合性较强，对学生的能力要求较高，需加强这方面的训练【题文】（理综卷2014届河南省实验中学高三第一次模拟考试（2014.05）24如图所示，让摆球从图中的c位置由静止开始摆下，摆到最低点d处，摆线刚好被拉断，小球在粗糙的水平面上由d点向右做匀减速运动，到达小a孔进入半径r=0.3m的竖直放置的光滑圆弧轨道，当摆球进入圆轨道立即关闭a孔。已知摆线长l=2m，=60，小球质量为m=0.5kg，d点与小孔a的水平距离s=2m，g取10m/s2。试求：（1）求摆线能承受的最大拉力为多大？（2）要使摆球能进入圆轨道并且不脱离轨道，求粗糙水平面摩擦因数的范围？【答案】【知识点】动能定理的应用；牛顿第二定律；机械能守恒定律c2 e2 e3 e6【答案解析】 (1）10n；（2）0.350.5或者0.125 解析： （1）当摆球由c到d运动机械能守恒：mg(l-lcos)=mvd2 由牛顿第二定律可得：fm-mg=m 可得：fm =2mg=10n（2）小球不脱圆轨道分两种情况：要保证小球能达到a孔，设小球到达a孔的速度恰好为零，由动能定理可得：-1mgs=0-mvd2 可得：1=0.5若进入a孔的速度较小，那么将会在圆心以下做等幅摆动，不脱离轨道.其临界情况为到达圆心等高处速度为零，由机械能守恒可得： mva2=mgr由动能定理可得：-2mgs= mva2-mvd2 可求得：2=0.35若小球能过圆轨道的最高点则不会脱离轨道，在圆周的最高点由牛顿第二定律可得：mg=m由动能定理可得：-3mgs-2mgr= mv2-mvd2 解得：3=0.125综上所以摩擦因数的范围为：0.350.5或者0.125【思路点拨】（1）摆球摆到d点时，摆线的拉力最大，根据机械能守恒定律求出摆球摆到d点时速度，由牛顿第二定律求出摆线的最大拉力（2）要使摆球能进入圆轨道，并且不脱离轨道，有两种情况：一种在圆心以下做等幅摆动；另一种能通过圆轨道做完整的圆周运动小球要刚好运动到a点，对小球从d到a的过程，运用动能定理求