【备战】全国高考物理试题汇编（第四期）E6功和能综合（含解析）.doc

e6 功和能综合【题文】（理综卷2015届广东省广州市海珠区高三摸底考试（2014.08）35（18分）如图所示，已知一带电量为q，质量为m的小球a在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压u加速后，与同质量的静止小球b发生碰撞，并粘在一起，水平进入互相垂直的匀强电场和匀强磁场(磁感应强度为b)的复合场中，小球在此空间的竖直面内做匀速圆周运动，重力加速度为g，试求： （1）小球a、b碰撞前后的速度各为多少？（2）电场强度e为多少？（3）小球做匀速圆周运动过程中，从轨道的最低点到最高点机械能改变了多少？【知识点】动量守恒定律 带电粒子在电场、磁场中运动 机械能守恒定律 e2 e6 f2 k3【答案解析】(1) (2) (3) 解析：（1）设碰撞前a球速度为，由动能定理有： 得 设碰撞后a、b球的速度为，由动量守恒定律有： 得 （2） 带电小球在复合场中做匀速圆周运动，重力与电场力平衡： 2 得出 （3） 带电小球从轨道最低点到最高点过程中，受到重力、电场力和洛伦兹力，其中洛伦兹力不做功，电场力做正功，使小球机械能增加 设轨道半径为r，则机械能改变 由洛伦兹力提供向心力，有： 联立各式得出： 【思路点拨】（1）带点粒子在电场中加速，通过定理求得速度，然后碰撞过程中遵从动量守恒定律（2）带电粒子在复合场中匀速圆周运动，则洛伦兹力提供向心力，所以电场力与重力平衡（3）电场力做功使电势能转化为机械能，电场力做多少功就有多少能量进行了转化【题文】（物理卷2015届安徽省六校教育研究会高三第一次联考试卷（2014.08）10如图所示，斜面固定在水平面上，轻质弹簧一端固定在斜面顶端，另一端与小物块相连，弹簧处于自然长度时物块位于点，物块与斜面间有摩擦。现将物块从点拉至点，撤去拉力后物块由静止向上运动，经点到达点时速度为零，则物块从运动到的过程中（ ）a经过位置点时，物块的动能最大b物块动能最大的位置与ao的距离有关c物块从向运动过程中，弹性势能的减少量等于动能与重力势能的增加量d物块从向运动过程中，动能的减少量大于弹性势能的增加量【知识点】功能关系；弹性势能e6【答案解析】 d 解析：a、物体从a向o运动过程，受重力、支持力、弹簧的拉力和滑动摩擦力，在平衡位置动能最大，由于摩擦力平行斜面向下，故平衡点在o点下方，故经过o点的动能不是最大，故a错误；b、在平衡点动能最大，而平衡点的位置与ao距离无关，故b错误；c、物块从a向o运动过程中，弹性势能减小，重力势能、动能和内能均增加，根据能量守恒定律，弹性势能的减少量大于动能与重力势能的增加量，故c错误；d、物块从o向b运动过程中，动能减小，重力势能、弹性势能和内能均增加，根据能量守恒定律，动能的减少量大于弹性势能的增加量，故d正确；故选：d【思路点拨】物体从a向o运动过程，受重力、支持力、弹簧的拉力和滑动摩擦力，当平衡时速度最大；重力势能、弹性势能、动能和内能之和守恒本题关键是明确物体的受力情况、运动情况和系统的能量转化情况，知道在平衡点动能最大，不难【题文】（物理卷2015届安徽省六校教育研究会高三第一次联考试卷（2014.08）15如图所示，凹槽放在水平面上，槽与水平面间的动摩擦因数，槽的内表面光滑。在内表面上有一小物块靠左侧壁放置，与槽的右侧壁相距为。、的质量均为。现对槽施加一个大小、方向水平向右的推力，使和一起从静止开始向右运动。当槽运动的距离为时，将推力撤去，此后和发生相对运动，再经一段时间小物块碰到槽的右侧壁。（）（1）求撤去推力瞬间槽的速度大小；（2）撤去推力后，小物块从凹槽左侧壁运动至右侧壁所经过的时间。【知识点】动能定理；匀变速直线运动的位移与时间的关系a2 a7 e2 e6【答案解析】（1）1m/s；（2）0.85s 解析：（1）推力作用过程，由动能定理得代入数据求解（2）假设当小物块碰到槽的右侧壁时，槽未停下在槽内做匀速运动槽向右减速过程当小物块碰到槽的右侧壁时，位移关系为联立可得此时槽速度假设不成立，故当小物块碰到槽的右侧壁时，槽已经停下，只要表达出判定的意思，其他方法也给分）在槽内做匀速运动槽向右减速当小物块碰到槽的右侧壁时，位移关系为联立可得【思路点拨】（1）推力f作用过程中，根据动能定理求解撤去推力瞬间槽b的速度v的大小（2）撤去外力后a做匀速运动，b做减速运动，求出b减速时的加速度，先判断出物体a运动到右端是b是否已经停止运动，再利用运动学公式即可求的时间。本题是复杂的力学综合题，分析物体的运动过程，选择解题规律是关键对于a与b碰撞问题，可理解追及问题，根据位移、时间、速度关系进行分析【题文】（物理卷2015届安徽省六校教育研究会高三第一次联考试卷（2014.08）16如图所示，水平面的动摩擦因数，一轻质弹簧，左端固定在点，自然状态时其右端位于点。水平面右侧有一竖直光滑圆形轨道在点与水平面平滑连接，圆心，半径。另一轻质弹簧一端固定在点的轴上，一端拴着一个小球，弹簧的原长为，劲度系数。用质量的物块将弹簧缓慢压缩到点（物体与弹簧不拴接），释放后物块恰运动到点停止，间距离。换同种材料、质量的物块重复上述过程。（物块、小球均视为质点，）求：（1）物块到点时的速度大小；（2）若小球的质量也为，若物块与小球碰撞后交换速度，论证小球是否能通过最高点。若能通过，求出轨道最高点对小球的弹力；若不能通过，求出小球离开轨道时的位置和连线与竖直方向的夹角；（3）在（2）问的基础上，若将拴着小球的弹簧换为劲度系数，再次求解。【知识点】动能定理；向心力d4 e2 e6【答案解析】（1）4m/s（2）8n；（3）arccos 解析：（1）从b到c的过程：从b到c的过程：联立解得：（2）碰后交换速度，小球以向上运动，假设能到高点，从c到d的过程：解得：对d点：解得：，求解结果的合理性，说明假设是正确的，小球可以通过最高点（3）假设能到高点，最高点弹力：解得：，求解结果的不合理，说明假设是错误的，小球不可以通过最高点小球离开轨道时的位置e和连线与竖直方向的夹角，此时小球速度由动能定理：对e点：联立解得：，即【思路点拨】（1）从b到c有动能定理可求得到达c点速度；（2）假设通过最高点，从c到d由动能定理求的d点速度，在d点由牛顿第二定律即可判断；（3）假设通过最高点，从c到d由动能定理求的d点速度，在d点由牛顿第二定律即可判断，在利用动能定理即可求的夹角。题是动能定理与向心力公式的综合应用来处理圆周运动问题利用功能关系解题的优点在于不用分析复杂的运动过程，只关心初末状态即可，平时要加强训练深刻体会这一点【题文】（物理卷2015届江苏省扬州中学高三8月开学考试（2014.08）8如图所示，一滑块从底端冲上固定的足够长粗糙斜面，到达某一高度后返回。下列各图分别表示滑块在斜面上运动的位移s、速度v、加速度a、机械能e随时间变化的图像，可能正确的是【知识点】功能关系；加速度；匀变速直线运动的位移与时间的关系a2 e6【答案解析】 bc 解析：a、物体两个过程中均做匀变速直线运动，故其位移与时间为二次函数关系，不可能为直线；故a错误；b、由于上升过程中，物体做匀减速直线运动，向下运动时做匀加速直线运动，因向下时合力小于向上时的合力，故加速度小；方向向上为正，故b正确；c、斜面的倾角为物体在上滑与下滑两个过程中，所受的合力方向均沿斜面向下，加速度方向相同设上滑与下滑两个过程加速度大小分别为a1和a2根据牛顿第二定律得：mgsin+mgcos=ma1；mgsin-mgcos=ma2；则得：a1=gsin+gcos，a2=gsin-gcos则有：a1a2故c正确d、由于物体克服摩擦力做功，其机械能不断减小，根据功能关系得：e=e0-f1x=e0-f1（v0t-a1t2），可知e-t图象应为抛物线故d错误故选：bc【思路点拨】滑块在斜面上运动过程中，先上滑后下滑，由于存在摩擦力，上滑与下滑过程不再具有对称性，经过同一点时下滑的速度小于上滑的速度，上滑运动的时间较短根据牛顿第二定律分析上滑与下滑过程的加速度大小关系根据运动学公式和重力势能公式得出重力势能与时间的关系式根据功能关系分析e与t的关系本题采用定性分析与定量计算相结合的方法分析功能关系、运动与力关系，根据物理规律得到解析式，再选择物理图象对学生要求较高【题文】（物理卷2015届江西省师大附中等五校高三第一次联考（2014.08）7.如图所示，竖直平面内有一固定的光滑绝缘椭圆大环，水平长轴为ac，竖直短轴为ed。轻弹簧一端固定在大环的中心o，另一端连接一个可视为质点的带正电的小环，小环刚好套在大环上，整个装置处在一个水平向里的匀强磁场中将小环从a点由静止释放，已知小环在a、d两点时弹簧的形变量大小相等下列说法中错误的是( ) a刚释放时，小球的加速度为重力加速度g b. 小环的质量越大，其滑到d点时的速度将越大 c. 小环从a到运动到d，弹簧对小环先做正功后做负功 d. 小环一定能滑到c点【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动；牛顿第二定律；功能关系c2 e6 k3【答案解析】 b 解析：a、刚释放时，小环速度为零，洛伦兹力为零，只受重力，所有加速度为g，故a正确；c、因为ad点时弹簧的形变量相同，且oa长度大于od，所以oa处于拉伸，od处于压缩，所以弹簧由伸长变为压缩，弹力先做正功，后做负功，故c正确；b、从a到d过程中洛伦兹力不做功，而弹簧的弹性势能不变，只有重力做功，所以无论小球的质量如何，小环到达d点的速度是一样的，故小球一定能滑到c点，故d正确，b错误；本题选错误的，故选：b【思路点拨】刚释放时，小环速度为零，洛伦兹力为零，只受重力，所有加速度为g，因为ad点时弹簧的形变量相同，且oa长度大于od，所有oa处于拉伸，od处于压缩，所以弹簧由伸长变为压缩，弹力先做正功，后做负功，从a到d过程中洛伦兹力不做功，而弹簧的弹性势能不变，只有重力做功，所以无论小球的质量如何，小环到达d点的速度是一样的，故小球一定能滑到c点. 本题关键是知道洛伦兹力不做功，小环和弹簧组成的系统机械能守恒【题文】（物理卷2015届江西省师大附中等五校高三第一次联考（2014.08）10在地面附近，存在着一个有界电场，边界mn将空间分成上下两个区域i、ii，在区域ii中有竖直向上的匀强电场，在区域i中离边界某一高度由静止释放一个质量为m的带电小球a，如图甲所示，小球运动的v-t图像如图乙所示，不计空气阻力，则( )a小球受到的重力与电场力之比为3：5b在t=5s时，小球经过边界mnc在小球向下运动的整个过程中，重力做的功大于电场力做功d在1 s4s过程中，小球的机械能先减小后增大【知识点】牛顿运动定律的综合应用；功能关系c2 e6【答案解析】 ad 解析：b、小球进入电场前做自由落体运动，进入电场后受到电场力作用而做减速运动，由图可以看出，小球经过边界mn的时刻是t=1s时故b错误a、由图象的斜率等于加速度得小球进入电场前的加速度为：a1=,进入电场后的加速度大小为：a2=由牛顿第二定律得：mg=ma1f-mg=ma2得电场力：f=mg+ma2=mv1ma1由得重力mg与电场力f之比为3：5故a正确c、整个过程中，动能变化量为零，根据动能定理，整个过程中重力做的功与电场力做的功大小相等故c错误d、整个过程中，由图可得，小球在0-2.5s内向下运动，在2.5s-5s内向上运动，在1s4s过程中，小球的机械能先减小后增大电场力先做负功，后做正功电势能先增大，后减小；由于整个的过程中动能、重力势能和电势能的总和不变，所以，小球的机械能先减小后增大故d正确故选：ad【思路点拨】小球进入电场前做自由落体运动，进入电场后受到电场力作用而做减速运动，由图可以看出，小球经过边界mn的时刻分别求出小球进入电场前、后加速度大小，由牛顿第二定律求出重力与电场力之比根据动能定理研究整个过程中重力做的功与电场力做的功大小关系整个过程中，小球的机械能与电势能总和不变本题一要能正确分析小球的运动情况，抓住斜率等于加速度是关键；二要运用牛顿第二定律和动能定理分别研究小球的受力情况和外力做功关系【题文】（物理卷2015届江西省师大附中等五校高三第一次联考（2014.08）11. （5分）小明同学到实验室去做验证力的平行四边形定则的实验时看见实验桌上有一把20分度的游标卡尺，他立即用游标卡尺测量了钢笔套的长度，如图（a）所示，则钢笔套的长度为_ _mm（2）随后小明开始做验证力的平行四边形定则的实验，在水平放置的木板上垫上一张白纸，把橡皮条的一端固定在板上的a点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套，如图（b）所示。先用两个弹簧秤钩住细绳套，互成角度拉橡皮条使之伸长，结点被拉到某一位置o，此时记下两个弹簧测力计的读数f1和f2和两细绳的方向.请完成下列问题： f1的读数如图（c）所示（只画出了弹簧秤的一部分）则f1=_n.小明再用一个弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条拉长，应该使结点拉到_ _，记下弹簧测力计的读数，并记下 【知识点】验证力的平行四边形定则b6【答案解析】 （1）10.55（2）1.221.24 同一位置o，细绳的方向 解析：（1）游标卡尺的主尺读数为10mm，游标读数为0.0511mm=0.55m，则最终读数为10.55mm（2）f1的读数为1.22n为了保证作用效果相同，则用一个弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条拉长，应该使结点拉到同一位置o，记下弹簧测力计的读数，并记下细绳的方向；【思路点拨】（1）游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读（2）读弹簧测力计读数时，注意最小分度为了产生相同的作用效果，解答应该拉到同一位置，记下拉力的大小和方向对于基本测量仪器如游标卡尺、螺旋测微器等要了解其原理，正确使用这些基本仪器进行有关测量本题属于对实验原理的直接考查，应准确掌握实验的目的及实验原理分析需要记录的内容，在学习绝不能死记硬背【题文】（物理卷2015届江西省师大附中等五校高三第一次联考（2014.08）15.（12分） 如图所示，足够长的光滑平行金属导轨mn、pq倾斜放置，两导轨间距离为l，导轨平面与水平面间的夹角，所处的匀强磁场垂直于导轨平面向上，质量为m的金属棒ab垂直于导轨放置，导轨和金属棒接触良好，不计导轨和金属棒ab的电阻，重力加速度为g。若在导轨的m、p两端连接阻值r的电阻，将金属棒ab由静止释放，则在下滑的过程中，金属棒ab沿导轨下滑的稳定速度为v，若在导轨 m、p两端将电阻r改接成电容为c的电容器，仍将金属棒ab由静止释放，金属棒ab下滑时间t，此过程中电容器没有被击穿，求：（1）匀强磁场的磁感应强度的大小为多少？（2）金属棒ab下滑ts末的速度？ 【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；功能关系；电磁感应中的能量转化 e6 l2 l5【答案解析】 （1）（2） 解析：（1）若在m、p间接电阻r时，金属棒先做变加速运动，当加速度为零时做匀速运动，达到稳定状态则感应电动势 e=blv感应电流 i= 棒所受的安培力 f=bil联立可得 f=由平衡条件可得 f=mgsin解得 b=（2）若在导轨 m、p两端将电阻r改接成电容为c的电容器，将金属棒ab由静止释放，产生感应电动势，电容器充电，电路中有充电电流，ab棒受到安培力设棒下滑的速度大小为v，经历的时间为t则电容器板间电压为 u=e=blv此时电容器的带电量为 q=cu设时间间隔t时间内流经棒的电荷量为q则电路中电流 i=又 a=解得 a=cbla根据牛顿第二定律得 mgsin-bil=ma解得 a=所以金属棒做初速度为0的匀加速直线运动，ts末的速度 v=at=【思路点拨】（1）在m、p间接电阻r时金属棒先做变加速运动，当加速度为零时做匀速运动，达到稳定状态推导出安培力与速度的关系式，再由平衡条件列式求解磁感应强度的大小（2）若在导轨 m、p两端将电阻r改接成电容为c的电容器，将金属棒ab由静止释放，产生感应电动势，电容器充电，电路中有充电电流，ab棒受到安培力，安培力的瞬时表达式f=bil，i= ，又u=e=blv，再结合牛顿第二定律求得瞬时加速度，即可判断棒的运动性质即可根据运动学规律求解。本题是电磁感应与电路、力学知识的综合，关键要会推导加速度的表达式，通过分析棒的受力情况，确定其运动情况【题文】（物理卷2015届内蒙古赤峰二中（赤峰市）高三9月质量检测试题（2014.09）9. 如图所示，在游乐节目中，选手需要借助悬挂在高处的绳子飞越对面的高台上一质量m的选手脚穿轮滑鞋以v0的水平速度在水平地面m上抓住竖直的绳开始摆动，选手可看作质点，绳子的悬挂点到选手的距离l，当绳摆到与竖直方向夹角时，选手放开绳子，选手放开绳子后继续运动到最高点时，刚好可以水平运动到水平传送带a点，不考虑空气阻力和绳的质量取重力加速度g下列说法中正确的是（）a选手摆动过程中机械能不守恒，放手后机械能守恒b不能求出水平传送带a点相对水平面m的高度c选手放手时速度大小为 d可以求出选手到达水平传送带a点时速度大小【知识点】机械能守恒定律e3 e6【答案解析】cd 解析：a、由于摆动过程中绳子拉力不做功，只重力做功，机械能守恒，选项a错误；b、d、选手放手后到a过程运动的逆过程是平抛运动，根据平抛运动相关知识可以求出水平传送带a点相对水平面m的高度和到达a点时速度大小，选项b错误、d正确；c、根据机械守恒定律列出解得：v=，选项c正确；故选：cd【思路点拨】选手拉着绳子在摆动的过程中机械能守恒，根据机械能守恒定律求出选手放开绳子时的速度大小选手放手后到a过程运动的逆过程是平抛运动，根据平抛运动相关知识可以求出水平传送带a点相对水平面m的高度和到达a点时速度大小本题综合考查了机械能守恒定律、牛顿第二定律和运动学公式以及功能关系，综合性较强，对学生的能力要求较高，是一道好题题文】（物理卷2015届内蒙古赤峰二中（赤峰市）高三9月质量检测试题（2014.09）（2）如图所示，质量为mb=2kg的平板车b上表面水平，开始时静止在光滑水平面上，在平板车左端静止着一块质量为ma=2kg的物体a，一颗质量为m0=0.01kg的子弹以v0=600m/s的水平初速度瞬间射穿a后，速度变为v2=200m/s，已知a、b之间的动摩擦因数为 0.25，g取 ，为使物块a不滑离小车b，则：（1）小车的长度至少为多少？（2）物块a与小车b发生相对滑动的时间多长？【知识点】动量守恒定律；功能关系f2 e6【答案解析】(1)0.4m (2)0.4s 解析：（1） 对于子弹与物块a相互作用的过程，由动量守恒定律得： 解得： 对于a、b相互作用的过程，由动量守恒定律得： 解得： a、 b系统因摩擦产生的热量等