江苏省高考物理 热点预测 3.6机械能守恒定律 功能关系.doc

江苏省2013年高考物理 热点预测 3.6机械能守恒定律 功能关系一、单项选择题(本题共5小题，每小题6分，共计30分。每小题只有一个选项符合题意)1.(2012无锡一模)如图所示，斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止于水平面上，现将一小球从图示位置静止释放，不计一切摩擦，则在小球从释放到落至地面的过程中，下列说法正确的是( )a.斜劈对小球的弹力不做功b.斜劈与小球组成的系统机械能守恒c.斜劈的机械能守恒d.小球重力势能减小量等于斜劈动能的增加量2.(2012苏北四市一模)“蹦极”是一项刺激的极限运动，运动员将一端固定的长弹性绳绑在踝关节处，从几十米高处跳下。在某次蹦极中，弹性绳弹力f的大小随时间t的变化图象如图所示，其中t2、t4时刻图线的斜率最大。将蹦极过程近似为在竖直方向的运动，弹性绳中弹力与伸长量的关系遵循胡克定律，空气阻力不计。下列说法正确的是( )a.t1t2时间内运动员处于超重状态b.t2t4时间内运动员的机械能先减少后增大c.t3时刻运动员的加速度为零d.t4时刻运动员具有向下的最大速度3.2011年10月16日，在东京体操世锦赛男子单杠决赛中，邹凯、张成龙分别以16.441分和16.366分包揽冠亚军，假设邹凯的质量为60 kg，他用一只手抓住单杠，伸展身体，以单杠为轴做圆周运动。此过程中，邹凯在最低点时手臂受的拉力至少约为(忽略空气阻力，取g=10 m/s2)( ) a.600 nb.2 400 nc.3 000 nd.3 600 n4.(2012海淀一模)滑滑板是现在非常流行的一种运动，如图所示，一滑板运动员以7 m/s的初速度从圆弧面的a点下滑，运动到b点时速度仍为7 m/s，若他以6 m/s的初速度仍由a点下滑，则他运动到b点时的速度( )a.大于6 m/sb.等于6 m/sc.小于6 m/sd.条件不足，无法判定5.如图所示，质量为m的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终以速度v匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为，物体最后能与传送带保持相对静止。对于物体从开始释放到与传送带相对静止这一过程，下列说法正确的是( )a.电动机多做的功为b.摩擦力对物体做的功为mv2c.传送带克服摩擦力做的功为d.电动机增加的功率为mgv二、多项选择题(本题共4小题，每小题8分，共计32分。每小题有多个选项符合题意)6.(2012如皋一模)如图所示，斜面ab和水平面bc是由同一板材上截下的两段，在b处用小圆弧连接。将小铁块(可视为质点)从a处由静止释放后，它沿斜面向下滑行，进入平面，最终静止于p处：若从该板材上再截下一段，搁置在a、p之间，构成一个新的斜面，再将小铁块放回a处，并轻推一下使之具有初速度v0,沿新斜面向下滑动。关于此情况下小铁块的运动情况的描述正确的是( )a.小铁块一定能够到达p点b.小铁块的初速度必须足够大才能到达p点c.小铁块能否到达p点与小铁块的质量无关d.以上说法均不对7.(2012济南一模)在奥运比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项。质量为m的跳水运动员入水后受到水的阻力而竖直向下做减速运动。设水对他的阻力大小恒为f。那么在他减速下降深度为h的过程中，下列说法正确的是(g为当地的重力加速度)( )a.他的动能减少了fhb.他的重力势能减少了mghc.他的动能减少了(f-mg)hd.他的机械能减少了fh8.如图所示，相距均为d的三条水平虚线l1、l2和l3，l1与l2、l2与l3之间分别有垂直纸面向外、向里的匀强磁场，磁感应强度大小均为b。一个边长也是d的正方形导线框，从l1上方一定高度处由静止开始自由下落，当ab边刚越过l1进入磁场时，恰好以速度v1做匀速直线运动；当ab边在越过l2运动到l3之前的某个时刻，线框又开始以速度v2做匀速直线运动，在线框从进入磁场到速度变为v2的过程中，设线框的动能变化量为ek，重力对线框做功为w1，安培力对线框做功为w2，下列说法中正确的有( )a.在导线框下落过程中，由于重力做正功，所以v2v1b.从ab边进入磁场到速度变为v2的过程中，线框动能的变化量为ek=w1+w2c.从ab边进入磁场到速度变为v2的过程中，线框动能的变化量为ek=w1-w2d.从ab边进入磁场到速度变为v2的过程中，机械能减少了w1-ek9.(2012南京一模)某节能运输系统装置的简化示意图如图所示。小车在轨道顶端时，自动将货物装入车中，然后小车载着货物沿不光滑的轨道无初速度下滑，并压缩弹簧。当弹簧被压缩至最短时，立即锁定并自动将货物卸下。卸完货物后随即解锁，小车恰好被弹回到轨道顶端，此后重复上述过程。则下列说法中正确的是( )a.小车上滑的加速度大于下滑的加速度b.小车每次运载货物的质量必须是确定的c.小车上滑过程中克服摩擦阻力做的功小于小车下滑过程中克服摩擦阻力做的功d.小车与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能三、计算题(本题共3小题，共38分，需写出规范的解题步骤)10.(10分)吴菊萍徒手勇救小妞妞，被誉为“最美妈妈”。设妞妞的质量m=10 kg，从离地h1=28.5 m高的阳台掉下，下落过程中空气阻力约为本身重力的0.4倍；在妞妞开始掉下时，吴菊萍立刻从静止开始匀加速奔跑水平距离s=9 m到达楼下，张开双臂在距地面高度为h2=1.5 m处接住妞妞，缓冲到地面时速度恰好为零，缓冲过程中的空气阻力不计。g=10 m/s2。求：(1)妞妞在被接到前下落的时间；(2)吴菊萍跑到楼下时的速度；(3)在缓冲过程中吴菊萍对妞妞做的功。11.(14分)如图所示，一根直杆由粗细相同的两段构成，其中ab段为长x1=5 m的粗糙杆，bc段为长x2=1 m的光滑杆。将杆与水平面成53角固定在一块弹性挡板上，在杆上套一质量m=0.5 kg、孔径略大于杆直径的圆环。开始时，圆环静止在杆底端a。现用沿杆向上的恒力f拉圆环，当圆环运动到b点时撤去f，圆环刚好能到达顶端c，然后再沿杆下滑。已知圆环与ab段的动摩擦因数=0.1,g=10 m/s2，sin53=0.8,cos53=0.6。试求：(1)拉力f的大小；(2)拉力f作用的时间；(3)若不计圆环与挡板碰撞时机械能损失，则从圆环开始运动到最终静止的过程中在粗糙杆上所通过的总路程。12.(14分)某缓冲装置的理想模型如图所示，劲度系数足够大的轻质弹簧与轻杆相连，轻杆可在固定的槽内移动，与槽间的滑动摩擦力恒为f。轻杆向右移动不超过l时，装置可安全工作。一质量为m的小车若以速度v0撞击弹簧，将导致轻杆向右移动轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且不计小车与地面的摩擦。(1)若弹簧的劲度系数为k，求轻杆开始移动时，弹簧的压缩量x;(2)求为使装置安全工作，允许该小车撞击的最大速度vm;(3)讨论在装置安全工作时，该小车弹回速度v和撞击速度v的关系。答案解析1.【解析】选b。不计一切摩擦，小球下滑时，小球和斜劈组成的系统只有小球重力做功，系统机械能守恒，小球克服斜劈的弹力做功，小球的机械能减少，斜劈的机械能增加。小球重力势能减小量等于斜劈和小球动能的增量之和，a、c、d项错误。2.【解析】选b。由题意“t2、t4时刻图线的斜率最大”，说明此刻弹力随时间变化最快，因为弹性绳中弹力与伸长量的关系遵循胡克定律，所以说明此刻速度是最大的，即为平衡位置，因此，t1t2时间内运动员加速下降，处于失重状态,a项错误；t2t4时间内，弹性势能是先变大后变小，所以运动员的机械能先减少后增大，b项正确；t3时刻运动员的速度为零，c项错误；t4时刻运动员具有向上的最大速度，d项错误。3.【解析】选c。设邹凯的重心距单杠的距离为r，他能通过最高点的最小速度为v1=0,他在做圆周运动的过程中机械能守恒，设到达最低点的速度为v2,则有=2mgr，在最低点他受到向上的拉力和向下的重力，根据牛顿第二定律，有ft-mg=m由以上两式可得ft=5mg=3 000 n。4.【解析】选a。当初速度为7 m/s时，由功能关系，运动员克服摩擦力做的功等于减少的重力势能。运动员做的曲线运动可看成圆周运动，当初速度变为6 m/s时，所需的向心力变小，因而运动员对轨道的压力变小，由ff=fn知运动员所受的摩擦力减小，故从a到b过程中克服摩擦力做的功减少，而重力势能变化量不变，故运动员在b点的动能大于他在a点的动能。a项正确。5.【解析】选d。由能量守恒，电动机多做的功等于物体获得的动能和由于摩擦而产生的热量，故a项错误；对物体受力分析知，仅有摩擦力对物体做功，由动能定理知，b项错误；传送带克服摩擦力做的功等于物体对传送带的摩擦力的大小与传送带对地位移的大小的乘积，易知这个位移是物体对地位移的两倍，即w=mv2，故c项错误；由功率公式易知电动机增加的功率为mgv,故d项正确。6.【解析】选a、c。如图所示，设ab=x1,bp=x2,ap=x3,动摩擦因数为，由动能定理得：mgx1sin-mgx1cos-mgx2=0,可得：mgx1sin=mg(x1cos+x2),设小铁块沿ap滑到p点的速度大小为vp,由动能定理得：mgx3sin-mgx3cos=因x1sin=x3sin,x1cos+x2=x3cos,故得：vp=v0,即小铁块可以沿ap滑到p点，故a、c正确。7.【解析】选b、c、d。由题意可知，在这一过程中运动员的重力势能减少了mgh，故b项正确；据动能定理得，mgh-fh=ek，故运动员的动能减少量为(f-mg)h，选项a错，c对。再根据功能关系，阻力做的功等于运动员机械能的减少量，故d项正确。8.【解析】选b、d。当ab边刚越过l1进入磁场时，恰好以速度v1做匀速直线运动，说明线框所受的重力和安培力相平衡；当ab边在越过l2运动到l3之前的某个时刻又开始以v2做匀速直线运动，此时电路中有双电动势产生，在刚越过l2边界后，线框所受安培力变大且方向向上，线框做减速运动，速度减小，有v2v1，故a错；由动能定理可知，线框从ab边进入磁场到速度变为v2的过程中，有线框重力和安培力做功，故线框动能的变化量为ek=w1+w2，故b对，c错；而安培力做功使电路产生热量，线框的机械能减少，减少量为w1-ek，故d项正确。9.【解析】选a、b、c。由牛顿第二定律可求出加速度，a下=gsin-gcos，a上=gsin+gcos，故选项a项正确。弹簧被压缩至最短时被锁定，储存了一定量的弹性势能，卸下货物后为保证空车被恰好弹回原处，要求运载货物的质量必须是一定的，否则弹簧的压缩量不同，不能保证空车恰好被弹回原处，故b项正确。由于上、下过程中小车对斜面的压力不同，摩擦力做的功也不相同，故c项正确。由功能关系可知，小车减少的重力势能等于弹簧增加的弹性势能和克服摩擦力所做的功，故d项错误。10.【解析】(1)对妞妞由牛顿第二定律：mg-0.4mg=ma1求得：a1=6 m/s2(2分)妞妞下落过程：h1-h2=求得：t=3 s(2分)(2)吴菊萍做匀加速运动： (1分)v2=a2t=6 m/s (2分)(3)妞妞下落到被接到前的速度v1=a1t=18 m/s(1分)缓冲过程中，对妞妞由动能定理得w+mgh2=0w=-1 770 j(2分)答案：(1)3 s(2)6 m/s (3)-1 770 j11.【解析】(1)ac过程：根据动能定理有fx1-mg(x1+x2)sin53-mgx1cos53=0-0(3分)恒力f=5.1 n(2分)(2)ab过程：根据牛顿第二定律和运动学公式，有f-mgsin53-mgcos53=ma1(2分) x1= (2分)解得加速度a1=1.6 m/s2时间t1=2.5 s(1分)(3)从圆环开始运动到最终静止在粗糙杆上通过的总路程为l根据动能定理有 fx1-mglcos53=0-0(3分)总路程l=85 m (1分)答案