【创新设计】（浙江专用）高考物理二轮复习 专题专讲训练 第5讲 功能关系在力学中的应用（含解析）.doc

第5讲功能关系在力学中的应用一、选择题(16题为单项选择题，79题为多项选择题)1如图2517甲所示，电梯中将重物放在压力传感器上，电梯竖直向上运行，传感器测出支持力f随高度h变化的图象如图乙所示，则04 m的这一过程支持力对重物做的总功为()图2517a135 jb.160 j c180 jd.200 j解析支持力对重物做的总功为w总401 j452 j501 j180 j只有选项c正确答案c2(2014安徽卷，15)如图2518所示，有一内壁光滑的闭合椭圆形管道，置于竖直平面内，mn是通过椭圆中心o 点的水平线已知一小球从m点出发，初速率为v0，沿管道mpn运动，到n点的速率为v1，所需时间为t1；若该小球仍由m点以初速率v0出发，而沿管道mqn运动，到n点的速率为v2，所需时间为t2.则()图2518av1v2 ，t1t2b.v1v2，t1t2cv1v2，t1t2d.v1v2，t1t2解析由机械能守恒定律得，小球两次到达n点速率相同，即v1v2，画出小球由mpn及由mqn的速率时间图象如下图中、所示则图线与坐标轴所围成的“面积”表示小球的路程，两次的路程相等，故t1t2，选项a正确答案a3(2014长春调研)如图2519所示，水平地面上固定一个光滑轨道abc，该轨道由两个半径均为r的圆弧平滑连接而成，o1、o2分别为两段圆弧所对应的圆心，o1o2的连线竖直，现将一质量为m的小球(可视为质点)由轨道上a点静止释放，则小球落地点到a点的水平距离为()图2519a2rb.r c3rd.r解析由题意结合机械能守恒定律，可得小球下滑至第二个四分之一圆轨道顶端时的速度大小为v，方向水平向右在第二个四分之一圆轨道顶端的临界速度v0，由于vv0，所以小球将做平抛运动，结合平抛运动规律，可得小球落地点到a点的水平距离为3r，所以选项c正确答案c4(2014广东卷，16)如图2520所示，是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中和为楔块，和为垫板， 楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中()图2520a缓冲器的机械能守恒 b摩擦力做功消耗机械能 c垫板的动能全部转化为内能 d弹簧的弹性势能全部转化为动能解析由于楔块与弹簧盒、垫板间有摩擦力，即摩擦力做负功，则机械能转化为内能，故a错误，b正确；垫板动能转化为内能和弹性势能，故c错误；而弹簧弹性势能也转化为动能和内能，故d错误答案b5轻质弹簧右端固定在墙上，左端与一质量m0.5 kg的物块相连，如图2521甲所示，弹簧处于原长状态，物块静止且与水平面间的动摩擦因数0.2.以物块所在处为原点，水平向右为正方向建立x轴现对物块施加水平向右的外力f，f随x轴坐标变化的情况如图乙所示物块运动至x0.4 m处时速度为零则此时弹簧的弹性势能为(g10 m/s2)()图2521a3.1 jb.3.5 j c1.8 jd.2.0 j解析物块与水平面间的滑动摩擦力为fmg1 nfx图线与x轴包围的面积表示功，可知物块从静止到运动至x0.4 m时f做功w3.5 j，物块克服摩擦力做功wffx0.4 j由功能关系可知，wwfep，此时弹簧的弹性势能为ep3.1 j，选项a正确答案a6(2014合肥模拟)一滑块在水平地面上沿直线滑行，t0时速率为1 m/s.从此刻开始在与速度平行的方向上对其施加一水平作用力f，力f和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图2522甲和图乙所示，则(两图取同一正方向，取重力加速度g10 m/s2)()图2522a滑块的质量为0.5 kgb滑块与水平地面间的动摩擦因数为0.5c第1 s内摩擦力对滑块做功为1 jd第2 s内力f的平均功率为1.5 w解析由图甲得f11 n，f23 n，由图乙知2 s内滑块的加速度不变，即为a m/s21 m/s2，根据牛顿第二定律有f1fma，f2fma，而fmg，解得f1 n，0.05，m2 kg，选项a、b均错误；由vt图象面积法得第1 s内滑块的位移s1(1)1 m0.5 m，第1 s内摩擦力对滑块做功为w1f|s1|0.5 j，选项c错误；第2 s内力f的平均功率为f23 w1.5 w，选项d正确答案d7如图2523所示，一质量为m的小球固定于轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定于o点，将小球拉至a处，弹簧恰好无形变，由静止释放小球，它运动到o点正下方b点的竖直高度差为h，速度为v，则()图2523a小球在b点动能小于mghb由a到b小球重力势能减少mv2c由a到b小球克服弹力做功为mghd小球到达位置b时弹簧的弹性势能为mgh解析小球由a到b，高度减小h，重力做功mgh，重力势能减少mgh，弹簧伸长，弹性势能增加，故小球在b点动能小于mgh，由机械能守恒得mghmv2ep，可得epmghmv2，小球克服弹力做功应小于mgh，故b、c错误，a、d正确答案ad8(2014贵州六校联考)一个质量为m的物体以某一速度从固定斜面底端冲上倾角30的斜面，其加速度为g，该物体在斜面上上升的最大高度为h，则此过程中正确的是()a动能增加mghb重力做负功mghc机械能损失了mghd物体克服摩擦力做功mgh解析假设物体受到的摩擦力为f，根据牛顿第二定律可得fmgsin 30ma，将ag代入求得fmg.当此物体在斜面上上升的最大高度为h时，根据动能定理可得，物体动能增加为负值，选项a错误；物体竖直上升高度h时，重力做负功mgh，选项b正确；机械能的损失等于物体克服摩擦力做的功，为mgh，选项c错误；物体克服摩擦力做功mgh，选项d正确答案bd9(2014山东潍坊市一模)如图2524所示，足够长粗糙斜面固定在水平面上，物块a通过平行于斜面的轻绳跨过光滑轻滑轮与物块b相连，b的质量为m.开始时，a、b均静止且a刚好不受斜面摩擦力作用现对b施加竖直向下的恒力f，使a、b做加速运动，则在b下降h高度过程中()图2524aa的加速度为ba的重力势能增加mghc绳的拉力对a做的功等于a机械能的增加df对b做的功与摩擦力对a做的功之和等于a、b动能的增加解析由a、b均静止且a刚好不受斜面摩擦作用知：ftmg，ftmagsin .即：mgmagsin epamaghsin 由得：epamgh选项b正确当有力f作用时，物块a与斜面之间有滑动摩擦力的作用，即绳子的拉力增大，所以a的加速度小于，选项a错误；对物块a、b分别由动能定理得：wftmagsin hwfekawfwftmghekb由式可知，选项c错、d对答案bd二、非选择题10(2014高考冲刺试卷二)如图2525所示，竖直放置的四分之一光滑圆弧轨道固定在平台ab上，轨道半径r1.8 m，末端与平台相切于a点倾角为37的斜面bc紧靠平台固定，斜面顶端与平台等高从圆弧轨道最高点由静止释放质量为m1 kg的滑块a，当a运动到b点的同时，与a质量相同的滑块b从斜面底端c点以初速度v05 m/s沿斜面向上运动，a、b(视为质点)恰好在斜面上的p点相遇，已知ab的长度s2 m，a与ab面及b与bc面间的动摩擦因数均为0.5，重力加速度g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，求：图2525(1)滑块a在圆弧轨道末端a时受轨道的作用力；(2)滑块a在b点时的速度；(3)斜面上p、c间的距离解析(1)在圆弧轨道上，由动能定理mgrmv得va6 m/s在a点，由牛顿第二定律，fnmgmv/r代入数据得fn30 n(2)从a到b，由牛顿第二定律及运动学公式得mgmaa2aasvv得vb4 m/s(3)滑块a离开b点后做平抛运动xvbtygt2/2tan y/x代入数据得t0.6 s滑块b沿斜面向上运动，由牛顿第二定律a1(mgsin mgcos )/m10 m/s2滑块b从c点开始到速度为零经历的时间t1v0/a10.5 s0.6 s因此，滑块b要沿斜面下滑，由牛顿第二定律a2gsin gcos 2 m/s2p、c间的距离xpcv0t1a1t/2a2(tt1)2/21.24 m.答案(1)30 n(2)4 m/s(3)1.24 m11(2014浙江温州二模)某兴趣小组设计了如图2526所示的玩具轨道，它由细圆管弯成，固定在竖直平面内左右两侧的斜直管道pa与pb的倾角、高度、粗糙程度完全相同，管口a、b两处均用很小的光滑小圆弧管连接(管口处切线竖直)，管口到底端的高度h10.4 m中间“8”字型光滑细管道的圆半径r10 cm(圆半径比细管的内径大得多)，并与两斜直管道的底端平滑连接一质量m0.5 kg的小滑块从管口 a的正上方h2处自由下落，第一次到达最低点p的速度大小为10 m/s.此后小滑块经“8”字型和pb管道运动到b处竖直向上飞出，然后又再次落回，如此反复小滑块视为质点，忽略小滑块进入管口时因碰撞造成的能量损失，不计空气阻力，且取g10 m/s2.求：图2526(1)滑块第一次由a滑到p的过程中，克服摩擦力做的功；(2)滑块第一次到达“8”字型管道顶端时对管道的作用力；(3)滑块第一次离开管口b后上升的高度；(4)滑块能冲出槽口的次数解析(1)设滑块第一次由a滑到p的过程中，克服摩擦力做的功为w1，由动能定理得：mg(h1h2)w1mv，代入数据可得：w12 j(2)设滑块第一次到达“8”字型管道顶端时的速度为v2，由动能定理得：4mgrmvmv在“8”字型管道最高点：mgfn则管道对滑块的作用力大小fn455 n，方向竖直向下；由牛顿第三定律可知，滑块对管道的作用力大小fn455 n，方向竖直向上；(3)滑块第一次由a到b克服摩擦力做的功w22w14 j由动能定理得mg(h2h)w20所以上升的高度h4.2 m(4)n6.25，所以滑块能离开管口的次数为6次答案(1)2 j(2)455 n方向竖直向上(3)4.2 m(4)6次12(2014福建卷，21)图2527为某游乐场内水上滑梯轨道示意图，整个轨道在同一竖直平面内，表面粗糙的ab段轨道与四分之一光滑圆弧轨道bc在b点水平相切点a距水面的高度为h，圆弧轨道bc的半径为r，圆心o恰在水面一质量为m的游客(视为质点)可从轨道ab的任意位置滑下，不计空气阻力图2527(1)若游客从a点由静止开始滑下，到b点时沿切线方向滑离轨道落在水面d点，od2r，求游客滑到b点时的速度vb大小及运动过程轨道摩擦力对其所做的功wf；(2)若游客从ab段某处滑下，恰好停在b点，又因受到微小扰动，继续沿圆弧轨道滑到p点后滑离轨道，求p点离水面的高度h.(提示：