2011走向高考,贾凤山,高中总复习,物理,5-3.pdf

第五章第五章 第三讲第三讲 一 选择题 1 跳伞运动员在刚跳离飞机 降落伞尚未打开的一段时间内 空气阻力做正功 重力势能增加 动能增加 空气阻力做负功 以下说法中正确的是 A B C D 答案 B 解析 跳伞运动员跳离飞机 在尚未打开降落伞的这段时间内 运动员向下运动 重 力对运动员做正功 重力势能减少 空气阻力对运动员做负功 由于重力大于空气阻力 运 动员向下做加速运动 其动能增加 故 错 对 2 2009 大连模拟 如图所示 在高 1 5m 的光滑平台上有一个质量为 2kg 的小球被一细 线拴在墙上 球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧 当烧断细线时 小球被弹出 小球落地 时的速度方向与水平方向成 60 角 则弹簧被压缩时具有的弹性势能为 g 10m s2 A 10J B 15J C 20J D 25J 答案 A 解析 由 h 1 2gt 2和 v y gt 得 vy 30m s 落地时 tan60 v y v0可得 v0 vy tan60 10 m s 由机械能守恒得 Ep 1 2mv 2 0 可求得 Ep 10J 故 A 正确 3 如图所示 在粗糙斜面顶端固定轻弹簧的一端 另一端挂一物体 物体在 A 点处于 平衡状态 现用平行于斜面向下的力拉物体 第一次直接拉到 B 点 第二次将物体先拉到 C 点 再回到 B 点 在这两次过程中下列说法正确的是 A 重力势能的改变量相等 B 弹性势能的改变量相等 C 摩擦力对物体做的功相等 D 弹簧弹力对物体做的功相等 答案 ABD 解析 两次过程初末位置相同 所以重力和弹簧的弹力做的功是相同的 此题中滑动 摩擦力始终做负功 大小为摩擦力与物体在摩擦力作用下运动的路程的乘积 所以两次做功 不同 4 如图甲所示 一个小球套在竖直放置的光滑圆形轨道上做圆周运动 小环从最高点 A 滑到最低点 B 的过程中 其线速度大小的平方 v2随下落高度 h 变化的图象可能是图乙所 示四个图中的 A B C D 答案 A 解析 设小环在 A 点的初速度为 v0 由机械能守恒定律得 mgh 1 2mv 2 1 2mv 2 0得 v 2 v20 2gh 可见 v2与 h 是线性关系 若 v0 0 正确 v0 0 正确 故正确选项是 A 5 2009 海淀模拟 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 7m s 的初速度从曲面的 A 点下滑 运动到 B 点速度仍为 7m s 若他以 6m 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 6m s B 等于 6m s C 小于 6m s D 条件不足 无法计算 答案 A 解析 当初速度为 7m s 时 由功能关系 运动员克服摩擦力做功等于减少的重力势 能 而当初速度变为 6m s 时 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 点动能大于他在 A 点的动能 6 如图所示 具有一定初速度的物块 沿倾角为 30 的粗糙斜面向上运动的过程中 受一个恒定的沿斜面向上的拉力 F 作用 这时物块的加速度大小为 4m s2 方向沿斜面向下 那么 在物块向上运动过程中 正确的说法是 A 物块的机械能一定增加 B 物块的机械能一定减小 C 物块的机械能可能不变 D 物块的机械能可能增加也可能减小 答案 A 解析 机械能变化的原因是非重力 弹簧弹力做功 本题亦即看成 F 与 F 做功大小 问题 由 mgsin F F ma 知 F F mgsin30 ma 0 即 F F 故 F 做正功多于克 服摩擦力做功 故机械能增大 7 如图所示 绝缘弹簧的下端固定在斜面底端 弹簧与斜面平行 带电小球 Q 可视为 质点 固定在光滑绝缘斜面上的 M 点 且在通过弹簧中心的直线 ab 上 现把与 Q 大小相同 带电性也相同的小球 P 从直线 ab 上的 N 点由静止释放 在小球 P 与弹簧接触到速度变为 零的过程中 A 小球 P 的速度先增大后减小 B 小球 P 和弹簧的机械能守恒 且 P 速度最大时所受弹力与库仑力的合力最大 C 小球 P 的动能 重力势能 电势能与弹簧的弹性势能的总和增大 D 系统的机械能守恒 答案 A 解析 小球 P 与弹簧接触时 沿平行斜面方向受到小球 Q 对 P 的静电力 重力的分 力 弹簧的弹力 开始时合力的方向沿斜面向下 速度先增加 后来随着弹簧压缩量变大 合力的方向沿斜面向上 速度逐渐减小 A 项正确 小球 P 和弹簧组成的系统受到小球 Q 的静电力 且静电力做正功 所以系统机械能不守恒 B 项错误 把弹簧 小球 P Q 看成 一个系统 除重力外无外力对该系统做功 故系统的总能量守恒 C 错误 8 2009 宁津模拟 如图 一物体 m 在沿斜面向上的恒力 F 作用下 由静止从底端沿光 滑的斜面向上做匀加速直线运动 经时间 t 力 F 做功为 60J 此后撤去恒力 F 物体又经 t 时间回到出发点 若以地面为零势能点 则下列说法不正确的是 A 物体回到出发点时的动能是 60J B 开始时物体所受的恒力 F 2mgsin C 撤去力 F 时 物体的重力势能是 45J D 动能与势能相同的位置在撤去力 F 之前的某位置 答案 B 解析 由功能关系可知 前一个时间 t 内 力 F 做的功等于此过程中物体机械能的增 量 也等于前一个时间 t 末时刻物体的机械能 撤去外力 F 后 物体的机械能守恒 故物体 回到出发点时的动能是 60J A 正确 设前一个时间 t 末时刻物体速度为 v1 后一个时间 t 末时刻物体速度为 v2 由v1 2t v2 v1 2 t 两段时间内物体位移大小相等 得 v2 2v1 由1 2mv 2 2 60J 知 1 2mv 2 1 15J 因此撤去 F 时 物体的重力势能为 60J 15J 45J C 正确 动能和势 能相同时 重力势能为 30J 故它的相同的位置一定在撤去力 F 之前的某位置 D 正确 由 F mgsin m v1 t mgsin m v2 v1 t 可得 F 4 3mgsin 故 B 错误 二 非选择题 9 如图所示滑板爱好者 脱离轨道时速度为 v0 到达最高点时速度为 v1 设人与滑板 的总质量为 m 若不计一切阻力 则人离开轨道后上升的最大高度为 答案 v20 v21 2g 解析 选取脱离轨道时的水平面 作为参考平面 则 E1 1 2mv 2 0 E2 mgh 1 2mv 2 1 据机械能守恒定律得 E1 E2 解得 h v20 v21 2g 10 如图所示 斜面的倾角为 质量为 m 的滑块距挡板 P 的距离为 s0 滑块以初速度 v0沿斜面上滑 滑块与斜面间的动摩擦因数为 滑块所受摩擦力小于重力沿斜面向下的分 力 若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失 求滑块经过的总路程 答案 1 v2 2gcos s0tan 解析 滑块最终要停在斜面底部 设滑块经过的总路程为 s 对滑块运动的全程应用 功能关系 全程所产生的热量为 Q 1 2mv 2 0 mgs0sin 又全程产生的热量等于克服摩擦力所做的功 即 Q mgscos 解以上两式可得 s 1 v20 2gcos s0tan 11 一组数据显示 世界煤炭的储量还能烧 200 多年 我国煤炭的储量还能烧 70 多年 世界天然气的储量还能用 50 多年 我国天然气的储量还能用 20 年 世界石油的储量还能用 40 多年 我国现有的石油储量用不到 20 年 因此新型清洁能源的开发利用成为人类的重点 课题 风能作为一种清洁能源 对环境的破坏小 可再生 将成为人类未来大规模应用的能 量之一 假设某地区的平均风速是 6 0m s 已知空气密度是 1 2kg m3 此地有一风车 它的 车叶转动时可以形成半径为 20m 的圆面 假如这个风车能将此圆面内 10 的气流的动能转 变为电能 问 1 在圆面内 每秒冲击风车车叶的气流的动能是多少 2 这个风车平均每秒内发出的电能是多少 答案 1 1 63 105J 2 1 63 104J 解析 1 在 1 秒内 能和车叶发生作用的气流体积 V vS v r2 则这股气流的动能 Ek 1 2mv 2 1 2 v r 2 v2 1 2 r 2v3 将 r v 值代入上式得 Ek 1 63 105J 2 每秒得到电能为 E Ek 1 63 104J 12 2010 潍坊 如图所示 倾角 37 的斜面上 轻弹簧一端固定在 A 点 自然状态 时另一端位于 B 点 斜面上方有一半径 R 1m 圆心角等于 143 的竖直圆弧形光滑轨道与 斜面相切于 D 处 圆弧轨道的最高点为 M 现用一小物块将弹簧缓慢压缩到 C 点后释放 物 块经过 B 点后的位移与时间关系为 x 8t 4 5t2 x 单位是 m t 单位是 s 若物块经过 D 点 后恰能到达 M 点 取 g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 物块与斜面间的动摩擦因数 2 BD 间的距离 xBD 答案 1 3 8 2 1m 解析 1 由 x 8t 4 5t2知 物块在 B 点的速度 v0 8m s 从 B 到 D 过程中加速度大 小 a 9m s2 由牛顿第二定律得 a F m gsin37 gcos37 得 3 8 2 物块在 M 点的速度满足 mg mv2M R 物块从 D 到 M 过程中 有1 2mv2D mgR 1 cos37 1 2mv2M 物块在由 B 到 D 过程中 有 v2D v20 2axBD 解得 xBD 1m 13 2009 天津模拟 如图所示 质量为 m 的滑块 放在光滑的水平平台上 平台右端 B 与水平传送带相接 传送带的运行速度为 v0 长为 L 今将滑块缓慢向左压缩固定在平台上 的轻弹簧 到达某处时突然释放 当滑块滑到传送带右端 C 时 恰好与传送带速度相同 滑 块与传送带间的动摩擦因数为 1 试分析滑块在传送带上的运动情况 2 若滑块离开弹簧时的速度大于传送带的速度 求释放滑块时 弹簧具有的弹性势能 3 若滑块离开弹簧时的速度大于传送带的速度 求滑块在传送带上滑行的整个过程中 产生的热量 答案 1 见解析 2 1 2mv 2 0 mgL 3 mgL mv0 v20 2 gL v0 解析 1 若滑块冲上传送带时的速度小于带速 则滑块在带上由于受到向右的滑动摩 擦力而做匀加速运动 若滑块冲上传送带时的速度大于带速 则滑 块由于受到向左的滑动摩擦