【全程攻略】江苏省2013年高考物理二轮复习 训练4 功能关系的应用

1 训练训练 4 4 功能关系的应用功能关系的应用 一 单项选择题 1 2012 常州模拟 如图 4 15 所示 质量为m的物体放在光滑的水平面上 两 次用力拉物体 都是从静止开始 以相同的加速度移动同样的距离 第一次拉力F1的方向 水平 第二次拉力F2的方向与水平方向成 角斜向上 在此过程中 两力的平均功率为 P1和P2 则 图 4 15 A P1P2 D 无法判断 2 2012 上海单科 16 如图 4 16 所示 可视为质点的小球A B用不可伸长 的细软轻线连接 跨过固定在地面上半径为R的光滑圆柱 A的质量为B的两倍 当B位 于地面时 A恰与圆柱轴心等高 将A由静止释放 B上升的最大高度是 图 4 16 A 2R B 5R 3 C D 4R 3 2R 3 3 如图 4 17 所示 质量为m的小球在竖直面内的光滑圆轨道内侧做半径为R 的圆周运动 设小球恰好能通过最高点B时速度的大小为v 若小球在最低点水平向右的速 度大小为 2v 则下列说法正确的是 2 图 4 17 A 小球能通过最高点B B 小球在最低点对轨道的压力大小为 4mg C 小球能通过与圆心等高的A点 D 小球在A B之间某一点脱离圆轨道 此后做平抛运动 二 多项选择题 4 2012 广东卷 17 图 4 18 是滑道压力测试的示意图 光滑圆弧轨道与光滑 斜面相切 滑道底部B处安装一个压力传感器 其示数N表示该处所受压力的大小 某滑 块从斜面上不同高度h处由静止下滑 通过B时 下列表述正确的有 图 4 18 A N小于滑块重力 B N大于滑块重力 C N越大表明h越大 D N越大表明h越小 5 2012 济南市模拟考试 如图 4 19 所示 水平地面上有一个坑 其竖直截面 为半圆 O为圆心 AB为沿水平方向的直径 若在A点以初速度v1沿AB方向平抛一小球 小球将击中坑壁上的最低点D点 若A点小球抛出的同时 在C点以初速度v2沿BA方向 平抛另一相同质量的小球并且也能击中D点 已知 COD 60 且不计空气阻力 则 图 4 19 A 两小球同时落到D点 B 两小球在此过程中动能的增加量相等 C 在击中D点前瞬间 重力对两小球做功的功率不相等 D 两小球初速度之比v1 v2 3 6 6 2012 南通模拟 低碳 环保是未来汽车的发展方向 某汽车研发机构在汽车 的车轮上安装了小型发电机 将减速时的部分动能转化并储存在蓄电池中 以达到节能的 3 目的 某次测试中 汽车以额定功率行驶一段距离后关闭发动机 测出了汽车动能Ek与位 移x的关系图象如图 4 20 所示 其中 是关闭储能装置时的关系图线 是开启储能装 置时的关系图线 已知汽车的质量为 1 000 kg 设汽车运动过程中所受地面阻力恒定 空 气阻力不计 根据图象所给的信息可求出 图 4 20 A 汽车行驶过程中所受地面的阻力为 1 000 N B 汽车的额定功率为 80 kW C 汽车加速运动的时间为 22 5 s D 汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能为 5 105 J 三 计算题 7 2012 北京卷 22 如图 4 21 所示 质量为m的小物块在粗糙水平桌面上做 直线运动 经距离l后以速度v飞离桌面 最终落在水平地面上 已知l 1 4 m v 3 0 m s m 0 10 kg 物块与桌面间的动摩擦因数 0 25 桌面高h 0 45 m 不计空气阻 力 重力加速度g取 10 m s2 求 图 4 21 1 小物块落地点到飞出点的水平距离s 2 小物块落地时的动能Ek 3 小物块的初速度大小v0 8 如图 4 22 所示 考驾照需要进行路考 其中一项是定点停车 路旁竖起一 标志杆 考官向考员下达定点停车的指令 考员立即刹车 将车停在标志杆处 若车以 v0 36 km h 的速度匀速行驶 当车头距标志杆s 20 m 时 考员开始制动 要求车在恒定 阻力作用下做匀减速运动 并且使车头恰好停在标志杆处 已知车 包括车内的人 的质量 为m 1 600 kg 重力加速度g 10 m s2 4 图 4 22 1 刹车过程中车所受阻力的大小为多少 2 若当车头距标志杆s 20 m 时 考官下达停车指令 考生经时间t0 0 8 s 即反应时间 后 开始刹车 车的初速度仍为v0 36 km h 则刹车阶段车克服阻力做功的功率约为多少 9 2012 南通二模 如图 4 23 所示 装置ABCDE固定在水平地面上 AB段为 倾角 53 的斜面 BC段为半径R 2 m 的圆弧轨道 两者相切于B点 A点离地面的 高度为H 4 m 一质量为m 1 kg 的小球从A点由静止释放后沿着斜面AB下滑 当进入圆 弧轨道BC时 由于BC段是用特殊材料制成的 导致小球在BC段运动的速率保持不变 最 后 小球从最低点C水平抛出 落地速率为v 7 m s 已知小球与斜面AB之间的动摩擦因 数 0 5 重力加速度g取 10 m s2 sin 53 0 8 cos 53 0 6 不计空气阻力 求 图 4 23 1 小球从B点运动到C点克服阻力所做的功 2 B点到水平地面的高度 10 如图 4 24 所示 由于街道上的圆形污水井盖破损 临时更换了一个稍大 于井口的红色圆形平板塑料盖 为了测试因塑料盖意外移动致使盖上的物块滑落入污水井 中的可能性 有人做了一个实验 将一个可视为质点 质量为m的硬橡胶块置于塑料盖的 圆心处 给塑料盖一个沿径向的水平向右的初速度v0 实验的结果是硬橡胶块恰好与塑料 盖分离 设硬橡胶块与塑料盖间的动摩擦因数为 塑料盖的质量为 2m 半径为R 假设 塑料盖与地面之间的摩擦可忽略 且不计塑料盖的厚度 5 图 4 24 1 求硬橡胶块与塑料盖刚好分离时的速度大小 2 通过计算说明实验中的硬橡胶块是落入井内还是落在地面上 参考答案参考答案 1 B 两次拉力作用下 物体都从静止开始 以相同的加速度移动同样的距 离 则物体两次运动时间相同 获得的速度相同 即动能的增加量相同 也就是说两次拉 力做功相同 做功的时间相同 平均功率相同 故 B 正确 2 C 如图所示 以AB为系统 以地面为零势能面 设A质量为 2m B质 量为m 根据机械能守恒定律有 2mgR mgR 3 mv2 A落地后B将以v做竖直上抛运 1 2 动 即有mv2 mgh 解得h R 则B上升的高度为R R R 故选项 C 正确 1 2 1 3 1 3 4 3 3 C 根据题意有mg m 设当小球在最低点水平向右的速度大小为 2v时 v2 R 它运动到最高点B时的速度为vB 根据机械能守恒定律有m 2v 2 2mgR mv 解得 1 2 1 22B vB 0 所以小球不可能通过最高点B 但能通过与圆心等高的A点 小球在AB之间某一点 脱离圆轨道 此后做斜抛运动 小球在最低点对轨道的压力大小为FN mg 5mg m 2v 2 R 4 BC 设滑块质量为m 在B点所受支持力为FN 圆弧半径为R 所需向 心力为F 滑块从高度h处由静止下滑至B点过程中 由机械能守恒定律有mv mgh 在 1 22B 6 B点滑块所需向心力由合外力提供 得FN mg m 由牛顿第三定律知 传感器示数N大 v2B R 小等于FN 解得N mg 由此式知N mg 且h越大 N越大 选项 B C 正确 2mgh R 5 CD 本题考查平抛运动规律及功和功率 由h gt2可知小球下落时间取 1 2 决于下落高度 因C点距D点的高度是AD竖直高度的一半 故从C点抛出的小球先到达D 点 选项 A 错误 由动能定理可知两球在此过程中动能增量等于重力所做的功 由W mgh 可知选项 B 错误 根据P mgv可知重力的瞬时功率与其竖直方向速度有关 由 2gh v2可 得从A点抛出的小球落到D点时竖直方向分速度大于从C点抛到D点的分速度 故选项 C 正确 由h gt2及x v0t可得v1 v2 3 选项 D 正确 1 26 6 BD 考查机车定功率启动等相关问题 由图线 求所受阻力 Ek Ef x Ff 2 000 N A 错误 由Ek 可得 vm 40 m s 所以P Ffvm 80 kW B 8 105 400 mv2 m 2 正确 加速阶段 Pt Ffx Ek 80 103t 2 103 500 3 105 t 16 25 s C 错误 根据能量守恒 由图线 可得 E Ek Ffx 8 105 2 103 150 J 5 105 J D 正 确 7 解析 1 由平抛运动规律 有 竖直方向h gt2 水平方向s vt 1 2 得水平距离s v 0 90 m 2h g 2 由机械能守恒定律 动能Ek mv2 mgh 0 90 J 1 2 3 由动能定理 有 mg l mv2 mv 1 2 1 22 0 得初速度大小v0 4 0 m s 2 gl v2 答案 1 0 90 m 2 0 90 J 3 4 0 m s 8 解析 1 刹车过程中由牛顿第二定律得f ma 设车头刚好停在标志杆处 由运动学公式得 v 2as解得f 代入数据得f 4 103 N 2 0 mv2 0 2s 2 设刹车后经过t时间停 止 由s v0t0 t v0 2 解得t 2 4 s 由动能定理得车克服阻力做功 W mv 8 0 104 J 1 22 0 7 车克服阻力做功的功率为P 3 33 104 W W t 答案 1 4 103 N 2 3 33 104 W 9 解析 1 设小球从B到C克服阻力做功为WBC 由动能定理 得mgR 1 cos WBC 0 代入数据 解得WBC 8 J 2 设小球在AB段克服阻力做功为WAB B点到地面高度为h 则 WAB mg cos 而 ABAB H h sin 对于小球从A点落地的整个过程 由动能定理 得 mgH WAB WBC mv2 联立 解得h 2 m 1 2 答案 1 8 J 2 2 m 10 解析 1 设硬橡胶块与塑料盖恰好分离时 两者的共同速度为v 从开始 滑动到分离经历时间为t 在此期间硬橡